Évaluation de l’activité électromyographique des muscles du plancher pelvien pendant des exercices posturaux à l’aide du jeu vidéo virtuel Wii Fit Plus © . Analyses et perspectives en rééducation

25 décembre 2014

Auteurs : B. Steenstrup, F. Giralte, E. Bakker, P. Grise
Référence : Prog Urol, 2014, 17, 24, 1099-1105
Introduction

Le but de ce travail était d’évaluer l’effet de la visualisation de la posture, et donc de la prise de conscience posturale, sur l’activité de base des muscles du plancher pelvien (MPP) enregistré grâce à une sonde vaginale par électromyographie de surface (sEMG).

Méthode

Quatre sujets féminins continents en bonne santé, capable d’exécuter une contraction volontaire des MPP, ont exécutes 2 séries de 3 exercices proposés par le logiciel Wii Fit Plus© sur la Wii balance board© (WBB). La première série sans aucun contrôle visuel, la deuxième avec contrôle visuel de la posture et de l’activité sEMG des MPP. Dans le même temps, nous avons enregistré les relevés sEMG des MPP.

Résultats

La valeur moyenne de l’activité sEMG au repos des MPP en position debout est de 2,87mV, lors de la contraction volontaire submaximale la valeur moyenne s’élève à 14,43mV (7,87–21,89). Durant la première série des 3 exercices sur la WBB (sans aucun contrôle visuel) la valeur moyenne s’élève de 2,87 à 8,75mV (7,96–9,59). Lors des mêmes exercices avec contrôle visuel la valeur moyenne s’élève de 2,87 à 11,39mV (10,17–11,58).

Conclusion

La visualisation de la posture à l’aide de la WBB et de l’activité sEMG des MPP, lors d’exercices statiques et dynamiques du logiciel Wii Fit Plus©, pourrait augmenter l’activité automatique sEMG des MPP, chez les femmes capables de contractions volontaires des MPP.

Niveau de preuve

4.




 




Introduction


Le complexe musculaire périnéal est majoritairement constitué de fibres musculaires de type I de petit diamètre, résistantes à la fatigue et caractérisées par des contractions volontaires de faible amplitude. Ces cellules musculaires présentent une période d'hyperpolarisation post-activité prolongée qui limite leur fréquence maximale de décharge [1]. Ces spécificités anatomiques et histologiques confèrent aux muscles du plancher pelvien (MPP) un rôle clef dans le contrôle de la miction [2] et de la défécation, la sexualité [3], et dans le maintien de la stabilité lombo-pelvienne [4, 5]. Afin d'assurer ces différentes fonctions, les MPP bénéficient d'une activation via les systèmes moteurs somatique et émotionnel (SMS et SME) [6]. Ces différentes voies d'activations permettent une contraction volontaire via le SMS latéral, tandis que le SMS médial va permettre un ajustement postural (feedback) pendant les mouvements axiaux. Le SME latéral va, lui, assurer les contractions préparatrices de la perturbation à venir (feedforward ) ou ajustement postural anticipé (APA). Si le lien entre la perte de ces activations posturales anticipatrices et la lombalgie chronique ont été largement décrite dans la littérature par Hodges et al., c'est Smith qui pour la première fois en 2007 met en évidence le rôle des APA dans le cadre de l'incontinence urinaire de l'effort (IUE) [7]. Suite à ces nouvelles connaissances au niveau de la physiopathologie de l'IUE, Bakker et al. proposent en 2008 un Modèle Fonctionnel de la Continence, dans le cadre du traitement de l'IUE [8]. L'observation de Capson et al. en 2011, d'une meilleure réponse automatique des MPP aux changements de position de la région lombo-pelvienne si le sujet est placé en position érigée (self adjustment position ), par stabilisation lombo-pelvienne, soutient cette hypothèse [9].


Les jeux vidéo de réalité virtuelle proposent des potentiels novateurs et encore peu étudiés. Le concept du logiciel de jeu Wii Fit Plus© fait appel à des notions qui pourraient concerner le domaine de la rééducation [10] : image miroir, bonus et encouragements chiffrés lors de la progression des résultats. Ce jeu propose de plus une sollicitation intéressante de la charge cognitive par répartition entre boucle phonique et calepin visuo-spatial [11]. On trouve là de nombreuses conditions qui vont favoriser un recrutement progressif de l'activité posturale statique ou dynamique. L'activité des neurones miroirs peut très bien être engagée dans ce concept ou un coach virtuel montre tout au long de l'exercice la posture à garder et le mouvement à suivre (posture de l'envol et posture de l'arbre). Dans le 3e exercice proposé, il s'agit d'un avatar (hula hop). Lors des exercices, le patient visualise son centre des pressions (CdP) ou l'activité de son avatar qui est elle-même basée sur l'enregistrement du CdP. À la fin de chaque exercice, le logiciel présente des résultats chiffrés, avec un système de bonus par points et un encouragement par commentaires qui va favoriser l'observance. Nous savons que les MPP sont modulés par le système moteur émotionnel [6] et il y a une grande cohésion dans ce concept virtuel d'apprentissage moteur. Les activités ludiques comme le « hula hop » sollicitent en plus une activité dynamique du bassin et de la région lombaire et vont favoriser une activité posturale dynamique des MPP [12, 13]. Nous avons évalué l'apport de la visualisation par double biofeedback : contrôle de l'activité des MPP avec électromyographie de surface (sEMG), et contrôle du CdP de l'activité posturale. Nous pouvons espérer, par cette visualisation lors d'exercices de rééducation, favoriser les processus de conscientisation d'une meilleure activité posturale des MPP et des muscles de la région lombo-pelvienne en général.


Méthode


Il s'agit d'une étude observationnelle préliminaire, réalisée en septembre 2013 au CHU de Rouen, France.


Sujets


Quatre femmes continentes volontaires, recrutée verbalement, non nullipares, âgées de 28 à 50ans (moyenne=42,7), Poids 48 à 68kg (moyenne=60kg), taille 1,58 à 1,68m (moyenne=1,62m) avec des IMC allant de 19,5 à 24,1 (moyenne=22,6), nombre d'accouchement 1 à 3 (moyenne=2), tous par voie basse, épisiotomie 3, forceps 2, pas de chirurgie uro-gynécologique. Toutes ont complété un questionnaire de santé générale utilisé en routine dans le service. Il n'y avait pas d'historique de problème neurologique, psychiatrique ou gastro-entérologique.


Protocole expérimental


Toutes les sujettes ont rempli un formulaire de consentement libre et éclairé pour une étude biomédicale selon le code Français de la santé publique. Chaque sujet a mis en place par voie vaginale, dans une pièce isolée du laboratoire, une sonde vaginale de BFB (périsize 4+©), à l'aide d'un gel hypoallergénique de contact. Il s'agit d'une sonde à 4 électrodes hémisphériques indépendantes orientées vers l'arrière et le côté, connectée par 4 fiches bananes 2mm. Cette sonde est une sonde non obturatrice, afin de limiter les artéfacts dus aux augmentations de pression endocavitaire lors des exercices [14]. Plusieurs études ont démontré la fiabilité des relevés d'activité sEMG des muscles du plancher pelvien par électrodes de surface [15, 16]. Junginger retrouve également dans son étude une forte corrélation entre élévation du col de la vessie par échographie et sEMG des MPP [17]. Une électrode de surface de référence snap Dura Stick Plus® a été placée sur le relief osseux du bassin. La sonde vaginale et l'électrode de référence sont reliées à un appareil d'EMG de surface : le Myotrack® (Thought Technology Ltd.) assisté du logiciel INFINITY® [18] avec un calculateur automatique de relevé d'activité sEMG des MPP en microvolt par moyenne quadratique (root mean square [RMS]) [19]. La fréquence d'acquisition du Myotrack® est 1Khz, et le gain d'acquisition choisi 0,5 %. Pour les analyses, la première seconde d'activité sEMG était exclue. Dans cette étude, nous avons calculé une moyenne des 10 RMS des contractions submaximales de référence pour les comparer à la moyenne des activités sEMG lors des exercices posturaux. Nous avons utilisé la Wii Balance Board© (WBB), qui est une plateforme grand public de relevé du centre CdP assistée de la console de jeu virtuel Wii de Nintendo© et du logiciel Wii Fit Plus©. La WBB permet un contrôle droit gauche et avant arrière du CdP. Le sujet va donc modifier son activité posturale [20] par visualisation de son centre des pressions (CdP) sur un moniteur de grande dimension 640×400mm. Le logiciel Wii Fit Plus© propose des activités posturales inspirées du yoga [21] et de la gymnastique [22], ainsi que des jeux vidéo contrôlés par le CdP (Figure 1).


Figure 1
Figure 1. 

Schéma du protocole expérimental.





Protocole des exercices


Les sujets sont placés debout sur la WBB et réalisent, par des transferts de poids dans le plan horizontal sur les pieds, des exercices suivant les instructions d'un coach virtuel. Les instructions sont présentés sur un double mode : un texte oral et écrit donne les instructions des mouvements à suivre, et simultanément le sujet voit le modèle virtuel réaliser les mouvements de mise en posture. Pour maintenir l'horizontalité nécessaire du plateau d'appui virtuel, les sujets sont obligés de répartir de manière homogène le poids de leur corps, à l'instar d'un plateau de Freeman. Le CdP est visualisé par un point rouge qu'il faut maintenir dans une zone circulaire délimitée à l'écran en obtenant le moins d'écart possible, à l'instar d'une plateforme de stabilométrie [23]. Nous avons enregistré les relevés sEMG de l'activité des MPP lors de chaque exercice. Nous avons mesuré l'activité basale, l'activité moyenne, puis calculé le gain d'activité moyenne. Le recueil de toutes les données s'est fait sur une journée, divisée en 2 sessions de 3heures avec 15minutes de temps de repos intermédiaire.


Chaque exercice a été réalisé 5 fois et sur 2 modes différents : non visualisé puis visualisé.


Mode non visualisé : le sujet, sur la WBB© en mode off, essayait librement de réaliser l'exercice instruit sur un mode oral par le thérapeute.


Chaque exercice a été ensuite renouvelé sur un mode visualisé dès le début de l'exercice.


Mode visualisé : le sujet est placé sur la WBB© en mode on, devant les moniteurs de la console Wii et des activités sEMG des MPP. Le sujet réalise l'objectif proposé sur le moniteur Wii avec en simultané une visualisation de son activité sEMG des MPP sur écran de contrôle. Par la qualité de réalisation de son exercice en posture érigée, à l'aide de la visualisation biofeedback de ses appuis au sol (CdP), le sujet observe l'augmentation d'activité automatique sEMG des MPP sur l'écran de contrôle.


Description des exercices


Les sujets, debout ont d'abord réalisés quelques contractions analytiques volontaires des MPP sous sEMG, supervisée par le thérapeute, dans un but de normalisation des données [24]. Elles ont ensuite effectué les exercices proposés par le thérapeute dans l'ordre suivant :

contracter le plancher pelvien et le sphincter anal 10 fois de suite 6secondes, avec des intervalles de relâchement de 6 secondes. Il n'y a pas de recherche de performance de force [25] : pour déterminer la contraction submaximale (CVS) volontaire, les sujets ont reçu l'instruction de contracter 10 fois les MPP et le sphincter anal [26] ;
position de l'arbre. Le thérapeute demande au sujet de placer une plante de pied contre la face interne de la cuisse controlatérale, de croiser les doigts mains jointes, index tendus devant la poitrine, puis d'étirer les membres supérieurs index tendus vers le haut. La posture est maintenue 20secondes. Cet exercice induit une posture érigée. La posture érigée est une position d'auto-grandissement avec alignement des points de repères anatomiques suivants : tragus de l'oreille, pointe de l'acromion, grand trochanter, malléole externe ;
posture de l'envol. Le thérapeute demande au sujet de lever les bras vers le haut, paumes en avant, de monter sur la pointe des pieds puis de placer les bras tendus vers l'arrière à l'horizontale, pouce vers le haut. La posture est maintenue 20secondes. Cet exercice induit une posture érigée ;
hula hop. Le thérapeute instruit le sujet vers une posture érigée. Ensuite, il demande au patient de placer les deux mains, doigts croisés paumes vers le bas, devant lui. Puis, il lui demande de réaliser des circumductions du bassin dans un sens, comme s'il avait un cerceau autour de la taille, à la manière du jeu du hula hop. L'activité est maintenue 20secondes.
Dans la seconde session, les sujets, debout face aux moniteurs Wii et EMG ont effectués les exercices proposés, cette fois, par le logiciel Wii Fit Plus©. Il y avait alors une visualisation, et donc prise de conscience par le sujet, des activités CdP+sEMG des MPP ;
posture de l'arbre sur WBB© sous visualisation sEMG des MPP. Cet exercice induit une posture érigée (Figure 2) ;
posture de l'envol sur WBB© sous visualisation cu CdP et de l'EMG des MPP. Cet exercice induit une posture érigée ;
hula hop sur WBB© en posture érigée (Figure 3).


Figure 2
Figure 2. 

Posture de l'arbre.




Figure 3
Figure 3. 

Exercice du hula hop.





Résultats


En position debout au repos l'activité sEMG des MPP a une valeur moyenne de 2,87mV, allant de 1,91 à 4,69mV selon le sujet (Tableau 1). Lors des contractions submaximales des MPP, la valeur moyenne d'activité sEMG retrouvée est de 14,43mV, allant de 7,87 à 21,89mV selon le sujet. Ce qui signifie un pourcentage de gain en activité moyenne des MPP de 403 % avec des valeurs allant de 307 à 514 % [27]. Les pourcentages de gain sont calculés en pourcentage par rapport à l'activité CVS.


Lors de la posture de l'envol la valeur moyenne d'activité sEMG des MPP est de 7,96mV allant de 3,12 à 12,16mV alors qu'en position de l'envol avec visualisation nous retrouvons une valeur moyenne d'activité sEMG des MPP de 10,17mV allant de 4,12 à 14,98mV. Le gain d'activité sEMG moyen des MPP lors de la posture de l'envol conscientisée vs envol normal est donc de +27 % avec des valeurs allant de 13,25 à 36,4 %.


Lors de la posture de l'arbre, la valeur moyenne d'activité sEMG des MPP est de 9,59mV allant de 3,91 à 15,08mV alors qu'en position de l'arbre avec visualisation nous retrouvons une valeur moyenne d'activité sEMG des MPP de 12,44mV allant de 5,44 à 19,59mV. Le gain d'activité sEMG moyen des MPP lors de la posture de l'arbre conscientisée vs arbre normal est donc de +30 % avec des valeurs allant de 22,8 à 50,1 %.


Lors de l'exercice hula hop, la valeur moyenne d'activité sEMG des MPP est de 8,71mV allant de 3,91 à 14,08mV alors que lors de l'exercice du hula hop avec visualisation nous retrouvons une valeur moyenne d'activité sEMG des MPP de 11,58mV allant de 5,13 à 18,56mV. Le gain d'activité sEMG moyen des MPP en hula hop conscientisée vs hula hop normal est donc de +33 % avec des valeurs allant de 10,4 à 48,8 %.


Discussion


La technique de la visualisation par BFB dans le cadre de la rééducation des MPP est largement décrite, et est classiquement réalisée allongé sur une table avec une sonde endocavitaire ou de surface sur un mode de contractions volontaires d'intensité et longueur variable [28]. Elle ne fait pas l'unanimité dans la littérature, qui rapporte un niveau de preuve assez faible. Les guidelines de l'EAU 2013 stipule d'ailleurs que l'association de BFB apporte un meilleur résultat immédiat mais la différence n'est pas durable à long terme (NP1). Dans l'IU post-prostatectomie les résultats sont même contradictoires en ce qui concerne l'intérêt de l'association de BFB ou d'électrostimulation par rapport à une rééducation des muscles du plancher pelvien (RMPP) seule (NP2) » [29].


Le jeu vidéo Wii Fit Plus© est une technique douce, motivante, incluant le concept de thérapie par le miroir grâce à la visualisation, accessible à une majorité de patients. Les travaux de Wallet et al. montrent que les résultats obtenus par la réalité virtuelle restent transposables dans les activités de la vie quotidienne [30]. Le logiciel propose un système de bonus et de résultats chiffrés qui ont un impact sur la motivation, et donc sur le SME. À notre connaissance, aucune étude n'a été réalisée en rééducation pelvipérinéale en utilisant la WBB© du logiciel Wii Fit Plus©. D'abord encadré par le physiothérapeute, le sujet pourra ensuite conscientiser la qualité de son travail grâce au biofeedback visuel de son CdP, y compris à domicile.


Dans notre étude observationnelle nous avons quantifié l'activité sEMG automatique des MPP lors de la réalisation des exercices proposés par le logiciel, et ce avec et sans visualisation des appuis au sol (CdP) et des courbes sEMG des MPP. La visualisation, et donc la prise de conscience des activités posturales et sEMG des MPP améliorent le recrutement des MPP.


Nos observations quant à cette activation automatique des MPP lors d'exercices physiques rejoignent ceux de Luginbuehl lors de la course à pied [31], et mettent en évidence une activité non-volontaire des MPP dans la position debout, statique et dynamique. Ce mécanisme d'activation automatique peut expliquer l'amélioration clinique observée dans un groupe de patients post-prostatectomie ayant suivi un programme exclusif d'exercices posturaux de stabilité lombo-pelvienne [32]. Ceci semble confirmer l'intérêt d'un abord postural et proprioceptif en rééducation pelvipérinéale, et notre rééducation doit donc, après avoir récupéré la contraction volontaire des MPP, tendre vers la réhabilitation de cette activité posturale automatique plus adaptée à la physiologie musculaire des MPP.


Wulf et al. ont décrit l'amélioration des processus d'apprentissages et de performances grâce à l'utilisation des interfaces de rétrocontrôle [33]. Dans notre étude nous avons effectivement observé une différence par rapport à l'activité moyenne sEMG des MPP lors de l'exécution des exercices avec ou sans rétrocontrôle. La conscientisation vidéo active démontre l'apport de l'utilisation de ces techniques d'apprentissage en affichant simultanément le signal des fluctuations du CdP et sEMG des MPP. Cette prise de conscience semble restaurer une fonction des MPP plus adaptée à leur physiologie musculaire, semble également favoriser une plasticité neuronale restauratrice et une réhabilitation des fonctions corticales non compensatrices [34, 35, 36].


Malgré nos résultats encourageants quant à l'utilisation de ces techniques posturales en utilisant la conscientisation vidéo active, il existe des biais à notre étude : le faible échantillon de population empêchant toute analyse statistique de significativité et la variabilité de réussite des exercices pour chaque sujet. Il serait nécessaire de procéder sur des cohortes plus importantes de sujets et en réalisant des enregistrements aléatoires dans l'ordre des séries (avec et sans visualisation) afin d'être certain que les différences observées sont bien liée à la visualisation. D'autres études sont nécessaires pour confirmer si la rééducation posturale avec rétrocontrôle peut venir compléter de manière efficace les techniques de rééducation pelvienne déjà validées.


Conclusion


La visualisation de la posture à l'aide de la WBB et de l'activité sEMG des MPP, sur une petite cohorte de sujet, lors d'exercices statiques et dynamiques du logiciel Wii Fit Plus©, pourrait augmenter l'activité automatique sEMG des MPP, chez les femmes capables de contractions volontaires des MPP. C'est en s'appuyant sur ces résultats que nous allons étudier une prise en charge plus globale et complète de la rééducation de la sphère pelvipérinéale avec une population plus importante.


Déclaration d'intérêts


Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d'intérêts en relation avec cet article.




Tableau 1 - Résultats par électromyographie de surface (sEMG) des activités des muscles du plancher pelviens (MPP) lors des exercices posturaux non visualisés et visualisés.
Type d'exercice  Valeurs moyennes sEMG en mV 
  Position sans visualisation  Position avec visualisation 
Debout repos  2,87  2,87 
 
Posture de l'envol  7,96  10,17 
 
Posture de l'arbre  9,59  12,44 
 
Exercice du hula hop  8,71  11,58 




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