REVUE / REVIEW

La stimulation électrique neuromusculaire au cœur des soins intensifs

Neuromuscular electrical stimulation in the intensive care unit

A. Abdellaoui · N. Heraud · M. Courbon

Reçu le 29 mars 2012 ; accepté le 22 mai 2012© SRLF et Springer-Verlag France 2012

Résumé En raison des progrès techniques et d’une amélio-ration continue de la qualité des soins, de plus en plus depatients survivent à leur maladie grave. Toutefois, lors desséjours en unité de soins intensifs (USI), des altérations de lastructure et de la fonction musculaire sont systématiquementobservées et à l’origine de multiples conséquences fonction-nelles. Afin de réduire ces complications, des stratégies alter-natives comme la stimulation électrique neuromusculaire(SENM) peuvent être envisagées. En effet, il est clairementétabli qu’en initiant le plus précocement possible un réentraî-nement à l’effort, les patients évoluent mieux. Dans cetterevue, les effets, les mécanismes d’action potentiels ainsique les aspects méthodologiques de la SENM sont discutés.Les premières études sur la SENM en USI rapportent desrésultats encourageants. Toutefois, des études complémen-taires doivent encore être proposées pour mieux en compren-dre les mécanismes. De plus, cette technique ne doit pas sesubstituer aux techniques de prise en charge classiquementproposées en USI.

Mots clés Unité de soin intensif · Dysfonction musculaire ·Stimulation électrique neuromusculaire

Abstract In relation to the ongoing progress in patient mana-gement in the intensive care unit (ICU), the survival rate ofmany chronic illnesses has significantly increased in therecent years. However, during ICU stay, structural and func-tional muscle deteriorations systematically occur and resultin various functional consequences. In order to counteractand reduce these complications, alternative strategies suchas neuromuscular electrical stimulation (NMES) may be

considered. Initiating exercise training as soon as possibleimproves patient’s prognosis in the ICU. The aim of the pre-sent review is to discuss the potential effects, mechanisms,and technical aspects of NMES. Preliminary results regar-ding the use of this training program in the ICU are encou-raging. However, further research should be performed tobetter understand the mechanisms involved in this therapy.

Keywords Intensive care · Muscle dysfunction ·Neuromuscular electrical stimulation

Introduction

Chaque année dans le monde, des millions de patients sontadmis dans les unités de soins intensifs (USI) [1]. Au débutdu siècle dernier, la majorité des patients mourait des suitesd’affections graves. Aujourd’hui, grâce aux progrès médi-caux, de plus en plus de patients parviennent à résister àces affections et survivent [2,3]. Cependant, environ 40 %de ces personnes ne retrouvent pas l’état de santé qu’ilsavaient avant leur séjour en soins intensifs. En effet, plu-sieurs études prospectives observationnelles ont évalué l’étatdes patients six mois après le passage en USI. Les auteursrapportent systématiquement une fatigabilité généraleimportante et un manque de mobilité et d’autonomie [4,5].Herridge et al. ont ainsi montré que 51 % des patientsn’avaient pas repris leur activité professionnelle un an aprèsun séjour en USI et encore 23 %, cinq ans après [6,7]. Laqualité de vie de ces patients (évaluée par le questionnaireSF-36) restait également inférieure à la norme, et ce, mêmecinq ans après l’hospitalisation en USI [7]. De plus, la tolé-rance à l’effort de ces patients, évaluée par le test de marchede six minutes, atteignait 66 à 76 % des valeurs théoriques,et ce, malgré une fonction pulmonaire quasi normale [6,7].

Dans ce contexte, il apparaît clairement que l’état muscu-laire conditionne et participe grandement au pronostic despatients pendant et après l’hospitalisation en USI. En effet,la plupart des patients admis en USI présentent une

A. Abdellaoui (*) · N. Heraud · M. CourbonClinique du Souffle « La Vallonie », groupe Fontalvie,800, avenue Joseph-Vallot, F-34700 Lodève, Francee-mail : aldjia_abdellaoui@yahoo.fr

A. AbdellaouiInserm U1046, université Montpellier-I,CHUR de Montpellier, France

Réanimation (2012) 21:511-519DOI 10.1007/s13546-012-0498-1

dysfonction musculaire [8], qui vient aggraver la maladieprimaire et compliquer leur rétablissement [9,10]. Elle estassociée à une augmentation de la durée de séjour en USIet à une augmentation de la mortalité [11–13]. Cette dys-fonction musculaire peut persister jusqu’à quatre ans aprèsla sortie en USI [14]. Les conséquences fonctionnelles d’unséjour prolongé en réanimation ou en USI peuvent donc êtredésastreuses sur le plan musculaire. Ainsi, il n’est pas sur-prenant de voir que cette question fait l’objet d’un intérêtmajeur, comme le témoigne le nombre important de publica-tions qui lui sont consacrées [8,15–17].

Bien que les mécanismes exacts de cette dysfonctionmusculaire ne sont pas clairement établis [14], de nom-breuses hypothèses peuvent être évoquées. Ainsi, l’inflam-mation systémique, la modification de l’état nutritionnel, leseffets secondaires pharmacologiques, des changementsneuropathiques, l’inactivité physique et l’alitement prolongédes patients sont très fréquemment mis en cause [18–21].

Les lésions musculaires se traduisent d’un point de vueclinique par une réduction de la masse et de la force muscu-laire. En effet, Spruit et al. ont montré qu’au troisième jourd’hospitalisation en USI, pour une exacerbation de la bron-chopneumopathie chronique obstructive (BPCO), la force duquadriceps était diminuée de 20 % par rapport à celle d’unpatient BPCO stable et continuait de diminuer de façonsignificative au cours de l’hospitalisation [22]. De plus, larécupération de la fonction musculaire était quasi nulle,puisque trois mois après le passage en USI, la force du qua-driceps n’était améliorée que de 6 % [22]. Ces résultats indi-quent qu’en l’absence d’une prise en charge spécifique, iln’y a pas de réversibilité naturelle au déclin de la fonctionmusculaire chez ces patients.

Alors faut-il se contenter de sortir les patients vivant desUSI ou faut-il réagir rapidement en leur proposant une priseen charge spécifique dès leur hospitalisation ? Si la réponseest oui, existe-t-il des techniques pour accompagner cespatients?

À ce sujet, plusieurs études se sont attachées à évaluer leseffets d’une prise en charge précoce, c’est-à-dire d’un pro-gramme de réhabilitation débutant dès la première semained’hospitalisation en USI [23–28]. Il ressort qu’une réhabili-tation précoce, en moyenne 48 heures après intubation, per-met une diminution de la durée d’hospitalisation (moinsdeux jours) et une autonomisation plus rapide (plus quatrejours) [29]. Cependant, tous les patients en USI ne peuventparticiper aux programmes d’activité physique, en raison dela sédation, des troubles cognitifs, ou encore d’une réservephysiologique insuffisante [27]. C’est donc dans ce contexteque la stimulation électrique neuromusculaire (SENM) estapparue comme une alternative intéressante. En effet, laSENM est une technique simple, non invasive et ne sollici-tant pas la réponse cardiorespiratoire.

SENM

Principes de la SENM

Le principe de la SENM consiste à produire une contractionmusculaire en imposant une stimulation électrique parl’intermédiaire d’électrodes appliquées sur la peau (Fig. 1).Cette stimulation électrique n’excite pas directement lesfibres musculaires, mais les terminaisons axonales intramus-culaires [30], plus excitables que les fibres musculaires.L’activation des terminaisons nerveuses génère ainsi despotentiels d’action au niveau des axones moteurs qui sepropagent jusqu’à la jonction neuromusculaire puis le longdes fibres musculaires, provoquant l’interaction des protéi-nes contractiles et in fine la contraction musculaire.

Application de la SENM

La SENM a été d’abord largement développée chez le sujetsain sportif [31,32]. Par la suite, elle s’est développée dansplusieurs contextes pathologiques, comme par exemple :

• la médecine gériatrique [33] ;

• la médecine orthopédique (les ligamentoplasties dugenou, les prothèses totales du genou [34]…) ;

• la neurologie (les lésions de la moelle épinière, la para-lysie cérébrale, ou après un accident vasculaire cérébral[35]…) ;

• les pathologies chroniques (l’insuffisance cardiaque chro-nique [36,37], la BPCO [38–40].

Fig. 1 Les électrodes sont appliquées sur la surface de la peau

du muscle à stimuler. Les électrodes négatives sont positionnées

sur les points moteurs du muscle à stimuler (les deux vastes

et le droit fémoral pour la stimulation de la cuisse), et le pôle positif

des électrodes est placé sur l’insertion des quadriceps (environ

5 cm en dessous du ligament inguinal)

512 Réanimation (2012) 21:511-519

Plus récemment, la SENM s’est développée avec succèsdans la prise en charge des patients en réanimation et/ou ensoin intensif.

SENM au cœur des soins intensifs

À ce jour, neuf études randomisées avec groupe témoin ontété publiées (Tableau 1) [41–49]. Ces études ont notammentmis en évidence qu’un programme de SENM pouvait aug-menter, d’une part, la force musculaire et, d’autre part, lasurface de section de la cuisse. L’augmentation de la forcemusculaire a pu être mise en évidence chez les patientsBPCO trachéotomisés et ventilés pendant un mois en réani-mation [41] et chez les patients BPCO hospitalisés pour uneexacerbation [49]. Concernant l’augmentation de la surfacede section, les résultats ont pu être confirmés par plusieurstechniques validées : mesure de la circonférence de la cuisse[44,46], échographie de haute résolution [42,45] et mesurede la surface de section des fibres musculaires [49]. Dans lemême sens, Routsi et al. ont rapporté une moindre préva-lence de la dysfonction musculaire pour les patients ayantbénéficié d’un traitement par SENM (13 % pour le groupeSENM versus 39 % pour le groupe témoin) [44]. Enfin,Gerovasili et al. se sont intéressés aux effets d’une simpleséance de SENM. Les auteurs ont rapporté une améliorationde la microcirculation chez des patients admis en USI pourune insuffisance respiratoire aigüe comparativement à dessujets témoins [43].

Concernant les patients hospitalisés en soins intensifsaprès un choc septique avec une défaillance multiorgane,les résultats apparaissent contradictoires. En effet, Poulsenet al. ne rapportent aucun effet de la SENM sur la massemusculaire [47], alors que dans une étude menée sur unéchantillon de 16 patients traités sous ventilation mécaniqueet hospitalisés pour un choc septique en USI, Rodriguez etal. rapportent une augmentation de la force des muscles qua-driceps et biceps brachial au réveil des patients [48].

Au-delà des bénéfices locaux, induits par les programmesde SENM, plusieurs auteurs ont mis en évidence des béné-fices généraux. En effet, Zanotti et al. ont évalué l’impactd’un programme de stimulation sur l’autonomie fonction-nelle, et plus particulièrement sur le temps nécessaire pourque les patients soient capables de réaliser seuls et sans l’aided’une tierce personne leur transfert lit–chaise. Les résultatsmontraient que cette autonomisation avait nécessité10,75 ± 2,4 jours pour les patients dans le groupe stimuléversus 14,33 ± 2,53 jours pour le groupe témoin ne bénéfi-ciant, quant à lui, que de mobilisations activopassives [41].Enfin, une augmentation de la tolérance à l’effort, évaluéepar la distance parcourue au test de marche de six minutes,a été rapportée dans le groupe ayant bénéficié de six semai-nes de SENM (165 [125–203] m) versus groupe témoin(58 [43–115] m) [49].

Bien que ces premières études nous apportent des résul-tats encourageants, certaines limites méthodologiques sont àconsidérer. En effet, ces études portent sur des populationsde patients très hétérogènes, et sur des échantillons relative-ment faibles. De plus, les outils d’évaluation utilisés varientd’une étude à l’autre, ce qui rend la comparaison difficile.Les résultats bénéfiques de cette technique mériteraient doncd’être confirmés sur un échantillon plus large et sur de nou-velles études intégrant une méthodologie standardisée.

Concernant les mécanismes d’amélioration associés à lamise en place d’un programme de SENM, les études sontplus rares. Actuellement, une seule étude a réalisé desbiopsies musculaires avant et après le programme de SENMchez les patients hospitalisés pour une exacerbation deBPCO [49]. Les résultats obtenus mettent en évidence uneaugmentation de la quantité des protéines impliquées dans lacontraction musculaire (myosine). Cette augmentation étaitcorrélée positivement avec l’amélioration de la force muscu-laire du quadriceps [49]. En accord avec ces résultats, unediminution des dommages oxydatifs, plus particulièrementau niveau de l’oxydation des protéines contractiles (myo-sine), a pu être observée. Cette étude a également rapportéune modification du profil contractile du quadriceps chez lespatients. Cette modification se traduisait par une diminutionsignificative de la proportion des fibres de type IIx (fibresglycolytiques) et une augmentation de la proportion de fibresde type I (fibres oxydatives) [49]. Toutefois, de nouvellesétudes avec une taille d’échantillon suffisante doivent encoreêtre menées pour confirmer les mécanismes d’améliorationinduits par cette technique.

Et en pratique, comment ça marche ?

Il n’existe pas encore de consensus sur les modalités de laSENM en soins intensifs. Toutefois, certains prérequis sontdéterminants pour garantir une efficacité optimale des séan-ces. Une attention particulière doit notamment être donnée àla qualité de la peau du patient. En effet, pour traiter les dés-hydratations cutanées, les patients en USI sont souvent traitésavec des crèmes hydratantes. Un dégraissage de la peau àl’éthanol 70 % est donc conseillé avant le début de chaqueséance. De même, une pilosité trop marquée limite l’adhé-rence des électrodes et empêche la diffusion optimale ducourant électrique, il peut être pertinent de raser les patientsavant chaque séance, si nécessaire.

Concernant le programme de stimulation, certaines carac-téristiques du courant, telles que le type et la forme du cou-rant, la fréquence, la durée d’impulsion, le cycle de travail,l’intensité de stimulation et le positionnement des électrodes,doivent être intégrées pour maîtriser la programmation [38].En effet, le choix du programme doit en permanence répon-dre à trois objectifs :

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Tab

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desoin

intensif.

516 Réanimation (2012) 21:511-519

• produire une contraction efficace ;

• limiter la douleur et l’inconfort du sujet ;

• minimiser la fatigue.

Le paragraphe qui suit résume les caractéristiques desdifférents paramètres requis pour l’élaboration d’un pro-gramme de SENM.

Courant électrique

Dans la pratique clinique, trois grands types de courant sontrépertoriés (courant continu ou galvanique, alternatif oupériodique et par impulsion). Le courant le plus utilisé enSENM est le courant par impulsion [38].

Outre le type de courant, la forme de celui-ci est un para-mètre essentiel pour l’efficacité et le confort de la contrac-tion. Elle peut être monophasique (unidirectionnel) oubiphasique (elle comporte une phase dans les deux directionspolaires). Cette dernière peut être à impulsions biphasiquessymétriques (ce qui diminue les risques de réactions électro-chimiques cutanées) ou asymétriques [38].

Un autre paramètre important est la pente d’établissementdu courant (ou forme de l’onde). Celle-ci garantit égalementl’efficacité de l’onde électrique et/ou le confort associé à lacontraction. En effet, si la pente est raide (forme rectangu-laire), l’onde électrique est plus efficace pour provoquer unecontraction. À l’inverse, si son allure est plus progressive latolérance est optimale. Toutefois, aucun consensus n’existesur le type et la forme du courant à privilégier. Il semblerait,cependant, que les courants rectangulaires biphasiques àimpulsions symétriques sont plus efficaces pour développerune contraction musculaire et limiter la fatigue [50].

Durée d’impulsion (largeur d’impulsion)

La largeur d’impulsion est la durée du passage du courant.Elle est dépendante de la taille du muscle à stimuler. Engénéral, elle varie entre 200 et 400 µs [50]. Plus la taille dumuscle à stimuler est grande, plus la durée d’impulsion doitêtre longue [51]. Pour un muscle tel que le quadriceps, ladurée d’impulsion est généralement proche de 400 µs [38].

Fréquence du courant

La fréquence de stimulation correspond au nombre de chocsgénérés par seconde. Elle s’exprime en hertz. Classique-ment, on distingue les basses (< 50 Hz) et les hautes fréquen-ces (> 50 Hz) [38].

Intensité de stimulation

L’intensité correspond à l’amplitude du courant (mA). C’estun paramètre très important à contrôler lors des séances deSENM. En effet, il existe une relation linéaire entre l’inten-sité de stimulation et la force évoquée par la stimulation [38].

L’intensité s’établit en fonction des caractéristiques intrinsè-ques du sujet, notamment la résistance cutanée. Elle peut êtrediminuée en préparant la peau et en ajoutant des gels decontact sous les électrodes. Le plus souvent, l’intensité estfixée à l’intensité maximale supportée par les patients et elleest augmentée au fur et à mesure des séances.

Cycle de travail

C’est un paramètre important à contrôler lors d’un pro-gramme SENM, car il agit sur la fatigue musculaire. Il sedéfinit comme le rapport du temps de stimulation sur letemps total (temps de stimulation et temps de récupération).En général, la durée du cycle de travail est comprise entre10–50 % [52].

Les caractéristiques du programme de SENM définies, lesséances de stimulation peuvent débuter. Chaque session deSENM se composera toujours d’une phase d’échauffement,de contraction et de récupération musculaire. Afin d’avoir uneffet sur la fonction musculaire, 15 à 20 séances de SENMd’une durée moyenne de 30 minutes sont nécessaires [38].

À titre d’exemple, dans notre propre établissement, laclinique du Souffle la Vallonie, la première séance du pro-gramme est consacrée, d’une part, à l’éducation du patient(si possible) et, d’autre part, à la recherche des pointsmoteurs du muscle à stimuler. Le point moteur d’un musclese définit comme la projection au niveau de la peau du pointd’épanouissement du nerf à l’intérieur du muscle. La recher-che des points moteurs est recommandée avant la premièreséance de stimulation musculaire, car elle est la garantie del’efficacité des programmes et du meilleur confort despatients. Cette recherche des points moteurs ne nécessitepas la coopération du patient. Elle peut facilement être réa-lisée au chevet du patient installé en décubitus dorsal. Pource faire, il suffit de placer une électrode sur la peau du patient(à la racine du muscle) et de la connecter à la fiche négative(câble noir) du dispositif. Le deuxième câble (rouge) estquant à lui connecté au stylet. Après avoir étalé une coucherégulière de gel conducteur sur la zone à stimuler, lemasseur-kinésithérapeute augmente l’intensité de stimula-tion et déplace la pointe du stylet sur la couche de gel sansjamais perdre le contact avec ce dernier. Le point où lacontraction musculaire sera la plus visible sera considérécomme le point moteur et le repère pour placer ensuitel’électrode de stimulation. Les points moteurs peuventêtre marqués au moyen d’un crayon dermographique, afind’éviter de réaliser cette étape avant chaque séance.

Conclusion

Les premières études sur la SENM en USI rapportent desrésultats encourageants. Cette technique limite l’altération

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de la fonction et de la structure musculaire, voire l’améliorechez ces patients. Parce que la SENM ne nécessite pas lacoopération du patient et n’induit pas de sensation de dys-pnée au cours des séances, elle peut être considérée commeune alternative intéressante au réentraînement précoce despatients hospitalisés en soins intensifs ou en réanimation.Cependant, de nouvelles études doivent encore être menéessur un échantillon plus large afin de confirmer les bénéficesde cette technique, d’en comprendre les mécanismesd’action et d’en définir les indications thérapeutiques préci-ses. De plus, nous pensons que la SENM ne doit pas rem-placer la prise en charge des patients en USI par les masseur-kinésithérapeutes. En effet, les mobilisations activopassives,les verticalisations des patients, la déambulation… sontdes techniques de prise en charge à part entière et ne peuventen aucun cas être compensées par la SENM qui reste unetechnique de musculation passive. Cependant, une associa-tion de ces prises en charge nous paraît très intéressante.Proposée très tôt, la SENM pourrait permettre de limiterles effets de l’immobilisation et lorsque les patients devien-nent plus autonomes, elle potentialiserait les effets du réen-traînement standard.

Remerciements : les auteurs remercient Dr AnnabelleCouillard pour la figure d’électrostimulation et Mlle MarieHokayem.

Conflit d’intérêt : les auteurs déclarent ne pas avoir deconflit d’intérêt.

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