Altérations neuromusculaires induites par des exercices excentriques et concentriques fatigants : emphase sur le pédalage des membres inférieurs

Neuromuscular alterations induced by fatiguing eccentric and concentric exercises : emphasis on eccentric cycling

• Auteur / Autrice : Pierre Clos
• Direction : Romuald Lepers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Staps
• Date : Soutenance le 25/11/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cognition, Action, et Plasticité Sensorimotrice (CAPS) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Perrey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Millet, Sidney Grosprêtre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Perrey, Serge Colson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Appareil locomoteur

Muscles -- Fatigue

Muscles -- Contraction

Mots clés libres

Contractions isocinétiques

Pédalage excentrique

Stimulation du nerf moteur

Stimulation magnétique transcrânienne

Fatigabilité

Isokinetic contractions

Eccentric cycling

Motor nerve stimulation

Transcranial magnetic stimulation

Fatigability

Résumé

L’effet du mode de contraction musculaire dynamique (concentrique ou excentrique) sur la fatigabilité fonctionnelle et les altérations neuromusculaires associées reste à explorer. Le mode de contraction musculaire interagit avec d’autres caractéristiques d’exercice, telles que l’intensité (maximale ; sous-maximale) ou la modalité (mono-articulaire ; locomoteur). Ce travail de thèse a comparé l’impact d’exercices excentriques et concentriques sur la fonction neuromusculaire au niveau des extenseurs du genou, à travers trois études. Nous avons montré que, pour la réalisation d’un même travail mécanique, les deux modes de contraction musculaire affectaient autant le moment maximal volontaire isométrique. En revanche, l’origine des perturbations (nerveuses/musculaires) dépendaient des caractéristiques de l’exercice. Dans l’étude 1, des contractions mono-articulaires excentriques à intensité maximale affectaient la fonction nerveuse mais pas contractile, alors que des contractions concentriques avaient l’effet inverse. Dans l’étude 2, des exercices de pédalage excentrique et concentrique à la même puissance sous-maximale causaient des altérations neuromusculaires semblables, à l’exception d’une perturbation du couplage excitation-contraction après le pédalage excentrique. En comparant les résultats de ces deux études avec la littérature, il semble que le mode de contraction musculaire n’influence les perturbations neuromusculaires après l’exercice que pour des exercices maximaux. L’étude 3, n’a rapporté aucun changement du contrôle nerveux du pédalage concentrique ou excentrique au cours d’un exercice fatigant. Néanmoins, l’excitabilité corticospinale vers les muscles extenseurs du genou était moindre et l’inhibition relative supérieure lors du pédalage excentrique en comparaison du concentrique. Dans leur ensemble, ces résultats précisent les effets des contractions excentriques sur la fonction neuromusculaire et offrent de nombreuses perspectives d’études. Notamment les mécanismes responsables de l’inhibition corticospinale relative pendant le pédalage excentrique peuvent être sondés par stimulations transcrâniennes et de la voie pyramidale pendant la période de silence.

The influence of dynamic contraction type (concentric or eccentric) on performance fatigability and associated neuromuscular alterations is partly unknown. Contraction type interacts with other exercise features such as intensity (maximal; submaximal) or modality (single-joint; locomotor). Thus, we compared eccentric with concentric exercises of similar characteristics across three experimental studies. We showed that, for the completion of a given amount of mechanical work, both contraction types impaired maximal voluntary isometric torque similarly. However, neuromuscular impairments depended on exercise features. In study 1, maximal single-joint eccentric contractions affected neural but not contractile function, and concentric exercises exhibited the opposite effect. In study 2, eccentric and concentric cycling at the same power output caused similar neuromuscular alterations, apart from an impairment of the excitation-contraction coupling process after eccentric cycling only. Along with the literature, these two studies suggest that contraction type only affects post-exercise neuromuscular perturbations when exercise intensity is maximal. Study 3 showed no change in the neural control of pedaling during fatiguing concentric or eccentric cycling at the same power output. Yet we found a greater excitability and relative inhibition of the corticospinal pathway to the knee extensor muscles, during concentric compared with eccentric cycling, respectively. Overall, these results provide specifications on the effects of eccentric contractions on neuromuscular function et offer research perspectives. Notably, the processes underpinning the relative corticospinal inhibition during eccentric cycling may be investigated by applying transcranial and pyramidal tract stimulations during the silent period.