CHAPITRE 3 : RESULTATS
3.3.3 Paramètres électromyographiques
3.3.3.1 Analyse électromyographique des muscles abdominaux
Les paramètres électromyographiques, calculés à partir des signaux recueillis au niveau des muscles OEA, OIA et RA, ont tout d’abord été mesurés en considérant la durée totale d’un test postural, soit 30 secondes (EMGTOT). Ils ont été exprimés en pourcentage de leur valeur maximale moyenne obtenue en flexion isométrique maximale du tronc et en pourcentage de leur valeur obtenue en Pré-test afin de mieux visualiser leur évolution au cours des tests. Les résultats obtenus pour EMGTOT en Pré-test indiquent des niveaux d’activation musculaire exprimés, en pourcentage du niveau d’activation maximal mesuré en flexion isométrique maximale du tronc, de 6,2 ± 5,5% pour OEA, 11,2 ± 3,6% pour OIA et 6,2 ± 5,4% pour RA sans différence significative entre les muscles (P = 0,08).
En hyperventilation induite (Fig. 69), pour les trois muscles abdominaux, on constate une augmentation significative (P<0,01) de leur niveau d’activation de 249,7% pour OEA, 116,3% pour OIA et 183,4% pour RA. En pourcentage de leur niveau d’activation maximal, les niveaux d’activation des muscles abdominaux en HI représentent 9,7 ± 6,1% pour OEA, 13,1 ± 6,8% pour OIA et 8,9 ± 9,5% pour RA sans différence significative entre les muscles (P = 0,08). Alors que les niveaux d’activation de OEA et OIA ont retrouvé leur valeur de Pré-test une minute après l’arrêt de l’hyperventilation (PT1), le niveau d’activation de RA reste élevé dans les 4 minutes qui succèdent à cet arrêt, gardant une valeur moyenne 57,3% plus grande que la valeur de Pré-test (P = 0,03).
En hyperventilation volontaire (Fig. 69), on retrouve une augmentation significative des niveaux d’activation musculaire (P<0,05). Cette augmentation de EMGTOT est de 156% pour OEA, 115% pour OIA et 37% pour RA. L’élévation du niveau d’activation de OIA est significativement supérieure à celle de RA (P = 0,01). Pour OIA, l’élévation du niveau d’activation est similaire à celle observée en HI. Les niveaux d’activation des muscles
abdominaux en hyperventilation volontaire représentent 7,4 ± 4,3% de l’activation maximale pour OEA, 14,9 ± 5,5% pour OIA et 7,5 ± 5,6% pour RA sans différence significative entre les muscles (P = 0,06). Trente secondes après l’arrêt de l’hyperventilation volontaire, le niveau d’activation de RA retrouve sa valeur de Pré-test. En revanche pour OIA, l’augmentation de EMGTOT observée au cours de la manœuvre ventilatoire s’atténue très progressivement et reste significative (P<0,05) dans les trois premières minutes qui succède HV. Une diminution progressive de EMGTOT pour OEA est aussi observée après HV mais les valeurs ne sont plus significativement supérieures à celles de Pré-test.
En observant les signaux EMG des muscles abdominaux et le signal du Cosmed K2
(Fig. 70), on a pu remarquer, notamment sur les muscles OEA et OIA, des bouffées régulières d’activité EMG dans les phases expiratoires de la ventilation pulmonaire. Cette observation se confirme par le moyennage des signaux découpés dans chaque cycle respiratoire d’un test postural (Fig. 71), le nombre de cycles moyennés dépendant de la fréquence respiratoire du sujet. L’instant auquel les niveaux d’activation des muscles OEA et OIA commencent à s’élever est très variable selon les sujets. La durée du cycle respiratoire moyen étant exprimé en pourcentage (0% correspondant au début de l’expiration et 100% à la fin de l’inspiration), l’augmentation des niveaux d’activation musculaire apparaît entre -15 et 10% du cycle, c'est-à-dire entre la fin de l’inspiration et le début de l’expiration. Au cours de l’expiration, les niveaux d’activation musculaires augmentent pour s’annuler peu avant la fin de l’expiration. L’analyse statistique menée sur ces instants d’activation et d’inactivation des muscles abdominaux dans un cycle respiratoire n’a révélée aucune modification en HI ou en HV. Pour vérifier la présence de variations dans les niveaux d’activation musculaire en fonction des phases du cycle respiratoire, le paramétrage des EMG a aussi été effectué en considérant toutes les phases expiratoires d’un test postural (EMGEXP) puis toutes les phases inspiratoires du test (EMGINS).
En Pré-test, les valeurs EMGEXP, exprimées en pourcentage du niveau d’activation musculaire maximal, sont supérieures à celles de EMGINS (3,2 ± 2,8% vs 2,9 ± 2,7% pour OEA ; 5,8 ± 1,9% vs 5,4 ± 1,8% pour OIA ; 3,2 ± 2,8% vs 3 ± 2,6% pour RA). Cependant, bien que ces différences ne soient pas significatives, elles le deviennent en fin d’hyperventilation induite. L’analyse statistique montre en effet que les différences observées pour OEA et OIA dans leur niveau d’activation entre les phases expiratoires et inspiratoires sont significatives (P<0,05). Cela n’est pas vérifié pour RA (P>0,05).
En hyperventilation volontaire, aucune différence significative dans les niveaux d’activation entre les phases expiratoires et les phases inspiratoires n’a été statistiquement révélée (P>0,05).
En hyperventilation induite, l’analyse de corrélation montre des interactions significatives (P<0,05) entre les activités EMGTOT des muscles abdominaux et les paramètres cardio-ventilatoires ainsi qu’avec les paramètres mécaniques (Annexe 7). Parmi les paramètres cardio-ventilatoires, c’est avec V& et e V&O2 qu’ OEA est le mieux corrélé (r = 0,68, P<0,0001 ; r = 0,67, P<0,0001 respectivement). Pour OIA, c’est avec la fréquence respiratoire (r = 0,54, P<0,0001). Pour RA, c’est avec V& , e V&O2 et FC (r = 0,62, P<0,0001 ; r = 0,59, P<0,0001 ; r = 0,63, P<0,0001 respectivement). Quant aux paramètres mécaniques, c’est avec Xm que les activités EMG des muscles abdominaux sont le mieux corrélées (r = 0,8, P<0,0001 ; r = 0,47, P<0,001 ; r = 0,65, P<0,0001 respectivement). Un exemple de ces relations est illustré en figure 72.
En hyperventilation volontaire, les interactions sont moins apparentes. C’est avec FC
que les activités EMG des muscles OEA, OIA et RA sont le mieux corrélées (r = 0,59, P<0,0001 ; r = 0,56, P<0,0001 ; r = 0,5, P<0,001 respectivement). Aucune corrélation significative entre les activités EMG des muscles abdominaux et les paramètres mécaniques n’a été observée.
Figure 69 : Niveaux d’activation musculaire des muscles abdominaux en hyperventilation induite (HI) et en hyperventilation volontaire (HV). Les paramètres EMG ont été calculés sur la durée totale du test postural considéré. Les valeurs ont été normalisées par rapport aux valeurs obtenues en Pré-test. En A : OEA, en B : OIA et en C : RA. Pour chaque type d’hyperventilation, les barres d’histogramme représentent dans l’ordre PT0, PT1, PT2, PT3 et PT4. Les valeurs sont présentées sous la forme de moyenne ± écart type. *P<0,05 et **P<0,01 dénotent les différences significatives entre les situations Pré-test
Figure 70 : Exemple de tracés électromyographiques recueillis chez un sujet au cours d’un test postural réalisé suite à une hyperventilation induite par l’exercice incrémental (HI). De haut en bas : EMG des muscles abdominaux (OEA, OIA et RA) et du signal analogique Cosmed K2 retraçant les cycles respiratoires (0 V : phases inspiratoires ; 8 V phases expiratoires). L’axe horizontal indique le nombre de points enregistrés (1000 points = 1 seconde).
Figure 71 : Activités électromyographiques des muscles abdominaux obtenues par moyennage des cycles respiratoires sur 30 secondes de test postural à la fin de l’hyperventilation induite (HI) chez un sujet. Les unités sont en volts (V). L’axe horizontal représente la durée moyenne du cycle respiratoire en millisecondes (msec).
Afin de vérifier que les variations des niveaux d’activation musculaire en hyperventilation induite n’étaient pas liées à leur fatigue, une analyse fréquentielle a été menée sur les signaux EMG recueillis en Pré-test et en fin d’hyperventilation induite. Une augmentation significative de l’énergie spectrale pour OEA et RA (P = 0,003 et P = 0,04 respectivement) a été observée mais aucune variation significative de la MPF n’est apparue.
Figure 72 : Relations obtenues à partir des tests posturaux pour l’ensemble de la population entre l’activité EMGTOT de OEA, les paramètres ventilatoires (En A : débit ventilatoire (V&e), en B : fréquence respiratoire (f)) et les paramètres mécaniques (En C : chemin d’oscillation (Xm)).
3.3.3.2 Analyse électromyographique des muscles de la jambe
Bien que les activités électromyographiques globales (EMGTOT) des muscles soleus (SO) et tibialis anterior (TA), exprimées en pourcentage de leur valeur de Pré-test, ne soient pas significativement modifiées par l’hyperventilation volontaire, elles le deviennent en hyperventilation induite (Fig. 73).
Figure 73 : Niveaux d’activation musculaire du soleus (barres noires) et du tibialis anterior (barres grises) en hyperventilation induite (A) et en hyperventilation volontaire (B). Les valeurs ont été normalisées par rapport à la valeur de Pré-test. Les valeurs sont présentées sous la forme de moyenne ± écart type. *P<0,05 et **P<0,01 dénotent les différences significatives entre les situations Pré-test et Post-tests.
La figure 73 indique une augmentation significative des niveaux d’activation musculaire générés par l’hyperventilation induite, d’environ 190% pour SO (P = 0,008) et 87% pour TA (P = 0,009) sans différence significative entre les deux muscles. Ces augmentations des EMGTOT de SO et de TA se maintiennent dans les 4 minutes qui succèdent à HI. Ainsi, après trois minutes de récupération, les niveaux d’activité de SO et de TA restent supérieurs de 164,3% (P = 0,01) et 47,9% (P = 0,03) par rapport aux valeurs mesurées en Pré-test. En normalisant les niveaux d’activation par rapport à ∆m, les différences par rapport au Pré-test restent significativement élevées (P<0,05) pour les deux muscles.
L’analyse de corrélation montre (Annexe 8) que l’évolution de TA est corrélée de manière significative (P<0,05) avec les paramètres cardio-ventilatoires, particulièrement avec
e
V& , V&O2 et FC (r = 0,42, P<0,01 ; r = 0,45, P<0,001 ; r = 0,45, P<0,001 respectivement) et avec les paramètres mécaniques notamment avec Xm (r = 0,43, P<0,001). Pour SO, les corrélations sont moins apparentes. C’est avec la fréquence respiratoire et Xm que l’évolution de SO est la mieux corrélée (r = 0,58, P<0,0001 ; r = 0,43, P<0,01 respectivement).
La comparaison des activités EMG quantifiées dans les phases expiratoires et inspiratoires (EMGEXP) et (EMGINS) n’a révélé aucune différence significative pour SO ou pour TA quel que soit le test postural considéré.
L’indice de co-contraction calculé à partir des activités électromyographiques globales de SO et TA est supérieur à 0,9 et n’est pas significativement modifié par HI ou HV (Tab. 12). Il en est de même en considérant les valeurs des EMGEXP et EMGINS.
L’analyse fréquentielle des signaux EMGs menée en Pré-test et fin d’hyperventilation induite ne révèle aucun changement significatif pour TA alors que pour SO une diminution significative (P<0,05) de la MPF apparaît.
Tableau 12 : Indice de co-contraction des muscles de la jambe (EMGSO/(EMGSO+EMGTA)) mesuré en hyperventilation induite (HI) et en hyperventilation volontaire (HV).
Pré-test PT0 PT1 PT2 PT3 PT4
HI 0,92 ± 0,13 0,97 ± 0,02 0,95 ± 0,12 0,96 ± 0,05 0,94 ± 0,09 0,98 ± 0,02
En Résumé :
Les modifications électromyographiques des muscles abdominaux et des muscles de la
jambe observées lorsque l’hyperventilation est induite par l’exercice incrémental (HI), se
caractérisent par :
ª Une augmentation significative des niveaux d’activation des muscles OEA, OIA
et RA, plus importante pour l’OEA. Une minute après l’arrêt de HI, les niveaux
d’activation de OEA et OIA ne sont plus différents de ceux évalués en Pré-test
alors que le niveau d’activation de RA reste significativement élevé 4 minutes
après l’arrêt de l’exercice incrémental. Les EMGs de OEA et de OIA sont plus
importants dans les phases expiratoires que les phases inspiratoires, ce qui n’a
pas été vérifié pour RA. Les évolutions de OEA, OIA et RA sont corrélées avec
celles des paramètres cardio-ventilatoires et mécaniques.
ª Une augmentation significative des niveaux d’activation de SO et de TA, plus
importante pour SO et qui persistent au moins trois minutes après l’arrêt de HI.
Aucune différence dans les niveaux d’activation de SO et de TA n’a été observée
entre les phases expiratoires et inspiratoires. L’évolution de TA est corrélée avec
celles des paramètres cardio-ventilatoires et mécaniques, celle de SO est corrélée
avec la fréquence respiratoire et Xm.
En hyperventilation volontaire, nos résultats mettent en évidence :
ª Une augmentation significative des niveaux d’activation des muscles
abdominaux (OEA, OIA et RA), moins prononcée que celle obtenue en HI
(excepté pour OIA), et toujours plus importante pour l’OEA. Dès PT1, les
niveaux d’activation de OEA et de RA ne sont plus significativement différents
lentement après l’hyperventilation et reste plus élevé que sa valeur de Pré-test au
bout de trois minutes de récupération. Quel que soit le muscle considéré, aucune
différence significative dans les niveaux d’activation entre les phases
expiratoires et inspiratoires n’a été observée.
ª Les activités électromyographiques des muscles de la jambe n’ont relevé aucune
modification significative de leur niveau d’activation musculaire suite à une