Soutenance de thèse - Jennifer Gioda - 24 octobre 2024

Adaptations neurophysiologiques en présence du phénomène de fatigue controlatérale : Intérêts pour la réadaptation

Membres du jury

• Jonathan BREDIN, Ingénieur de Recherche - PEP 06 - Centre de Santé Rossetti
• Serge COLSON, Professeur des universités, Université Côte d’Azur
• Annabelle COUILLANDRE, Maîtresse de conférences, Université Orléans
• Julien DUCLAY, Professeur, Université Toulouse III - Paul Sabatier
• Sidney GROSPRÊTRE, Maître de conférences, HDR, Université de Franche-Comté
• Romuald LEPERS, Professeur des universités, Université de Bourgogne
• Caroline NICOL, Professeure des universités, Aix- Marseille Université

Résumé

Suite à un exercice physique, le muscle sollicité montre généralement des signes de fatigue objectivables. Cependant, des études indiquent qu’un exercice unilatéral peut non seulement affecter la performance du muscle ciblé, mais aussi celle du muscle homologue controlatéral resté au repos. Ce phénomène qualifié de « fatigue controlatérale » dans la littérature fait état de résultats divergents quant à son existence, ses facteurs d’influence et ses mécanismes sous-jacents. Cette variabilité des résultats peut s’expliquer en partie par des protocoles expérimentaux hétérogènes et par l’absence d’études examinant simultanément l’étiologie de la fatigue controlatérale en termes de performance motrice et de fatigue motrice perçue.
Ce travail doctoral visait à étudier les effets aigus d’un exercice musculaire unilatéral sur la fatigue du groupe musculaire homologue controlatéral non exercé et à améliorer la compréhension de la fatigue controlatérale. Les objectifs spécifiques étaient : i) d’examiner l’influence de facteurs tels que le sexe des participants, le mode de contraction et la sévérité de la fatigue induite sur la fatigue controlatérale, et ii) d’analyser les mécanismes sous-jacents en relation avec ces facteurs. Chaque étude expérimentale a évalué la performance motrice et la fatigue perçue avant et après des exercices fatigants unilatéraux des muscles croisant l’articulation du genou.
Les résultats de ce travail confirment l’existence de la fatigue controlatérale et révèlent une possible interaction entre divers mécanismes explicatifs. Alors que les hypothèses récentes privilégiaient principalement des mécanismes centraux, certaines études réalisées (études I et II) mettent en évidence l’implication de mécanismes périphériques. En outre, toutes les études réalisées (études I, II, III, IV) montrent, de façon originale, la contribution de facteurs psychophysiologiques, tels que la fatigue perçue et la douleur perçue, bien que les modalités d’action précises de ces facteurs restent à déterminer. Par ailleurs, aucun des facteurs d’influence évalués (i.e., mode de contraction (étude II), sexe des participants (étude III), et sévérité de la fatigue induite (étude IV) n’a eu d’impact significatif sur la fatigue controlatérale ni sur ses mécanismes sous-jacents.
Afin d’enrichir la littérature et d’approfondir les observations de ce travail, il serait pertinent d’évaluer d’autres facteurs d’influence possibles, tels que le statut d’entraînement, ainsi que le groupe musculaire évalué. De plus, l’utilisation de techniques d’investigation permettant de distinguer les adaptations centrales supra-spinales des adaptations spinales permettrait de comprendre plus précisément les mécanismes centraux impliqués dans la fatigue controlatérale. Enfin, en vue d’applications cliniques, il serait intéressant d’évaluer les conséquences fonctionnelles de la fatigue controlatérale et de vérifier si ce phénomène est un état préalable nécessaire au phénomène de cross-education.

Mots-clés :

Fatigue controlatérale, Fatigue de performance motrice, Fatigue motrice perçue, Douleur musculaire perçue, Réadaptation

Neurophysiological Adaptations in the presence of contralateral fatigue phenomenon: Implications for rehabilitation

Abstract

Following physical exercise, the muscle involved usually shows signs of objective fatigue. However, studies indicate that unilateral exercise may not only affect the performance of the targeted muscle, but also the contralateral homologous muscle performance, remained at rest. This phenomenon known as crossover fatigue in the literature presents divergent results as to its existence, its influencing factors and its underlying mechanisms. This variability of outcomes is explained by heterogeneous experimental protocols and the absence of studies simultaneously examining the etiology of crossover fatigue in terms of motor performance and perceived fatigue.
The aim of this doctoral work was to investigate the acute effects of unilateral exercise on fatigue in the unexercised contralateral homologous limb, and to improve its understanding. The specific aims were: i) to examine the influence of factors such as sex, muscle contraction type and induced fatigue severity on crossover fatigue, and ii) to analyze the underlying mechanisms in relation to these factors. Each experimental study assessed motor performance fatigue and perceived motor fatigue before and after unilateral fatiguing exercises of the muscles crossing the knee joint.
The results of this work confirmed the existence of crossover fatigue and revealed an interaction between various explanatory mechanisms. Whereas recent hypotheses have focused mainly on central mechanisms, some of our studies (studies I and II) highlighted the importance of peripheral mechanisms. In addition, all the studies carried out (studies I, II, III, IV) showed, for the first time, the involvement of psychophysiological factors, such as perceived motor fatigue and perceived pain, although the precise modes of action of these factors remain to be determined. Furthermore, none of the influencing factors evaluated (i.e., muscle contraction type (study II), sex (study III), and severity of fatigue induced (study IV) had a significant impact on crossover fatigue or its underlying mechanisms.
In order to enrich the literature and deepen the observations of this work, it would be interesting to evaluate other possible influencing factors, such as the training status or health of the participants, as well as the muscle group evaluated. In addition, the use of techniques allowing distinguishing supra-spinal from spinal adaptations would provide a better understanding of neural adaptations associated with crossover fatigue. Finally, from a clinical applications perspective, it would be interesting to assess the functional consequences of crossover fatigue, to test whether this phenomenon is a prerequisite to cross-education.

Keywords:

crossover fatigue, Motor performance fatigue, Perceived motor fatigue, Perceived muscle soreness, Rehabilitation