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L'entraînement avec occlusion vasculaire diminue l'expression de la myostatine

par P. Debraux | 27 Mars 2012

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L'occlusion vasculaire, ou ischémie, est une diminution de l'apport de sang artériel à un organe. Cela provoque une hypoxie, c'est à dire que les besoins en oxygène des tissus de l'organe ne seront pas assurés. Cette occlusion peut être due à un problème de santé particulier ou bien provoquée intentionnellement par un garrot ou par un tensiomètre, ou sphygmomanomètre.

Depuis plus d'une dizaine d'années, des études ont montré que réaliser des exercices de musculation en ischémie avec une charge relativement faible (e.g., entre 20 et 50% du 1RM) permettait des gains en terme de force et d'hypertrophie musculaire quasiment identique à ceux obtenus avec un entraînement avec une charge relativement lourde (i.e., 80% du 1RM). Combinés, l'exercice même à faible intensité et l'occlusion vasculaire provoqueraient une très forte augmentation de la concentration plasmatique d'hormone de croissance et un recrutement important des fibres musculaires de type II. Cependant les mécanismes liés à l'hypertrophie lors de l'entraînement avec occlusion vasculaire ne sont pas encore totalement compris.

Figure 1. Exercice d'extension du genou.

La myostatine est un facteur de croissance et de différenciation qui fonctionne comme un régulateur de la masse musculaire. Une expression trop prononcée de cette protéine aura pour conséquences de réduire la masse musculaire et la taille des fibres, et à l'inverse, une déficience en myostatine conduira à une augmentation significative de la masse musculaire. Il a été démontré qu'un entraînement de musculation avec résistance élevée (i.e., 80-90% de 1RM) permettait de diminuer l'expression du gène qui code la myostatine. Or, si l'entraînement avec ischémie permet des gains en force et en hypertrophie similaires à ceux d'un entraînement avec charge lourde, il est intéressant de savoir si ce type d'entraînement influence également l'expression de gènes impliqués dans le signalement de la myostatine.

L'étude réalisée

Dans une étude publiée en 2012, des chercheurs de l'université de Sao Paulo, Brésil, ont comparé 3 protocoles d'entraînement différents durant 8 semaines chez 29 sujets sains. Les participants ont été répartis dans 3 groupes :

  1. Groupe LI : (n=10) 3-4 séries de 15 répétitions à 20% du 1RM.
  2. Groupe LIR : (n=10) 3-4 séries de 15 répétitions à 20% du 1RM avec une occlusion vasculaire de 80% de la pression nécessaire pour stoper le flux sanguin complètement. Le garrot était placé dans le pli inguinal.
  3. Groupe HI : (n=9) 3-4 séries de 8 répétitions à 80% du 1RM.

Le programme d'entraînement consistait à réaliser un unique exercice (i.e., l'extension du genou) en 3 à 4 séries avec 1 minute de repos entre les séries, avec un temps d'exécution de 2s pour la phase concentrique et 2s pour la phase excentrique, le tout 2 fois par semaine.

Avant et après les 8 semaines de protocole, les participants effectuaient plusieurs tests :

  1. Mesure l'aire de section musculaire du quadriceps grâce à une mesure par I.R.M.
  2. Mesure du 1RM lors de l'exercice d'extension du genou (Fig. 1)
  3. Biopsie musculaire du vaste latéral pour extraire l'ARN cellulaire et déterminer les niveaux d'expression de l'ARN messager de :
    • Myostatine
    • Activine IIb : Récepteur cellulaire de la myostatine
    • Follistatine et Follistatine de type 3: Régulateurs de l'activine et inhibiteur de la myostatine
    • GASP-1 : Inhibiteur de protéases
    • SMAD-7 : Inhibiteur intracellulaire de la myostatine

L'objectif de l'étude consistait à analyser et à comparer l'hypertrophie musculaire, la force maximale (i.e., le 1RM) et différents ARN messagers liés à l'expression de la myostatine entre les 3 groupes.

Résultats & Analyses

Figure 2. Différents ARN messagers liés à l'expression de la myostatine... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Les chercheurs ont observé une augmentation significative de la force musculaire chez les 3 groupes. Néanmoins, les groupes LIR et HI ont obtenus un gain de force plus important : +40.1% pour LIR et +36.2% pour HI contre seulement +20.7% pour LI. Concernant l'aire de section musculaire du quadriceps, une augmentation significative a été observée uniquement chez les sujets des groupes LIR (+6.3%) et HI (+6.1%).

Quant aux quantifications des ARN messagers liés à l'expression de la myostatine, les résultats sont présentés en Figure 2. L'expression de la myostatine est significativement plus faible chez les groupes LIR et HI après les 8 semaines en comparaison au groupe LI. Et les expressions de GASP-1 et SMAD-7, deux inhibiteurs de la myostatine, sont significativement plus élevées pour les groupes LIR et HI, alors qu'il n'y a aucun changement pour le groupe LI.

Cette étude confirme une fois de plus qu'un entraînement à faible intensité avec occlusion vasculaire permet d'obtenir des gains similaires en force et en hypertrophie musculaire. Mais la nouveauté est qu'elle met en lumière le fait que l'entraînement en ischémie joue un rôle similaire à l'entraînement avec charge élevée sur les changements dans l'expression de l'ARN messager des gènes liés à la myostatine. Ce type d'entraînement semble donc permettre de diminuer l'expression de la myostatine et d'augmenter l'expression de ses inhibiteurs ce qui a pour effet de favoriser l'augmentation de la masse musculaire et de la force.

Applications pratiques

Les résultats de cette étude sont encourageants et permettent d'expliquer encore un peu plus les bénéfices de l'entraînement avec occlusion vasculaire. Toutefois, les auteurs mettent en garde sur certaines limites de l'étude. Tout d'abord, le moment auquel la biopsie musculaire est effectuée peut jouer sur l'expression de différents gènes qui possèdent des dynamiques temporelles différentes les uns des autres. Plusieurs biopsies à différents intervalles devraient être réalisées. Enfin, le protocole d'entraînement a une énorme influence sur les adaptations morphologiques et fonctionnelles.

De manière pratique, les études sur l'occlusion vasculaire et l'entraînement montrent qu'il est possible d'obtenir des gains significatifs en hypertrophie et en force en utilisant une charge relativement faible, entre 20 et 50% du 1RM. L'avantage principal est que si vous disposez de peu de matériels, il est néanmoins possible de stimuler intensément le muscle. Il faut néanmoins utiliser un tensiomètre pour quantifier la pression artérielle que vous appliquez.

Pour déterminer la bonne pression artérielle à appliquer, il faut tout d'abord déterminer la pression qui permet de stopper le flux sanguin au repos. Pour cela, il faut s'allonger sur le dos, placer le tensiomètre en haut de la cuisse au niveau du pli inguinal, puis gonfler jusqu'à trouver la pression qui permette de stopper le flux sanguin. Il est important de noter que la largeur du tensiomètre influence fortement la mesure. Par exemple, avec un tensiomètre de 18cm de large, la pression pour l'occlusion complète était d'environ 140mmHg, alors qu'elle était égale à plus de 360mmHg pour un tensiomètre avec une largeur de 4.5cm. Il vaut donc mieux privilégier un garrot large.

Références

  1. Laurentino GC, Ugrinowitsch C, Roschel H, Aoki MS, Soares AG, Neves Jr M, Aihara AY, Da Rocha Correa Fernandes A and Tricoli V. Strength training with blood flow restriction diminishes myostatin gene expression. Med Sci Sports Exerc 44 (3) : 406-412, 2012.

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