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La douleur en mouvement

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Pierre Beaulieu

Activité physique et douleur

Bienfaits de l’activité physique : études expérimentales

Eric Troncy

Texte intégral

1Les vertus de l’activité physique sont vantées dans tous les médias et par les organismes de santé, que ce soit pour le développement corporel, la santé mentale ou l’apprentissage à l’école, alors que l’absence d’activité physique est un facteur de risque reconnu dans l’apparition de maladies chroniques comme les troubles cardiovasculaires, le diabète, le cancer, l’ostéoporose, l’arthrose ou encore la dépression. Mais dans les conditions douloureuses chroniques, quel doit être le rôle de l’activité physique ? Plus précisément, l’objectif de cette présentation est de souligner les données factuelles scientifiques des bienfaits (s’ils existent) de l’activité physique obtenues sur des modèles expérimentaux et naturels d’animaux atteints de conditions chroniques.

2Le premier défi sur les modèles animaux est la caractérisation de l’atteinte douloureuse. Les modèles rongeurs ont été largement utilisés pour reproduire les atteintes neuropathiques. Les lésions nerveuses périphériques se traduisent par des pertes de fonctions motrices, sensitives et autonomiques du membre dénervé, mais aussi par des symptômes d’hyper-réflexie, d’hyperalgésie et de douleur. Les stratégies pour améliorer la récupération fonctionnelle après des lésions nerveuses visent à optimiser la régénération axonale et la réinnervation tout en cherchant à moduler la plasticité anormale des circuits neuronaux centraux. Des stratégies axées sur l’activité comme l’électrostimulation ou l’exercice ont témoigné d’effets positifs sur la récupération fonctionnelle neuromusculaire et la modulation des changements centraux plastiques après des lésions expérimentales nerveuses sur des rats. Il a été rapidement signalé que le type de traitement (nage, roue, tapis roulant, bicycle), l’intensité et la durée du protocole, ainsi que la période pendant laquelle il est appliqué étaient des déterminants d’effets bénéfiques ou délétères. La libération de neurotrophines, comme BDNF, NGF et GDNF, est impliquée dans ces actions1. Un exercice de courte durée après l’induction de la lésion sciatique chez la souris a permis de réduire l’allodynie et de normaliser la démarche, avec un effet rémanent de 2 mois même si l’exercice avait pris fin après seulement 7 jours. De la même manière, un exercice aérobique régulier de 5 semaines a renversé chez le rat les signes de douleur neuropathique et augmenté le contenu opioïde du tronc cérébral, alors que les effets de l’exercice furent inhibés par l’administration d’un antagoniste opioïde2. Pareillement, il fut démontré que l’effet antinociceptif d’un exercice aigu chez le rat se manifeste pendant 15 min, qu’il est lié à une libération d’opioïdes endogènes et que l’exercice chronique ne génère d’augmentation du seuil de retrait nociceptif que jusqu’à 45 j, pas au delà. Le même groupe a rapporté un rôle de la voie nitrergique (monoxyde d’azote), et des récepteurs alpha-2 adrénergiques3, dans l’action antinociceptive d’un exercice aigu chez le rat. Or, les récepteurs adrénergiques sont reconnus pour leur synergisme d’action avec les récepteurs opioïdes, leur signal de transduction commun comprend une activation du système nitrergique, et on corrèle l’activation sympathique (adrénergique) à l’analgésie induite par le stress4. Même si les données ont paru contradictoires au début, les preuves scientifiques sur les modèles rongeurs rapportent depuis 25 ans que l’exercice augmente l’espérance de vie des rats (en comparaison aux sédentaires). Plus précisément, la restriction calorique améliore l’espérance de vie chez les rats et les primates, alors que l’exercice améliore la qualité de vie en santé5. Malheureusement, les effets bénéfiques de la diète contrôlée sont plus difficiles à reproduire chez l’humain. Sur des souris nourries avec une diète très riche en gras, 4 semaines seulement d’exercice (modéré) dans la roue ont réduit (et non pas aggravé) les lésions arthrosiques induites au préalable par ce régime alimentaire6.

3L’obésité est également un fléau qui affecte les patients vétérinaires : environ 1 chien, ou chat, adulte sur 3 consulté par un vétérinaire présente un surpoids ou de l’obésité. La prévalence atteint même 50 % chez les patients de 5 à 10 ans. Une étude de Nestlé Purina chez le chien comparant deux groupes de Labradors Retrievers de la même lignée sur leur vie entière avec pour seule différence une diète générant un surplus moyen de 26 % (modéré) du poids corporel a démontré dans le groupe contrôle une espérance de vie augmentée (+ 15 % sur la médiane) ainsi que l’apparition d’arthrose et autres maladies chroniques, en moyenne 3,0 et 2,1 ans, respectivement, plus tôt dans le groupe obèse7. Les chats obèses témoignent eux aussi de risques de santé augmentés, incluant l’arthrose, le diabète sucré, la lipidose hépatique et une mortalité plus précoce. Une étude sur 494 chiens de 4 races différentes développant une atteinte dysplasique/arthrosique de la hanche a montré que la réalisation d’un exercice libre (sans laisse, dans un jardin, parc ou terrain accidenté) quotidien réduisait l’apparition des signes cliniques8. Dans la gestion de l’arthrose, une atteinte chronique touchant 20 % des chiens et chats adultes (80 % des animaux gériatriques), l’exercice et la physiothérapie sont des modalités recommandées depuis longtemps. Une enquête britannique récente9 (taux de réponse de 22,8 %) rapporte que la modulation de l’exercice du chien arthrosique constitue la modalité thérapeutique la plus fréquente, devant la médication et la perte de poids, puis la physiothérapie. La modulation porte sur la durée de l’exercice, sa fréquence, sa nature et l’établissement d’une routine. Toutefois, la recommandation de modulation d’exercice diminuait avec l’année de diplomation, et les vétérinaires plus récemment diplômés (en particulier les femmes) sont moins enclins à recourir à la médication9.

4Il y a eu beaucoup de questionnements sur les répercussions de l’exercice dans l’arthrose. Structurellement et biochimiquement (marqueurs inflammatoires et cataboliques), les atteintes cartilagineuses sur des rats ont corrélé positivement avec l’intensité d’exercice (entre 15 et plus de 55 km, en 3 à 12 semaines sur tapis roulant ou roue)10-12. Si un exercice soutenu induit, seul, des lésions arthrosiques, il est intéressant de relever que plusieurs études ont rapporté un effet bénéfique d’un exercice léger (7,5 km) ou modéré (11 à 15 km sur 4 à 8 semaines sur tapis roulant) après induction chirurgicale (déstabilisation articulaire)13 ou chimique14 de l’arthrose dans le genou du rat. Il en fut de même sur le processus dégénératif cartilagineux induit sur le modèle d’ostéoporose par ovariectomie chez la ratte, même si l’exercice n’a eu aucun effet sur la densité minérale osseuse15. À l’inverse, sur un modèle chirurgical (post-trauma) arthrosique chez le rat, un autre type d’exercice (cylindre rotatoire) a aggravé les lésions16. De plus, aussi bien chez la souris que chez le rat, la dégradation cartilagineuse liée à l’âge n’a pas été influencée (ni amélioration, ni détérioration) par l’exercice. Par ailleurs, au niveau moléculaire, les études sur culture cellulaire ont montré qu’une charge mécanique régulière sur les chondrocytes réduisait la dégradation du cartilage médiée par les métallo-protéinases, ainsi que l’induction de la cascade inflammatoire (nitrergique et prostanoïde) initiée par les cytokines (TNF-α et IL-1β)17. Une étude génomique sur le modèle chimique d’arthrose chez le rat a démontré que l’exercice modéré (11 km en 21 jours) sur tapis roulant initié 1 jour après l’induction de l’arthrose (et pas 5 ou 9 jours, quand l’arthrose induite est plus sévère) inhibe l’expression de gènes liés à l’activation du facteur de transcription nucléaire (NF-κB)17, proposant de fait un mécanisme anti-inflammatoire pour l’action structurelle (sur le cartilage) de l’exercice.

5Il est généralement accepté qu’un exercice approprié combat la perte progressive de la masse musculaire, en force et en qualité. Même un exercice sur tapis roulant modéré et de courte durée (1 mois) débuté à un âge avancé est à même d’inhiber l’apoptose du muscle squelettique lié à l’âge et ainsi de constituer une stratégie efficace pour améliorer la performance physique et la force musculaire chez les vieux rats. Si l’exercice ne se traduit pas en bénéfices (ou dommages) structurels sur le cartilage, ni chez la souris, le rat ou le chien (près de 10 000 km courus en 10 ans)18, il est clair que l’exercice diminue les lésions lors d’induction d’arthrose chez le rat13-15, la souris6, et on peut aussi penser que les bénéfices sur la proprioception et la force musculaire puissent se traduire par une douleur arthrosique mieux contrôlée. Si certains résultats peuvent paraître contradictoires, il se dégage en fait un pattern : une altération intrinsèque ou un exercice excessif conduit à une incidence plus élevée d’arthrose, alors qu’un exercice modéré soit ne contribue pas à la dégénérescence articulaire, soit est bénéfique à diminuer le risque d’arthrose chez l’animal19. Outre les études précitées sur les modèles rongeurs, ceci a également été rapporté chez le lapin, le hamster, ou le cheval. Considérant les limites des études antérieures sur leur applicabilité à l’humain, en raison de leur nature expérimentale, la diversité d’espèce et leur faible analogie anatomique, biomécanique, génomique, musculaire, etc. (en particulier chez les rongeurs) à l’humain, ainsi que la quasi-exclusivité des évaluations de nature structurelle (et non pas fonctionnelle), nous avons décidé de concentrer nos travaux sur les animaux de compagnie et sur les évaluations fonctionnelles.

6En effet, il a été démontré que l’humain et les mammifères coureurs, comme le chien et le chat, partagent le même système endocannabinoïde induit par l’exercice à l’origine du « buzz » (runner’s high) associé à l’exercice, mais que celui-ci ne se retrouve pas chez les mammifères non coureurs (comme le furet)20. Nos travaux sur le modèle d’arthrose canine chirurgicale ont démontré une douleur (quantifiée par l’analyse cinétique, soit le poids mis sur le membre arthrosique) corrélée au développement des lésions de moelle osseuse (quantifiée par IRM)21, tout comme chez l’être humain. Le niveau de douleur fut aussi corrélé au développement d’ostéophytes et d’effusion articulaire, des mesures destinées à stabiliser l’articulation21. Finalement, l’atteinte cartilagineuse fut plus grande chez les animaux témoignant d’une récupération fonctionnelle plus élevée21, confirmant que l’activité des chiens arthrosiques expérimentaux peut se traduire en dommages au cartilage. Au-delà de l’analogie anatomique, structurelle, biomécanique, moléculaire et génomique entre arthrose canine et humaine, nous rapportons une similitude structure-fonction (douleur) qui supporte une traductabilité élevée des résultats obtenus dans l’arthrose canine vers l’humain21. Dans l’arthrose naturelle canine, nous avons au préalable caractérisé les signatures cinétiques de l’arthrose. Un exercice modéré (course de 1,2 km en laisse) a conduit à une exacerbation des altérations cinétiques chez les chiens arthrosiques, mais pas chez les chiens normaux22. Nous avons alors observé que les chiens éprouvant le plus de douleur lors de l’évaluation cinétique étaient également ceux avec le plus faible niveau d’activité physique (évalué par des accéléromètres télémétriques)21. Plus intéressant encore, avec une augmentation minimale d’activité quotidienne de + 20 min (telle que fréquemment conseillée en arthrose humaine), on obtient une hausse moyenne du pic de force verticale (PFV) de + 3,4 % BW (body weight), soit une valeur qui dépasse le changement minimalement détectable à 95 % sur PVF calculé dans notre méta-analyse à 2,0 % BW21. Avec + 54 min d’activité par jour, la répercussion moyenne sur PFV est alors de + 4,4 % BW avec un intervalle de confiance à 95 % [2,1 – 6,8 % BW] permettant dès lors d’assurer que le chien s’est amélioré dans son évaluation cinétique. Ces résultats concordent avec une étude récente sur la dysplasie de la hanche canine au cours de laquelle le score moyen de boiterie s’est significativement amélioré pour les chiens présentant un exercice quotidien de plus de 60 min vs ceux avec un exercice de moins de 20 min/j, sans influence du niveau (élevé ou faible) de l’intensité d’exercice23.

7Dans l’arthrose naturelle féline, nous avons de la même manière débuté par une caractérisation du profil d’atteinte cinétique24, accélérométrique25 et cinématique26. Nous avons obtenu dès la 3e semaine une amélioration du profil cinétique mais pas accélérométrique des chats arthrosiques soumis à un exercice modéré, un effet qui s’est maintenu dans le temps27. De plus, une mesure du seuil de retrait mécanique de la patte (Von Frey électronique) a permis de classifier le niveau d’allodynie comme présent chez 25 % des chats arthrosiques. Si la majorité des chats arthrosiques traités au meloxicam (un anti-inflammatoire non-stéroïdien), en addition à l’exercice, a montré une amélioration cinétique et accélérométrique, cela n’a pas été le cas des allodyniques27.

8En conclusion, l’exercice appliqué en particulier sur ces modèles naturels de douleur chronique chez l’animal corrobore les bienfaits rapportés de manière identique chez l’humain19. En outre, ces modèles expérimentaux permettent d’investiguer plus aisément les mécanismes mis en jeu, et une connaissance de plus en plus poussée de leurs limitations et de leur translationabilité permettra de préciser la nature, la durée et la fréquence d’exercice la plus souhaitable afin de participer au contrôle de la douleur rencontrée.

Remerciements

9L’auteur tient à remercier tout le personnel du laboratoire du GREPAQ de l’Université de Montréal, et en particulier Mme Dominique Gauvin, Dr Martin Guillot, Dr Bertrand Lussier et M. Maxim Moreau dont les travaux de recherche illustrent ce texte. La collaboration avec l’Unité de recherche en arthrose du Centre de recherche du Centre hospitalier universitaire de Montréal, Drs Johanne Martel-Pelletier et Jean-Pierre Pelletier, est essentielle à ces projets. De plus, le soutien des organismes gouvernementaux fédéraux (CRSNG, IRSC, FCI) et provinciaux (FRQ-NT, FRQ-S) ainsi que des entreprises privées (ArthroLab Inc., Boehringer-Ingelheim, Zoetis, Nestlé Purina, MediCal-Royal Canin) doit être souligné.

Bibliographie

Références bibliographiques

1. Cobianchi S, et al. Differential effects of activity dependent treatments on axonal regeneration and neuropathic pain after peripheral nerve injury. Exp. Neurol. 2013; 240: 157-167.

2. Stagg NJ, et al. Regular exercise reverses sensory hypersensitivity in a rat neuropathic pain model: Role of endogenous opioids. Anesthesiology. 2011; 114: 940-948.

3. Galdino GS, et al. Differential involvement of central and peripheral α2 adrenoceptors in the antinociception induced by aerobic and resistance exercise. Anesth & Anal. 2013; 116; 703-711.

4. Binder W, et al. Sympathetic activation triggers endogenous opioid release and analgesia within peripheral inflamed tissue. Eur J Neurosci. 2004; 20: 92-100.

5. Mercken EM, et al. Of mice and men: The benefits of caloric restriction, exercise, and mimetics. Ageing Res Rev. 2012; 11: 390-398.

6. Griffin TM, et al. Induction of osteoarthritis and metabolic inflammation by a very high-fat diet in mice: Effects of short-term exercise. Arthritis Rheum. 2012; 64: 443-453.

7. Kealy RD, et al. Effects of diet restriction on life span and age-related changes in dogs. J Am Vet Med Assoc. 2002; 220: 1315-1320.

8. Krontveit RI, et al. Risk factors for hip-related clinical signs in a prospective cohort study of four large dog breeds in Norway. Prev Vet Med. 2012; 103: 219-227.

9. Bound NJ, et al. Assessment of veterinary practitioners in the Bristish Isles’ approaches towards the management of canine osteoarthritis. Vet Rec. 2011; 168: 563.

10. Pap G, et al. Development of osteoarthritis in the knee joints of Wistar rats after strenuous running exercise in a running wheel by intracranial self-stimulation. Pathol Res Pract. 1998; 194: 41-47.

11. Beckett J, et al. Excessive running induced cartilage degeneration in knee joints and alters gait of rats. J Orthop Res. 2012; 30: 1604-1610.

12. Franciozi CES, et al. Gradual strenuous running regimen predisposes to osteoarthritis due to cartilage cell death and altered levels of glycosaminoglycans. Osteoarthritis Cartilage. 2013; 21: 965-972.

13. Galois L, et al. Dose-response relationship for exercise on severity of experimental osteoarthritis in rats: A pilot study. Osteoarthritis Cartilage. 2004; 12: 779-786.

14. Cifuentes DJ, et al. Decrease in oxidative stress and histological changes induced by physical exercise calibrated in rats with osteoarthritis induced by monosodium iodoacetate. Osteoarthritis Cartilage. 2010; 18: 1088-1095.

15. Chang TK, et al. The influence of long-term treadmill exercise on bone mass and articular cartilage in ovariectomized rats. BMC Musculoskeltal Dis. 2010; 11: 185.

16. Appleton CTG, et al. Forced mobilization accelerates pathogenesis: Characterization of a preclinical surgical model of osteoarthritis. Arthr Res & Ther. 2007; 9: R13.

17. Nam J, et al. Transcriptome-wide gene regulation by gentle treadmill walking during the progression of monoiodoacetate-induced arthritis. Arthritis Rheum. 2011; 63: 1613-1625.

18. Newton PM, et al. The effect of lifelong exercise on canine articular cartilage. Am J Sports Med. 1997; 25: 282-287.

19. Cymet TC & Sinkov V. Does long-distance running cause osteoarthritis? J Am Osteopath Assoc. 2006; 106: 342-345.

20. Raichlen DA, et al. Wired to run: Exercise-induced endocannabinoid signalling in humans and cursorial mammals with implications for the ‘runner’s high’. J Exp Biol. 2012; 215: 1331-1336.

21. Moreau M, et al. Natural and experimentally induced models of canine osteoarthritis: Differences, translational value and use optimization. Biomed Res Int. 2013. In press.

22. Beraud R, et al. Effect of exercise on kinetic gait analysis of dogs afflicted by osteoarthritis. Vet Comp Orthop Traumatol. 2010; 23: 87-92.

23. Greene LM, et al. Associations among exercise duration, lameness severity, and hip joint range of motion in Labrador retrievers with hip dysplasia. J Am Vet Med Assoc. 2013; 242: 1528-1533.

24. Moreau M, et al. Kinetic peak vertical force measurement in cats afflicted by coxarthritis: Data management and acquisition protocols. Res Vet Sci. 2013; 95: 219-224.

25. Guillot M, et al. Evaluation of osteoarthritis in cats: Novel information from a pilot study. Vet Surg. 2012; 41: 328-335.

26. Guillot M, et al. Coxofemoral joint kinematics using video-fluoroscopic images of treadmill walking cats: Development of a technique to objectively assess OA-associated disability. J Fel Med Surg. 2013. Submitted.

27. Guillot M, et al. Characterization of osteoarthritis in cats and meloxicam efficacy using objective chronic pain evaluation tools. Vet J. 2013 ; 196 : 360-367.

Auteur

Professeur titulaire, Faculté de médecine vétérinaire de l’Université de Montréal, St-Hyacinthe, Directeur du Groupe de recherche en pharmacologie animale du Québec (GREPAQ)

© Presses de l’Université de Montréal, 2013

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