Stimulation directe par courant transcranial et performance sportive : une revue systématique et méta analyse des effets sur l’endurance physique, la force musculaire et les compétences visuo-motrices

Le cortex moteur (M1) est une cible privilégiée grâce à son rôle dans le maintien de la commande neuronale dans les motoneurones, améliorant ainsi la performance par compensation de la fatigue centrale.

Pendant une tache de préhension unilatérale il a été observé une activation du M1 homolatéral lorsque la force était supérieure à 30% de la contraction maximale volontaire (MVC), ce qui indique un effet de cross activation. Cette facilitation est également observée après stimulation par l’anode de la tDCS sur le cortex M1 homolatéral, résultant en une augmentation de la force maximale et de l’activation croisée.

La stimulation des régions motrices influencerait l’apprentissage moteur et l’excitabilité cortico spinale sur une durée supérieure à une heure après application du courant, ce qui peut potentiellement être utile dans le domaine du sport de haut niveau mais également dans d’autres domaines nécessitant des compétences motrices fines sur la durée (par exemple en chirurgie).

D’autres régions peuvent être ciblées comme le cortex préfrontal (PFC), qui joue un rôle dans le feedback en lien avec la fatigue. La diminution de l’oxygénation préfrontale résulte en une diminution du temps d’épuisement (TTE) et conduit donc à l’échec en termes de performance. Ainsi la stimulation de cette zone pourra permettre l’amélioration de l’habileté cognitive à retarder ce temps d’épuisement et à tolérer l’exercice.

Malgré les preuves sur les bénéfices de la technique, les modalités concernant les protocoles d’application constituent un véritable challenge dans l’interprétation de l’efficacité générale de la technique. La durée de stimulation étant rapportée comme un déterminant-clé de la prolongation des effets de la tDCS. Également, le positionnement exact des électrodes de surface, compliqué par les différences inter-individus, influence la cascade d’effets de la stimulation cérébrale et donc les résultats sur la performance.

Les précédentes revues systématiques dans le cadre du sport ont reporté des preuves positives mais aussi non concluantes concernant ces améliorations de la force et de l’endurance, mais ces revues étaient limitées par le faible nombre d’études enregistrées et par le regroupement de certaines dimensions d’exercices disparates. Enfin ces revues se sont concentrées exclusivement sur des dimensions exercices, ignorant l’effet potentiel de la tDCS sur l’amélioration du contrôle moteur fin et l’apprentissage moteur, les compétences d’exécution motrice composant une partie fondamentale de l’expertise dans le sport.

Concernant les critères d’éligibilité, les études ont été incluses avec les critères PICOS d’inclusion suivants :

Participants - Adultes sains masculins et féminins (18-85 ans) sans antécédent orthopédique ou psychiatrique. Les participants sains servent à contrôler la haute variabilité des résultats de tDCS.

Intervention - Mesurer les effets aigus de l’administration de tDCS avant ou pendant des tâches d’endurance, de force ou bien visuomotrices. Les études étaient incluses si la tDCS était appliquée avant ou pendant la période de test.

Comparateurs - Utilisation d’une tDCS placebo ou d’une condition contrôle sans intervention afin de réduire le risque de biais.

Outcomes (Résultats) - L’endurance physique (exemple : temps jusqu’à l’échec pour une tâche donnée), la force (exemple : force maximale des extenseurs du genou), ou des tâches sportives visuomotrices (exemple : un putt au golf) ont été analysées.

Study Design (Design de l’étude) – Essais contrôlés randomisés qui ont utilisé soit un design d’étude parallèle ou croisé.

Au regard des procédures d’application de la tDCS, toutes les études incluses l’ont appliqué avant l’exercice en utilisant un courant de 1,5-2 mA pendant une durée de 10-20 min.

De façon intéressante, une différence significative a été retrouvée dans les niveaux de lactates sanguins chez les participants tDCS, tout comme une amélioration de l’efficacité cardiaque qui peut être attribuée à la modulation parasympathique. La fréquence cardiaque (HR) est contrôlée par le cortex préfrontal qui est particulièrement actif pendant une contraction soutenue. Le PFC peut moduler l’activité sympathique, et donc diminuer la fréquence cardiaque de l’athlète ce qui peut expliquer l’amélioration de l’endurance (et également de la force).

Ceci peut donc être intéressant dans le cadre de sports multifacettes nécessitant une endurance importante ainsi qu’une MVIC augmentée.

Il existe une palette de voies potentielles pour améliorer les effets visuomoteurs en améliorant la fonction frontale, en inhibant le traitement conscient et en stimulant les centres de contrôle moteur, mais davantage de preuves sont nécessaires pour déterminer laquelle de ces approches est plus susceptible de réussir.

L’hétérogénéité des participants d’un point de vue génétique et environnemental pose également question. En effet, il est admis chez l’animal (non encore étudié chez l’homme) que les facteurs génétiques et notamment certains polymorphismes influencent la performance cognitive. Les progrès à faire dans les études sur les stimulations cérébrales impliquent donc forcément une meilleure connaissance de ces facteurs génétiques.