Participants
Dix-sept participants (onze hommes et six femmes) se sont portés volontaires pour participer à cette étude. Les participants ont été dépistés et exclus en raison de contre-indications au SMT, y compris l’épilepsie, les blessures à la tête, les implants métalliques ou les médicaments altérant le système nerveux central. D’autres critères d’exclusion étaient des antécédents de pathologie dans les deux articulations du genou, des antécédents de chirurgie des membres inférieurs ou de la colonne vertébrale ou des antécédents de maladie neurologique. En cas de blessure antérieure au genou, l’articulation du genou controlatérale (non blessée) a été utilisée lors des tests. Les participants ont été invités à s’abstenir d’ingérer de la caféine, de l’alcool ou des médicaments pendant 4 heures avant le test. Tous les participants ont fourni un consentement éclairé écrit pour les procédures expérimentales. L’approbation éthique de cette étude a été accordée par le Comité d’éthique régional du Nord X, à Auckland, en Nouvelle-Zélande, conformément aux principes énoncés dans la déclaration d’Helsinki.
Positionnement des participants
Les participants ont été positionnés dans un dynamomètre isocinétique (Biodex 3, Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA) pendant la durée des procédures expérimentales. L’épicondyle latéral du fémur était aligné avec l’axe de rotation du dynamomètre et le genou fixé à 60° de flexion. Des sangles étaient fermement fixées sur le tibia distal, la taille et la poitrine pour limiter les mouvements parasites pendant les procédures de test.
Perfusion expérimentale de l’articulation du genou
Le genou reposant en légère flexion, une canule de 23 g a été insérée dans l’aspect superomédial ou, à deux reprises, l’aspect superolatéral de l’articulation. Toutes les injections ont été effectuées sans anesthésie locale, dans des conditions strictement stériles. Un transducteur de pression (Medex Inc., Dublin, OH, États-Unis) et la seringue ont été fixées parallèlement à la canule via un robinet à trois voies et un tube résistant à la pression. Une solution saline de dextrose (4% de dextrose et 0,19% de NaCl) a été injectée dans l’espace articulaire par incréments de 15 ml ou moins. La pression intra-articulaire a été surveillée pour chaque participant et la perfusion a cessé lorsque la pression intra-articulaire a atteint 50 mmHg. Une pression standardisée de 50 mmHg a été choisie car cela a déjà été démontré pour conduire à une AMI quadriceps notable et est bien tolérée par les participants. Fait important, nous avons choisi de standardiser la perfusion à la pression intra-articulaire car un volume de perfusion défini (par exemple, 60 ml) fournit une estimation relativement médiocre de la tension capsulaire en raison de grandes différences individuelles à la fois dans la taille de la cavité articulaire et l’élastance capsulaire. La décharge afférente articulaire et l’AMI du quadriceps ont une corrélation plus forte avec la pression intra-articulaire par rapport au volume intra-articulaire. La sensation de douleur provoquée par la perfusion articulaire a été mesurée après le retrait de la canule de l’articulation et juste avant les mesures post-perfusion. Les participants ont été invités à évaluer verbalement toute douleur ressentie au genou sur une échelle allant de 0 (pas de douleur) à 100 (pire douleur imaginable).
Électromyographie
Pour collecter les potentiels évoqués par le moteur des quadriceps (MEPs), électrodes à disque Ag-AgCl bipolaires (Norotrode 20, Myotronics Inc., Kent, WA, États-Unis) avec une distance inter-électrodes de 2,2 cm ont été placés sur la peau recouvrant le ventre du muscle vastus lateralis conformément aux lignes directrices de l’électromyographie de surface pour l’évaluation non invasive des muscles (SENIAM). Une électrode de masse (Red Dot, 3 M, St Paul, MN, USA) a été positionnée légèrement en dessous du point médian de la surface osseuse du tibia. Avant le placement de l’électrode, la peau a été rasée, abrasée et nettoyée avec de l’alcool pour réduire l’impédance du signal. Tous les signaux EMG ont été amplifiés (x1 000), filtrés (10 Hz à 1 000 Hz) (AMT-8, Bortec Biomedical, Alberta, Canada) et échantillonnés à 2 000 Hz (Micro 1401, Cambridge Electronic Design, Cambridge, Royaume-Uni) avant d’être stockés sur un ordinateur pour une analyse plus approfondie. Trois contractions volontaires de l’effort maximal de 5 s des quadriceps ont été effectuées avant les premières mesures de base. Le carré moyen racine de la plus grande amplitude du signal EMG de vastus lateralis dans une fenêtre 1-s a été pris comme MVC. Ceci a été utilisé pour standardiser le niveau d’activation musculaire (environ 10% de MVC) lors des mesures TMS effectuées pendant la contraction musculaire active.
Stimulation magnétique transcrânienne
Pour minimiser l’effet de fortes contractions volontaires sur l’excitabilité corticomotrice, une période de repos de 5 minutes a été donnée entre la performance des MVC et le début des procédures TMS. Les stimuli ont été délivrés sur le cuir chevelu à l’aide d’un BiStim 2002 et d’une bobine à double cône (Magstim Company, Whitland, Royaume-Uni). La bobine a été placée sur le cortex moteur primaire controlatéral de sorte que le flux de courant induit soit dans une direction postérieure-antérieure. Tout d’abord, le site optimal pour la stimulation (point chaud) a été trouvé en délivrant une série de stimuli suprathreshold lorsque la bobine était systématiquement déplacée sur le cuir chevelu jusqu’à ce que le plus gros MEP du quadriceps soit déclenché. Cela se trouvait généralement à environ 1 à 2 cm de côté et en avant du sommet. Le point chaud a été marqué sur le cuir chevelu avec un feutre et tous les tests supplémentaires ont été terminés avec la bobine maintenue directement sur cette position. L’emplacement de la bobine sur la tête du participant a été vérifié à plusieurs reprises pour s’assurer que l’emplacement et l’angle de stimulation restaient inchangés. Le seuil du moteur au repos (RMT) a été déterminé à l’aide d’une méthode d’escalier et a été défini comme l’intensité de stimulation la plus faible (% de la sortie maximale du stimulateur) évoquant un MEP clairement discernable dans quatre des huit stimuli consécutifs. Le seuil moteur actif (AMT) a été déterminé de manière identique tout en maintenant une contraction volontaire du quadriceps à environ 10% de MVC. Pour atteindre ce niveau d’activation, les participants ont reçu un retour visuel en temps réel de leur signal EMG.
Variables dépendantes
Les variables dépendantes suivantes ont été examinées à partir des quadriceps: 1) Zone MEP, 2) durée de la période de silence corticale (CSP), 3) inhibition intracorticale à intervalle court (SICI) et 4) facilitation intracorticale (ICF). Le TMS à impulsion unique (stimuli de test uniquement) a été utilisé pour obtenir les MPE du quadriceps et le CSP, tandis que le TMS à impulsions appariées (stimuli de conditionnement et de test) a été utilisé pour mesurer les ICI et les ICF. La zone MEP fournit une mesure de l’excitabilité corticomotrice globale, tandis que la durée du CSP, la SICI et l’ICF fournissent des informations sur l’excitabilité des voies intracorticales (c’est-à-dire dans le cortex moteur lui-même). La zone MEP, l’ICI et l’ICF ont été recueillies avec le muscle quadriceps quiescent (état de repos) et lors d’une contraction musculaire volontaire tonique à environ 10% de la MVC (état actif). La durée du CSP a été collectée uniquement pendant la condition active. Pour la condition de repos, les stimuli de test ont été délivrés avec une intensité de stimulation de 120% RMT et les stimuli de conditionnement à 70% et 90% de RMT pour SICI et ICF, respectivement. Pour la condition active, les stimuli de test ont été réglés à 120% d’AMT et les stimuli de conditionnement à 70% et 90% d’AMT pour SICI et ICF, respectivement. Pour les conditions de repos et actives, un intervalle interstimulus de 2 ms a été utilisé pour les SICI et de 15 ms pour les ICF.
Protocole
Tous les paramètres TMS ont été collectés au départ (B1) et à nouveau après une période de repos de 10 minutes (B2) (Figure 1). À tous les intervalles de mesure, 8 impulsions simples et 16 stimuli d’impulsions appariés (8 SICI, 8 ICF) ont été délivrés d’abord au repos, puis pendant la contraction du quadriceps. L’ordre des stimuli a été randomisé et un intervalle interstimulus de 6 s a été utilisé. Après la perfusion articulaire (P1), huit stimuli à impulsion unique ont été délivrés au repos en utilisant la même intensité de stimulus que B1 et B2. Si nécessaire, l’intensité du stimulus du test a ensuite été ajustée pour les mesures ultérieures de SICI et ICF afin de garantir qu’un MEP de test de la même taille (± 10%) que le MEP de test B1 a été évoqué,. Ce processus a été répété pour les mesures des résultats dans la condition active, avec l’ajout de huit stimuli de pouls simples supplémentaires pour évaluer le CSP. L’intensité du stimulus de conditionnement est restée inchangée sur tous les points de mesure.
Schéma illustrant le protocole d’étude. Des contractions volontaires à l’effort maximal (MVC) des quadriceps ont été effectuées avant les premières mesures des variables dépendantes. Après une période de repos de 5 minutes, une stimulation magnétique transcrânienne a été utilisée pour mesurer les variables dépendantes au début 1 (B1), 10 minutes plus tard au début 2 (B2), puis immédiatement après la perfusion expérimentale de l’articulation du genou (P1). À chaque intervalle de mesure, les variables dépendantes ont été mesurées avec les quadriceps au repos (condition de repos), puis lors d’une contraction des quadriceps à 10% de la contraction volontaire maximale (condition active).
Traitement et analyse des données
Pour la condition de repos, le signal EMG a été rectifié et les 50 ms précédant l’artefact de stimulus ont été vérifiées visuellement pour une contamination par une activité musculaire volontaire. Les réponses ont été retirées d’une analyse plus poussée si le silence dans le signal EMG n’était pas maintenu (< 5% des enregistrements rejetés). Comme les MEP enregistrées étaient généralement polyphasiques (figure 2), l’aire de la MEP corrigée moyenne a été calculée. Pour les conditions de repos et actives, les zones MEP aux points de mesure B2 et P1 ont été normalisées en zone MEP à B1. SICI et ICF ont été déterminés en exprimant la zone MEP moyenne de la réponse conditionnée par rapport à la zone MEP moyenne de la réponse d’essai (impulsion unique) correspondante à chaque période de mesure. La durée du CSP a été calculée comme le temps entre le début du stimulus et le premier retour de l’EMG au prestimulus EMG rectifié moyen.
Potentiel évoqué moteur rectifié (MEP) enregistré à partir du quadriceps pendant la contraction musculaire active. Notez l’artefact de stimulus (grande déviation positive initiale) suivi de la MEP polyphasique plus grande, puis de la période de silence dans l’EMG en cours après la MEP (période de silence cortical).
Analyse statistique
La normalité des distributions de variables dépendantes a été vérifiée à l’aide du test de Shapiro-Wilk. Le test t à un échantillon a été utilisé pour évaluer si la zone MEP normalisée était significativement différente de B1 aux points temporels B2 ou P1. L’analyse de variance à mesures répétées sur un échantillon (ANOVA) a été utilisée pour analyser les différences de durée des ICCI et des CSP au fil du temps. Dans le cas où un effet significatif du temps était constaté, les contrastes prévus ont été utilisés pour évaluer si les variables différaient significativement de B1 aux points temporels B2 ou P1. Comme ICF n’était pas conforme à une distribution normale dans les conditions de repos ou actives, le test de Friedman a été utilisé pour analyser cette variable au fil du temps. L’ANOVA à mesures répétées a été utilisée pour s’assurer que le niveau efficace d’EMG de fond dans les 50 ms précédant l’artefact de stimulus ne différait pas dans le temps pendant la condition active. Le niveau alpha pour tous les tests statistiques a été fixé à P < 0,05.