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Pneumologie

08 fév 2021

L’entraînement des muscles inspiratoires chez l’insuffisant respiratoire

Marc BEAUMONT, masseur-kinésithérapeute, Service de réhabilitation respiratoire, Centre hospitalier des Pays de Morlaix ; Laboratoire GETBO (EA3878), CIC INSERM 1412, CHU de Brest

Dans la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et plus globalement dans les maladies respiratoires chroniques, la qualité de vie et la capacité à l’exercice sont altérées, fréquemment à cause de la dyspnée. De plus, la faiblesse musculaire est fréquente et contribue à cette limitation d’exercice. Quand cette faiblesse concerne les muscles inspiratoires, elle peut augmenter la dyspnée. Étant donné que la dyspnée est la plainte principale des patients atteints de BPCO, sa diminution est un des objectifs de soins majeurs pour ces patients.

Pour diminuer la dyspnée, l’entraînement des muscles inspiratoires (EMI) est utilisé depuis longtemps. Des bénéfices en termes d’amélioration de la qualité de vie et de capacité à l’exercice et de diminution de la dyspnée ont été démontrés. L’EMI est efficace seul ou associé à un programme de réhabilitation respiratoire (PRR) ; cependant, quand il est associé à un PRR, son bénéfice additionnel sur la dyspnée n’est pas démontré. Dans de nombreuses autres pathologies respiratoires chroniques (asthme, mucoviscidose, bronchectasie, etc.), les résultats sont prometteurs si l’EMI est réalisé à haute intensité. L’EMI apporte également d’importants bénéfices lorsqu’il est réalisé en phase préopératoire de chirurgie thoraco-abdominale. Le diaphragme est le muscle inspiratoire principal : il assure à lui seul environ 60 à 70 % de la ventilation de base. Il possède des propriétés physiologiques particulières qui lui permettent une activité permanente tout au long de la vie pour assurer cette fonction vitale qu’est la respiration. Les autres muscles inspiratoires sont les intercostaux externes, et les muscles dits inspirateurs « accessoires » : les scalènes et les sterno-cléido-mastoïdiens. Le diaphragme est l’un des muscles les plus actifs de l’organisme puisqu’il se contracte 24 h/24. Les seules contraintes mécaniques qu’il doit subir lors de l’inspiration sont les forces de rétraction élastiques du parenchyme pulmonaire et du thorax. Ainsi toutes modifications de ces contraintes imposées au diaphragme qui se contracte constamment vont avoir un impact sur son fonctionnement. Au cours de la BPCO, ces contraintes mécaniques vont être modifiées car les muscles inspiratoires doivent faire face à l’augmentation des résistances des voies aériennes et des résistances élastiques du parenchyme pulmonaire ; de plus, de par la distension pulmonaire le diaphragme va se retrouver dans une situation anatomique défavorable. Ainsi, la BPCO va avoir un impact sur le fonctionnement du diaphragme en créant un déséquilibre dans la balance entre la capacité des muscles inspiratoires et la charge qu’ils doivent surmonter, contribuant au phénomène de dyspnée. Chez les patients atteints de BPCO, la distension pulmonaire entraîne des modifications importantes de la géométrie de la cage thoracique qui se répercutent nécessairement sur le diaphragme. L’augmentation du rayon de courbure du diaphragme aboutit à un rendement mécanique beaucoup moins efficient du diaphragme (loi de Laplace). Mais le diaphragme semble s’adapter positivement à son nouveau fonctionnement (qui nécessite une augmentation chronique de la charge contre laquelle il doit lutter constamment), car des modifications de la structure intrinsèque du muscle diaphragme existent dans la BPCO : augmentation du nombre de fibres endurantes, du nombre de capillaires dans le diaphragme, de la densité de mitochondries, capacité oxydative du diaphragme serait mieux préservée que la capacité glycolytique. Cependant, le diamètre des fibres du diaphragme des patients atteints de BPCO est plus petit que chez des sujets ayant une fonction pulmonaire normale, et ce d’autant plus que la fonction respiratoire est altérée. Outre son rôle probable dans la diminution de l’activité physique, l’hypoxémie altère la fonction des muscles inspiratoires chez les patients atteints de BPCO chez lesquels des auteurs retrouvent une diminution de la PImax et de l’endurance du diaphragme. En cas d’hypercapnie, il semble que le travail respiratoire soit augmenté par stimulation de la commande respiratoire. L’inflammation intensifie le processus de stress oxydatif et joue un rôle dans le catabolisme musculaire. La malnutrition avec perte de masse musculaire est fréquemment observée au cours de la BPCO (20 à 35 % des patients), et il est démontré qu’elle induit une diminution de la force et de l’endurance des muscles inspiratoires. En résumé, dans la BPCO, le diaphragme a la capacité de s’adapter positivement pour pallier l’altération de sa fonction. Cependant, la fonction des muscles inspiratoires est altérée notamment du fait du désavantage mécanique dans lequel se retrouve le diaphragme à cause de la distension. De plus, l’augmentation des résistances auxquelles les muscles inspiratoires doivent faire face majore les changements de la commande motrice et le recrutement de ces muscles inspiratoires. Enfin, l’altération musculaire retrouvée dans les muscles squelettiques n’épargne pas les muscles inspiratoires. Ainsi, le déséquilibre entre la fonction des muscles inspiratoires et la charge qui leur est imposée joue un rôle important dans la genèse de la dyspnée. Le diaphragme a la capacité de s’adapter mais sa fonction est altérée du fait de la distension et de l’augmentation des résistances. L’altération musculaire retrouvée dans les muscles squelettiques n’épargne pas les muscles inspiratoires. L’évaluation de la force des muscles inspiratoires  La mesure de la force des muscles inspiratoires peut être réalisée de manière non invasive par trois méthodes : la mesure de la pression inspiratoire maximale à la bouche (ou à la narine) par manœuvre volontaire, par stimulation électrique transcutanée du nerf phrénique ou par stimulation magnétique du nerf phrénique. La première a l’avantage majeur de ne pas nécessiter de matériel onéreux et d’être réalisable partout, mais elle nécessite la collaboration du patient, ce qui est parfois problématique. Les deux autres méthodes, en réponse à une stimulation, nécessitent un équipement plus important mais pas la collaboration étroite du patient. En pratique clinique, l’évaluation des muscles inspiratoires se fait grâce à un manomètre qui permet la mesure de la pression inspiratoire maximale qui reflète la force des muscles inspiratoires dans leur ensemble. Les modalités de l'entraînement des muscles inspiratoires Les contre-indications à l’EMI sont des antécédents de pneumothorax spontané ou de fractures de côtes spontanées. Il est recommandé d’utiliser un appareil avec valve à seuil(1) : il existe plusieurs types d’appareil de renforcement des muscles inspiratoires, dits « à seuil », qui permettent un renforcement identique quel que soit le débit inspiratoire : les appareils POWER breathe® de la gamme KH, qui ont l’avantage d’avoir un feedback visuel pour le patient via un écran d’ordinateur (figure 1), le POWER breathe Medic® (figure 2) (réglage possible par 10 cm H2O, de 10 à 90 cm H2O) et le Threshold IMT® (figure 3) (réglage possible par cm d’H2O, de 7 à 41 cm H2O). Le patient doit respirer dans l’appareil à un rythme régulier en amplifiant sa respiration : il doit porter un pince-nez pour que l’EMI soit efficace. Dans une étude de 2015, Langer et coll. ont montré que les patients ayant réalisé l’EMI avec le POWER breathe® KH1 supportait une intensité plus importante et avaient davantage amélioré leur force des muscles inspiratoires comparativement aux patients ayant réalisé l’EMI avec POWER breathe Medic®. Les auteurs expliquent ces meilleurs résultats par le monitorage et un feedback sur le volume qui aboutit à un volume inspiratoire multiplié par deux, ce qui entraîne un travail inspiratoire plus important par cycle respiratoire. Figure 1. Le POWER breathe Medic® KH1. Figure 2. Le POWER breathe Medic®. Figure 3. Le Threshold IMT®. L’EMI se fait avec une résistance ≥ 30 % de la PImax mesurée, de 20 à 30 minutes par séance, 3 fois par semaine pendant 8 semaines, en interval training, c’est-à-dire en alternant des phases de travail et des phases de repos, supervisé par un kinésithérapeute. Le renforcement des muscles inspiratoires et les recommandations des sociétés savantes Les auteurs des recommandations de l’American Thoracic Society et de l’European Respiratory Society(2) rapportent que des études ont montré que l’EMI — en comparaison à des soins courants ou un EMI « placebo » — améliore la force et l’endurance des muscles inspiratoires, diminue la dyspnée durant les activités de la vie quotidienne, améliore la distance de marche et la qualité de vie (mais sans atteindre le seuil minimal cliniquement significatif). Par contre, lorsqu’il est ajouté à un programme d’exercice standard, il améliore la force et l’endurance des muscles inspiratoires mais ne diminue pas la dyspnée ni n’améliore la capacité à l’exercice maximal. Cependant, lorsque les patients présentent une altération de la force des muscles inspiratoires, l’EMI permet un effet additionnel sur l’amélioration de la capacité à l’exercice mais sans atteindre le seuil minimal cliniquement significatif. En pratique, les auteurs mentionnent que, utilisé isolément, l’EMI a montré son intérêt, mais utilisé lors d’un programme de réhabilitation respiratoire, son effet bénéfique supplémentaire pose question. Les auteurs concluent que même si les données sont peu concluantes, l’EMI peut être considéré comme une technique adjuvante en réhabilitation respiratoire, principalement pour les patients présentant une faiblesse des muscles inspiratoires ou ceux qui ne peuvent réaliser un entraînement global. Les auteurs des recommandations de la SPLF(1) précisent que « dans un stage de réentraînement musculaire, il est recommandé d’inclure un réentraînement des muscles inspiratoires chez les patients présentant une diminution objective de la force des muscles respiratoires ». Ils ajoutent qu’« il est proposé de réaliser un entraînement contre résistance à au moins 30 % de la pression inspiratoire maximale et d’utiliser les systèmes de type ‘à seuil’ ». Des auteurs belges ont publié un guide pratique, basé sur une revue systématique des preuves disponibles, destiné aux kinésithérapeutes qui prennent en charge des patients atteints de BPCO. Ils recommandent de réaliser un renforcement des muscles inspiratoires chez des patients dyspnéiques qui ne peuvent pas participer à un programme classique de réentrainement à l’exercice. Dans le cadre d’un programme de réentraînement, ils précisent que l’EMI doit être appliqué à des patients sélectionnés, et que les candidats idéaux sont les patients pour qui est démontrée une réduction significative de la force des muscles inspiratoires, d’une part, et qui rapportent le symptôme de dyspnée pendant l’activité physique, d’autre part. L’entraînement des muscles inspiratoires dans la littérature Les auteurs de la dernière revue de littérature avec métaanalyse sur l’effet de l’EMI dans la BPCO rapportent que l’EMI améliore la force des muscles inspiratoires, la qualité de la vie et la capacité d’exercice et diminue la dyspnée(3). Cependant, lorsqu’il est associé à un programme de réhabilitation respiratoire, l’EMI n’a pas démontré son intérêt en termes de gains additionnels sur la capacité à l’exercice et la qualité de vie. Ce qui est résumé dans l’édito d’Ambrosino sur l’intérêt des muscles inspiratoires en réhabilitation respiratoire chez les patients atteints de BPCO(4). Une étude a montré une amélioration de la dyspnée à l’effort mais ces résultats sont à confirmer par manque de puissance de l’étude(5). Réalisé isolément, l’EMI améliore la force des muscles inspiratoires, la qualité de la vie et la capacité d’exercice, diminue la dyspnée. Cependant, lorsqu’il est associé à un programme de réhabilitation respiratoire, l’EMI n’a pas démontré son intérêt en termes de gains additionnels. Dans la mucoviscidose, Hilton et Solis-Moya rapportaient des résultats positifs de l’EMI sur capacité à l’exercice et qualité de vie si EMI haute intensité (> 60 % PImax), mais avec un niveau de preuve insuffisant(6). Dans la bronchectasie, l’EMI à haute intensité (> 70 % PImax) améliore la capacité à l’exercice, la force et l’endurance des muscles inspiratoires, la qualité de vie(7), et l’EMI pourrait potentialiser les effets de la réhabilitation respiratoire chez les patients atteints de bronchectasies. Chez les patients obèses, l’EMI améliore la PImax et la capacité à l’exercice, et les auteurs spécifient que c’est une technique intéressante pour démarrer un réentraînement à l’exercice(8). L’EMI améliore la capacité à l’exercice et la dyspnée dans le cadre d’un programme d’activité physique et d’amaigrissement. Dans l’asthme, un essai contrôlé randomisé récent montre les bénéfices de l’EMI sur la capacité à l’exercice, la dyspnée et la qualité de vie(9). Dans le domaine de la préparation à la chirurgie thoracoabdominale, selon les récentes recommandations de l’Enhanced Recovery Af ter Surgery Society et de la European Society of Thoracic Surgeons, la réhabilitation préopératoire est considérée pour les patients avec une fonction respiratoire et/ou une capacité à l’exercice altérées, afin d’améliorer la récupération postopératoire de chirurgie pulmonaire. La réhabilitation préopératoire a montré son efficacité en termes de diminution des complications postopératoires et de durée de séjour à l’hôpital. Kendall et coll., dans une revue systématique et une métaanalyse, rapporte que l’entraînement des muscles inspiratoires diminuait les complications postopératoires de chirurgie thoracique et abdominale et la durée de séjour à l’hôpital et cet effet était plus marqué chez les patients âgés et les patients à haut risque de complication postopératoire(10). Au vu de ces résultats, il semble pertinent d’associer de l’entraînement spécifique des muscles inspiratoires à un programme d’entraînement à l’exercice préo pératoire de chirurgie thoracique ou abdominale même si des études associant ces deux techniques sont nécessaires pour démontrer cela. L’entraînement des muscles inspiratoires diminue les complications postopératoires de chirurgie thoracique et abdominale et la durée de séjour à l’hôpital.

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