Assessing corticospinal excitability to the biceps brachii during maximal repeated arm cycling sprints
Cette étude démontre que, bien que l'excitabilité corticospinale et spinale du biceps brachial demeure inchangée lors de sprints de cyclisme de bras maximaux en raison d'une probable saturation du pool de motoneurones, des augmentations significatives de l'excitabilité spinale et de la réactivité musculaire périphérique surviennent immédiatement après l'exercice malgré des déclins de performance substantiels.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Lorsque nous poussons nos corps à leurs limites, que ce soit en sprintant sur une piste ou en pédalant sur une colline escarpée, nos muscles finissent par ne plus produire la même puissance qu'au début. Ce déclin est connu sous le nom de fatigue. Depuis des décennies, les scientifiques ont compris que cette fatigue provient de deux sources principales. La première est périphérique, ce qui signifie que les fibres musculaires elles-mêmes s'épuisent, peut-être en raison d'une accumulation de déchets ou d'une défaillance des signaux chimiques qui leur ordonnent de se contracter. La seconde est centrale, provenant du cerveau et de la moelle épinière. Il s'agit d'un moyen pour le système nerveux de protéger le corps, en diminuant potentiellement les signaux électriques envoyés aux muscles pour éviter les dommages. Bien que la mécanique de la défaillance musculaire soit bien cartographiée, l'histoire de la façon dont le cerveau et la moelle épinière modifient leur comportement lors d'efforts intenses et répétés reste moins claire. Les chercheurs se sont longtemps demandé si le cerveau cessait simplement d'essayer aussi fort, ou si la moelle épinière devenait plus sensible, ou si les signaux restaient constants alors même que le corps luttait.
Pour répondre à cela, une équipe de chercheurs de l'Université Memorial de Terre-Neuve et de l'Université de Calgary s'est donné pour mission d'écouter le système nerveux pendant qu'il travaillait à pleine capacité. Ils se sont concentrés sur le biceps brachial, le grand muscle du haut du bras, lors d'un test éprouvant de cyclisme de bras. Douze adultes en bonne santé, principalement des hommes, ont été invités à pédaler sur un ergomètre de bras aussi vite que possible pour cinq sprints distincts, chacun durant entre 17 et 22 secondes, avec un court repos entre chaque. La résistance était réglée à un niveau exigeant, équivalent à cinq pour cent de leur poids corporel. Pendant qu'ils pédalaient, les chercheurs utilisaient une combinaison d'impulsions magnétiques et électriques pour sonder le système nerveux. Une impulsion magnétique sur le cuir chevelu stimulait le cerveau, tandis qu'une impulsion électrique derrière l'oreille stimulait la moelle épinière. Ces impulsions étaient synchronisées pour frapper les muscles exactement au moment où le bras commençait à tirer vers l'avant, un moment d'effort intense. En mesurant la réponse du muscle à ces impulsions, l'équipe pouvait voir à quel point le cerveau et la moelle épinière étaient « excitables » à ce moment précis. Ils ont également mesuré la capacité propre du muscle à se contracter en stimulant le nerf directement au niveau de l'épaule.
Les résultats des cinq sprints ont été spectaculaires. À mesure que les participants poursuivaient le protocole, leurs performances chutaient de manière significative. Lors du cinquième sprint, la puissance moyenne qu'ils pouvaient générer avait chuté de près de 37 pour cent, et leur travail total produit avait décliné du même pourcentage. Leur perception de l'effort, mesurée sur une échelle standard, augmentait régulièrement à chaque tour, confirmant que l'exercice était bel et bien épuisant. Les chercheurs s'attendaient à voir un changement clair dans le comportement du système nerveux pour correspondre à ce déclin physique. Ils émettaient l'hypothèse que le cerveau pourrait réduire sa production de signaux ou que la moelle épinière pourrait changer sa sensibilité à mesure que la fatigue s'installait. Cependant, lorsqu'ils ont examiné les données collectées pendant les sprints eux-mêmes, le système nerveux est apparu remarquablement stable. La taille des réponses musculaires aux impulsions cérébrales et aux impulsions spinales n'a pas changé du premier au dernier sprint. Même alors que la production mécanique des participants s'effondrait, l'excitabilité électrique de la voie allant du cerveau au muscle est restée constante.
Cette stabilité suggère que, lors du pic d'effort maximal, le système nerveux opère déjà à un niveau où il est difficile de détecter de nouveaux changements. Les chercheurs proposent que le groupe de cellules nerveuses de la moelle épinière qui contrôlent le muscle est probablement déjà pleinement recruté et fonctionne à des rythmes élevés. Dans cet état de commande volontaire maximale, l'effort supplémentaire apporté par les impulsions magnétiques ou électriques ajoute très peu à la production totale, masquant efficacement les subtils changements d'excitabilité qui pourraient survenir. C'est comme si le système fonctionnait déjà à son plafond, ne laissant aucune place pour que les outils de mesure enregistrent une baisse ou une hausse. Cette découverte remet en question l'idée selon laquelle le cerveau baisse simplement le volume pendant les sprints répétés ; elle suggère plutôt que le cerveau maintient son impulsion élevée même lorsque les muscles se fatiguent.
L'histoire a cependant changé une fois les sprints terminés. Lorsque les participants se sont reposés et que les chercheurs les ont testés à nouveau alors qu'ils pédalaient à un rythme lent et facile, le système nerveux a montré des signes clairs d'adaptation. L'impulsion électrique nécessaire pour réveiller la moelle épinière était légèrement plus faible qu'avant l'exercice, indiquant que la moelle épinière était devenue plus sensible ou plus excitable. Parallèlement, la réponse directe du muscle à la stimulation nerveuse est devenue plus grande, suggérant que les fibres musculaires étaient devenues plus réactives, un phénomène souvent lié à un boost temporaire de performance appelé potentiation post-activation. Ces changements ne se sont produits qu'après l'effort intense, et non pendant celui-ci. L'étude conclut que, bien que le système nerveux subisse des changements significatifs après des sprints de bras répétés, ces changements sont cachés pendant l'exercice lui-même par l'intensité même de l'effort. Le cerveau et la moelle épinière semblent tenir bon pendant la lutte, ne révélant leur état altéré qu'une fois le travail terminé. Cela souligne la difficulté de mesurer l'activité neurale lors d'une performance de pointe et suggère que la réponse de fatigue du corps est une interaction complexe entre une impulsion maintenue et une adaptation retardée.
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