Les effets des vibrations corps entier sur l’appareil musculosquelettique : efficacité ou science-fiction ? : De l’étude animale à l’essai clinique

Effects of the whole-body vibrations on the musculoskeletal system : efficiency or science-fiction ? : Of the animal study to the clinical trial

• Auteur / Autrice : Marion Pasqualini
• Direction : Laurence Vico-Pouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche biomédicale et Innovation technologique
• Date : Soutenance le 04/06/2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Thomas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Bonnet, Daniel Courteix, Sabine Verschueren

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu osseux

Ostéoporose post-ménopausique

Appareil locomoteur

Mots clés libres

Vibrations corps entier

Densité minérale osseuse

Microarchitecture osseuse

Fréquence de vibration

Propagation des vibrations

Whole-body vibrations

Mineral bone density

Bone microarchitecture

Vibration frequency

Propagation of vibrations

Résumé

L’ostéoporose ménopausique est généralement traitée par une stratégie médicamenteuse à visée anti-résorptive, couplée à des exercices de musculation/proprioception relativement efficaces pour maintenir la masse musculaire et prévenir le risque de chute. Ces dernières années, bien que de nombreuses études animales et cliniques aient suggéré un effet ostéogénique des vibrations corps entier (VCE), les résultats pas toujours concluants et les protocoles très hétérogènes rendent l’interprétation difficile. Dans ce travail, nous avons étudié l’importance de la fréquence de la vibration dans les effets osseux induits par les VCE, sur des rats adultes. Nous avons montré que la stimulation osseuse était dose dépendante de la fréquence, avec un effet ostéogénique d’autant plus important que la fréquence est élevée, et un effet délétère des basses fréquences. Le régime à haute fréquence (90Hz) améliore la micro-macroarchitecture de l’os cortical (épaississement cortical, diminution de la porosité) et de l’os trabéculaire (augmentation du volume osseux, nombre de travées), et stimule la formation osseuse (taux de formation osseuse augmenté), alors que le régime basse fréquence (8Hz) découple les activités de formation et minéralisation, responsable d’une diminution des DMO corticales et trabéculaires, caractéristiques d’une ostéomalacie. Dans cette étude, la réponse ostéogénique plus marquée aux vertèbres vs les os longs (Tibia et fémur) suggère un rôle de la moelle grasse dans la réponse osseuse aux VCE. L’étude clinique réalisée par la suite chez des femmes ménopausées, confirme la capacité des VCE à stimuler la formation osseuse corticale et trabéculaire (épaississement cortical, augmentation de l’aire corticale, maintien de la porosité, augmentation du volume osseux trabéculaire) avec un effet systémique des VCE (os porteurs et non porteurs). L’étude de la propagation du signal vibratoire chez l’animal et l’humain montre une amplification du signal dans les basses fréquences, caractéristique d’un effet de résonance, et une transmission plus importante des vibrations au-delà de 40Hz, expliquant en partie les effets des VCE en fonction de la fréquence. Nos résultats suggèrent l’utilisation des VCE comme moyen non pharmacologique de prévention voir traitement de la fragilité osseuse

The postmenopausal osteoporosis is generally handled by a medicinal strategy with anti-résorptive aim, coupled with relatively effective exercises of body-building / proprioception to maintain the muscular mass and prevent the risk of fall. These last years, although numerous animal and clinical studies suggested an osteogenic effect of the whole-body vibrations (WBV), the not always decisive results and the very heterogeneous protocols make difficult the interpretation. In this work, we studied the importance of the frequency of vibration in the bone effects induced by WBV on adult rats. We have shown that bone stimulation was dependent on the dose frequency, with a particularly important that the frequency is high osteogenic effect and a detrimental effect of low frequency. The high frequency system (90Hz) improves the control of the microarchitecture cortical bone (cortical thickening, reduced porosity) and trabecular bone (bone augmentation, number of spans), and stimulate bone formation (bone formation rate increased), while the low frequency regime (8Hz) decouples training and mineralization, causing a decrease in cortical and trabecular BMD, characteristic of osteomalacia. In this study, the more pronounced the vertebrae vs long bones (femur and tibia) osteogenic response suggests a role of the fat in the bone marrow response to WBV. The clinical study later postmenopausal women, confirms the ability of WBV to stimulate cortical and trabecular bone formation (cortical thickening, increased cortical area, maintaining porosity, trabecular bone volume increase) with a systemic effect of WBV (bearing and non-bearing bones). The study of the propagation of the vibration signal in animals and humans shows an amplification of the signal in the low frequency characteristic of a resonance effect, and a greater transmission of vibrations beyond 40Hz, explaining part of the effects according to the WBV frequency. Our results suggest the use of WBV as non-pharmacological means of prevention, or even treatment, of bone fragility