Effet des exercices de réalité virtuelle comparés aux exercices isocinétiques et conventionnels sur les résultats IRM et les changements des biomarqueurs inflammatoires chez les joueurs de football souffrant de lombalgie non spécifique : Essai contrôlé randomisé

Oct 3 / KINESPORT
La lombalgie (LBP – Low Back Pain) est généralement définie comme une douleur localisée dans la région délimitée par le rebord costal et le pli fessiers, avec ou sans douleur dans les jambes. La lombalgie chronique non spécifique (CNLBP - Chronic Non-specific Low Back Pain) est décrite comme une douleur continue pendant 12 semaines ou plus sans pathologie spécifique connue. La stabilité de la colonne lombaire joue un rôle essentiel dans la prévention et la réduction du risque de lésion liée à la lombalgie, et l'importance de la fonction et de la coordination des muscles centraux a été soulignée dans plusieurs études biomécaniques. C’est pourquoi différents protocoles d’intervention et d’entraînement ont été élaborés pour prévenir ces blessures sportives.

Récemment, Nambi et al. (2018) ont observé que les procédures d'exercice avancées ont succédé aux techniques conventionnelles tels que la manipulation de la colonne vertébrale, la thérapie au laser et les exercices thérapeutiques, et que ces nouvelles procédures d'exercice avancées ont donné des résultats positifs. L'exercice en réalité virtuelle (VRE – Virtual Reality Exercise) est une procédure d'exercice de haute technologie populaire où un logiciel informatique génère un environnement virtuel.

Des études cliniques sur les CNLBP ont montré que les exercices isocinétiques (IKE - Isokinetic Exercise) ont des résultats significatifs et cohérents sur les lombalgies, avec une corrélation positive entre les lombalgies et le dysfonctionnement des muscles paravertébraux. Des études ont montré que ce type d’exercices améliore l’état du patient en renforçant la force musculaire sur toute l’amplitude du mouvement. De plus, des programmes d'exercices différents des exercices de force conventionnels ont prouvé qu'ils réduisaient l'intensité de la douleur et amélioraient la fonction physique des patients souffrant de lombalgie néphrétique chronique.
Avis du pôle scientifique Kinesport
Pastille orange
Cet essai contrôlé-randomisé étudie l’effet de différentes interventions sur les lombalgies chroniques non-spécifiques. Ni les critères précis de définition de la pathologie, ni la manière dont elle a été diagnostiquée ne sont reportés. De plus, ni la fiabilité ni la validité du protocole de réalité virtuelle utilisé n’ont été publiées. Il en résulte un risque de biais modéré pouvant influencer les résultats.
Certaines études ont examiné les effets à court et à long terme de la réalité virtuelle, des exercices isocinétiques et des exercices conventionnels sur différentes mesures de résultats telle que la douleur. Cependant, aucune étude n’a identifié les effets immédiats de ces méthodes d’exercice sur les résultats d’imagerie et les modifications des biomarqueurs inflammatoires chez les joueurs de football souffrant de CNLBP. Par conséquent, l’objectif de cet essai était d’étudier les résultats d’imagerie et les modifications des biomarqueurs inflammatoires chez les footballeurs souffrant de CNLBP après avoir participé à un protocole de VRE, d’IKE ou d’exercices conventionnels.

Méthodologie 

 Conception de l’étude et participants

Cet essai clinique est une étude prospective, randomisée, en simple aveugle, dans laquelle les sujets ont été répartis équitablement en trois groupes. L’essai s’est déroulé entre Janvier 2020 et Décembre 2021, au département de physiothérapie de l’université Prince Sattam bin Abdulaziz en Arabie Saoudite. 
Les participants ont été sélectionnés sur la base des critères de sélection suivants :
  • Joueur de football masculin âgé de 18 à 25 ans
  • CNLBP depuis au moins 3 mois
  • Score de douleur allant de 4 à 8 sur l’échelle visuelle analogique
Les critères d’exclusion étaient les suivants : 
  • Sténose lombaire
  • Radiculopathie lombaire
  • Spondylolisthésis lombaire
  • Fracture de l’os pelvien ou des membre inférieurs
  • Dysfonctionnement de la colonne vertébrale
  • Attente d’une opération de la colonne vertébrale
  • Participant prenant des stéroïdes, des médicaments ou des analgésiques
  • Pathologies graves de la colonne thoraco-lombaire
  • Non-coopérativité
Ce sont ainsi 60 participants qui ont été répartis entre les groupes d’exercice VRE (n=20), IKE (n=20) et conventionnel (n=20). A la fin de l’étude, deux participants (un du groupe IKE et un du groupe VRE) n’ont pas terminé l’étude.

 Interventions

Le protocole d’exercice a duré 4 semaines. Durant cette période, les exercices ont été effectués en continu pendant 30 minutes par séance, 5 jours par semaine. Tous les participants des trois groupes ont reçu l'instruction de s'abstenir d'autres formes d'activités physiques et sportives pendant cette période de quatre semaines.

  • Le groupe VRE a reçu des exercices de réalité virtuelle ; l’entraînement de la force s’est concentré sur les muscles paravertébraux. L’entraînement a progressé de manière graduelle, les mouvements devenant de plus en plus difficiles à réaliser, ce qui obligeait les participants à utiliser des contractions supplémentaires des muscles affectés à la stabilité du tronc.
  • Pour le groupe IKE, le participant a été invité à s’installer sur une machine d’isocinétisme selon un position prédéfinie. Ainsi, les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc ont pu être ciblés.
  • Le groupe d'exercices conventionnels a effectué des exercices d'équilibre de routine pour entraîner les muscles du tronc. Les exercices conventionnels standardisés sollicitent activement les muscles abdominaux superficiels et profonds et les paravertébraux. Les participants ont effectué 10 à 15 répétitions par jour de ces exercices, et les muscles des membres inférieurs ont été étirés pendant trois répétitions de 15 s chacune.

Résultats

 Intensité de la douleur

Des changements significatifs ont été observés entre les trois groupes après les quatre semaines de protocole. Une amélioration significative du niveau d’intensité de la douleur a été observée en comparant les groupes VRE vs IKE ainsi que VRE vs conventionnel. La même amélioration a été observée pour le groupe IKE vs groupe conventionnel (Tableau 1). L’ampleur de l’effet est plus important dans le groupe VRE que dans les deux autres groupes. 

 Mesures radiologiques

Le rapport de base sur le CSA (Cross-Sectional Area) entre les groupes d'exercices VRE, IKE et conventionnels n'a montré aucune différence significative pour les muscles dorsaux testés. Après quatre semaines d'exercices différents, on a constaté une augmentation statistiquement significative de la surface transversale dans les trois groupes. On observe une augmentation plus importante de la surface transversale des muscles dorsaux dans le groupe IKE que dans les deux autres groupes après quatre semaines d'entraînement. Cet effet se retrouve pour les autres muscles observés (Tableau 1).

 Mesures des biomarqueurs inflammatoires 

Le rapport de base sur les biomarqueurs inflammatoires que sont la protéine C- réactive (CRP), le facteur de nécrose tumorale (TNF-α) et les interleukines 2, 4 et 6 entre les groupes d'entraînement VRE, IKE et conventionnels n'a montré aucune différence significative. Après quatre semaines d'exercices différents, on a constaté une amélioration significative de tous les biomarqueurs inflammatoires entre les trois groupes (Tableau 2).
Tableau 2 : Moyenne et écart-type des mesures des biomarqueurs inflammatoires avant et après les exercices VRE, IKE et conventionnels.

Discussion

Cet essai contrôlé randomisé a évalué les différences cliniques dans l'intensité de la douleur, les changements radiologiques dans la section transversale et l'épaisseur des muscles, et les changements inflammatoires chez les joueurs de football souffrant de lombalgie chronique avant et après la VRE, l’IKE et les exercices conventionnels. 

 Intensité de la douleur

Après quatre semaines d’exercices différents, on a constaté une amélioration significative du niveau d’intensité de la douleur entre les groupes VRE et IKE. Une augmentation de l'intensité de la douleur peut progressivement induire une inhibition de l'activité des muscles para-spinaux, ce qui entraîne une altération de la fonction musculaire centrale. Gold et al. (2007) ont déclaré que la modulation de la douleur induite par la réalité virtuelle provient de la modulation intercorticale entre les voies de signalisation de la matrice de la douleur par l'attention, l'émotion, la mémoire et d'autres sens (par exemple, le toucher, l'auditif et le visuel), produisant ainsi une analgésie. 

 Mesures radiologiques

Avant la mise en œuvre du programme d'intervention, les données de base montrent des valeurs inférieures pour la surface de section transversale et l'épaisseur des muscles psoas majeur, quadratus lumborum, multifidus et erector spinae. Cette observation est conforme à celles de Barker et al. (2004) qui ont observé que les réductions de la surface transversale et de l'épaisseur des muscles sont le résultat de lésions des tissus mous et de la douleur infligée, qui conduisent à l'inhibition.

Dans le cas d’une CNLBP, le CSA des muscles dorsaux et des fléchisseurs du tronc est un facteur influençant la force musculaire qui peut affecter la stabilité centrale de la colonne vertébrale. Nous avons observé une amélioration statistique de la section transversale des muscles du dos dans le cadre de l'IKE par rapport à la VRE et aux exercices conventionnels. Dans cet essai, l'IKE a été administré à différentes vitesses angulaires de 60, 90 et 120°/s avec une force de rotation maximale. Calmes et al. (2044) ont remarqué que l'exécution d'exercices isocinétiques à différentes vitesses angulaires avec une force de rotation maximale améliorait l'activité des muscles dorsaux et le rapport fléchisseurs/extenseurs chez les sportifs. Ces améliorations cliniques et biomécaniques de l'entraînement isocinétique sont en accord avec Lee et al. (2016) qui affirment que l'entraînement des muscles dorsaux et l'augmentation de leur force est l'objectif principal pour prévenir d'autres conséquences dans la région lombaire. Les changements observés lors de l'entraînement en réalité virtuelle sont corroborés par les travaux antérieurs de Nambi et al. (2020) qui ont montré que les protocoles d'entraînement en réalité virtuelle facilitent la stimulation des récepteurs sensoriels, ce qui augmente la force musculaire et la fonction motrice.

 Mesures des biomarqueurs inflammatoires 

Cet essai a également comparé les changements dans les biomarqueurs inflammatoires chez les patients souffrant de CNLBP après des exercices virtuels, isocinétiques et conventionnels. Les rapports montrent que, par rapport aux exercices isocinétiques et conventionnels, les exercices de réalité virtuelle diminuent le processus d'inflammation en raison des modifications des biomarqueurs inflammatoires tels que la CRP, le TNF-α et les niveaux d'interleukine 2, 4 et 6. En général, des niveaux élevés de cytokines pro-inflammatoires sont présents dans les lésions de l’appareil locomoteur et des tissus mous. Les mêmes changements inflammatoires peuvent être observés chez les patients souffrant de CNLBP.

Dans l’entraînement en réalité virtuelle, en raison du plaisir, les participants passent rapidement au niveau suivant et dépensent plus d’énergie que dans les deux autres formes d’entraînements. Cet entraînement consiste en des activités à haute fréquence, ce qui pourrait entraîner des changements dans les sécrétions des cytokines anti-inflammatoires pendant l’entraînement en réalité virtuelle.

En outre, une activité physique régulière et des modes d’alimentation différents ont une influence positive sur les biomarqueurs inflammatoires (Hammer et al. 2012, Hart et al. 2021).

Conclusion

Cette étude a montré que l'exercice avec la réalité virtuelle et l'isocinétisme diminue l'intensité de la douleur, augmente la surface et l'épaisseur de la section musculaire et modifie positivement les biomarqueurs inflammatoires par rapport à l'entraînement conventionnel chez les patients souffrant de CNLBP. Nous concluons que l'entraînement virtuel et l'entraînement isocinétique ont des effets équivalents sur la réduction de l'intensité de la douleur, mais que, dans le même temps, l'entraînement isocinétique est bénéfique pour modifier les mesures radiologiques (section et épaisseur musculaires) alors que l'entraînement par réalité virtuelle est bénéfique pour modifier les mesures inflammatoires chez les joueurs de football souffrant de lombalgie chronique non spécifique.

Référence de l'article

Nambi G, Alghadier M, Kashoo FZ, Aldhafian OR, Nwihadh NA, Saleh AK, Omar MA, Hassan TGT, Ibrahim MNA, El Behairy HF, Attallah AA, Ismail MA. Effects of Virtual Reality Exercises versus Isokinetic Exercises in comparison with Conventional Exercises on the Imaging Findings and Inflammatory Biomarker Changes in Soccer Players with Non-Specific Low Back Pain: A Randomized Controlled Trial. Int J Environ Res Public Health. 2022 Dec 28;20(1):524. doi: 10.3390/ijerph20010524. PMID: 36612846; PMCID: PMC9819442.