Induction et évaluation des Exertional Skeletal dommages musculaires chez les humains

L'objectif général de cette procédure est d'induire de manière sécuritaire et de quantifier des lésions musculaires squelettiques induites par l'effort au niveau des muscles du quadriceps fémoral chez des sujets humains, à l'aide de contractions excentriques volontaires. Ce protocole de lésion musculaire peut aider les chercheurs à répondre à des questions clés concernant les mécanismes d'adaptation et de régénération musculaires après une blessure. Le principal avantage de cette technique réside dans la possibilité d'étudier les processus d'adaptation musculaire chez des sujets humains, éliminant ainsi la nécessité d'une extrapolation interspécifique des résultats.

Bien que cette méthode puisse être utilisée pour étudier les lésions musculaires dans le contexte de l'exercice, elle peut également servir à analyser les dommages provoqués par une blessure manifeste. La procédure sera démontrée par Jake Sorensen, étudiant au doctorat dans mon laboratoire. Pour créer le protocole de test de force isocinétique, commencez par ouvrir le logiciel de commande du dynamomètre sur l'ordinateur.

Sélectionnez un nouveau protocole dans la liste déroulante, puis, dans l'onglet unilatéral, programmez un ensemble de trois répétitions à une vitesse de 60 degrés par seconde pour les contractions en éloignement et en rapprochement en saisissant un dans le champ nombre d'ensembles, en tapant trois dans la ligne fin par répétitions et en saisissant 60 dans les deux lignes vitesse d'éloignement et vitesse de rapprochement. Ensuite, créez un test de force isométrique avec un ensemble de trois contractions isométriques durant chacune cinq secondes à un angle articulaire de 70 degrés en tapant un dans le champ positions de l'onglet unilatéral et en tapant trois dans la ligne fin par répétitions sous la colonne position un. Puis sélectionnez 70 dans la ligne intitulée angle.

Ensuite, programmez le protocole d'exercice excentrique provoquant des lésions musculaires en cliquant sur l'onglet unilatéral et en saisissant 10 dans le champ du nombre de séries. Dans la première colonne, saisissez 10 sur la ligne intitulée « finir par répétitions ». Saisissez ensuite 180 sur la ligne suivante, intitulée « vitesse d'éloignement », et 120 sur la ligne intitulée « vitesse de rapprochement ».

Enfin, dans la ligne intitulée couple, saisissez une valeur comprise entre 200 et 600 selon la force prévue du sujet, puis entrez 60 dans le champ intitulé temps de repos en secondes. Commencez par créer une échelle analogique visuelle en traçant horizontalement sur une page une ligne de 100 millimètres. Sur le côté gauche de la ligne, indiquez absence de douleur, et sur le côté droit de la ligne, indiquez douleur extrême.

Ensuite, accompagnez le sujet dans la salle de test et demandez-lui d’effectuer deux squats au poids du corps afin de recueillir des mesures de douleur de base. Réalisez les deux squats avec les bras tendus horizontalement devant les épaules et les pieds écartés à la largeur des épaules, la profondeur adéquate étant atteinte lorsque les cuisses supérieures sont parallèles au sol. Puis, demandez au sujet d’indiquer l’intensité de la douleur ressentie dans les muscles du quadriceps fémoral pendant les squats en traçant une ligne verticale à l’endroit approprié sur l’échelle visuelle analogique.

Enfin, quantifiez le niveau de courbature du sujet en mesurant la distance en millimètres entre l'extrémité « aucune courbature » de l'échelle visuelle analogique et la marque indiquée par le sujet. Après un court échauffement sur un ergomètre cycliste, demandez au sujet de s'asseoir sur le siège du dynamomètre. Ajustez les réglages de position du dynamomètre de sorte que l'axe de rotation du genou s'aligne avec celui du bras de levier, puis fixez la jambe au bras d'entraînement.

Enregistrez ces paramètres pour pouvoir les reproduire ultérieurement. Stabilisez le sujet à l’aide de sangles aux épaules, aux hanches, aux chevilles et aux cuisses. Ensuite, informez le sujet qu’il devra contracter ses muscles contre le bras de levier, qui restera immobile.

Vous devez guider le sujet selon les instructions affichées à l'écran afin qu'il effectue trois contractions de cinq secondes chacune. Démarrez le protocole isométrique sur l'ordinateur. Réglez les limites d'amplitude de mouvement (ROM), étalonnez le dynamomètre et laissez le sujet s'exercer deux à trois fois avec un effort submaximal pour qu'il se familiarise avec le test.

Une fois que le sujet est prêt, demandez-lui de croiser les bras sur sa poitrine. Commencez le test et encouragez verbalement le sujet à fournir un effort maximal pour chaque contraction. Enregistrez les mesures de base du couple, de la puissance et du travail.

Laissez le sujet se reposer deux à trois minutes, puis chargez le protocole de test de force isocinétique sur l'ordinateur. Informez le sujet qu'il effectuera trois contractions de flexion et d'extension contre le bras mobile, qui se déplacera à une vitesse constante. Précisez-lui que le bras mobile s'arrêtera lorsqu'il atteindra la fin de l'amplitude de mouvement, et que l'objectif est de contracter aussi fortement que possible tout au long de l'amplitude de mouvement complète pour chaque contraction.

Après quelques tests pratiques submaximaux pour familiariser le sujet, demandez-lui de croiser les bras sur sa poitrine et commencez le test. Encouragez verbalement le sujet à fournir un effort maximal et à respirer normalement. Enregistrez les mesures de base du couple, de la puissance et du travail.

Un à trois jours après la collecte des mesures de base isométriques et isocinétiques, demandez au sujet de revenir au laboratoire pour effectuer le protocole d'exercice excentrique induisant des lésions musculaires. Après un échauffement, positionnez et fixez le sujet dans le dynamomètre en utilisant les réglages d'ajustement enregistrés précédemment, puis chargez le protocole d'exercice. Demandez au sujet de contracter ses muscles contre le bras de levier pour initier le mouvement du bras d'arbre lors de chaque contraction.

Ensuite, expliquez que, lorsque le bras de l'axe se déplace vers eux à une vitesse constante, leur objectif consiste à contracter le muscle aussi fortement que possible contre cette résistance. Lorsque le sujet est prêt, démarrez le premier ensemble de contractions en appuyant sur le bouton de démarrage à l'écran, et pendant qu'il effectue les contractions excentriques, encouragez-le verbalement à maintenir un effort maximal pour chaque contraction. Enfin, immédiatement après l'exercice provoquant des lésions musculaires, répétez les tests de force isocinétique et isométrique, puis à 24, 48, 72 et 96 heures après l'exercice.

En outre, répétez la mesure de la douleur aux moments 24, 48, 72 et 96 heures après le test d'exercice. Les résultats obtenus chez sept jeunes hommes non entraînés montrent qu'en comparaison avec les valeurs pré-exercice, la force isométrique et la force isocinétique ont diminué respectivement jusqu'à 24 et 48 heures après l'exercice, puis sont revenues à des valeurs similaires à celles pré-exercice. En revanche, la douleur était significativement augmentée à 24, 48 et 72 heures après l'exercice.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en toute sécurité et de manière fiable si elle est effectuée correctement. N'oubliez pas qu'il est important de tenir compte des limitations physiques de chaque sujet et d'adapter les paramètres en conséquence. Les paramètres d'angle articulaire dans le protocole doivent être réduits pour les personnes ayant une amplitude de mouvement limitée, et la force cible doit être réduite pour les personnes plus faibles.

Après avoir suivi cette procédure, d'autres méthodes, comme la prise d'un échantillon sanguin ou musculaire, peuvent être réalisées afin de répondre à des questions supplémentaires liées aux réponses cellulaires et moléculaires aux lésions. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'induire et de quantifier de façon sûre et éthique des lésions musculaires d'effort chez des sujets humains. Enfin, n'oubliez pas que ce protocole comporte un faible risque de provoquer une rhabdomyolyse.

Les sujets doivent être dépistés pour détecter les signes et symptômes de rhabdomyolyse, qui incluent des urines brun foncé, des nausées et une faiblesse musculaire extrême lors des visites de suivi.