IMPACT OF MUSCLE WEAKNESS ON EXERCISE TOLERANCE AND HEALTH-RELATED QUALITY OF LIFE IN PATIENTS WITH COPD: BENEFIT OF EXERCISE TRAINING
IMPACT DE LA FAIBLESSE MUSCULAIRE SUR LA TOLERANCE A L'EFFORT ET LA QUALITE DE VIE DES PATIENTS ATTEINTS DE BPCO : BENEFICE DU REENTRAINEMENT A L'EFFORT
Résumé
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a growing health problem both in primary and secondary care. Among systemic abnormalities, peripheral muscle dysfunction is now recognized as a main factor of physiopathology in COPD and peripheral muscle weakness is of particular interest since it has been associated with high utilization of health care resources and poor prognosis in COPD. Thus, the place of specific strength training in the rehabilitation of COPD patients is actually discussed. Although the benefit of endurance training on muscular metabolism during exercise has been proven, a poorer impact on peripheral muscle strength was reported. Furthermore, such training is not always easy to perform in severe COPD patients with early dynamic hyperinflation during muscular exercise. Thus, our research aimed to assess the role of peripheral muscle weakness in exercise tolerance and quality of life in very severe COPD patients in order to better individualize exercise training.
We first confirmed that magnetic stimulation of femoral nerve is a valid and reproducible method and that it's sensitive enough to detect little changes in muscle strength after training. Using this tool, we showed that peripheral muscle weakness is independently related to exercise intolerance in very severe COPD patients. We showed this muscle weakness was partly related to a deficit in central activation during leg extension. Any intervention leading to an increase in physical activity level improved muscle strength decreasing in turn dyspnea and leg discomfort during exercise. In this way, electrostimulation of the quadriceps muscle is an alternative strategy which appeared to be particularly well adapted for very severe COPD patients, unable to perform cycle exercise. Taken together, our results suggested mechanisms such as central adaptation could be involved in peripheral muscle strength gains after training in very severe COPD patients. Furthermore, an increase in muscle strength would be transferred into a reduction in dyspnea during daily tasks leading to better tolerance and an improved quality of life in patients after lung transplantation, in whom the respiratory function was almost normalized.
In conclusion, resistive training seems to be particularly relevant in rehabilitation of COPD patients and peripheral muscle weakness should be considered in the same way as pulmonary severity to individualize exercise training program in COPD patients.
We first confirmed that magnetic stimulation of femoral nerve is a valid and reproducible method and that it's sensitive enough to detect little changes in muscle strength after training. Using this tool, we showed that peripheral muscle weakness is independently related to exercise intolerance in very severe COPD patients. We showed this muscle weakness was partly related to a deficit in central activation during leg extension. Any intervention leading to an increase in physical activity level improved muscle strength decreasing in turn dyspnea and leg discomfort during exercise. In this way, electrostimulation of the quadriceps muscle is an alternative strategy which appeared to be particularly well adapted for very severe COPD patients, unable to perform cycle exercise. Taken together, our results suggested mechanisms such as central adaptation could be involved in peripheral muscle strength gains after training in very severe COPD patients. Furthermore, an increase in muscle strength would be transferred into a reduction in dyspnea during daily tasks leading to better tolerance and an improved quality of life in patients after lung transplantation, in whom the respiratory function was almost normalized.
In conclusion, resistive training seems to be particularly relevant in rehabilitation of COPD patients and peripheral muscle weakness should be considered in the same way as pulmonary severity to individualize exercise training program in COPD patients.
La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est un problème de santé publique majeur qui doit être aujourd'hui considérée comme une maladie générale. Parmi les atteintes systémiques, la dysfonction musculaire est un élément central de la physiopathologie de la BPCO dominant l'évolution de la maladie. En effet, la faiblesse musculaire périphérique est associée à une survie moindre, à des coûts de santé élevés et, est un facteur de mauvais pronostic indépendant de l'atteinte respiratoire. La place de l'entraînement en force du muscle périphérique dans la réhabilitation des patients BPCO est au cœur de nombreuses études scientifiques récentes. En effet, bien que l'entraînement en endurance ait fait la preuve de son efficacité sur le métabolisme musculaire périphérique et la capacité à l'effort des patients modérés à sévères son impact sur la force musculaire périphérique est plus modéré. D'autre part, son application est difficile chez les patients très sévères qui présentent une intolérance à l'effort marquée.
Notre travail de recherche s'est inscrit dans la compréhension du rôle de la faiblesse musculaire dans la tolérance à l'effort et la qualité de vie des patients BPCO sévères et très déconditionnés avec pour cible un début d'individualisation des programmes de réentraînement à l'effort chez ces patients.
Après avoir évalué et confirmé la fiabilité et la sensibilité de l'évaluation de la force musculaire non coopérante du quadriceps par stimulation magnétique du nerf fémoral, nous avons montré qu'il existe une faiblesse musculaire marquée chez certains patients BPCO très sévères et hypoxémiques et qu'elle joue un rôle indépendant dans leur intolérance à l'effort. La démonstration que cette faiblesse musculaire est en particulier liée à un déficit d'activation centrale constitue un résultat original de nos travaux. Chez les patients sévères, nous avons montré que toute intervention visant à ré-augmenter le niveau d'activité physique, conduit à une amélioration de la force musculaire qui, à son tour, diminue les symptômes à l'effort. Parmi les stratégies d'amélioration de la force musculaire périphérique utilisées dans nos travaux, l'électrostimulation apparaît comme un outil particulièrement adapté chez les patients BPCO les plus sévères inaptes à la pratique du cycloergomètre. Nos résultats suggèrent que des adaptations centrales nerveuses sont impliquées dans l'amélioration de la force musculaire faisant suite au réentraînement. D'autre part, l'amélioration de la force musculaire induite par le réentraînement pourrait induire une réduction des symptômes respiratoires au cours des activités quotidiennes chez des patients transplantés pulmonaires qui ont retrouvé une capacité respiratoire quasi normale, favorisant leur tolérance à ce type d'effort et ainsi leur qualité de vie.
Ainsi, nous pensons que le réentraînement spécifique de la force musculaire a aujourd'hui sa place dans la réhabilitation à l'effort des patients très sévèrement déconditionnés et que la sévérité de la faiblesse musculaire devrait être considérée sur un même plan que la sévérité de l'atteinte pulmonaire lors de l'adaptation des programmes de réentraînement à l'effort chez les patients BPCO.
Notre travail de recherche s'est inscrit dans la compréhension du rôle de la faiblesse musculaire dans la tolérance à l'effort et la qualité de vie des patients BPCO sévères et très déconditionnés avec pour cible un début d'individualisation des programmes de réentraînement à l'effort chez ces patients.
Après avoir évalué et confirmé la fiabilité et la sensibilité de l'évaluation de la force musculaire non coopérante du quadriceps par stimulation magnétique du nerf fémoral, nous avons montré qu'il existe une faiblesse musculaire marquée chez certains patients BPCO très sévères et hypoxémiques et qu'elle joue un rôle indépendant dans leur intolérance à l'effort. La démonstration que cette faiblesse musculaire est en particulier liée à un déficit d'activation centrale constitue un résultat original de nos travaux. Chez les patients sévères, nous avons montré que toute intervention visant à ré-augmenter le niveau d'activité physique, conduit à une amélioration de la force musculaire qui, à son tour, diminue les symptômes à l'effort. Parmi les stratégies d'amélioration de la force musculaire périphérique utilisées dans nos travaux, l'électrostimulation apparaît comme un outil particulièrement adapté chez les patients BPCO les plus sévères inaptes à la pratique du cycloergomètre. Nos résultats suggèrent que des adaptations centrales nerveuses sont impliquées dans l'amélioration de la force musculaire faisant suite au réentraînement. D'autre part, l'amélioration de la force musculaire induite par le réentraînement pourrait induire une réduction des symptômes respiratoires au cours des activités quotidiennes chez des patients transplantés pulmonaires qui ont retrouvé une capacité respiratoire quasi normale, favorisant leur tolérance à ce type d'effort et ainsi leur qualité de vie.
Ainsi, nous pensons que le réentraînement spécifique de la force musculaire a aujourd'hui sa place dans la réhabilitation à l'effort des patients très sévèrement déconditionnés et que la sévérité de la faiblesse musculaire devrait être considérée sur un même plan que la sévérité de l'atteinte pulmonaire lors de l'adaptation des programmes de réentraînement à l'effort chez les patients BPCO.