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L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères : pertinence ou facétie ?
Revue des Maladies Respiratoires (2010) 27, 113—124
REVUE GÉNÉRALE
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères : pertinence ou facétie ? Electrostimulation in the rehabilitation of patients with severe COPD: Pertinent or not? A. Couillard a,b,∗, C. Prefaut c a
Clinique du Souffle-La-Vallonie, groupe Fontalvie, 800, avenue Joseph-Vallot, 34700 Lodève, France b Fédération Antadir, 66, boulevard Saint-Michel, 75006 Paris, France c Inserm ERI25, muscle et pathologies, centre hospitalo-universitaire A.-de-Villeneuve, 34295 Montpellier cedex 5, France Rec ¸u le 9 octobre 2008 ; accepté le 28 aoˆ ut 2009 Disponible sur Internet le 12 f´ evrier 2010
MOTS CLÉS BPCO ; Exacerbation ; Réhabilitation ; Électrostimulation ; Réentraînement
∗
Résumé Introduction. — Les atteintes musculaires et la dyspnée au décours d’une exacerbation sont telles que certains patients BPCO ne peuvent pas suivre un programme classique de réentraînement à l’effort, basé sur des activités globales (marche, bicyclette...). Des stratégies alternatives comme l’électrostimulation pourraient être envisagées pour initier le réentraînement le plus tôt possible, rompre le cercle vicieux de l’exacerbation et améliorer le pronostic vital de ces patients. Littérature. — Cinq études randomisées avec groupe témoin ont analysé les effets de l’électrostimulation chez les BPCO. Elles montrent que cette technique est non dyspnéisante et bien tolérée par les patients quelle que soit leur sévérité et qu’elle pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la tolérance à l’effort, la dyspnée et la qualité de vie des BPCO. Conclusions. — Ces premiers résultats semblent indiquer que l’électrostimulation a probablement sa place dans la réhabilitation respiratoire. Nous pensons qu’elle pourrait être proposée comme une alternative au réentraînement classique pour les BPCO en perte d’autonomie au décours d’une décompensation. Toutefois, d’autres études plus larges et standardisées sont nécessaires pour confirmer les bénéfices cliniques et fonctionnels de cette technique, en comprendre les mécanismes sous-jacents et définir des indications thérapeutiques précises. © 2010 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (A. Couillard).
0761-8425/$ — see front matter © 2010 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.rmr.2009.08.004
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KEYWORDS COPD; Exacerbation; Rehabilitation; Electrostimulation; Retraining
A. Couillard, C. Prefaut
Summary Introduction. — The degree of dyspnoea and muscular dysfunction during an exacerbation of COPD are so severe in some patients that they are unable to follow a traditional exercise training programme based on whole body activity (walking, cycling). Some alternative strategies like electrostimulation may be considered to initiate retraining as soon as possible, to break the vicious circle of exacerbations and improve the prognosis of these patients. Literature. — Five randomised studies with a control group have analysed the effects of electrostimulation in COPD. They show that this technique does not cause dyspnoea and is well tolerated by the patients regardless of their severity; that that it can improve peripheral muscular function, effort tolerance, dyspnoea and quality of life. Conclusions. — The preliminary results seem to indicate that electrostimulation probably has a place in respiratory rehabilitation. We think that it should be considered as an alternative to classical retraining in COPD patients with loss of independence during an exacerbation. However, further larger, standardised studies are necessary to confirm the clinical and functional benefits of this technique, to understand the underlying mechanisms and define the precise therapeutic indications. © 2010 SPLF. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
L’électrostimulation en questions : bases physiopathologiques et objectifs La dysfonction musculaire périphérique est aujourd’hui reconnue comme l’une des manifestations systémiques majeures de la BPCO [1]. Au regard des travaux de la littérature, les BPCO stables ont une diminution moyenne de 50 % de l’endurance du quadriceps, qui inéluctablement réduit leurs capacités physiques dans les activités de la vie quotidienne [2—6]. Cette diminution de l’endurance est liée à une altération de la voie métabolique aérobie, marquée essentiellement par une diminution drastique de la proportion de fibres de type I observée au niveau du quadriceps [3,7,8] (Fig. 1). Ces patients stables présentent aussi une diminution moyenne de 30 % de la force du quadriceps essentiellement liée à une diminution de la masse musculaire du quadriceps [9,10]. On sait aujourd’hui que ces altérations musculaires résultent à la fois d’un phénomène de déconditionnement induit par la sédentarité et d’une forme de myopathie [11]. Elles atteignent leur paroxysme au stade de l’insuffisance respiratoire chronique où se multiplient les épisodes d’exacerbations caractérisés par une recrudescence de l’inflammation, du stress oxydant, de la sédentarisation, des médications et du déséquilibre nutritionnel [12,13]. En effet, une étude a montré qu’au troisième jour d’une exacerbation, la force du quadriceps d’un patient BPCO est encore diminuée de 20 % par rapport à celle d’un BPCO stable et continue à diminuer de fac ¸on significative au décours de l’exacerbation. De plus, la récupération de la fonction musculaire est quasi nulle puisque trois mois après l’exacerbation, la force du quadriceps n’est améliorée que de 6 % [14] (Fig. 2). Cette diminution de la force pendant et après une décompensation est au moins en partie le reflet fonctionnel d’une aggravation de l’atrophie musculaire (Fig. 3). Ces résultats indiquent qu’en l’absence d’accompagnement musculaire spécifique, il n’y aurait pas de réversibilité naturelle au déclin de la fonction musculaire observé pendant et après une exacerbation respiratoire.
Ces altérations de la structure et de la fonction musculaire périphérique ont un impact clinique majeur dans la BPCO. En effet, elles représentent un facteur clé dans la physiopathologie de la maladie car elles dominent son évolution, en aggravant la sédentarisation, l’intolérance à l’effort, la dyspnée, la perte d’autonomie, l’altération de la qualité de vie et même le pronostic vital des patients [11,15,9]. À ce stade et compte tenu de l’importance de l’atteinte musculaire, certains patients sont en effet partiellement ou totalement dépendants d’une aide pour la réalisation des gestes de la vie quotidienne aussi simples que la toilette, l’habillage ou la déambulation. De plus, le muscle périphérique du BPCO est aujourd’hui considéré comme « le baromètre de la vie » et reconnu comme véritable facteur de pronostic vital dans la maladie. Ainsi, deux études scientifiques ont montré qu’indépendamment de l’obstruction bronchique, le pronostic vital des patients à cinq ans est d’autant plus faible que l‘atrophie musculaire ou la perte de force au niveau des membres inférieurs est grande [9,10] (Fig. 4). Il est ainsi montré qu’à même sévérité d’obstruction bronchique, la présence d’une atrophie ou d’une faiblesse musculaire multiplie par deux les risques de mortalité [9,10]. Faut-il réagir vite et proposer un accompagnement musculaire spécifique aux patients dès la phase d’exacerbation ? Bien qu’une seule méta-analyse [16] n’ait abordé cette question à ce jour, la réponse est probablement : oui. En effet, il semble important d’agir au plus tôt pour rompre le cercle vicieux de l’exacerbation (Fig. 5) : éviter l’aggravation de l’atrophie et de la dysfonction musculaire, améliorer l’autonomie et le pronostic vital des patients. Cette méta-analyse s’est intéressée à la pertinence des programmes de réentraînement dits « précoces », c’est-à-dire initiés dès la phase d’exacerbation respiratoire [16]. Au total, six essais randomisés (230 patients) ont été rigoureusement retenus. Tous ont comparé les effets des programmes de réentraînement initiés entre trois et huit jours après le début de l’exacerbation (140 patients) avec les effets d’un suivi habituel sans réentraînement
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
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Figure 1. Proportions de fibres de type I (portion noire) et type II (portion blanche) observées par histochimie dans le vaste latéral du quadriceps de sujets sains actifs ou sédentaires de longue date, en comparaison à des patients BPCO modérés à sévères. La proportion de fibres de type I est réduite d’environ 50 % chez les BPCO en comparaison aux sujets sains sédentaires, ce qui indique que le déconditionnement n’est pas le seul mécanisme explicatif des altérations musculaires chez ces patients [11].
(90 patients). Le contenu des programmes de réentraînement était essentiellement des mobilisations segmentaires et du travail en résistance au niveau des membres inférieurs ainsi que cinq séances quotidiennes de déambulation en chambre. Les patients bénéficiaient ensuite d’un programme de réentraînement global en endurance dès qu’ils le pouvaient. Le suivi était assuré entre six semaines et 18 mois selon les études. Les résultats montrent que les bénéfices sur la tolérance à l’effort et la qualité de vie sont significativement plus importants dans le groupe avec réentraînement comparativement au groupe avec le suivi habituel sans réentraînement. Mais surtout, cette métaanalyse rapporte que le réentraînement précoce pourrait diminuer de 76 % les risques de réhospitalisation et de 55 % les risques de mortalité des patients dans l’année suivant l’exacerbation [16]. Ces résultats semblent montrer qu’il est vital pour les patients BPCO de suivre un programme
de travail musculaire le plus tôt possible pendant son exacerbation. Toutefois, il est important de souligner que la faisabilité des programmes de réentraînement proposés dans cette méta-analyse est discutable. En effet, bon nombre de patients alités en unités de soins intensifs ou soins de suite perdent leur autonomie fonctionnelle et présentent une dyspnée telle qu’ils ne peuvent pas réaliser les cinq séances quotidiennes de marche ou suivre un programme classique de réentraînement en force ou endurance. À cela s’ajoute l’investissement temporel requis pour les patients et les soignants par ce type de programme. Il faudrait donc envisager une modalité de réentraînement qui soit faisable, adaptée et compatible avec l’état physique et psychologique des patients. Dans cet objectif, l’électromyostimulation pourrait être une alternative intéressante. Le principe de cette technique est d’envoyer au niveau des muscles un courant électrique
Figure 2. Force de contraction volontaire maximale du quadriceps mesurée chez des sujets sains ( ), chez des patients BPCO en état stable ( ) et chez des patients BPCO au décours de leur décompensation respiratoire ( ), au troisième, huitième et 90e jour de leur hospitalisation. Ce schéma indique qu’en l’absence d’accompagnement spécifique, la récupération de la force du quadriceps est minime (6 %) dans les semaines suivant une exacerbation (Adapté de [14]).
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A. Couillard, C. Prefaut
Figure 3. Illustration photographique de l’atrophie musculaire périphérique induite par un épisode de décompensation respiratoire chez les patients BPCO.
qui stimule les fibres musculaires de l’unité correspondante et permet leur recrutement. L’intérêt principal de l’électrostimulation est de permettre un recrutement synchronisé des unités motrices et une activation musculaire localisée plus importante que n’importe quelle contraction volontaire. De plus, c’est une technique de musculation simple et non invasive, sans sollicitation cardiorespiratoire, donc non dyspnéisante et confortable (intensité individualisée à la tolérance du patient). Cette technique fut d’abord développée sur le modèle animal puis très rapidement et largement chez le sujet sportif. Plus récemment, l’électrostimulation s’est développée avec succès dans la prise en charge de différentes pathologies chroniques neurologiques, rénales ou cardiaques. . . [17—20]. Aujourd’hui, elle pourrait avoir une place de choix en réhabilitation respiratoire : permettre de rompre le plus tôt possible le cercle
vicieux de l’exacerbation et améliorer la qualité de vie et le pronostic vital des patients BPCO. • Les altérations musculaires au cours des BPCO résultent à la fois d’un déconditionnement induit par la sédentarité et d’une forme de myopathie. • Au cours des exacerbations, l’atteinte musculaire est majorée, cette altération persistant à long terme, du fait de l’atrophie musculaire. • L’atteinte musculaire aggrave la sédentarisation, l’intolérance à l’effort, la dyspnée, la perte d’autonomie, l’altération de la qualité de vie et le pronostic vital. • Une atrophie ou une faiblesse musculaire double le risque de mortalité. • L’accompagnement musculaire doit être précoce, dès la phase d’exacerbation. • Dans les formes graves de BPCO, les programmes de réentraînement classiques ne sont pas toujours réalisables, l’électrostimulation pouvant devenir une alternative.
L’électrostimulation en chiffres : des premiers résultats encourageants !
Figure 4. Probabilité de survie des patients avec une force du quadriceps normale ou réduite. La réduction étant définie par une force de contraction volontaire maximale du quadriceps inférieure à 120 % de l’indice de masse corporelle. Les courbes sont significativement distinctes, p = 0,017 [10].
Au niveau de la BPCO, cinq études scientifiques randomisées avec groupe témoin ou placebo ont été publiées à ce jour. Toutes ont proposé un programme d’électrostimulation localisé au quadriceps d’une durée de quatre à six semaines et à raison quatre ou cinq séances de 20, 30 ou 60 minutes de stimulation par semaine (Tableau 1) [21—25]. Ces programmes étaient proposés à des patients de niveaux de sévérité et d’autonomie extrêmement différents, allant des BPCO alités au décours d’une exacerbation aux patients stables et autonomes.
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
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capables de réaliser seuls et sans aide d’une tierce personne leur transfert lit-chaise. Les résultats montrent que cette autonomisation a nécessité 10,75 ± 2,41 jours pour le groupe avec électrostimulation versus 14,33 ± 2,53 jours (p < 0,05) pour le groupe témoin [23]. Comparativement aux programmes classiques ne proposant que des mobilisations segmentaires activopassives (MAP), la combinaison des deux techniques MAP et électrostimulation aurait donc permis d’accélérer la reconquête de l’autonomie et de réduire de presque quatre jours le temps d’hospitalisation des patients BPCO de cette étude. • L’électrostimulation améliore la force et l’endurance du quadriceps. • Elle améliore également la tolérance à l’effort sur le plan général. Figure 5.
Spirale de l’exacerbation respiratoire.
Suivi du programme et effets secondaires de l’électrostimulation Dans ces études, les auteurs n’ont rapporté aucun abandon des patients au cours du programme d’électrostimulation, quels que soient leur profil ou leur sévérité. De plus, aucun effet secondaire à cette technique n’a été mentionné (seulement cinq crampes légères décrites dans la même étude après des séances de stimulation à hautes intensités).
Bénéfices fonctionnels segmentaires et généraux Les cinq études actuellement publiées chez les patients BPCO ont rapporté que l’électrostimulation avait amélioré la force du quadriceps, quelle que soit la nature du programme ou le profil des patients. Quatre d’entre elles ont montré que l’amélioration de la force musculaire périphérique était significativement plus importante dans le groupe ayant bénéficié de l’électrostimulation comparativement au groupe témoin ou placebo (Tableau 2). Il est important de souligner que l’amélioration de la force du quadriceps est au minimum de l’ordre de 35 % dans ces études. À ce jour, une seule étude s’est intéressée spécifiquement à l’endurance du quadriceps et a rapporté une amélioration significative (+34 %) dans le groupe électrostimulé comparativement au groupe témoin (+1,6 %) (Tableau 2). Au-delà de ces bénéfices segmentaires, les auteurs ont aussi rapporté des bénéfices généraux induits par l’électrostimulation. Ainsi, quatre études ont objectivé l’effet de cette technique sur la tolérance à l’effort, évaluée à partir de tests de terrains et/ou de laboratoire. Trois d’entre elles ont montré que l’amélioration de la tolérance à l’effort était significativement plus importante dans le groupe ayant bénéficié de l’électrostimulation comparativement au groupe témoin ou placebo (Fig. 6). Une des études a analysé l’effet de l’électrostimulation sur l’autonomie fonctionnelle des patients BPCO trachéotomisés, alités depuis au moins 30 jours, non verticalisés et présentant une amyotrophie périphérique sévère. Plus précisément, les auteurs ont évalué le temps nécessaire pour que les patients soient
Bénéfices cliniques À ce jour, deux études se sont intéressées aux effets de l’électrostimulation sur la qualité de vie, mesurée par des questionnaires spécifiques. La première [21] utilisant le questionnaire CRQ, a montré que le domaine de la dyspnée était significativement amélioré dans le groupe électrostimulé versus le groupe témoin ; alors que les domaines de la fatigue, de la fonction émotionnelle et de la maîtrise de soi restaient inchangés dans les deux groupes. La seconde [24] utilisant le questionnaire MRF-28, a montré que le score total était diminué (p < 0,05) donc la qualité de vie significativement améliorée dans le groupe ayant bénéficié à la fois des mobilisations activopassives et de l’électrostimulation (43 ± 12 % vs 58 ± 13 %) alors qu’il n’y a eu aucun changement dans le groupe témoin (seulement MAP) (53 ± 24 % vs 53 ± 24 %) (Fig. 7). Dans ce questionnaire, le domaine de la dyspnée dans les activités de la vie quotidienne était significativement amélioré dans le groupe électrostimulé versus groupe témoin (p < 0,05) ; alors que les domaines de la fonction cognitive et de l’invalidité restaient inchangés dans les deux groupes (Fig. 7). • L’électrostimulation diminue la dyspnée et améliore la qualité de vie.
Discussion Au regard des cinq études actuellement publiées, il semble que l’électrostimulation soit une technique de travail musculaire simple, non invasive et faisable, quelle que soit la sévérité du patient BPCO et/ou son degré de handicap. Comparativement aux programmes de réentraînement à l’effort plus conventionnels, elle présente l’intérêt majeur de ne pas solliciter les fonctions cardiorespiratoires. En l’absence de dyspnée, l’électrostimulation serait donc vécue de fac ¸on confortable et bien tolérée par les patients. À cela s’ajoute le fait que l’intensité de stimu-
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Tableau 1
Récapitulatif des données de la littérature relatives aux effets de l’électrostimulation (ES) chez les patients BPCO.
Réf.
Nature
Effectif
Intervention
Total sessions ES
Total horaire ES
Principales mesures pré-post intervention
[21]
RGC
n = 15
GE (n = 9) : (1 sem. × [5 × 15 min]) + (5 sem. × [5 × 30 min]) ES GC (n = 6) : 6 sem. sans ES, puis ES idem GE
30
13 h 45
Force quadriceps Endurance quadriceps Tolérance effort Qualité de vie
[22]
RDAGC
n = 18
GE (n = 9) : 3 × 20 min ES/sem. — 6 sem. GC (n = 9) : fausse ES idem GE
18
6h
Force quadriceps Tolérance effort
[23]
RGC
n = 24
GE (n = 12) : MAP + (4 sem. × [5 × 30 min]) ES GC (n = 12) : MAP — 4 sem.
20
10 h
Force quadriceps Autonomie
[24]
RGC
n = 17
GE (n = 9) : MAP + (6 sem. × [4 × 30 min]) ES GC (n = 8) : MAP — 6 sem.
16
8h
Force quadriceps Tolérance effort Qualité de vie
[25]
RCGC
n = 17
GE (n = 17) : (1 sem. × [5 × 15 min]) + (5 sem. × [5 × 30 — 60 min]) ES GC (n = 17) : fausse ES idem GE
30
23 h 45
Force quadriceps Tolérance effort MMCa , SSFMa , RCFMa
Nature des études : RGC : randomisée avec groupe témoin ; RDAGC : randomisée double insu avec groupe témoin ; RCGC : randomisée croisée avec groupe témoin. Intervention : GE : groupe expérimental ; GC : groupe témoin ; MAP : mobilisations segmentaires activopassives ; MMC : masse musculaire cuisse ; SSFM : surface de section des fibres musculaires ; RCFM : rapport capillaire/fibres musculaires ; sem. : semaine ; s : seconde : Réf. : référence. a Absence d’analyse comparatives avec groupe témoin.
A. Couillard, C. Prefaut
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères Tableau 2
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Nature des programmes d’électrostimulation proposés dans la littérature aux patients BPCO.
Réf.
Fréquence (Hz)
Impulsion (s)
Intensité (mA) (moyenne début — fin)
Cycle contraction/repos (s)
[21]
50
300—400
10—100
2 s on — 18 s off (sem. 1) 5 s on — 25 s off (sem. 2) 10 s on — 30 s off (sem. 3 à 6)
[22]
50
200
56,7 ± 1,7 à 95 ± 4,2
2 s on — 15 s off
[23]
35
350
[24]
35
400
21 ± 6 à 46 ± 24
7 s on — 8 s off
[25]
50
400
28 ± 4 à 45 ± 6
2 s on — 10 s off (sem. 1) 5 s on — 25 s off (sem. 2) 10 s on — 30 s off (sem. 3—4) 10 s on — 20 s off (sem. 5—6)
Sem. : semaine ; s : seconde : Réf. : référence.
lation est augmentée de fac ¸on progressive, en fonction de l’accoutumance et de la tolérance du patient au fil des séances. Les consensus en réhabilitation respiratoire recommandent d’évaluer l’efficacité d’un traitement à travers son impact sur trois composantes : la fonction musculaire, la tolérance à l’effort et la dyspnée [26]. En accord avec ces recommandations, les premiers travaux sur l’électrostimulation dans la BPCO indiquent que cette technique pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la qualité de vie, la tolérance à l’effort et la dyspnée des patients. Ces bénéfices, obtenus par une technique de stimulation segmentaire, seraient quasi comparables à ceux obtenus par des programmes conventionnels de réentraînement intégrant des activités globales de bicyclette ou de déambulation [27,28]. Bien que les mécanismes responsables des bénéfices segmentaires et généraux de l’électrostimulation ne soient pas totalement élucidés, de grandes avancées ont été réalisées
ces dernières années. En effet, de nombreux travaux sur le modèle animal ont démontré que l’électrostimulation à basse fréquence améliorait la fonction musculaire et entraînait une modification de l’expression des gènes, à l’origine d’une transformation réversible des fibres de type II (non résistantes à la fatigue) en fibres de type I (endurantes), selon un ordre séquentiel intégrant les fibres hybrides. Cette transformation phénotypique est due à un remodelage des isoformes des protéines contractiles, des protéines cytosoliques et sarcoplasmiques régulatrices des flux calciques et des protéines membranaires impliquées dans le couplage excitation-contraction. De plus, l’électrostimulation entraîne une transformation métabolique caractérisée par une augmentation significative de l’activité des enzymes oxydatives (dont la citrate synthase) et une diminution concomitante de celle des enzymes glycolytiques (dont la glycéraldéhyde phosphate déshydrogénase), ainsi qu’une augmentation de la densité capillaire, du volume mitochondrial et de l’activité des transporteurs du lactate.
Figure 6. Récapitulatif des résultats de la littérature relatifs aux effets de l’électrostimulation (ES) chez les patients BPCO en groupe (Gpe) expérimental (GE) versus groupe témoin /placebo (GC). * p < 0,05 entre GE et GC.
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A. Couillard, C. Prefaut
Figure 7. Effets d’un programme combinant les techniques de mobilisations activopassives (MAP) et l’électrostimulation (groupe expérimental) en comparaison avec un programme de MAP seules (groupe témoin) sur la dyspnée dans les activités de la vie quotidienne et la qualité de vie (Questionnaire maugery respiratory fondation MRF-28). p < 0,05. Adapté de [24].
L’ensemble des travaux montre que ces transformations musculaires suivent une relation dose-réponse, étroitement dépendante de la qualité, de l’intensité et de la durée de la stimulation électrique ainsi que des propriétés musculaires initiales [29]. Des bénéfices fonctionnels comparables et cette même transformation du profil musculaire glycolytique en profil oxydatif ont été montrés chez l’homme suite à des programmes d’électrostimulation transcutanée à basse fréquence (50 Hz) [30—33]. Cependant, aucune étude n’a pour l’instant déterminé si l’électrostimulation pouvait transformer le phénotype musculaire rapide et fatigable du BPCO en un phénotype lent et endurant nécessaire à la réalisation
des activités de la vie quotidienne. Seule une étude réalisée sur des patients insuffisants cardiaques chroniques, dont le profil musculaire est très proche de celui des BPCO, nous apporte un élément de réponse. En effet, Nuhr et al. [34] ont montré, à partir de biopsies musculaires, qu’un programme de dix semaines d’électrostimulation à 15 Hz, quatre heures/jour et sept jours/semaine pouvait modifier la typologie du quadriceps des insuffisants cardiaques en diminuant de fac ¸on significative la proportion de fibres rapides (type II) et en augmentant celle des fibres oxydatives (type I) (Fig. 8). En accord avec cette transformation vers un profil musculaire d’endurance, les auteurs ont mis en évidence une augmentation de l’activité des enzymes oxydatives et
Figure 8. Proportion d’isoformes de myosine de type I, IIa et IIX au niveau du vaste latéral du quadriceps au repos (barres grises) et après un programme d’électrostimulation (barres noires) dans le groupe expérimental (A) et dans le groupe placebo (B). p < 0,05 repos versus fin d’électrostimulation ; p < 0,01 différence entre les groupes électrostimulés et placebo à la fin du programme. Adapté de [34].
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
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Figure 9. Typologie du vaste latéral du quadriceps de patients BPCO avant (barres blanches) et après (barres grises) un programme de réentraînement à l’effort sur bicyclette de type interval-training (A) ou à charge constante (B). p < 0,05, différence avant-après réentraînement. Adapté de [36].
une diminution de celle des enzymes glycolytiques. Des études sont actuellement nécessaires pour déterminer si l’électrostimulation peut avoir des bénéfices musculaires intrinsèques comparables chez les patients BPCO, si possible avec des programmes moins denses (< 4 heures/jour) et plus adaptés à la faisabilité quotidienne. Le cas échéant, l’électrostimulation permettrait d’optimiser les bénéfices des programmes conventionnels de réentraînement à l’effort. En effet, des études récentes semblent montrer que les programmes basés sur des séances de bicyclette ergométrique et de déambulation ne permettent pas de modifier de fac ¸on significative la typologie musculaire périphérique chez les patients BPCO [35—38] (Fig. 9). L’amélioration de la tolérance à l’effort observée suite aux programmes d’électrostimulation pourrait être expliquée par cette amélioration de la fonction musculaire périphérique. En accord avec cette notion, différentes études ont montré qu’une amélioration de la force et ou de l’endurance musculaire périphérique amélioraient de fac ¸on significative la tolérance à l’effort et la qualité de vie des patients BPCO [39,40]. La diminution de la dyspnée observée après les programmes d’électrostimulation contribue aussi très probablement à l’amélioration de la tolérance à l’effort et de la qualité de vie des patients. Cependant, une question reste encore posée : comment l’électrostimulation pourrait-elle réduire la dyspnée ? Pour y répondre, on peut faire l’hypothèse que la transformation d’un phénotype musculaire glycolytique en phénotype oxydatif par l’électrostimulation puisse réduire la production de CO2 et donc réduire la part périphérique de la dyspnée à l’effort. Par ailleurs, Bourjeily-Habr et al. [22] ont observé une diminution légère mais significative de la ventilation de l’espace mort et de la sensation de fatigue perc ¸ue pendant l’effort chez des patients BPCO après le programme d’électrostimulation alors qu’il n’y avait aucun changement similaire dans le groupe témoin. Clark et al. [41] ont rapporté des observations tout à fait semblables chez des patients BPCO modérés après un programme de réentraînement spécifiquement localisé aux membres inférieurs. Dans ce cas, la diminution de la dyspnée pourrait être expliquée par une diminution de la demande ventilatoire pour un
niveau d’effort donné. Toutefois, les mécanismes explicatifs de l’amélioration de la ventilation alvéolaire et/ou de la dyspnée induite par l’exercice restent à élucider ainsi que leur implication directe dans les bénéfices cliniques des programmes d’électrostimulation. Bien que les cinq premières études publiées sur le sujet nous apportent des résultats particulièrement encourageants, certaines limites méthodologiques à l’analyse doivent être discutées. En effet, ces études ont porté sur des populations de patients hétérogènes en termes de sévérité et de niveau d’autonomie, avec des échantillons relativement faibles (17 patients par groupe au maximum). De plus, les outils évaluatifs varient d’une étude à l’autre, ce qui rend la comparabilité difficile entre elles. Ainsi par exemple, l’effet de l’électrostimulation n’a été évalué sur l’endurance du quadriceps que dans une seule étude, son effet sur la tolérance à l’effort dans quatre études avec quatre tests différents et son effet sur la qualité de vie dans seulement deux études et avec deux questionnaires différents. De plus, les auteurs ont rapporté des différences significatives d’un point de vue statistique, sans indiquer d’éventuels bénéfices cliniquement perc ¸us par les patients. Enfin, ces études ne rapportent aucun abandon des patients dans les programmes d’électrostimulation. Cette tolérance parfaite peut être surprenante sachant que l’expérience en réhabilitation respiratoire indique des taux d’abandon significatifs. Nous pensons que la tolérance à l’électrostimulation et les bénéfices de cette technique devraient encore être confirmés par d’autres études portant sur un échantillon plus grand avec une méthodologie standardisée permettant notamment une analyse comparative des bénéfices cliniquement perc ¸us.
• L’électrostimulation à basse fréquence améliore la fonction musculaire et modifie l’expression des gènes, avec transformation réversible des fibres de type II (non résistantes à la fatigue) en fibres de type I (endurantes).
122 • L’électrostimulation entraîne une transformation métabolique avec augmentation significative de l’activité des enzymes oxydatives (dont la citrate synthase) et diminution concomitante de celle des enzymes glycolytiques (dont la glycéraldéhyde phosphate déshydrogénase). • On note une augmentation de la densité capillaire, du volume mitochondrial et de l’activité des transporteurs du lactate.
L’électrostimulation en pratique : modalités et indications thérapeutiques Quelles modalités ? Plusieurs paramètres doivent être considérés dans la programmation des séances d’électrostimulation et l’interprétation de ses effets : le type d’appareil et la qualité des électrodes, la longueur et la fréquence des impulsions, le rapport du cycle contraction/relâchement, l’intensité de stimulation, la taille et la nature du muscle stimulé ainsi que les bénéfices fonctionnels attendus [42]. Dans les études précédemment citées (Fig. 6), les auteurs ont utilisé un appareil d’électrostimulation simple et portatif à quatre canaux générant un courant biphasique, rectangulaire, symétrique ou asymétrique. La stimulation était systématiquement réalisée au niveau du quadriceps en position allongée ou assise (angle du genou fixé de fac ¸on à éviter les mouvements de la jambe pendant la contraction). Dans ces études, la contraction musculaire était passive, induite uniquement par la génération du courant électrique. Seule une étude [23] a demandé aux patients de réaliser une contraction volontaire simultanément à la stimulation électrique (superposition des contractions volontaires et involontaires). La fréquence de stimulation choisie était de 35 ou 50 Hz, avec une durée d’impulsion de 200 à 400 s selon les études. Le cycle de contraction/relâchement musculaire (on/off) était spécifique à chaque programme, allant de 10 % (2 s on /18 s off) à 47 % (7 s on/ 8 s off) selon les études. Ce rapport n’excédait jamais 50 %, ce qui signifie que le temps de relâchement était systématiquement supérieur au temps de contraction musculaire dans ces études (Fig. 6). L’intensité de stimulation était adaptée à la tolérance du patient mais devait au minimum permettre de générer une contraction musculaire visible. L’intensité de stimulation était augmentée progressivement au fil des séances en fonction de l’accoutumance et de la tolérance des patients (en moyenne 1 à 5 mA d’augmentation/séance). Ainsi, l’intensité de stimulation était généralement doublée entre le début et la fin des programmes proposés. Dans le cas des programmes d’électrostimulation à domicile, les premières séances étaient réalisées en présence d’un kinésithérapeute afin de familiariser le patient à l’appareil et au placement des électrodes, d’identifier l’intensité minimale égale au seuil de contraction visible et de s’assurer de l’absence d’effets secondaires, de douleurs ou d’inconfort pendant la stimulation.
A. Couillard, C. Prefaut
Quelles indications ? Nous pensons que l’électrostimulation a très probablement sa place dans la réhabilitation des patients BPCO, mais il faut aussi garder à l’esprit que cette technique de musculation est passive, segmentaire et sans sollicitation cardiorespiratoire. C’est pourquoi, il nous semble important de ne pas la considérer au même titre qu’une technique de réentraînement à l’effort plus classique et globale telle que la marche ou la bicyclette. De notre point de vue, l’électrostimulation est très probablement une excellente indication pour des patients amyotrophiques, partiellement ou totalement dépendants, au décours par exemple d’une exacerbation respiratoire. Il s’agit en effet de patients qui dans ce cas ne peuvent pas suivre un programme classique de réentraînement à l’effort intégrant des activités globales. Ainsi, l’électrostimulation pourrait s’associer aux mobilisations activopassives des kinésithérapeutes et offrir une stratégie alternative efficace permettant d’éviter l’aggravation de la dysfonction musculaire, d’accélérer la récupération fonctionnelle et la reconquête de l’autonomie des patients. Dans ce contexte clinique spécifique, l’électrostimulation se positionnerait comme une technique « starter » et ferait partie intégrante d’un continuum allant du réentraînement segmentaire jusqu’au réentraînement global et socialisant. Toutefois, il reste à fixer des critères cliniques pour définir les bornes de ce continuum : sur la base de quels critères un patient sera-t-il éligible pour l’électrostimulation ou le réentraînement global classique ? À partir de quand l’électrostimulation doit-t-elle être remplacée par le réentraînement classique (par exemple une distance au test de marche > 150 m) ? Peut-on envisager une phase de chevauchement où l’électrostimulation et le réentraînement classique se complètent ? Autant de questions qui sous-tendent le besoin d’indications thérapeutiques précises et renvoient à l’essence même de la réhabilitation. En effet, si les patients sont stables, autonomes et capables de suivre des activités classiques et globales de réentraînement à l’effort : l’électrostimulation a-t-elle encore sa place ? Dans ce cas, la possibilité d’un choix entre l’électrostimulation et le réentraînement classique est très probablement dangereuse. En effet, nous pensons que cette alternative pourrait encourager des patients autonomes à utiliser préférentiellement une technique passive et non fatigante de musculation. Ainsi, ils perdraient les bénéfices physiques et psychosociaux bien connus des techniques actives globales de réentraînement. Cependant, la complémentarité de l’électrostimulation et des techniques globales pourrait être tout à fait pertinente dans cette population. En effet, la combinaison de ces deux techniques optimise très probablement les bénéfices des programmes classiques de réentraînement développés jusqu’à présent : cette hypothèse reste toutefois à prouver par des études scientifiques.
Conclusion Les premiers travaux sur l’électrostimulation dans la BPCO rapportent des résultats très encourageants. Cette tech-
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères nique passive et segmentaire de travail musculaire pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la tolérance à l’effort, la dyspnée et la qualité de vie des patients BPCO. Toutefois, de nouvelles études standardisées avec une taille d’échantillon suffisante, doivent encore être menées pour confirmer les bénéfices cliniques et fonctionnels de cette technique, en comprendre les mécanismes sous-jacents et définir des modalités et des indications thérapeutiques précises. En effet, nous pensons que l’électrostimulation est probablement une technique d’avenir dans la réhabilitation respiratoire, notamment dans le cadre du réentraînement à l’effort des patients les plus sévères en perte partielle ou totale d’autonomie. Toutefois, sa pertinence chez des patients BPCO modérés et autonomes reste à discuter et démontrer.
À RETENIR • La dysfonction musculaire périphérique est une des manifestations systémiques majeures de la BPCO. • On note une diminution de la force et de l’endurance des muscles des extrémités. • Cette atteinte peut grever le pronostic vital. • Les programmes de réentraînement doivent être précoces. • L’électrostimulation a des effets bénéfiques locaux (amélioration de la force et de l’endurance) et généraux (meilleure tolérance à l’effort). • Des études plus vastes avec une méthodologie standardisée restent nécessaires.
Conflit d’intérêt Les auteurs ont déclaré n’avoir aucun conflit d’intérêt.
Remerciements Les auteurs remercient l’association pour l’assistance respiratoire à domicile (APARD) pour son soutien financier dans la mise en pratique et l’analyse des effets de la technique de l’électrostimulation dans les centres de réhabilitation et services de réanimation respiratoire.
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REVUE GÉNÉRALE
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères : pertinence ou facétie ? Electrostimulation in the rehabilitation of patients with severe COPD: Pertinent or not? A. Couillard a,b,∗, C. Prefaut c a
Clinique du Souffle-La-Vallonie, groupe Fontalvie, 800, avenue Joseph-Vallot, 34700 Lodève, France b Fédération Antadir, 66, boulevard Saint-Michel, 75006 Paris, France c Inserm ERI25, muscle et pathologies, centre hospitalo-universitaire A.-de-Villeneuve, 34295 Montpellier cedex 5, France Rec ¸u le 9 octobre 2008 ; accepté le 28 aoˆ ut 2009 Disponible sur Internet le 12 f´ evrier 2010
MOTS CLÉS BPCO ; Exacerbation ; Réhabilitation ; Électrostimulation ; Réentraînement
∗
Résumé Introduction. — Les atteintes musculaires et la dyspnée au décours d’une exacerbation sont telles que certains patients BPCO ne peuvent pas suivre un programme classique de réentraînement à l’effort, basé sur des activités globales (marche, bicyclette...). Des stratégies alternatives comme l’électrostimulation pourraient être envisagées pour initier le réentraînement le plus tôt possible, rompre le cercle vicieux de l’exacerbation et améliorer le pronostic vital de ces patients. Littérature. — Cinq études randomisées avec groupe témoin ont analysé les effets de l’électrostimulation chez les BPCO. Elles montrent que cette technique est non dyspnéisante et bien tolérée par les patients quelle que soit leur sévérité et qu’elle pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la tolérance à l’effort, la dyspnée et la qualité de vie des BPCO. Conclusions. — Ces premiers résultats semblent indiquer que l’électrostimulation a probablement sa place dans la réhabilitation respiratoire. Nous pensons qu’elle pourrait être proposée comme une alternative au réentraînement classique pour les BPCO en perte d’autonomie au décours d’une décompensation. Toutefois, d’autres études plus larges et standardisées sont nécessaires pour confirmer les bénéfices cliniques et fonctionnels de cette technique, en comprendre les mécanismes sous-jacents et définir des indications thérapeutiques précises. © 2010 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (A. Couillard).
0761-8425/$ — see front matter © 2010 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.rmr.2009.08.004
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KEYWORDS COPD; Exacerbation; Rehabilitation; Electrostimulation; Retraining
A. Couillard, C. Prefaut
Summary Introduction. — The degree of dyspnoea and muscular dysfunction during an exacerbation of COPD are so severe in some patients that they are unable to follow a traditional exercise training programme based on whole body activity (walking, cycling). Some alternative strategies like electrostimulation may be considered to initiate retraining as soon as possible, to break the vicious circle of exacerbations and improve the prognosis of these patients. Literature. — Five randomised studies with a control group have analysed the effects of electrostimulation in COPD. They show that this technique does not cause dyspnoea and is well tolerated by the patients regardless of their severity; that that it can improve peripheral muscular function, effort tolerance, dyspnoea and quality of life. Conclusions. — The preliminary results seem to indicate that electrostimulation probably has a place in respiratory rehabilitation. We think that it should be considered as an alternative to classical retraining in COPD patients with loss of independence during an exacerbation. However, further larger, standardised studies are necessary to confirm the clinical and functional benefits of this technique, to understand the underlying mechanisms and define the precise therapeutic indications. © 2010 SPLF. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
L’électrostimulation en questions : bases physiopathologiques et objectifs La dysfonction musculaire périphérique est aujourd’hui reconnue comme l’une des manifestations systémiques majeures de la BPCO [1]. Au regard des travaux de la littérature, les BPCO stables ont une diminution moyenne de 50 % de l’endurance du quadriceps, qui inéluctablement réduit leurs capacités physiques dans les activités de la vie quotidienne [2—6]. Cette diminution de l’endurance est liée à une altération de la voie métabolique aérobie, marquée essentiellement par une diminution drastique de la proportion de fibres de type I observée au niveau du quadriceps [3,7,8] (Fig. 1). Ces patients stables présentent aussi une diminution moyenne de 30 % de la force du quadriceps essentiellement liée à une diminution de la masse musculaire du quadriceps [9,10]. On sait aujourd’hui que ces altérations musculaires résultent à la fois d’un phénomène de déconditionnement induit par la sédentarité et d’une forme de myopathie [11]. Elles atteignent leur paroxysme au stade de l’insuffisance respiratoire chronique où se multiplient les épisodes d’exacerbations caractérisés par une recrudescence de l’inflammation, du stress oxydant, de la sédentarisation, des médications et du déséquilibre nutritionnel [12,13]. En effet, une étude a montré qu’au troisième jour d’une exacerbation, la force du quadriceps d’un patient BPCO est encore diminuée de 20 % par rapport à celle d’un BPCO stable et continue à diminuer de fac ¸on significative au décours de l’exacerbation. De plus, la récupération de la fonction musculaire est quasi nulle puisque trois mois après l’exacerbation, la force du quadriceps n’est améliorée que de 6 % [14] (Fig. 2). Cette diminution de la force pendant et après une décompensation est au moins en partie le reflet fonctionnel d’une aggravation de l’atrophie musculaire (Fig. 3). Ces résultats indiquent qu’en l’absence d’accompagnement musculaire spécifique, il n’y aurait pas de réversibilité naturelle au déclin de la fonction musculaire observé pendant et après une exacerbation respiratoire.
Ces altérations de la structure et de la fonction musculaire périphérique ont un impact clinique majeur dans la BPCO. En effet, elles représentent un facteur clé dans la physiopathologie de la maladie car elles dominent son évolution, en aggravant la sédentarisation, l’intolérance à l’effort, la dyspnée, la perte d’autonomie, l’altération de la qualité de vie et même le pronostic vital des patients [11,15,9]. À ce stade et compte tenu de l’importance de l’atteinte musculaire, certains patients sont en effet partiellement ou totalement dépendants d’une aide pour la réalisation des gestes de la vie quotidienne aussi simples que la toilette, l’habillage ou la déambulation. De plus, le muscle périphérique du BPCO est aujourd’hui considéré comme « le baromètre de la vie » et reconnu comme véritable facteur de pronostic vital dans la maladie. Ainsi, deux études scientifiques ont montré qu’indépendamment de l’obstruction bronchique, le pronostic vital des patients à cinq ans est d’autant plus faible que l‘atrophie musculaire ou la perte de force au niveau des membres inférieurs est grande [9,10] (Fig. 4). Il est ainsi montré qu’à même sévérité d’obstruction bronchique, la présence d’une atrophie ou d’une faiblesse musculaire multiplie par deux les risques de mortalité [9,10]. Faut-il réagir vite et proposer un accompagnement musculaire spécifique aux patients dès la phase d’exacerbation ? Bien qu’une seule méta-analyse [16] n’ait abordé cette question à ce jour, la réponse est probablement : oui. En effet, il semble important d’agir au plus tôt pour rompre le cercle vicieux de l’exacerbation (Fig. 5) : éviter l’aggravation de l’atrophie et de la dysfonction musculaire, améliorer l’autonomie et le pronostic vital des patients. Cette méta-analyse s’est intéressée à la pertinence des programmes de réentraînement dits « précoces », c’est-à-dire initiés dès la phase d’exacerbation respiratoire [16]. Au total, six essais randomisés (230 patients) ont été rigoureusement retenus. Tous ont comparé les effets des programmes de réentraînement initiés entre trois et huit jours après le début de l’exacerbation (140 patients) avec les effets d’un suivi habituel sans réentraînement
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
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Figure 1. Proportions de fibres de type I (portion noire) et type II (portion blanche) observées par histochimie dans le vaste latéral du quadriceps de sujets sains actifs ou sédentaires de longue date, en comparaison à des patients BPCO modérés à sévères. La proportion de fibres de type I est réduite d’environ 50 % chez les BPCO en comparaison aux sujets sains sédentaires, ce qui indique que le déconditionnement n’est pas le seul mécanisme explicatif des altérations musculaires chez ces patients [11].
(90 patients). Le contenu des programmes de réentraînement était essentiellement des mobilisations segmentaires et du travail en résistance au niveau des membres inférieurs ainsi que cinq séances quotidiennes de déambulation en chambre. Les patients bénéficiaient ensuite d’un programme de réentraînement global en endurance dès qu’ils le pouvaient. Le suivi était assuré entre six semaines et 18 mois selon les études. Les résultats montrent que les bénéfices sur la tolérance à l’effort et la qualité de vie sont significativement plus importants dans le groupe avec réentraînement comparativement au groupe avec le suivi habituel sans réentraînement. Mais surtout, cette métaanalyse rapporte que le réentraînement précoce pourrait diminuer de 76 % les risques de réhospitalisation et de 55 % les risques de mortalité des patients dans l’année suivant l’exacerbation [16]. Ces résultats semblent montrer qu’il est vital pour les patients BPCO de suivre un programme
de travail musculaire le plus tôt possible pendant son exacerbation. Toutefois, il est important de souligner que la faisabilité des programmes de réentraînement proposés dans cette méta-analyse est discutable. En effet, bon nombre de patients alités en unités de soins intensifs ou soins de suite perdent leur autonomie fonctionnelle et présentent une dyspnée telle qu’ils ne peuvent pas réaliser les cinq séances quotidiennes de marche ou suivre un programme classique de réentraînement en force ou endurance. À cela s’ajoute l’investissement temporel requis pour les patients et les soignants par ce type de programme. Il faudrait donc envisager une modalité de réentraînement qui soit faisable, adaptée et compatible avec l’état physique et psychologique des patients. Dans cet objectif, l’électromyostimulation pourrait être une alternative intéressante. Le principe de cette technique est d’envoyer au niveau des muscles un courant électrique
Figure 2. Force de contraction volontaire maximale du quadriceps mesurée chez des sujets sains ( ), chez des patients BPCO en état stable ( ) et chez des patients BPCO au décours de leur décompensation respiratoire ( ), au troisième, huitième et 90e jour de leur hospitalisation. Ce schéma indique qu’en l’absence d’accompagnement spécifique, la récupération de la force du quadriceps est minime (6 %) dans les semaines suivant une exacerbation (Adapté de [14]).
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A. Couillard, C. Prefaut
Figure 3. Illustration photographique de l’atrophie musculaire périphérique induite par un épisode de décompensation respiratoire chez les patients BPCO.
qui stimule les fibres musculaires de l’unité correspondante et permet leur recrutement. L’intérêt principal de l’électrostimulation est de permettre un recrutement synchronisé des unités motrices et une activation musculaire localisée plus importante que n’importe quelle contraction volontaire. De plus, c’est une technique de musculation simple et non invasive, sans sollicitation cardiorespiratoire, donc non dyspnéisante et confortable (intensité individualisée à la tolérance du patient). Cette technique fut d’abord développée sur le modèle animal puis très rapidement et largement chez le sujet sportif. Plus récemment, l’électrostimulation s’est développée avec succès dans la prise en charge de différentes pathologies chroniques neurologiques, rénales ou cardiaques. . . [17—20]. Aujourd’hui, elle pourrait avoir une place de choix en réhabilitation respiratoire : permettre de rompre le plus tôt possible le cercle
vicieux de l’exacerbation et améliorer la qualité de vie et le pronostic vital des patients BPCO. • Les altérations musculaires au cours des BPCO résultent à la fois d’un déconditionnement induit par la sédentarité et d’une forme de myopathie. • Au cours des exacerbations, l’atteinte musculaire est majorée, cette altération persistant à long terme, du fait de l’atrophie musculaire. • L’atteinte musculaire aggrave la sédentarisation, l’intolérance à l’effort, la dyspnée, la perte d’autonomie, l’altération de la qualité de vie et le pronostic vital. • Une atrophie ou une faiblesse musculaire double le risque de mortalité. • L’accompagnement musculaire doit être précoce, dès la phase d’exacerbation. • Dans les formes graves de BPCO, les programmes de réentraînement classiques ne sont pas toujours réalisables, l’électrostimulation pouvant devenir une alternative.
L’électrostimulation en chiffres : des premiers résultats encourageants !
Figure 4. Probabilité de survie des patients avec une force du quadriceps normale ou réduite. La réduction étant définie par une force de contraction volontaire maximale du quadriceps inférieure à 120 % de l’indice de masse corporelle. Les courbes sont significativement distinctes, p = 0,017 [10].
Au niveau de la BPCO, cinq études scientifiques randomisées avec groupe témoin ou placebo ont été publiées à ce jour. Toutes ont proposé un programme d’électrostimulation localisé au quadriceps d’une durée de quatre à six semaines et à raison quatre ou cinq séances de 20, 30 ou 60 minutes de stimulation par semaine (Tableau 1) [21—25]. Ces programmes étaient proposés à des patients de niveaux de sévérité et d’autonomie extrêmement différents, allant des BPCO alités au décours d’une exacerbation aux patients stables et autonomes.
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
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capables de réaliser seuls et sans aide d’une tierce personne leur transfert lit-chaise. Les résultats montrent que cette autonomisation a nécessité 10,75 ± 2,41 jours pour le groupe avec électrostimulation versus 14,33 ± 2,53 jours (p < 0,05) pour le groupe témoin [23]. Comparativement aux programmes classiques ne proposant que des mobilisations segmentaires activopassives (MAP), la combinaison des deux techniques MAP et électrostimulation aurait donc permis d’accélérer la reconquête de l’autonomie et de réduire de presque quatre jours le temps d’hospitalisation des patients BPCO de cette étude. • L’électrostimulation améliore la force et l’endurance du quadriceps. • Elle améliore également la tolérance à l’effort sur le plan général. Figure 5.
Spirale de l’exacerbation respiratoire.
Suivi du programme et effets secondaires de l’électrostimulation Dans ces études, les auteurs n’ont rapporté aucun abandon des patients au cours du programme d’électrostimulation, quels que soient leur profil ou leur sévérité. De plus, aucun effet secondaire à cette technique n’a été mentionné (seulement cinq crampes légères décrites dans la même étude après des séances de stimulation à hautes intensités).
Bénéfices fonctionnels segmentaires et généraux Les cinq études actuellement publiées chez les patients BPCO ont rapporté que l’électrostimulation avait amélioré la force du quadriceps, quelle que soit la nature du programme ou le profil des patients. Quatre d’entre elles ont montré que l’amélioration de la force musculaire périphérique était significativement plus importante dans le groupe ayant bénéficié de l’électrostimulation comparativement au groupe témoin ou placebo (Tableau 2). Il est important de souligner que l’amélioration de la force du quadriceps est au minimum de l’ordre de 35 % dans ces études. À ce jour, une seule étude s’est intéressée spécifiquement à l’endurance du quadriceps et a rapporté une amélioration significative (+34 %) dans le groupe électrostimulé comparativement au groupe témoin (+1,6 %) (Tableau 2). Au-delà de ces bénéfices segmentaires, les auteurs ont aussi rapporté des bénéfices généraux induits par l’électrostimulation. Ainsi, quatre études ont objectivé l’effet de cette technique sur la tolérance à l’effort, évaluée à partir de tests de terrains et/ou de laboratoire. Trois d’entre elles ont montré que l’amélioration de la tolérance à l’effort était significativement plus importante dans le groupe ayant bénéficié de l’électrostimulation comparativement au groupe témoin ou placebo (Fig. 6). Une des études a analysé l’effet de l’électrostimulation sur l’autonomie fonctionnelle des patients BPCO trachéotomisés, alités depuis au moins 30 jours, non verticalisés et présentant une amyotrophie périphérique sévère. Plus précisément, les auteurs ont évalué le temps nécessaire pour que les patients soient
Bénéfices cliniques À ce jour, deux études se sont intéressées aux effets de l’électrostimulation sur la qualité de vie, mesurée par des questionnaires spécifiques. La première [21] utilisant le questionnaire CRQ, a montré que le domaine de la dyspnée était significativement amélioré dans le groupe électrostimulé versus le groupe témoin ; alors que les domaines de la fatigue, de la fonction émotionnelle et de la maîtrise de soi restaient inchangés dans les deux groupes. La seconde [24] utilisant le questionnaire MRF-28, a montré que le score total était diminué (p < 0,05) donc la qualité de vie significativement améliorée dans le groupe ayant bénéficié à la fois des mobilisations activopassives et de l’électrostimulation (43 ± 12 % vs 58 ± 13 %) alors qu’il n’y a eu aucun changement dans le groupe témoin (seulement MAP) (53 ± 24 % vs 53 ± 24 %) (Fig. 7). Dans ce questionnaire, le domaine de la dyspnée dans les activités de la vie quotidienne était significativement amélioré dans le groupe électrostimulé versus groupe témoin (p < 0,05) ; alors que les domaines de la fonction cognitive et de l’invalidité restaient inchangés dans les deux groupes (Fig. 7). • L’électrostimulation diminue la dyspnée et améliore la qualité de vie.
Discussion Au regard des cinq études actuellement publiées, il semble que l’électrostimulation soit une technique de travail musculaire simple, non invasive et faisable, quelle que soit la sévérité du patient BPCO et/ou son degré de handicap. Comparativement aux programmes de réentraînement à l’effort plus conventionnels, elle présente l’intérêt majeur de ne pas solliciter les fonctions cardiorespiratoires. En l’absence de dyspnée, l’électrostimulation serait donc vécue de fac ¸on confortable et bien tolérée par les patients. À cela s’ajoute le fait que l’intensité de stimu-
118
Tableau 1
Récapitulatif des données de la littérature relatives aux effets de l’électrostimulation (ES) chez les patients BPCO.
Réf.
Nature
Effectif
Intervention
Total sessions ES
Total horaire ES
Principales mesures pré-post intervention
[21]
RGC
n = 15
GE (n = 9) : (1 sem. × [5 × 15 min]) + (5 sem. × [5 × 30 min]) ES GC (n = 6) : 6 sem. sans ES, puis ES idem GE
30
13 h 45
Force quadriceps Endurance quadriceps Tolérance effort Qualité de vie
[22]
RDAGC
n = 18
GE (n = 9) : 3 × 20 min ES/sem. — 6 sem. GC (n = 9) : fausse ES idem GE
18
6h
Force quadriceps Tolérance effort
[23]
RGC
n = 24
GE (n = 12) : MAP + (4 sem. × [5 × 30 min]) ES GC (n = 12) : MAP — 4 sem.
20
10 h
Force quadriceps Autonomie
[24]
RGC
n = 17
GE (n = 9) : MAP + (6 sem. × [4 × 30 min]) ES GC (n = 8) : MAP — 6 sem.
16
8h
Force quadriceps Tolérance effort Qualité de vie
[25]
RCGC
n = 17
GE (n = 17) : (1 sem. × [5 × 15 min]) + (5 sem. × [5 × 30 — 60 min]) ES GC (n = 17) : fausse ES idem GE
30
23 h 45
Force quadriceps Tolérance effort MMCa , SSFMa , RCFMa
Nature des études : RGC : randomisée avec groupe témoin ; RDAGC : randomisée double insu avec groupe témoin ; RCGC : randomisée croisée avec groupe témoin. Intervention : GE : groupe expérimental ; GC : groupe témoin ; MAP : mobilisations segmentaires activopassives ; MMC : masse musculaire cuisse ; SSFM : surface de section des fibres musculaires ; RCFM : rapport capillaire/fibres musculaires ; sem. : semaine ; s : seconde : Réf. : référence. a Absence d’analyse comparatives avec groupe témoin.
A. Couillard, C. Prefaut
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères Tableau 2
119
Nature des programmes d’électrostimulation proposés dans la littérature aux patients BPCO.
Réf.
Fréquence (Hz)
Impulsion (s)
Intensité (mA) (moyenne début — fin)
Cycle contraction/repos (s)
[21]
50
300—400
10—100
2 s on — 18 s off (sem. 1) 5 s on — 25 s off (sem. 2) 10 s on — 30 s off (sem. 3 à 6)
[22]
50
200
56,7 ± 1,7 à 95 ± 4,2
2 s on — 15 s off
[23]
35
350
[24]
35
400
21 ± 6 à 46 ± 24
7 s on — 8 s off
[25]
50
400
28 ± 4 à 45 ± 6
2 s on — 10 s off (sem. 1) 5 s on — 25 s off (sem. 2) 10 s on — 30 s off (sem. 3—4) 10 s on — 20 s off (sem. 5—6)
Sem. : semaine ; s : seconde : Réf. : référence.
lation est augmentée de fac ¸on progressive, en fonction de l’accoutumance et de la tolérance du patient au fil des séances. Les consensus en réhabilitation respiratoire recommandent d’évaluer l’efficacité d’un traitement à travers son impact sur trois composantes : la fonction musculaire, la tolérance à l’effort et la dyspnée [26]. En accord avec ces recommandations, les premiers travaux sur l’électrostimulation dans la BPCO indiquent que cette technique pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la qualité de vie, la tolérance à l’effort et la dyspnée des patients. Ces bénéfices, obtenus par une technique de stimulation segmentaire, seraient quasi comparables à ceux obtenus par des programmes conventionnels de réentraînement intégrant des activités globales de bicyclette ou de déambulation [27,28]. Bien que les mécanismes responsables des bénéfices segmentaires et généraux de l’électrostimulation ne soient pas totalement élucidés, de grandes avancées ont été réalisées
ces dernières années. En effet, de nombreux travaux sur le modèle animal ont démontré que l’électrostimulation à basse fréquence améliorait la fonction musculaire et entraînait une modification de l’expression des gènes, à l’origine d’une transformation réversible des fibres de type II (non résistantes à la fatigue) en fibres de type I (endurantes), selon un ordre séquentiel intégrant les fibres hybrides. Cette transformation phénotypique est due à un remodelage des isoformes des protéines contractiles, des protéines cytosoliques et sarcoplasmiques régulatrices des flux calciques et des protéines membranaires impliquées dans le couplage excitation-contraction. De plus, l’électrostimulation entraîne une transformation métabolique caractérisée par une augmentation significative de l’activité des enzymes oxydatives (dont la citrate synthase) et une diminution concomitante de celle des enzymes glycolytiques (dont la glycéraldéhyde phosphate déshydrogénase), ainsi qu’une augmentation de la densité capillaire, du volume mitochondrial et de l’activité des transporteurs du lactate.
Figure 6. Récapitulatif des résultats de la littérature relatifs aux effets de l’électrostimulation (ES) chez les patients BPCO en groupe (Gpe) expérimental (GE) versus groupe témoin /placebo (GC). * p < 0,05 entre GE et GC.
120
A. Couillard, C. Prefaut
Figure 7. Effets d’un programme combinant les techniques de mobilisations activopassives (MAP) et l’électrostimulation (groupe expérimental) en comparaison avec un programme de MAP seules (groupe témoin) sur la dyspnée dans les activités de la vie quotidienne et la qualité de vie (Questionnaire maugery respiratory fondation MRF-28). p < 0,05. Adapté de [24].
L’ensemble des travaux montre que ces transformations musculaires suivent une relation dose-réponse, étroitement dépendante de la qualité, de l’intensité et de la durée de la stimulation électrique ainsi que des propriétés musculaires initiales [29]. Des bénéfices fonctionnels comparables et cette même transformation du profil musculaire glycolytique en profil oxydatif ont été montrés chez l’homme suite à des programmes d’électrostimulation transcutanée à basse fréquence (50 Hz) [30—33]. Cependant, aucune étude n’a pour l’instant déterminé si l’électrostimulation pouvait transformer le phénotype musculaire rapide et fatigable du BPCO en un phénotype lent et endurant nécessaire à la réalisation
des activités de la vie quotidienne. Seule une étude réalisée sur des patients insuffisants cardiaques chroniques, dont le profil musculaire est très proche de celui des BPCO, nous apporte un élément de réponse. En effet, Nuhr et al. [34] ont montré, à partir de biopsies musculaires, qu’un programme de dix semaines d’électrostimulation à 15 Hz, quatre heures/jour et sept jours/semaine pouvait modifier la typologie du quadriceps des insuffisants cardiaques en diminuant de fac ¸on significative la proportion de fibres rapides (type II) et en augmentant celle des fibres oxydatives (type I) (Fig. 8). En accord avec cette transformation vers un profil musculaire d’endurance, les auteurs ont mis en évidence une augmentation de l’activité des enzymes oxydatives et
Figure 8. Proportion d’isoformes de myosine de type I, IIa et IIX au niveau du vaste latéral du quadriceps au repos (barres grises) et après un programme d’électrostimulation (barres noires) dans le groupe expérimental (A) et dans le groupe placebo (B). p < 0,05 repos versus fin d’électrostimulation ; p < 0,01 différence entre les groupes électrostimulés et placebo à la fin du programme. Adapté de [34].
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères
121
Figure 9. Typologie du vaste latéral du quadriceps de patients BPCO avant (barres blanches) et après (barres grises) un programme de réentraînement à l’effort sur bicyclette de type interval-training (A) ou à charge constante (B). p < 0,05, différence avant-après réentraînement. Adapté de [36].
une diminution de celle des enzymes glycolytiques. Des études sont actuellement nécessaires pour déterminer si l’électrostimulation peut avoir des bénéfices musculaires intrinsèques comparables chez les patients BPCO, si possible avec des programmes moins denses (< 4 heures/jour) et plus adaptés à la faisabilité quotidienne. Le cas échéant, l’électrostimulation permettrait d’optimiser les bénéfices des programmes conventionnels de réentraînement à l’effort. En effet, des études récentes semblent montrer que les programmes basés sur des séances de bicyclette ergométrique et de déambulation ne permettent pas de modifier de fac ¸on significative la typologie musculaire périphérique chez les patients BPCO [35—38] (Fig. 9). L’amélioration de la tolérance à l’effort observée suite aux programmes d’électrostimulation pourrait être expliquée par cette amélioration de la fonction musculaire périphérique. En accord avec cette notion, différentes études ont montré qu’une amélioration de la force et ou de l’endurance musculaire périphérique amélioraient de fac ¸on significative la tolérance à l’effort et la qualité de vie des patients BPCO [39,40]. La diminution de la dyspnée observée après les programmes d’électrostimulation contribue aussi très probablement à l’amélioration de la tolérance à l’effort et de la qualité de vie des patients. Cependant, une question reste encore posée : comment l’électrostimulation pourrait-elle réduire la dyspnée ? Pour y répondre, on peut faire l’hypothèse que la transformation d’un phénotype musculaire glycolytique en phénotype oxydatif par l’électrostimulation puisse réduire la production de CO2 et donc réduire la part périphérique de la dyspnée à l’effort. Par ailleurs, Bourjeily-Habr et al. [22] ont observé une diminution légère mais significative de la ventilation de l’espace mort et de la sensation de fatigue perc ¸ue pendant l’effort chez des patients BPCO après le programme d’électrostimulation alors qu’il n’y avait aucun changement similaire dans le groupe témoin. Clark et al. [41] ont rapporté des observations tout à fait semblables chez des patients BPCO modérés après un programme de réentraînement spécifiquement localisé aux membres inférieurs. Dans ce cas, la diminution de la dyspnée pourrait être expliquée par une diminution de la demande ventilatoire pour un
niveau d’effort donné. Toutefois, les mécanismes explicatifs de l’amélioration de la ventilation alvéolaire et/ou de la dyspnée induite par l’exercice restent à élucider ainsi que leur implication directe dans les bénéfices cliniques des programmes d’électrostimulation. Bien que les cinq premières études publiées sur le sujet nous apportent des résultats particulièrement encourageants, certaines limites méthodologiques à l’analyse doivent être discutées. En effet, ces études ont porté sur des populations de patients hétérogènes en termes de sévérité et de niveau d’autonomie, avec des échantillons relativement faibles (17 patients par groupe au maximum). De plus, les outils évaluatifs varient d’une étude à l’autre, ce qui rend la comparabilité difficile entre elles. Ainsi par exemple, l’effet de l’électrostimulation n’a été évalué sur l’endurance du quadriceps que dans une seule étude, son effet sur la tolérance à l’effort dans quatre études avec quatre tests différents et son effet sur la qualité de vie dans seulement deux études et avec deux questionnaires différents. De plus, les auteurs ont rapporté des différences significatives d’un point de vue statistique, sans indiquer d’éventuels bénéfices cliniquement perc ¸us par les patients. Enfin, ces études ne rapportent aucun abandon des patients dans les programmes d’électrostimulation. Cette tolérance parfaite peut être surprenante sachant que l’expérience en réhabilitation respiratoire indique des taux d’abandon significatifs. Nous pensons que la tolérance à l’électrostimulation et les bénéfices de cette technique devraient encore être confirmés par d’autres études portant sur un échantillon plus grand avec une méthodologie standardisée permettant notamment une analyse comparative des bénéfices cliniquement perc ¸us.
• L’électrostimulation à basse fréquence améliore la fonction musculaire et modifie l’expression des gènes, avec transformation réversible des fibres de type II (non résistantes à la fatigue) en fibres de type I (endurantes).
122 • L’électrostimulation entraîne une transformation métabolique avec augmentation significative de l’activité des enzymes oxydatives (dont la citrate synthase) et diminution concomitante de celle des enzymes glycolytiques (dont la glycéraldéhyde phosphate déshydrogénase). • On note une augmentation de la densité capillaire, du volume mitochondrial et de l’activité des transporteurs du lactate.
L’électrostimulation en pratique : modalités et indications thérapeutiques Quelles modalités ? Plusieurs paramètres doivent être considérés dans la programmation des séances d’électrostimulation et l’interprétation de ses effets : le type d’appareil et la qualité des électrodes, la longueur et la fréquence des impulsions, le rapport du cycle contraction/relâchement, l’intensité de stimulation, la taille et la nature du muscle stimulé ainsi que les bénéfices fonctionnels attendus [42]. Dans les études précédemment citées (Fig. 6), les auteurs ont utilisé un appareil d’électrostimulation simple et portatif à quatre canaux générant un courant biphasique, rectangulaire, symétrique ou asymétrique. La stimulation était systématiquement réalisée au niveau du quadriceps en position allongée ou assise (angle du genou fixé de fac ¸on à éviter les mouvements de la jambe pendant la contraction). Dans ces études, la contraction musculaire était passive, induite uniquement par la génération du courant électrique. Seule une étude [23] a demandé aux patients de réaliser une contraction volontaire simultanément à la stimulation électrique (superposition des contractions volontaires et involontaires). La fréquence de stimulation choisie était de 35 ou 50 Hz, avec une durée d’impulsion de 200 à 400 s selon les études. Le cycle de contraction/relâchement musculaire (on/off) était spécifique à chaque programme, allant de 10 % (2 s on /18 s off) à 47 % (7 s on/ 8 s off) selon les études. Ce rapport n’excédait jamais 50 %, ce qui signifie que le temps de relâchement était systématiquement supérieur au temps de contraction musculaire dans ces études (Fig. 6). L’intensité de stimulation était adaptée à la tolérance du patient mais devait au minimum permettre de générer une contraction musculaire visible. L’intensité de stimulation était augmentée progressivement au fil des séances en fonction de l’accoutumance et de la tolérance des patients (en moyenne 1 à 5 mA d’augmentation/séance). Ainsi, l’intensité de stimulation était généralement doublée entre le début et la fin des programmes proposés. Dans le cas des programmes d’électrostimulation à domicile, les premières séances étaient réalisées en présence d’un kinésithérapeute afin de familiariser le patient à l’appareil et au placement des électrodes, d’identifier l’intensité minimale égale au seuil de contraction visible et de s’assurer de l’absence d’effets secondaires, de douleurs ou d’inconfort pendant la stimulation.
A. Couillard, C. Prefaut
Quelles indications ? Nous pensons que l’électrostimulation a très probablement sa place dans la réhabilitation des patients BPCO, mais il faut aussi garder à l’esprit que cette technique de musculation est passive, segmentaire et sans sollicitation cardiorespiratoire. C’est pourquoi, il nous semble important de ne pas la considérer au même titre qu’une technique de réentraînement à l’effort plus classique et globale telle que la marche ou la bicyclette. De notre point de vue, l’électrostimulation est très probablement une excellente indication pour des patients amyotrophiques, partiellement ou totalement dépendants, au décours par exemple d’une exacerbation respiratoire. Il s’agit en effet de patients qui dans ce cas ne peuvent pas suivre un programme classique de réentraînement à l’effort intégrant des activités globales. Ainsi, l’électrostimulation pourrait s’associer aux mobilisations activopassives des kinésithérapeutes et offrir une stratégie alternative efficace permettant d’éviter l’aggravation de la dysfonction musculaire, d’accélérer la récupération fonctionnelle et la reconquête de l’autonomie des patients. Dans ce contexte clinique spécifique, l’électrostimulation se positionnerait comme une technique « starter » et ferait partie intégrante d’un continuum allant du réentraînement segmentaire jusqu’au réentraînement global et socialisant. Toutefois, il reste à fixer des critères cliniques pour définir les bornes de ce continuum : sur la base de quels critères un patient sera-t-il éligible pour l’électrostimulation ou le réentraînement global classique ? À partir de quand l’électrostimulation doit-t-elle être remplacée par le réentraînement classique (par exemple une distance au test de marche > 150 m) ? Peut-on envisager une phase de chevauchement où l’électrostimulation et le réentraînement classique se complètent ? Autant de questions qui sous-tendent le besoin d’indications thérapeutiques précises et renvoient à l’essence même de la réhabilitation. En effet, si les patients sont stables, autonomes et capables de suivre des activités classiques et globales de réentraînement à l’effort : l’électrostimulation a-t-elle encore sa place ? Dans ce cas, la possibilité d’un choix entre l’électrostimulation et le réentraînement classique est très probablement dangereuse. En effet, nous pensons que cette alternative pourrait encourager des patients autonomes à utiliser préférentiellement une technique passive et non fatigante de musculation. Ainsi, ils perdraient les bénéfices physiques et psychosociaux bien connus des techniques actives globales de réentraînement. Cependant, la complémentarité de l’électrostimulation et des techniques globales pourrait être tout à fait pertinente dans cette population. En effet, la combinaison de ces deux techniques optimise très probablement les bénéfices des programmes classiques de réentraînement développés jusqu’à présent : cette hypothèse reste toutefois à prouver par des études scientifiques.
Conclusion Les premiers travaux sur l’électrostimulation dans la BPCO rapportent des résultats très encourageants. Cette tech-
L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères nique passive et segmentaire de travail musculaire pourrait améliorer la fonction musculaire périphérique, la tolérance à l’effort, la dyspnée et la qualité de vie des patients BPCO. Toutefois, de nouvelles études standardisées avec une taille d’échantillon suffisante, doivent encore être menées pour confirmer les bénéfices cliniques et fonctionnels de cette technique, en comprendre les mécanismes sous-jacents et définir des modalités et des indications thérapeutiques précises. En effet, nous pensons que l’électrostimulation est probablement une technique d’avenir dans la réhabilitation respiratoire, notamment dans le cadre du réentraînement à l’effort des patients les plus sévères en perte partielle ou totale d’autonomie. Toutefois, sa pertinence chez des patients BPCO modérés et autonomes reste à discuter et démontrer.
À RETENIR • La dysfonction musculaire périphérique est une des manifestations systémiques majeures de la BPCO. • On note une diminution de la force et de l’endurance des muscles des extrémités. • Cette atteinte peut grever le pronostic vital. • Les programmes de réentraînement doivent être précoces. • L’électrostimulation a des effets bénéfiques locaux (amélioration de la force et de l’endurance) et généraux (meilleure tolérance à l’effort). • Des études plus vastes avec une méthodologie standardisée restent nécessaires.
Conflit d’intérêt Les auteurs ont déclaré n’avoir aucun conflit d’intérêt.
Remerciements Les auteurs remercient l’association pour l’assistance respiratoire à domicile (APARD) pour son soutien financier dans la mise en pratique et l’analyse des effets de la technique de l’électrostimulation dans les centres de réhabilitation et services de réanimation respiratoire.
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