L'occlusion vasculaire, ou ischémie, est une diminution de l'apport de sang artériel à un organe. Cela provoque une hypoxie partielle, c'est à dire que les besoins en oxygène des tissus de l'organe ne sont pas totalement 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 (i.e., entre 10 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) induisant un stress mécanique plus élevé. Combinés, l'exercice même à faible intensité et l'occlusion vasculaire provoqueraient une augmentation de la fatigue métabolique, une très forte augmentation de la concentration plasmatique d'hormone de croissance, un recrutement important des fibres musculaires de type II et une diminution de l'expression de la myostatine (lire notre article sur le sujet). Cependant les mécanismes liés à l'hypertrophie lors de l'entraînement avec occlusion vasculaire ne sont pas encore totalement compris. Des études ont même démontré que l'occlusion vasculaire sans entraînement permettait de limiter l'atrophie musculaire suite à une immobilisation ou à un plâtre.
L'électro-stimulation est une technique très intéressante notamment pour les personnes dont la mobilité serait réduite suite à une intervention chirurgicale ou à une blessure. Toutefois, les gains de force sont souvent dépendants de l'intensité de cette technique mais tout le monde ne supporte pas ces intensités de la même manière. Puisqu'en utilisant l'occlusion vasculaire, l'hypertrophie musculaire est possible avec de faibles charges, qu'en serait-il de coupler l'électro-stimulation à faible intensité et l'occlusion vasculaire ?
Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs japonais a étudié l'impact d'un entraînement par électro-stimulation (ES) seul ou combiné à une occlusion vasculaire chez des sujets sédentaires sur l'hypertrophie et la force musculaire. Pour cela, 8 hommes non-sportifs ont participé à l'étude. Le protocole consistait à réaliser 2 sessions par jour, 5 jours par semaine, durant 2 semaines, soit 20 séances au total.
Chaque séance d'entraînement durait 23 minutes. Les chercheurs ont choisi aléatoirement une cuisse pour l'entraînement avec électro-stimulation seul et l'autre cuisse pour l'entraînement par électro-stimulation combiné à l'occlusion vasculaire. Après les 2 semaines d'entraînement, 2 semaines de désentraînement étaient observées. Lors des séances d'entraînement, les participants étaient assis (la hanche fléchie à 85° environ) avec le genou fléchi à 75°. L'intensité de l'électro-stimulation était de 5-10% de la contraction maximale volontaire (CMV).
Concernant l'occlusion vasculaire, les expérimentateurs ont utilisé un garrot d'une largeur de 105 mm qu'ils ont gonflé à une pression de 100mmHg autour du haut de la cuisse pendant 30s. Ils ont ensuite relâché la pression pendant 10s, puis ils ont regonflé à 120 mmHg. Ils ont continué jusqu'à atteindre la bonne pression. Celle-ci était dépendante du tour de cuisse. Ainsi pour les participants avec un tour de cuisse inférieur à 50 cm, la pression était de 140 mmHg, pour ceux dont le tour de cuisse était compris entre 50 et 55 cm, la pression était de 160 mmHg, et enfin pour le participant dont le tour de cuisse était supérieur à 60 cm, la pression était de 200 mmHg.
Avant, pendant et après le protocole, les chercheurs ont testé le volume des cuisses, la force isométrique et isocinétique des extenseurs et des fléchisseurs du genou. Les tests ont eu lieu juste avant (Pre), après 1 semaine d'entraînement (Med), après 2 semaines d'entraînement (Post 1), après 1 semaine de désentraînement (Post 2) et après 2 semaines de désentraînement (Post 3). Les tests isométriques consistaient à réaliser une extension maximales unilatérale de genou à 75° de flexion pendant 5 secondes et une flexion maximale unilatérale de genou à 30° de flexion pendant 5 secondes. Les tests isocinétiques consistaient à réaliser une extension de genou jusqu'à 90° à 90°/s et à 180°/s. Pour le volume des cuisses, les chercheurs ont utilisé la méthode par ultrasons en choisissant 8 sites de mesure sur la loge antérieure de la cuisse et 2 sites de mesure sur la loge postérieure.
Les principaux résultats de cette étude montrent que l'entraînement par électro-stimulation à faible intensité combiné à l'occlusion vasculaire permet un gain significatif en force musculaire (+14.2% en force isométrique, +7.0% en force isocinétique à 90°/s, et +8.3% en force isocinétique à 180°/s) et en volume musculaire (+3.9%) lors de 2 semaines d'entraînement bi-quotidien (Fig. 1). Aucune différence significative n'a été observée pour la cuisse entraînée uniquement par électro-stimulation à faible intensité. Après les deux semaines de désentraînement, la perte (par rapport à Post 1) de volume musculaire était de 3.0% et la perte de force musculaire maximale isométrique était de 6.8%, tandis que la perte de force maximale isocinétique était de 1.9% à 90°/s et de 0.6% à 180°/s.
Figure 1. Évolution de l'épaisseur du quadriceps au cours du protocole d'entraînement et de désentraînement selon les méthodes utilisées.
Depuis plus d'une dizaine d'années, la méthode KAATSU s'est répandue et a été très étudiée. L'entraînement par occlusion vasculaire a prouvé ses bienfaits en terme de gain de force et d'hypertrophie en utilisant des intensités d'entraînement très faibles (10%-50% du 1RM). Les principes physiologiques qui sous-tendent ses effets sur le muscle sont encore méconnus, mais il semble que l'hypoxie provoquée par le garrot induise une accélération de la synthèse protéique musculaire qui déclenche l'hypertrophie.
Le principal intérêt de cette étude réside dans le fait qu'elle combine les avantages de l'électro-stimulation et de l'entraînement par occlusion. Même si la durée du protocole est très faible (2 semaines), les résultats semblent très prometteurs, notamment pour des personnes dont la mobilité serait limitée après une opération, par un plâtre ou par une atelle. Evidemment, chez des sujets non-entraînés, le gain de force est souvent immédiat dès les premières semaines d'entraînement. Mais dans le cas de cette étude, les gains de force sont présents avec une intensité de seulement 5 à 10% de la contraction maximale volontaire isométrique.
Le principal problème de l'entraînement par occlusion est de se procurer un garrot gonflable et de pouvoir déterminer la bonne pression à appliquer. Son principal avantage est de permettre un travail à faible intensité (minimisant ainsi le stress mécanique) pour des gains en force et en hypertrophie musculaires significatifs. Combiné à l'électro-stimulation, elle permet une non-mobilisation articulaire.
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