La fonction neuromusculaire dans les maladies chroniques (évaluation, impact clinique et réentraînement)

La diminution de la force et l'exacerbation de la fatigue neuromusculaire sont fortement impliquées dans l'altération des capacités fonctionnelles, de la tolérance à l'effort et du pronostic de patients porteurs de pathologies chroniques variées. Ces altérations peuvent trouver leurs origines dans des atteintes primaires de la fonction neuromusculaire et/ou des atteintes secondaires causées par exemple, par une diminution de l'activité spontanée favorisée par une pathologie chronique. Ainsi, la faiblesse et la fatigabilité musculaire sont des symptômes très fréquemment rapportés dans les maladies neuromusculaires (myopathies/neuropathies d'origine génétique ou acquise), les pathologies impliquant le système cardiovasculaire (insuffisance cardiaque) et/ou respiratoire (broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO)). Ces symptômes sont aussi fréquemment associés aux syndromes idiopathiques de douleurs chroniques accompagnées d'anomalies de la nociception (syndrome fibromyalgique). Le développement d'outils d'évaluation bien tolérés et fiables de la force, de l'endurance et de la fatigue neuromusculaire est d'une importance cruciale pour approfondir la compréhension des mécanismes physiopathologiques et pour disposer de critères de jugement de qualité dans le cadre d'études observationnelles et interventionnelles. Dans ce contexte, la stimulation artificielle électrique s'est révélée être un outil performant pour évaluer in situ la fonction musculaire chez l'humain au repos et au cours de l'exercice. Plus spécifiquement, la stimulation magnétique des troncs nerveux périphériques a montré des prédispositions intéressantes pour l'évaluation de la fonction des muscles locomoteurs et respiratoires dans le cadre clinique. Au cours de ce travail, nous avons développé des outils d'évaluation de la force, de l'endurance et de la fatigue neuromusculaire en utilisant la neurostimulation magnétique et des protocoles d'exercice potentiellement applicables chez le patient. Nous avons étudié leurs capacités à détecter des différences liées au sexe, l'âge et au statut d'entrainement. Dans un second temps, nous avons appliqué nos évaluations dans le cadre de maladies neuromusculaires et de syndromes douloureux chroniques. Chez le patient BPCO, nous avons étudié les phénomènes de fatigue des muscles respiratoires et locomoteurs, leur impact sur la réponse à l'effort ainsi que leurs relations entre eux et avec les symptômes perçus. Chez ces patients, nous avons recherché les effets d'un entraiment d'une prise en charge combinant un entrainement des muscles locomoteurs et un entrainement des muscles respiratoires sur ces paramètres.Strength loss and enhanced neuromuscular fatigue are major contributing factors of impaired functional capacities, exercise tolerance and prognosis in patients with various chronic diseases. These alterations can rely on primary deficiencies of neuromuscular function and/or secondary impairments caused by decreased spontaneous physical activity promoted by a chronic disease. Consequently, muscle weakness and enhanced fatigability are frequently reported symptoms in neuromuscular (inherited or noninherited myopathies/neuropathies), cardiovascular (chronic cardiac failure) and respiratory diseases (chronic obstructive pulmonary disease (COPD)) and idiopathic painful syndromes associated with alteration of nociception (fibromyalgia syndrome). The development of reliable and well-tolerated evaluations of muscle strength, endurance and fatigue is of major interest to better understand the physiopathology of the diseases and to provide relevant outcomes for observational or interventional studies. Artificially muscular electrical stimulation has been recognized as a valuable tool for noninvasive assessments of neuromuscular function at rest and during exercise in human. Recently, magnetic stimulation showed interesting skills to assess both peripheral and respiratory muscles in the clinical field. During this work, we developed tools to assess muscle strength, endurance and fatigue using magnetic neurostimulation and exercise protocols usable in patients. We studied its ability to detect differences related to sex, age and training status. Then we used these procedures in neuromuscular diseases and fibromyalgia syndrome. In COPD patients, we assessed respiratory and locomotor muscle fatigue and studied how these phenomena impact on exercise response and perceived symptoms. In these patients, we also assessed the combined effects of locomotor and respiratory muscle training on these parameters.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Cerebral perturbations during exercise in hypoxia.: The brain during hypoxic exercise

International audienceReduction of aerobic exercise performance observed under hypoxic conditions is mainly attributed to altered muscle metabolism due to impaired O(2) delivery. It has been recently proposed that hypoxia-induced cerebral perturbations may also contribute to exercise performance limitation. A significant reduction in cerebral oxygenation during whole body exercise has been reported in hypoxia compared with normoxia, while changes in cerebral perfusion may depend on the brain region, the level of arterial oxygenation and hyperventilation induced alterations in arterial CO(2). With the use of transcranial magnetic stimulation, inconsistent changes in cortical excitability have been reported in hypoxia, whereas a greater impairment in maximal voluntary activation following a fatiguing exercise has been suggested when arterial O(2) content is reduced. Electromyographic recordings during exercise showed an accelerated rise in central motor drive in hypoxia, probably to compensate for greater muscle contractile fatigue. This accelerated development of muscle fatigue in moderate hypoxia may be responsible for increased inhibitory afferent signals to the central nervous system leading to impaired central drive. In severe hypoxia (arterial O(2) saturation <70-75%), cerebral hypoxia per se may become an important contributor to impaired performance and reduced motor drive during prolonged exercise. This review examines the effects of acute and chronic reduction in arterial O(2) (and CO(2)) on cerebral blood flow and cerebral oxygenation, neuronal function, and central drive to the muscles. Direct and indirect influences of arterial deoxygenation on central command are separated. Methodological concerns as well as future research avenues are also considered

Safety and efficacy of a 6-month home-based exercise program in patients with facioscapulohumeral muscular dystrophy

Background: Previous randomized controlled trials investigating exercise training programs in facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) patients are scarce and of short duration only. This study assessed the safety and efficacy of a 6-month home-based exercise training program on fitness, muscle, and motor function in FSHD patients. Methods: Sixteen FSHD patients were randomly assigned to training (TG) and control (CG) groups (both n = 8) in a home-based exercise intervention. Training consisted of cycling 3 times weekly for 35 minutes (combination of strength, high-intensity interval, and low-intensity aerobic) at home for 24 weeks. Patients in CG also performed an identical training program (CTG) after 24 weeks. The primary outcome was change in peak oxygen uptake (VO 2 peak) measured every 6 weeks. The principal secondary outcomes were maximal quadriceps strength (MVC) and local quadriceps endurance every 12 weeks. Other outcome measures included maximal aerobic power (MAP) and experienced fatigue every 6 weeks, 6-minute walking distance every 12 weeks, and muscle characteristics from vastus lateralis biopsies taken pre- and postintervention. Results: The compliance rate was 91% in TG. Significant improvements with training were observed in the VO 2 peak (+19%, P = 0.002) and MAP by week 6 and further to week 24. Muscle endurance, MVC, and 6-minute walking distance increased and experienced fatigue decreased. Muscle fiber cross-sectional area and citrate synthase activity increased by 34% (P = 0.008) and 46% (P = 0.003), respectively. Dystrophic pathophysiologic patterns were not exacerbated. Similar improvements were experienced by TG and CTG. Conclusions: A combined strength and interval cycling exercise-training program compatible with patients' daily professional and social activities leads to significant functional benefits without compromising muscle tissue

Acute Feasibility of Neuromuscular Electrical Stimulation in Severely Obese Patients with Obstructive Sleep Apnea Syndrome: A Pilot Study

Objective. Obesity and obstructive sleep apnea (OSA) are closely interconnected conditions both leading to high cardiovascular risk. Inactivity is frequent and physical activity programs remain difficult in these patients. We investigated the acute feasibility of two neuromuscular electrical stimulation (NMES) modalities in extremely inactive obese patients with OSA. Design. A randomized cross-over study, with two experimental sessions (one per condition: multipath NMES versus conventional NMES). Setting. Outpatient research hospital. Subjects. Twelve patients with obesity, already treated for OSA. Interventions. No intervention. Measures. Feasibility outcomes included NMES current intensity, knee extension force evoked by NMES, and self-reported discomfort. Results. We found higher current intensity, a trend to significantly higher evoked force and lower discomfort during multipath NMES versus conventional NMES, suggesting better tolerance to the former NMES modality. However, patients were rapidly limited in the potential of increasing current intensity of multipath NMES. Conclusion. Both NMES modalities were feasible and relatively well tolerated by obese patients with OSA, even if multipath NMES showed a better muscle response/discomfort ratio than conventional NMES. There is an urgent need for a proof-of-concept study and interventional randomized controlled trials comparing NMES therapy versus current care to justify its utilization in obese and apneic patients with low physical activity levels

Contribution a l'etude des mecanismes de la personnalite ventilatoire de l'homme

SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : TD 84085 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Fatigabilité à l'exercice musculaire (exploration physio-pathologique )

Les recherches sur la fatigue musculaire ont permis de mettre à jour l'implication de différentes altérations tout au long de la chaîne de commande motrice allant du cerveau jusqu'au muscle. Pourtant les mécanismes de régulation centraux et périphériques mis en jeu à l'exercice continuent de faire débat aujourd'hui. Ce travail de thèse avait donc comme objectif d'évaluer de façon originale la fatigue à l'exercice musculaire et d'essayer de mieux cerner les mécanismes sous-jacents propres à différentes situations physiologiques ou cliniques. Nous avons mené ce projet en différents actes: i) en prenant soin de valider tout d'abord notre outil d'évaluation la stimulation magnétique, en la comparant aux mesures obtenues par stimulation électrique classiquement utilisée pour l'évaluation de la fonction musculaire, ii) puis en évaluant de manière originale la cinétique de développement de la fatigue au cours d'un test à charge constante, cinétique beaucoup moins étudiée dans la littérature que la simple fatigue de fin d'effort, iii) enfin nous nous sommes intéressés aux applications cliniques de cet outil en recherchant d'une part les effets possibles de traitements médicamenteux sur la fatigabilité musculaire et d'autre part en étudiant les effets musculaires d'un programme de réentraÎnement chez des patients mucoviscidosiques. Nous avons ainsi confirmé la validité de l'utilisation de la stimulation magnétique dans l'évaluation de la fonction et de la fatigue neuromusculaires du quadriceps. Nous avons également pu décrire la cinétique de développement de la fatigue du quadriceps au cours d'un effort à charge constante sur ergocycle et démontrer le fait que la fatigue périphérique, plus particulièrement de basse fréquence, apparaissait tôt dès le début de l'exercice et pour l'essentiel dans la première moitié du temps d'exercice, alors que les indices de la fatigue centrale se révélaient en fin d'effort, proche de l'épuisement. Nous n'avons pas démontré d'effets ergogènes provoqués par l'inhalation aigue de f1rmimétiques, ni d'effet sur le développement de la fatigue neuromusculaire, tant au niveau périphérique que central. L'étude clinique en cours pour laquelle nous avons réalisé une analyse intermédiaire visant à révéler les effets d'un programme d'électrostimulation sur le réentraÎnement à l'effort chez des patients mucoviscidosiques présentant une dysfonction pulmonaire sévère nous a permis de mesurer des bénéfices obtenus en terme de gain fonctionnel (force au niveau du quadriceps, hypertrophie musculaire) qui ne sont pourtant pas retranscrits en terme d'amélioration de la fonction respiratoire ou de la tolérance à l'effort. Pour conclure, ce travail de thèse a permis de mettre à jour d'une part les facteurs déterminants à prendre en compte dans l'évaluation de la fatigue. Les résultats obtenus montrent ainsi l'importance de considérer la cinétique de développement de la fatigue au cours de l'exerciceet pas seulement les conséquences visibles à épuisement. Ces résultats peuvent également amener des pistes de recherche dans le débat actuel de la littérature scientifique faisant état de plusieurs approches pour investiguer ce phénomène de fatigue en renforçant l'idée d'une exploration plus globale de la fatigue, en intégrant par exemple des aspects neurocognitifs.D'autre part, ce travail a permis de prouver la validité de la stimulation magnétique, ses limites et les applications possibles au niveau de l'exploration physiologique de la fatigue dans la recherche clinique et le diagnostic précoce de certaines pathologies neuromusculaires.Research on muscle fatigue has to update the involvement of various alterations throughout th chain of command driving from brain to muscle. Yet the mechanisms regulating central an peripheral set into play the year continue to debate today. This thesis was therefore aim to asses how the original fatigue to muscular exercise and try to better understand the mechanism underlying specifie to different physiological or clinical situations. We conducted this project i different acts: i) taking care to first validate our assessment tool magnetic stimulation, in compariso to measurements obtained by electrical stimulation typically used to assess muscle function, ii ) an then evaluating an original kinetic development of fatigue during a test at constant load, kinetic mue less studied in the literature that the simple fatigue-end effort, iii) finally we are interested i applications clinical tool in seeking a share of the possible effects of drug treatments on muscl fatigue and partly by studying the effects of muscle retraining 'program in patients with cystic fibrosiWe have upheld the use of magnetic stimulation in the evaluation function and neuromuscula fatigue of the quadriceps. We were also able to describe the kinetics of development of fatigue the quadriceps during a constant effort to load on bicycle ergometer and demonstrate that peripher fatigue, particularly low-frequency, appeared before the beginning of the year and mainly in the fir half of practice time, while the indices of central fatigue were revealed at the end of effort, close t exhaustion. We have not shown ergogenic ettects caused by acute inhalation of f12-agonists, 0 developmental effects of neuromuscular fatigue at both peripheral and central. The ongoing clinicstudy for which we conducted an interim analysis to reveal the effects of electrical stimulatiol program on the rehabilitation training in patients with cystic fibrosis with severe pulmonar; dysfunction allowed us to measure the benefits obtained in terms of functional gain (strength in thE quadriceps muscle hypertrophy) that are not yet transcribed in terms of improving lung function 0 exercise tolerance. To conclude, this thesis has to update the one hand the factors to consider il assessing fatigue. The results show the importance of considering the kinetics of development a fatigue during exercise and not only the visible consequences to exhaustion. These results may aise lead to avenues of research in the current debate in the scientific literature reports severé approaches to investigate the phenomenon of fatigue in reinforcing the idea of a more comprehensive exploration of fatigue, incorporating such neuro-cognitive aspects. On the other hand, this work helped prove the validity of magnetic stimulation, its limitations and potential applications in the exploration of physiological fatigue in clinical research and early diagnosis on certain neuromuscular diseases.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF