électrostimulation : renforcement musculaire

Electrostimulation et renforcement musculaire

Présentation de ce module

Ce quatrième module décrit dans quelles limites et dans quelles conditions l'électrostimulation peut être efficace pour le renforcement musculaire, notamment dans le domaine du sport.

Les publicités pour l'électrostimulation occupent nos écrans de télé, les grandes enseignes spécialisées dans le matériel de sport ont toutes à ce jour un rayon dédié aux électrostimulateurs. Les fabricants de matériels d'électrostimulation exposent à l'occasion des grands événements comme les ultra-trails et sponsorisent les sportifs du top 10.
A tord ou à raison ?
La réponse est clairement à raison, à condition que...

Le concept d'électrostimulation musculaire est répandu depuis longtemps dans les domaines de la kinésithérapie et de la physiothérapie. Elle est aujourd'hui devenue très en vogue dans le domaine sportif car elle permet de développer efficacement la force et l'endurance de groupes musculaires. Et ce, de façon très ciblée. De nombreuses études l'ont démontré depuis bien longtemps. Ni remède miracle, ni panacée universelle, l'électrostimulateur ne fait pas l'athlète. Il ne remplace pas les autres méthodes, mais il peut effectivement les compléter utilement. A conditions que :

Autant de points que nous allons découvrir ou redécouvrir ensemble.

1 C'est quoi un muscle ?

Non, je ne souris pas : le muscle, tout le monde en parle, mais beaucoup ignorent la complexité de sa structure.
Alors, c'est quoi un muscle ? Un muscle est un organe du système musculaire doué de la propriété de se contracter sous l'influence d'une excitation. Deux groupes de muscles existent :

  • les muscles striés, innervés par les nerfs moteurs placés sous le contrôle des centres nerveux supérieurs du cerveau et donc de la volonté. Par exemple : les muscles abdominaux ou le quadriceps.
  • les muscles lisses, c'est-à-dire les muscles des organes de la vie végétative, placés sous le contrôle du système nerveux autonome et dont la contraction échappe à l'action de la volonté. Par exemple : la tunique musculaire de l'intestin grêle.

Nous allons ici nous pencher uniquement sur les muscles striés, les seuls que vous allez stimuler pour en augmenter la force. En résumé :

  • Un muscle est constitué de plusieurs centaines à plusieurs milliers de cellules musculaires regroupées en faisceaux.
  • Un faisceau musculaire est composé de cellules musculaires ou fibres musculaires.
  • Une fibre musculaire comporte un nombre élevé de myofibrilles parallèles, regroupées en faisceaux.
  • Une myofibrille comporte, entre autres, des myofilaments épais et des myofilaments fins.

Cette structure complexe confère aux segments du corps la capacité de bouger et de se déplacer dans l'espace. Les muscles sont capables d'exercer une force considérable, mais ils permettent également de répondre à une vaste gamme de mouvements d'une extrême précision.

Pour info, il existe 530 muscles striés dans le corps humain. Et oui, il va falloir faire avec tout ça !

 

Je ne saurais évoquer la structure d'un muscle sans faire un clin d'oeil au dessinateur Serre. Et oui qu'est-ce qu'un muscle ? La réponse n'est pas si simple que ça. Alors quittons le monde plaisant de la bande dessinée pour nous plonger dans celui, moins drôle j'en conviens, de l'anatomie. Rassurez-vous, ce ne sera qu'un survol ! Juste ce qu'il faut pour mieux comprendre la suite.
Voici un muscle, par exemple le biceps de notre personnage. Ce muscle est qualifié de muscle squelettique, par opposition aux muscles lisses comme ceux de la vessie, ou par opposition au muscle cardiaque. Si nous zoomons la coupe transversale de ce muscle, nous découvrons des fibres musculaires, regroupées en faisceaux. La longueur d'une fibre musculaire peut atteindre 30 à 35 centimètres. Zoomons, cette fois, la coupe transversale d'une seule fibre musculaire. Nous découvrons alors de nouveaux éléments, eux aussi regroupés en faisceaux, et tous parallèles les uns aux autres. Ce sont les myofibrilles. Enfin, si nous plongeons à l'intérieur d'une seule myofibrille, nous voyons apparaître 2 types de filaments musculaires : les myofilaments épais, et les myofilaments fins. Il peut y avoir jusqu'à 1500 myofilaments par myofibrille.

Au total, nous nous apercevons qu'un seul muscle est composé de dizaines de milliers d'éléments.

 


2 Des muscles, des nerfs, sinon rien !

Un muscle privé de son innervation est voué à la dégénérescence. Un tel muscle est appelé muscle dénervé. Autrement dit, plus de nerf, plus d'activité musculaire.

En électrostimulation, nous considérons toujours l'ensemble nerf(s) + muscle(s) ou faisceau(x) nerveux. L'ensemble des fibres musculaires innervées par un seul nerf moteur est appelé unité motrice.

Attention ! Ne soyez jamais tenté(e) d'utiliser votre électrostimulateur en présence de fibres partiellement ou totalement dénervées : le résultat pourrait être aussi catastrophique qu'irrémédiable. Par exemple sur une neuropathie périphérique. Dans ce cas, consultez un spécialiste.
 

Découvrons la structure élémentaire du système nerveux, et de l'unité motrice. Autrement dit, les éléments que nous faisons intervenir, ou non, en électrostimulation. Notre terrain de jeu, en quelque sorte. En bleu, sur la coupe tomographique que vous avez sous les yeux, apparait la moelle épinière, reliée, en haut, au cerveau, et s'achevant, en bas, au niveau des vertèbres lombaires. Chaque vertèbre est associée à un segment médullaire se présentant de la façon suivante : cette coupe transversale de la moelle épinière, met en évidence les racines, ventrales et dorsales. Retenez dès à présent que tous les nerfs moteurs, en violet sur notre schéma, passent exclusivement par les racines ventrales.
Elargissons notre angle de vue. Nous voyons apparaitre de nouveaux éléments. De gauche à droite :

  • un fragment de peau
  • un muscle.
  • et un fragment de viscère.

Seuls les deux premiers, nous intéressent dans le cadre de l'électrostimulation.

  • La peau pour l'aspect sensitif. C'est elle, en grande partie qui va nous permettre d'apprécier le confort du courant.
  • Le muscle, évidemment, dont nous cherchons à développer la force en le stimulant.

D'où notre leitmotiv : un nerf, un muscle, sinon rien ! Pour effectuer une séance de renforcement musculaire en électrostimulation, nous devons être en présence d'un muscle correctement innervé, pour pouvoir le stimuler, et obtenir qu'il se contracte.

 


3 Stimuler contre résistance

Tout d'abord, comment définir et quantifier la notion de renforcement musculaire ? Le renforcement musculaire consiste à développer une force contre résistance lors d'une contraction unique de durée limitée. La charge, ou résistance maximale, opposée à l'action d'un groupe musculaire ou d'un muscle donné est de 100% s'il est impossible de faire 2 contractions consécutives.Au-dessus de cette résistance, aucune contraction n'est possible. Nous qualifions alors cette charge de 1 RM. Lorsque la charge est choisie de façon à pouvoir être soulevée N fois correctement, mais sans pouvoir être soulevée N + 1, nous la qualifions de N RM. Par exemple, si 1 RM&nb= 100%:

  • 3 RM = 90 à 95% de 1 RM.
  • 6 RM = 85% de 1 RM.
  • 10 RM = 75% de 1 RM.
  • 15 RM = 65% de 1 RM.

Nous l'avons déjà dit, mais j'insiste, le renforcement musculaire consiste à développer une force contre résistance. Que nous soyons dans le cas d'un travail volontaire actif ou en électrostimulation, la physiologie du muscle reste la même.

Pourquoi se donner tant de mal pour développer la force musculaire d'un quadriceps en travail actif et volontaire ? Je veux dire, pourquoi opposer une résistance avec cette machine infernale, au lieu de se contenter de lever le pied, uniquement contre la force naturelle de la pesanteur. Question stupide, nous le savons tous : il faut une résistance pour renforcer un muscle. Un poids, une machine, ou la résistance de l'eau dans une piscine. Plus la résistance est importante, et plus l'effort est intense. Et plus l'effort est intense, et plus nous développons de force.
Et alors, pourquoi est-ce que ce serait différent en électrostimulation ? Il n'y a aucune raison. Pour effectuer un renforcement musculaire efficace en stimulation neuromusculaire, il faut aussi le faire contre résistance. Et ça, beaucoup d'utilisateurs d'appareils l'ignorent. Sauf vous, maintenant, bien sûr !


Comment faire ?

 


4 Comparatif travail volontaire / électrostimulation

Si vous faites du sport à bon niveau, vous savez qu'il existe plus d'une méthode visant à développer la force musculaire. Toutes, ou presque, sont aussi efficaces les unes que les autres en fonction de la discipline pratiquée. La première question que nous allons nous poser est essentielle : le renforcement musculaire par électrostimulation est-il aussi efficace que celui obtenu avec un travail volontaire sans électrostimulateur. Voici donc un tableau donnant des éléménts de réponse à cette question. Il compare les propriétés des contractions obtenues en travail volontaire, donc sans électrostimulation, avec celles des contractions provoquées par votre électrostimulateur.
Il est intéressant d'y noter que :

Propriétés de la contraction Travail volontaire sans électrostimulation Travail en électrostimulation
Commande de la motricité Cerveau + neurones moteurs Stimulateur électrique + électrodes
Sommation spatiale Dispersé Limité dans l'espace
Sommation temporelle Pas toutes les fibres à la fois Toutes les fibres à la fois
Apparition de la fatigue musculaire Tardive Précoce
Développement de la force musculaire Optimal Sub-optimal
Travail sélectif fibres lentes / fibres rapides Par le mode d'entraînement Par utilisation d'un courant spécifique
Précisions concernant ce tableau
  • Le terme sommation spatiale fait référence au nombre d'unités motrices recrutées au cours de la contraction musculaire dans un volume donné. C'est-à-dire à la quantité ou au pourcentage d'unités motrices activées dans un muscle ou une portion de muscle donné(e) pendant la contraction.
  • Le terme sommation temporelle fait référence au nombre d'unités motrices recrutées en un instant donné.

Le recrutement, ou sommation, consiste à mobiliser un certain nombre d'éléments. Que ce soit des coureurs, ou des fibres musculaires. Nous allons distinguer 2 types de recrutement : spatial, ou temporel.
La sommation spatiale consiste à recruter un certain nombre d'éléments dans un espace donné. Par exemple ici, cet espace va s'agrandir à partir du coin en bas, et à droite de l'écran. Nous recrutons donc, progressivement, tous les coureurs rencontrés dans cet espace.
La sommation temporelle, quant à elle, consiste à recruter tous les éléments présents à un moment donné. Ici, dans notre exemple, ce moment se situe, entre T1, et T2. Il ne nous reste alors plus, qu'à compter les heureux élus, compris dans la plage de temps, T1, moins T2.

 


5 Profil-type d'une séance d'électrostimulation

Nous avons vu dans le tableau ci-dessus qu'existent certaines différences entre le travail volontaire actif et le renforcement musculaire par électrostimulation. Notamment en ce qui concerne l'apparition de la fatigue musculaire plus précoce en électrostimulation qu'en travail actif pur. Il suffit donc théoriquement 

  • De choisir le type de courant le plus adapté à votre objectif : fibres lentes, rapides, etc.
  • De paramétrer les séquences en fonction du travail voulu en gérant les temps de contraction, relâchement, repos...

Mais dans la réalité, à moins de posséder un stimulateur permettant ces paramétrages, il vous suffit de sélectionner un des programmes préconfigurés par le fabricant. Lequel a dû vous livrer avec l'appareil un manuel d'utilisation détaillant tous ces paramétrages, programme par programme. En principe, ce manuel devrait logiquement mentionner les travaux scientifiques sur lesquels s'appuient les programmes.

Construisons notre programme en prenant tout d'abord 2 phases, de même amplitude. Sauf que l'une est positive, et l'autre négative. L'ensemble de ces 2 phases constitue une impulsion dite, biphasique. Reproduisons cette impulsion en faisant varier son amplitude dans le temps. Nous voyons que les impulsions s'enchaînent toujours de façon identique. Leur amplitude augmente progressivement. Puis elle reste en plateau, avant de diminuer de façon progressive. Un tel ensemble d'impulsions s'appelle un train d'impulsions. Ce train d'impulsions peut s'inscrire dans une courbe virtuelle nommée courbe-enveloppe. Pas besoin de beaucoup d'imagination pour comprendre. Contractez. Maintenez. Relâchez. Repos. De là à bâtir une séance entière, il n'y a pas loin. Tout dépend du matériel que vous possédez.


Ci-dessous, un exemple de programme de renforcement musculaire classique.

Source : J.L. Gouget

Renforcement musculaire | travail intense

  • Position des électrodes : montage longitudinal avec 1 ou 2 circuits.
  • Intensité : maximale supportable.
  • Observations : étude réalisée sur 2 groupes de patients. Le premier groupe avec un travail par électrostimulation. Le second avec un travail dynamique volontaire. Muscles sollicités: triceps crural + droit fémoral. Le renforcement a été effectué sur les 2 groupes de patients pendant 5 semaines.
    Les résultats démontrent une amélioration de 16% pour le groupe ayant travaillé par électrostimulation contre 27% pour l'autre groupe.
  • Références :
    Eriksson, Haggmark & Kiessling in Effect of electrical stimulation on human skeletal muscle
    Currier in Neurostimulation for improving muscular strength.

Conclusion

Le renforcement musculaire par électrostimulation est d'une réelle efficacité, mais à condition de respecter un certain nombre de règles concernant le choix du programme, le positionnement des électrodes, la surface et la qualité de ces électrodes, l'intensité, la durée et le nombre de séances.
En matière de renforcement musculaire, il est vivement conseillé d'utiliser l'électrostimulation en parallèle avec les exercices physiques volontaires.