Cocontraction antagoniste et méthodes de mesure

Les nombreux facteurs intervenant sur le signal EMG (énumérés au paragraphe 2.2.1 page 42) représentent des obstacles à la comparaison directe des amplitudes EMG en microvolts entre différents sujets ainsi que pour le même sujet testé à différentes sessions. Une solution consiste alors à normaliser les unités électriques, c.à.d à exprimer l’intensité de l’EMG par rapport à une valeur de référence. Différentes méthodes existent pour le calcul de cette valeur de référence, surtout lors de l’étude de la marche, et le critère de normalisation idéal ne bénéficie pas encore de consensus unanime (Yang et Winter, 1984). Une valeur de référence utilisée dans la majorité des études est celle obtenue lors d’une contraction isométrique maximale (Perry, 1992 ; De Luca, 1997). En dehors de la méthode de stimulation interpolée (Denny-Brown et Sherrington, 1928), il s’agit de tester le sujet au cours d’un effort

85 isométrique maximal en mesurant en parallèle l’EMG du muscle sollicité. On relève alors la moyenne de l’IEMG ou de la RMS comme valeurs de référence. On dérive ensuite des valeurs dites relatives, exprimées en pourcentage de la valeur de référence. Certes, cette mesure ne permet pas d’obtenir la réelle force maximale volontaire dont un sujet est capable, représentant une potentielle source d’erreur (Allen et al., 1995). Cependant elle présente un indice de reproductibilité intra-individuel élevé (Allen et al., 1995), et un meilleur score de reproductibilité intra et inter individuel que les valeurs EMG dynamiques (Knutson et al., 1994).

Cette méthode de normalisation peut être utilisée pour la quantification du recrutement agoniste mais aussi pour la quantification du recrutement antagoniste dans l’estimation du degré de cocontraction (Gracies et al., 2009 ; Vinti et al., 2012ab, Table 1, indice 3). Dans la littérature, pour la quantification de la cocontraction antagoniste en conditions statiques ou dynamiques, physiologiques (Olney, 1985 ; Solomonow et al., 1986, 1987, 1988 ; Knutson et al., 1994 ; Falconer et Winter, 1995 ; Kellis et al., 2003) et pathologiques (Unnithan et al.,1996ab ; Frost et al., 1997 ; Levin et al., 1994, 2000 ; Ikeda et al., 1998 ; Gracies et al., 2009 ; Vinti et al., 2012ab), différentes méthodes ont été utilisées allant de simples mesures électromyographiques (Knutson et al., 1994 ; Unnhitan et al., 1996ab) à des modèles mathématiques avancés (Olney, 1985 ; Solomonow et al., 1986).

Une autre méthode de quantification de la cocontraction musculaire pourrait consister en l’estimation des forces (ou moments) musculaires exercées par chacun des muscles (quantification dynamométrique) qui entourent une articulation afin d’estimer la somme résultante des moments autour d’une articulation (Kellis et al., 2003). Cependant cette méthode aboutirait à s’éloigner du primum movens de la cocontraction, c'est-à-dire des activations musculaires antagonistes inappropriées, pour ne garder que sa conséquence dynamométrique, ie la force exercée, comme nous l’avons mentionné précedemment, ce qu’elle doit à de nombreux autres facteurs (angles articulaires, longueurs musculaires, raideur des composantes élastiques en série, etc.) que la simple coactivation motoneuronale.

De plus, cette dernière approche requiert du temps, est difficile à appliquer et n’aurait donc dans la pratique qu’une validité relative sur des muscles rhéologiquement modifiés, comme c’est le cas dans la parésie spastique. Cela a conduit cliniciens et chercheurs à s’appuyer sur la quantification électromyographique du mouvement pour exprimer la cocontraction

86 musculaire. La cocontraction est donc souvent quantifiée en comparant l’EMG des muscles intéressés, exprimés en pourcentage de valeurs EMG de référence.

Ces valeurs EMG de référence auxquelles comparer l’EMG antagoniste, ont été selon les auteurs des estimations visuelles ou automatisées de l’amplitude EMG antagoniste (Unnithan et al.,1996ab ; Frost et al 1997), des valeurs de l’EMG agoniste (Yang et Winter, 1983 ; Levin et Hui-Chan, 1994 ; Ikeda et al., 1998 ; Chae et al., 2002) ou des valeurs de l’EMG antagoniste seul (Solomonow et al., 1988 ; Knutsson et Mårtensson, 1980 ; Kamper et Rymer, 2001 ; Gracies et al., 2009 ; Vinti et al., 2012ab). Ces multiples méthodes traduisant l’absence d’uniformité dans la mesure de la cocontraction, représentant une limitation dans la compréhension du phénomène de la cocontraction physiologique et pathologique. Un récapitulatif est fourni par la Table1 (d’après Busse et al., 2005) synthétisant les différents indices de cocontraction utilisés ainsi que les facteurs qu’ils reflètent.

Tableau 1. Méthodes de calcul des indices de cocontraction - ICC, adapté de Busse et al., 2005.

Numéro Méthode Facteurs influant

1

Estimation visuelle de l’amplitude EMG (de surface et à aiguille) ou pourcentage du chevauchement des muscles agonistes-antagonistes considérés

- Le phénomène du cross-talk pouvant être considéré comme de l’activité musculaire peut introduire une source d’erreur (De Luca, 1997) - La normalisation permettant la comparaison entre les sujets n’est pas toujours possible. - Les méthodes d’EMG intramusculaire ne mesurent que quelques fibres et ne peuvent être considérées comme représentatives du travail musculaire.

2 Rapport entre l’activité de l’agoniste et celle de l’antagoniste

Une diminution du recrutement agoniste peut introduire un biais portant à considérer les indices de cocontraction élevés alors qu’ils ne le sont que par la diminution de l’activité agoniste. Surtout les valeurs quantitatives de ces deux EMG puisqu’obtenus dans des conditions périphériques par définition différentes.

3 Rapport de l’EMG antagoniste avec _{l’EMG du même muscle lors de sa} contraction agoniste maximale

Un avantage fondamental de cette méthode est que l’antagoniste est mesuré aussi dans son rôle d’agoniste. Par contre cette méthode ne s’intéresse pas au moment articulaire résultant (qui peut cependant être évaluée séparément, sans prétendre mesurer la cocontraction) ni à la contribution agoniste à la production du moment articulaire

87

4 Quantification _{antagoniste par une modélisation} du moment mathématique

Hypothèse d’une relation linéaire EMG/moment et l’EMG peut être utilisé comme substitut de la force produite.

Pour les travaux de cette thèse, l’objectif de rigueur dans les comparaisons électromyographiques nous a conduit à utiliser la méthode décrite à la 3è ligne de ce tableau, qui nous semble de loin la plus rigoureuse sur le plan neurophysiologique.

2.4 Cocontraction antagoniste exagérée chez le sujet