Coût énergétique du déplacement en fauteuil roulant Étude en situation réelle chez le paraplégique récent

Ann R&z&ptution 0 Elsevier, Paris

M&d Phys (1995)

421

38,421428

Communication

Cofit knergbtique du dbplacement en fauteuil roulant ktude en situation rhelle chez le paraplkgique r&ent C Bazzi-Grossin’, JF Fouillot2, P Charpentier’, B Audic3 ‘Association

pour la recherche sur le handicap;3centre de re’education neurologique, CRN-CRF, 21aboratoire de physiologie des adaptations, faculte’ midecine Cochin-Port-Royal, (ReGu le 13 aofit 1994;

accept6

le 15 avril

route de Liverdy. 77170 75674 Paris, France

Coubert;

1995)

R&sum6 - Huit patients parapltgiques traumatiques r&ems ont et6 tvalu6~ au laboratoire et sur le terrain aiin de chiffrer les contraintes tnergktiques des d&placements en fauteuil roulant. La d6pense relative d’6nergie et le coat tnerg&ique ant BtB &udi6s sur tapis roulant a 1% puis 3% de pente, et sur le terrain: sur moquette, sur un slalom, lors de mom&z et descentes de trottoirs. La consommation maximale d’oxygene moyenne, mew&e sur ergocycle a bras par m&hode diiecte a 6tt basse, 19.5 f 3.5 ml.min-‘.kg-l, la limitation &ant en rapport avec I’exercice des membres suphieurs, le handicap et le faible entrainement. Le cotit Bnergttique et la depense relative d’tnergie ont M. calculCs Zi partir de la mesure directe de la consommation d’oxyghne au laboratoire, par la technique de sacs de Douglas sur le terrain. Le co& Bnergetique moyen de la propulsion sur tapis roulant, 2 vitesse de confort et 1% de p+e, a Bt6 de 213 f 57 j m-l, conforme aux donn&?s de la litt&ature, proche des valeurs habituelles de co& bnergktique ?I la marque. A 3% de pente, sur moquette comme sur slalom, la reduction spontan& de leur vitesse de propulsion a permis aux diffirents sujets de maintenir une dtpense relative d’tnergie sous-maximale; le co& tnergktique a malgr6 cela augment6 de 50% & 80% comparativement g l’exercice sur tapis roulant g 1% de pente. Le codt Bnergktique moyen des franchissements de trottoirs a et6 3.7 fois plus Clev6, avcc une d@cnse relative d’energie elle aussi accrue. Les dtplacements quotidiens pcuvent done rep&enter des contraintes Bnerg&iques considCrables. L’amtlioration de la condition physique et de I’habilet6 technique au maniement du fauteuil roulant permet d’augmenter la r&serve 6nerg6tique du paraplbgique et de rCduire les contraintes &nerg&iques quotidiennes, pour une autonomie plus grande. coQt energdique

/ fauted

roulant

Sunumuy - Energy cost of paraplegics using a manual wheelchair. Eight paraplegic subjects using a manual handrim wheelchair were evaluated in laboratory and onjield. Relative energy expenditure (% VO,mar) and energy cost were studied during stanaizrdised displacements: in laboratory on a trefuimill at comfort speed on slope 1% and then 3%, on field propelling on a carpet, dodging in and out. and climbing pavements. Mean VO,max measured during maximal arm exercise was 19.5 + 3.5 ml min-1 Kg-‘, because of upper body active muscular mass, paraplegia and poor training. Reference exercise energy cost (propelling on treadmill at comfort speed and slope 1%) was 213 + 57 j m-t, conform to literature, and approximately like walking. When propelling on slope 370, on a carpet either dodging, energy expenditure was kept under maximal because of lower speed, but energy cost increased up to 50 to 80%. Climbing pavements showed a 3.7 times increment in energy cost, and increment in relative energy expenditure. So, propelling handrim wheelchair can undertake very important energy expenditure, possibly maximal or supra-maximal. Training physical fitness and technical hability to propel wheelchair enables paraplegics to better drive their wheelchain easily because their increase in physical capacity and decrease in energy cost of displacements. This may improve the quality of life of lower body disabled. energy

cost / manual

wheelchair

Les personnes handicaptes des membres infB rieurs, tels les bless& mkdullaires traumatiques, se dkplacent le plus souvent 5 l’aide d’un fauteuil roulant manuel B mains courantes. Cependant,

Correspondance:

C Bazzi-Grossin,

laboratoire

d’effort,

CRF

de Coubcrt,

outre la contrainte physique que reprksente l’exercite des membres suptrieurs, le ddplacement en fauteuil roulant nkcessite une certaine habilett motrice, afin de pouvoir faire face B toutes les

route

de Liverdy,

77170

Coubert.

C Bazzi-Grossin et al

422

situations de propulsion rencor&es quotidiennement (~01s variCs, obstacles ou d&ivellations, par exemple). La depense tnergetique engendrke par la propulsion en fauteuil roulant peut done &tre parfois t&s importante, et conduire A un Cpuisement rapide voire ?I une incapacitk. 11 ne faut pas non plus nCgliger l’incidence de la deficience avec en particulier rkduction de la masse musculaire fonctionnelle [6, 17, 181, ni la difficult6 de la mise en jeu permanente de groupes musculaires habituellement peu sollicit&. La r&ducation et la pratique d’activids physiques adapties, tels 1’athlCtisme ou le basket en fauteuil roulant, contribuent StamCliorer l’habilet6 motrice et l’aptitude physique [8, 15, 183. L’entraTnement physique et technique a done pour objectif de rkduire le coat 6nergCtique et la dkpense d’Cnergie relative de la propulsion en fauteuil roulant, il vise done A amCliorer l’autonomie des utilisateurs de fauteuil roulant. Par ailleurs, la propulsion en fauteuil roulant est affect&e d’un faible rendement mCcanique brut [ 131. Celui-ci, mesurt5 en laboratoire par plusieurs auteurs, se situe aux alentours de 10% pour les fauteuils roulants manuels 2 mains courantes [3, 12, 14, 331. L’adCquation du mat&e1 h son utilisateur, par sa taille et ses rEglages notamment, contribue g l’amglioration des performances du couple sujet + fauteuil[2,29,30, 33-361. L’objectif de ce travail Ctait d’Cvaluer de faGon objective le coi?t &ergCtique et la dtpense relative d’tnergie lors des deplacements quotidiens en fauteuil roulant. Nous avons choisi de standardiser les dtplacements quotidiens selon cinq situations types: sol uniforme offrant peu de rCsistances A l’avancement (tapis roulant), sol en pente (tapis roulant B 3% de pente), sol offrant d’importantes r&istances B l’avancement (moquette), en pr&ence d’obstacles B contourner (slalom) ou B franchir (trottoirs). Nous avons mesure la dkpense relative d’tnergie et le co& CnergCtique au tours de ces diffkrents dtplacements chez huit sujets parap giques volontaires. Le rendement mCcanique de la propulsion a pu Ctre calcuE pour les exercices effectuts en laboratoire (sur tapis roulant) et confront6 aux don&es de la littkrature.

MAThIEL

ET MtiTHODE

Cette etude a M r&h& au centre de r&ducation neurologique et de &adaptation fonctionnelle de Coubert, en cool&ration avec le service de r&?&cation neurologique et 1’Association de recherche sur le handicap. Les individus ant Ct& recrutks, apr?s consentement &it, selon les c&&es suivants: sujets des deux sexes, Sg.gCsde 18 B 45 ans, bless&s mCdullaires d’origine traumatique, avec une l&ion

medullaire cornpEte, relativement rkcente (4 & 6 mois), et un niveau ltsionnel compris entre la 4e et la 12e vertkbre dorsale (tableau I). Ces volontaires, recrutCs parmi les patients hospitalis& au centre, devaient avoir commend leur Sducation active, &tre familiari& au maniement du fauteuil roulant (plus de 1 mois d’apprentissage technique) sans &tre de vrais sportifs, et ne pas poser de probEme medical, chirurgical ou psychologique. Chaque sujet hit Cvalue sur son fauteuil roulant de r&ducation habituel, mod&le classique du centre au poids moyen de 21,4 kg, non rkglable et &qui$ de pneumatiques (tableau II). L’aptitude physique aCrobie de chaque sujet a CtC dCterminCe B partir de la mesure du pit de consommation d’oxygene obtenu lors d’une tpreuve maximale de manivelage sur ergocycle & bras Gauthier B freinage 6lectromagnCtique. Le protocole de cette gpreuve &it de type trianglulaire continu et court (6 2 12 minutes) afin d’Cviter les effets d’une fatigue musculaire locale chez ces sujets encore peu entrain&s. La consommation d’oxygbne @IO,), la production de gaz carbonique (irCO,), le quotient respiratoire (QR) et la ventilation (VE) Ctaient mesurts au moyen d’un ergospirom&tre en circuit ouvert Ergostar, &uipC d’un pneumatochographe de Fleisch, les gaz &ant recueillis B travers un masque facial, avec surveillance tlectrocardiographique de la frkquence cardiaque. Le coOr &erg&ique de la propulsion en fauteuil roulant a CM calculC, pour chacun des huit sujets, B partir de la consommation d’oxygene et du quotient respiratoire: par mesure diiecte, B l’&at stable (3e minute d’exercice) pour les deux situations en laboratoire (exercices sur tapis roulant): par la m&ode de Douglas sur le terrain, c’est-& dire recueil des gaz ventilts sur la 3e minute d’exercice (&at stable) et analyse diff&&e du contenu en gaz du sac. Le coat Cnerg&ique ttait calculC par unit6 de parcours : CE (Jm-1) = (i’OZ (1 min-1) * EE (Jl-I)) / V (m min-I); (avec: EE = equivalent respiratoire pour l’oxyg8ne au QR mesurk). Les conditions d’exercice ont td les suivantes (fig 1) : - premier exercice sur tapis roulant (Woodway) 2 une pente de 1%. Chaque paraplegique r&lisait ce premier exercice & la vitesse qu’il jugeait la plus confortable (de 2 B 4 km h-l, selon les sujets). Cet exercice sousmaximal & vitesse de confort a ensuite CtC considtrt comme la situation de rhfkrence pour les comparaisons entre les diffhrentes situations de propulsion; - deuxibme exercice sur tapis roulant, en gardant la vitesse de la situation prCcCdente, mais en imposant cette fois une pente de 3% ; - parcours de slalom, compos& de dix bornes de 30 cm de diam&re au sol aligntes B 1,20 m d’intervalle, B r&p& ter pendant 3 minutes ; - plates-formes de 1,4 m de long sur 1,5 m de large, et de 6 cm d’epaisseur, SI monter et descendre successivement pendant 3 minutes ;

Co& Tableau

I. Caracteristiques

et aptitude

&jets

physique

1

energetique (h,

5

6

7

8

M 38 59,5 D 12 6 1.16 19,6

F 45 46,3 D 12 6 1,12 24,l

F 41 84,4 D12 5 1,30 15,5

F 27 75,8 D4 6 0,95

F 19 61 D5 5 0,93

12.5

15.3

WI2 max (mbminkg)

21

17,7

14,9

Marque Modtle Poids (kg) 1% RM (%) 3% RM (%)

par les huit paraplegiques, sujets.

Poirier Class 20 8.8 10,8

1% RM: rendement mecanique determint m&me vitesse, mais pour 3% de pente.

Studies.

4

M 20 71.3 D8 5 1.06

I

paraplegiques

3

M 23 72.4 D5 4 I,28

Sujets

423

roulant

2

M 28 60 D9 5 1.26

roulants utilises pour les differents

en fauteuil

max) des huit sujets

sexe Age GW Poids (kg) Niveau lesionnel F@d/lesion (mois) F2 max (hmin)

Tableau II. Fauteuils 1% et a 3% de pente,

du deplacement

2 Lacoste Class 20,3 8,5 13,2

3 DuPont Class 21,8 13,6 12,5

sur tapis roulant,

avec niveau

4 Poirier Class 24.9 9 11,5 a vitesse

Fig 1. Schtmatisation des trois parcours a repeter chacun pendant 3 minutes sur le terrain: (1) parcours de slalom a realiser autour de plots, (2) plateaux a monter et descendre successivement, (3) rev&ement moquette.

- revCtement moquette, choisi Bpais et dense afm d’offrir des resistances elevt?es a l’avancement. La depense relative d’energie represente la fraction de la reserve energetique impliquee dans l’exercice. Elle est done le rapport entre l’tnergie depenske (GO, requise) et l’energie de reserve f$O, max) et correspond done au pourcentage de la *02 max nt!cessaire au deplacement. L’expression de la depense relative d’energie a done permis de mettre en evidence le niveau de contrainte physique aerobic reprkente par les differents deplacements. Pour chaque couple sujet + fauteuil, les resistances a l’avancement ont et& calculees globalement selon une

5 Poirier Class 20,3 5.5

876

de confort

de rendement

6 Poirier Class 21.5 4,4

69

M0JWlne

30 61.8

7

8

et 1% de pente;

Poirier Class 21 476 5.8 3% RM:

0,7 0,09

19,5

brut calcule

type

9,9 9,5

5.3 1.18

mecanique

Poirier Class 21.9 -

&art

3,5

sur tapis roulant.

Moyenne

.&cart type

1.8

21.4 8.3 11.3 rendement

a

3,2 13 mtcanique

a la

methode mise au point en cooperation avec 1’6quipe du professeur Rozendal [30, 331. Les resistances a l’avancement dependent des forces suivantes: frottements intemes au fauteuil, frottements des roues sur le sol, force gravitatiomrelle et resistance de l’air; cette derniere est nulle dans nos conditions d’expdrimentation puisque la propulsion sur tapis roulant n’engendre aucun deplacement reel. Lors de la mesure des resistances a l’avancement, le sujet se tenait assis immobile dam son fauteuil; celui-ci etait place sur le tapis roulant et relic par un systeme rigide (place dam l’axe du tapis) a un capteur de force Sedeme (fig 2). Les resistances a l’avancement ont et6 mesurkes a 3 km/h, pour huit pentes successives (de O,S% a 4%, increment de 0,5%). Les resistances a l’avancement ainsi calculkes pour les huit pentes successives se repartissaient selon une droite du type : Y=a*X+b;soit:R(daN)=(P*sin.p)+Fp (avec: R = resistances a l’avancement, P = poids du syst&me con&u6 par le sujet dam son fauteuil, sin.p = pente du tapis, Fp = perks m6caniques du systeme sujet + fauteuil correspondant a une resistance a l’avancement sur terrain plat). Le rendement mkcanique bmt de la propulsion a 6th calcule pour chaque couple sujet + fauteuil B partir des resistances a l’avancement et de la consommation d’oxygene. Le rendement m&anique brut est le rapport entre la puissance developpee (PD) pour deplacer l’ensemble sujet + fauteuil a la vitesse consideree et l’energie (E) mellement fournie par le sujet : FCh4 (%) = (PD (J min-1) / E (J mir-l)) * 100. La puissance developpee depend des

C Bazzi-Grossin er al

424

Fig 2. Principe de mesure des histances ?I I’avancement: le sujet est immobile dans son fauteuil, lequel est pIact sur le tapis roulant dkroulant a vitesse constante, et relik par un systkme de fixation rigide au capteur de force et au systkme informatique de traitement du signal; les rhsistances & l’avancement sont mesurees B diffkentes pentes successives.

r6sistances B I’avancement calculkes et de la vitesse de propulsion: PD (J minml) = R (N) * V (m min-1). L’Cnergie foumie (E) par le sujet est mesuree B partir de la 90, : E (J min-1) = 90, (1 min-t) * EE (Jl-1); avec: EE = t?quivalent respiratoire pour I’oxyghe au QR mesure). Le test non paratkttique de Man Wittney a ttC utilisk pour l’analyse statistique des rksultats.

RI%ULTATS Quatre hommes et quatre femmes paraplegiques complets recents ont &C recrutes pour cette etude. L’age moyen Ctait de 30 f 9,9 ans. Leur niveau lesionnel &it compris entre la 4e et la 12e vertebre dorsale. Les consommations maximales d’pxygene mesurees ont Cte peu Clevees (tableau I); la VO, max moyenne &it de 1,18 + 0,W 1 mini, soit 195 + 35 ml min-1 kg-l lorsque rapport& au poids corporel. Pour l’exercice de laboratoire, pris comme exercite de reference (exercice sur tapis roulant a 1% de pente, realise a la vitesse de confort choisie par chacun des patients), la depense d’energie relative moyenne a represente 48,8 + 8% de la consommation maximale d’oxygene (tableau III). Ces chiffres de depense Cnergetique relative conferment le caractere tres sous-maximal de cet exercice a vitesse de confort; la vitesse de confort correspondait a la vitesse ressentie individuellement comme la plus confortable lors de la propulsion sur tapis roulant contre 1% de pente, elle se situait entre 2 a 4 km&i selon les sujets (3 km&l en moyenne) ;

la notion de confort est bien stir une notion subjective mais qui Ctait corroboree par le r$veau de consommation d’oxygbne (48% de la VO, max) ttmoignant du caractbre t&s sous-maximal de l’effort. En imposant une pente de 3% pour une mCme vitesse de deplacement, la depense tnergetique moyenne a atteint 69,8 + 6%. Lors des exercices en situation reelle sur le parcours de slalom et sur la moquette, les sujets ont spontantment reduit leur vitesse de propulsion (2,2 km-h-1 et 2 km-h-* respectivement, en moyenne) afin de maintenir une depense d’energie relative conforme au caractere sous-maximal de ces exercices, soit respectivement 50,2 & 11% et .54,1+ 12% en moyenne. En revanche, lors du franchissement de trottoirs, la sollicitation tnergetique Ctait telle que les sujets ont rtduit considerablement leur vitesse (1 km-h-i), mais leur depense d’energie relative a cependant Cte plus ClevCe que dans les autres simations, atteignant en moyenne 63,7 + 10% de la VO, max. Les couts energetiques ont Cte compares pour les differentes situations de propulsion (tableau III). Le coat Cnergetique moyen, mesure a vitesse de confort et pente de l%, Ctait de 2 13 f 57 J m-l. A partir de cette valeur choisie comme reference, le coat Cnergetique moyen s’est accru significativement et dam les memes proportions (multiplit par 1,45) pour: l’exercice sur tapis roulant a mCme vitesse mais contre 3% de pente (309 f 28 J m-l), le slalom (406 & 118 J m-i) et la moquette (335 of: 84 J m-i). En revanche, lors du franchissement des trottoirs, le coot energetique moyen a considerablement augmente: 783 + 237 J m-i, soit en moyenne 3,7 fois plus que dans la situation de reference, avec une assez grande htterogtneite des resultats par rapport aux autres situations. Le rendement mecanique de la propulsion, calcule lors des deux exercices sur tapis roulant, a vitesse de confort (de 2,5 a 4 km-h-1 selon les sujets) et 1% de pente, puis a la meme vitesse mais contre 3% de pente, s’est caracterise par une large dispersion des valeurs (tableau II). Le faible rendement mecanique moyen mesure a 1% de pente (8,30 f 3,17%) s’est ameliore a 3% de pente pour l’ensemble des sujets, reprenant la notion de meilleur rendement en pente qu’a plat, Cvoquee par Di Prampero [23]. Par ailleurs, la superiorite du rendement mecanique calcule chez les hommes (9.9%) par rapport a celui des femmes (4,8%) est remarquable.

DISCUSSION Cette etude a Cte realisee sur un petit Cchantillon (seulement huit sujets) mais relativement homogene par l’age, le poids, et surtout l’aptitude phy-

CoDt Bnergetique

du deplacement

en fauteuil

425

roulant

Tableau III. CoQt tnergetique et dtpense relative d’energie calcules successivement dans les cinq situations (1) sur tapis roulant a vitesse de confort et 1% de pente, (2) SW tapis roulant, a la m&me vitesse, mais a 3% de pente, (3) sur la moquette, (4) au cours du parcows de slalom, (5) lors du franchissement de trottoirs. Sujets

I

2

3

4

5

6

7

8

185.5 48,4 299,6 73,s 231,l 32.6 282,9 40,2 675.8 58.7

309,3 60,8 340,4 66 460,8 63,2 582,8 72.8 1089 77.9

1705 38,4 337,5 74,2 295,l 49.1 333.9 50.3 481,3 60

179.2 48,2 279,9 73,5 343.6 51.3 460.9 525 939,2 68.8

220,4 48,4 287.5 61,6 344.8 54.9 370,5 54,9 728.5 53,l

525.1 64,6 620.8 76.9 483.2 64.9 487.7 60,9 1209 76,6

347,5 73,2 485,6 100 580,s 94,7 493,7 82.7 1080 79,7

377,8 66,5 574.2 97.6 443,9 83.6 367.4 64.1 1483 67,3

n=8 Vit conf * pente 1% Vit conf* pente 3% Moquette

cg** %VO,m CE %VO,m CE % VO, m CE %VO,m CE %VO,m

Slalom Trottoirs

* Vitesse

de confoxt;

Moyenne (we) 213 (57)

483 (8) 309 (28)

69,8 (6) 335 (84) 50,2(11) 406 (118) 54,1 (12) 783 (237) 63,7 (10)

** cotit Cnergetique.

sique exprimee en termes de 90, max (moyenne a 19,5 & 35 ml min-’ kg-‘), avec une difference homme/femme de 8% seulement, en faveur des hommes. Les niveaux Ksionnels conditionnent tgalement habituellement l’aptityde physique et mot&e, mais les differences de VO, max selon les niveaux n’est pas apparue tvidente darts cette etude (tableau I). Par ailleurs, 1’homogtnCittZ. de la population au niveau habilete motrice avait CtC vCrifiCe au moment de l’inclusion au cows des sCances de manipulation fauteuil avec le moniteur de sport (montee et descente de trottoirs, deux-roues darts un cercle reduit, propulsion sur graviers). Les mesures de consommation maximale d’oxygene concernant la population gtnerale valide jeune et non sportive sont habituellement effect&es au tours d’un exercice des membres inferieurs (bicyclette ergometrique ou tapis roulant) ; les valeurs de VO, max obtenues sont classiquement de l’ordre de 35 mlsmin-l-kg-l pour les femmes et de 45 mlmin-l*kg-l pour les hommes. Dans notre etude, les valeurs de VO, max ont ettc tres inftrieures, s’etablissant en moyenne a 19,45 mlmin-l.kg-l pour les deux sexes. Ces bas niveaux d’aptitude aerobic ont plusieurs explications : - la nature de l’exercice: les individus parapltgiques ne peuvent etre tvalues que par un exercice des membres superieurs, sur fauteuil roulant ou bien sur ergocycle a bras. L’exercice des membres suptrieurs met en jeu des groupes musculaires a moindre capacitt oxydative, aux moins bonnes proprietes contractiles, et de volume t&s inferieur a ceux sollicites par un exercice des membres inferieurs [7, 27, 281. Par ailleurs le travail des bras ne permet pas un aussi bon retour veineux qu’un travail des membres inferieurs [27, 283. Lors d’un

exercice maximal des bras des individus Aides et non sportifs, la 90, max mesuree represente en moyenne 70% de la VO, max obtenue lors d’un exercice des jambes [14, 27, 31, 321; mais elle peut atteindre 90% de cette valeur si le sujet est specifiquement entrain& avec les bras (pratique intensive du canoe kayak par exemple) ; - la blessure mtdullaire: elle contribue a reduire encore davantage la masse musculaire fonctionnelle. Les yaleurs de VO, max que nous avons mesurees (VO, max moyenne a 1,18 lminl pour des lesions medullaires de D4 a D12) sont conformes a celles de la litterature concernant des blesses mCdu!laires non sportifs: Hjeltnes [ 181 a mesure des VO, max a 1,13 lemin-* pour des niveaux ltsionnels de Dl et D6, et 1,37 lamin-’ pour des lesions comprises en+ D7 et Dl 1, Burkett et al (1990) ont mesure des VO, max de 1,19 1. mint pour des niveaux D9. Plusieurs auteurs ont done conclu que l’aptitude physique drobie est inversement proportiormelle au niveau de la lesion medullaire [6, 8, 14, 17, 181. L’atteinte cardiovasculaire peut egalement influencer le niveau de la performance: l’atteinte du systeme nerveux autonome peripherique determine une stase veineuse et une diminution du volume dejection systolique, et pour les niveaux lesionnels hauts, l’atteinte du sympathique cardiaque peut i?tre un facteur limitant de l’adaptation cardiaque a l’exercice par diminution de la reserve cardiaque chronotrope [ 18,191; - l’entrainement physique : l’entrainement drobie permet d’ameliorer les performances, pour les individus valides comme pour les individus handicap& des membres inferieurs [21] : mesure chez des athletes valides de haut niveau des 90, max de l’ordre de 70 a 75 mlmin-t-kg-l; Hadj Yahmed et al [15] ont mesure chez des athletes en fauteuil

426

C Bazzi-Grossin

roulant des $0, max de l’ordre de 34 mlamin-i kg-i, certaines atteignant 45 mlmin-r-kg-r. L’entrainement joue done un role important dans la performance, il pet-met d’amtAiorer significativement le niveau d’aptitude aerobic des membres superieurs [8, 181. Les sujets que nous avons recrutes se caracterisaient par leur faible entrainement aerobic des membres superieurs puisque: d’une part, ils n’avaient pas Cte entrain& dans le passe a l’exercice rep&C et prolonge des membres superieurs, ni conditionnes a l’utilisation des membres superieurs comme mode propulsif ; d’autre part, ils se situaient au d&ours d’une longue periode d’alitement et d’inactivitk. Cette population, non sportive mais active, recrutee pour cette etude nous avait done semblt plus representative de la population habituellement utilisatrice de fauteuils roulants que ne l’aurait CtC un groupe de sportifs en fauteuils. L’ensemble des facteurs sus-cites, concernant les blesses medullaires dorsaux complets recents et non sportifs, nous conforte done dans la notion de groupe a aptitude physique reduite et done a autonomie limitee. La marche, mode propulsif le plus habituel, offre un rendement mecanique de l’ordre de 37%. Le cyclisme a un rendement mecanique de l’ordre de 25%, conditionnC par les resistances mecaniques et aerodynamiques [23, 241. Le fauteuil roulant est un mode propulsif se rapprochant du cyclisme d’un point de vue mecanique et a&ien, mais le moteur, les membres superieurs, est moins performant [13]. Le rendement mtcanique brut de la propulsion en fauteuil roulant a mains courantes a CtC mesum par plusieurs auteurs [3, 12, 14, 26, 331; il est habituellement faible, de l’ordre de lo%, et peut n’etre que de 5% dans certaines situations oti les resistances a l’avancement sont tres ClevCes (deplacement sur moquette par exemple). Dans notre etude, le rendement mecanique brut mesure en laboratoire a partir des resistances a l’avancement et de la consommation d’oxygene a CtC de 8,3 f 3,2% a vitesse de confort contre 1% de pente, et de 11,3 f 1.8% a 3% de pente. Ces valeurs sont done conformes aux dontrees de la litterature. Le pro&X original de mesures des resistances a l’avancement utilise dans none etude permet de determiner un ~rendement m&mique brut de laboratoire>>. Cette technique, en raison de sa conception, n’est actuellement pas applicable au terrain ; de plus, elle ne prend pas en compte la resistance drodynamique (mais celle-ci est faible pour des vitesses de deplacement infkrieures a 10 km+‘) et la nature du sol (le revCtement habituel du tapis roulant est plus regulier qu’un sol en

et al

exterieur). L’ttude du rendement mecanique en laboratoire permet done de caracteriser les performances mecaniques dun fauteuil roulant dans une situation don&e et d’&udier l’adequation entre le fauteuil et son utilisateur : le rendement mecanique peut Ctre compare pour differents reglages du fauteuil [4, 5, 29, 33, 341, ou bien pour differents couples utilisateur + fauteuil. Sur le terrain, les resistances a l’avancement varient considerablement selon la nature du sol, les obstacles rencont&s... conditionnant les niveaux de coQt Cnergetique et de depense relative d’energie. La marche en terrain plat engendre un cotit Cnergetique de l’ordre de 110 a 220 J m-l [ 1, 23, 241; pour Glaser et al [lo] marche et fauteuil roulant a vitesse de confort et a plat engendrent un coat tnergetique du mCme ordre; pour Engle et al [9] le co& CnergCtique est plutot moindre en fauteuil roulant. Hadj Yahmed et al [16] et Remijn [26] ont mesure, sur tapis roulant a 3 km-h-l et 1% de pente, un tout Cnergetique moyen de 240 J m-r, avec un fauteuil roulant manuel. Dans notre etude, le cotit Cnergttique moyen, mesure sur tapis roulant a vitesse de confort (entre 2 et 4 km-h-l) et contre 1% de pente, a et& du msme ordre: 213 + 57 J m-r. Si les contraintes augmentent (vitesse du deplacement, pente, sol irregulier, obstacles, etc) le coQt Cnergetique croit. Le cotit knergktique de la marche augmente en pente [22,23] et est multiplie par 15 lors de la montee d’escaliers [ 11. En fauteuil roulant, le coQt knergetique augmente Bgalement avec la pente [ 16, 26, 341, avec les contraintes des deplacements quotidiens [20, 251, notamment sur sol en dtvers [4, 111. Glaser et al [ 111 avaucent un co& tnergetique de la propulsion sur moquette de 36% supdrieur a celui sur carrelage. Dans notre etude, le coQt Cnergetique atteignait 309 f 237 J m-l a pente de 3%, 335 f 84 J m-i sur moquette, 406 + 118 J m-l sur parcours de slalom, et plafonne a 783 k 237 J m-l lors des franchissements de trottoirs. Le haut niveau du cout tnergetique lors des montees et descentes de trottoirs peut Ctre explique par l’importante difficult6 technique representee par cet exercice; la variabilite du coQ tnergttique entre les sujets trouve sa justification dans les differences d’habiled technique, tous les individus ne montant et ne descendant pas les trottoirs avec la mcme technique ni la m&me aisance. Le cotit energetique a vitesse de confort sur sol lisse et uniforme est done mod&e et proche de celui de la marche. 11 augmente significativement avec les variations de sol et les obstacles. Le seul moyen de limiter les contraintes Cnergetiques lors de la survenue de difficult& techniques est d’amtliorer l’habiled technique au maniement du fauteuil.

Co&

Cnergitique

du dkplacement

La dkpense d’tnergie relative reprksente le niveau CnergCtique requis pour une activite par rapport aux possibilitks maximales $‘un individu; exprimte en pourcentage de la VO, max, elle figure done un <> de la tiche r&lide et nous renseigne sur la fagon dont le sujet utilise son aptitude physique drobie. Pour un exercite akrobie, la dtpense d’Cnergie relative peut Ctre +ite mod&e si elle reprkente moins de 50% de la VO, max; la depense d’knergie relative est ClevCe, si elle se situe entre 50% et 80% de la VO, max; la dtpense relative d’knergie peut @e considkrke maximale si elle dkpasse 80% de la VO, max. Lorsque les sujets rtklisaient un exercice de propulsion en fauteuil roulant & vitesse de confort, en ligne droite et sur sol tigulier, leur dkpense d’knergie relative &a$ mod&ee, se situant aux alentours de 50% de la VO, max (48,8 f 8%). En imposant une pente de 2% plus Clevte, pour une mCme vitesse de deplacement, la dkpense d’Cnergie relative atteignait 69,8 f 6% de la VO, max, correspondant done ?I une contrainte Cnergktique ClevCe. Pour les exercices de terrain pour lesquels la vitesse ttait 1aissCe libre, les individus ont considkablement rkduit leur vitesse pour rester 2 un niveau sous-maximal: cela leur a permis de maintenir une dkpense d’knergie relative modCree sur moquette (50,2 + 11%) et slalom (54,l f 12%). Pour les franchissements de trottoirs, le ralentissement n’a pas suffi, puisque la dcpense d’tnergie a Ctk ClevCe, 63,7 f 10% de la VO, max. Cet exercice de montkes et descentes successives de trottoirs Ctait done t&s sollicitant d’un point de vue Cnerg&ique pour des individus encore peu entraMs physiquement et techniquement. 11 est par ailleurs vrai qu’au quotidien ce genre d’obstacles rep&& est rare, les trottoirs reprtsentant le plus souvent une manaeuvre isolke, sauf en cas de mont& ou de descente d’escaliers (oti la technique est autre mais certainement t&s sollicitante Bgalement). La dkpense d’knergie relative reflbte done la contrainte physique et technique d’un exercice, par rapport 2 l’aptitude aCrobie de l’individu. Pour rkluire la depense d’knergie relative d’un exerc+e, deux moyens sont & disposition: augmenter la VO, max pour augmenter la rkserve tnergetique totale, amkliorer l’habiletk technique au maniement du fauteuil roulant. L’autonomie de la personne handicapCe des membres infkieurs dCpend done de sa condition physique et de son habiled motrice et technique,

* Cette &ude

a &? ri5alisCe g&e

aux financements

de la CRAMIF,

en fauteuil

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roulant

elle dCpend aussi des qualit& de son fauteuil roulant : qualit& mtcaniques, adequation du fauteuil roulant aux caracdristiaues de son utilisateur et au programme d’utilisatiok L’optimisation de l’ensemble de ces param&res doit done &tre un objectif de rktducation: travail de la condition physique g&kale et de l’habiled technique au maniement du fauteuil roulant, meilleure conception et adtquation du fauteuil & son utilisateur, en tenant compte du handicap, des caractkistiques morphologiques et bioknergktiques de I’individu ainsi que du programme d’utilisation envisage. CONCLUSION Cette etude’ a confirm6 l’imnortance des contraintes physiologiques impostes par les dkplacements en fauteuil roulant, pour des sujets B aptitude physique reduite. Pour amdliorer l’autonomie de ces individus, deux objectifs doivent guider le programme de r&ducation : l’amklioration de l:aptitude physique akrobie afin d’augmenter la VO, max et done la &serve Cnergktique, l’amklioration de l’habiletk technique au maniement du fauteuil roulant pour rkduire le coOt knergktique des dCplacements quotidiens. La notion d’adkquation du fauteuil 2 son utilisateur et au programm e d’utilisation n’a pas ttC dkveloppke dans cette etude, mais son importance a &k soulignee par de nombreux auteurs, en particulier ev ce qui conceme les rkglages du fauteuil roulant. A l’optimisation des performances de l’utilisateur de fauteuil roulant doivent done s’ajouter l’amklioration des performances du fauteuil roulant lui-mCme: rkglages adapt& B l’utilisateur et aussi meilleure conception mkanique ; la progression du niveau de rendement mkcanique de la propulsion &ant le ttmoin d’un moindre <>. I

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