Développement d'un protocole d’évaluation et d’un programme d’entraînement de la capacité cardiorespiratoire chez des usagers d’un fauteuil roulant manuel

Abstract

Les usagers d’un fauteuil roulant (FR) manuel ont une capacité cardiorespiratoire habituellement fortement diminuée suite à aux déficiences physiques ayant mené à l’incapacité à la marche et à leur mode de vie souvent sédentaire. Cependant, peu d'outils sont disponibles pour l'évaluation et l'entraînement de la capacité cardiorespiratoire spécifique à la propulsion d’un FR manuel. Les objectifs principaux de cette thèse étaient 1) de proposer et d'évaluer un protocole d’épreuve d’effort en FR manuel sur un tapis roulant motorisé et 2) d’étudier la faisabilité, la sécurité et les effets d’un entraînement cardiorespiratoire par intervalles à haute intensité en FR manuel effectué dans la communauté. Trois projets distincts font partie de cette thèse. Projet #1 - Exigences cardiorespiratoires lors de la propulsion d'un FR manuel sur un tapis roulant motorisé: 17 usagers d'un FR manuel ont effectué 12 essais randomisés de propulsion composés d'une combinaison d'une pente (0°, 2,7°, 3,6° et 4,8°) et d'une vitesse (0,6, 0,8 et 1,0 m/s) sur un tapis roulant motorisé. Les réponses cardiorespiratoires ont été mesurées et l'effet de la pente et de la vitesse sur celles-ci fut calculé. Un nouveau protocole d’épreuve d’effort fut proposé en se basant sur l'effet de la pente et de la vitesse sur la consommation d'oxygène (VO2). Projet #2 - Qualités psychométriques de l’épreuve d’effort : Au total 28 usagers d'un FR manuel ont participé à ce projet. La fidélité test-retest et le changement minimal détectable ont été quantifiés en comparant les réponses cardiorespiratoires maximales mesurées lors de deux épreuves d’effort sur tapis roulant effectuées lors d’occasions différentes. La validité concomitante des réponses cardiorespiratoires maximales mesurées lors de l’épreuve sur tapis roulant a été vérifiée en les comparant avec celles obtenues lors d’une épreuve d’effort sur un ergocycle pour les membres supérieurs. Projet #3- Programme d'entraînement: Onze usagers d'un FR manuel ont été répartis aléatoirement entre un groupe effectuant un programme d'entraînement cardiorespiratoire par intervalles à haute intensité (HIIT) (N=6) et un groupe effectuant un programme d'entraînement cardiorespiratoire continu à intensité modérée (N=5). Ces programmes de 40 minutes/séance à raison de trois séances/semaine pendant six semaines étaient effectués en FR manuel dans la communauté sous la supervision indirecte d'un physiothérapeute. La faisabilité, la sécurité et l'efficacité sur l'amélioration de la capacité cardiorespiratoire et de la force des membres supérieurs ont été mesurées et comparées entre les deux programmes. Les résultats du projet #1 ont démontré que les réponses cardiorespiratoires augmentaient avec l’augmentation de la pente ou de la vitesse du tapis roulant pour presque toutes les conditions. L’équation de prédiction de la VO2 a permis de développer un protocole d’épreuve d’effort en propulsion d’un FR sur un tapis roulant motorisé fidèle et valide pour évaluer la capacité cardiorespiratoire des usagers d’un FR manuel. Aussi, le programme d’entraînement HIIT s’est avéré sécuritaire lorsqu’effectué dans la communauté bien que des précautions doivent être prises lorsque les individus présentent de la douleur aux membres supérieurs. De plus, les routes bien entretenues et les endroits peu achalandés sont des endroits sécuritaires et appréciés pour l’entraînement en FR manuel. Finalement, l’efficacité du programme d’entraînement HIIT n’a pas été démontrée après six semaines d’entraînement, mais les améliorations subjectives rapportées par les participants appuient sa pertinence.

Manual wheelchair (MWC) users usually have a strongly reduced cardiorespiratory capacity due to both the physical disabilities which brought the need for a wheelchair and to their often sedentary lifestyle. However, very few tools are available for the evaluation and the training of the cardiorespiratory fitness aimed specifically at MWC users. The main goals of this thesis were to 1) propose and evaluate a MWC stress test protocol on a motorized treadmill and 2) to study the feasibility, the safety and the impacts of a community-based high-intensity interval MWC cardiorespiratory training. This thesis is composed of three distinct projects. Project #1 – Cardiorespiratory requirements during MWC propulsion on a motorized treadmill: 17 MWC users completed 12 randomized trials composed of a combination of a slope (0°, 2.7°, 3.6° and 4.8°) and a speed (0.6, 0.8 and 1.0 m/s) on a motorized treadmill. The cardiorespiratory responses have been measured and the effects of changes of slope and speed on them have been calculated. A new stress test protocol was then proposed according to the effects of the slope and the speed on oxygen consumption (VO2). Project #2 – Psychometric properties of the stress test: A total of 28 MWC users took part to this project. The test-retest reliability and the minimal detectable change (MDC) were quantified by comparing the maximal cardiorespiratory responses measured during two stress tests completed on two separate occasions. The verification of the concurrent validity was done by comparing the maximal cardiorespiratory responses measured during the treadmill stress tests with those measured during a stress test on an arm crank ergometer. Project #3: Training program: 11 MWC users were randomly assigned to either a group doing a high-intensity interval training (HIIT) (N=6) or a group doing a continuous, moderate-intensity cardiorespiratory training (N=5). These programs lasted 40 minutes/session, 3 days/weeks for a duration of 6 weeks and were executed in a MWC in a community setting under the indirect supervision of a physiotherapist. The feasibility, safety and effectiveness regarding an increase in cardiorespiratory capacity and upper extremity strength were measured and compared between programs. The results of project #1 did show higher cardiorespiratory responses with an increase in the treadmill slope or speed for almost all conditions. The prediction equation for the VO2 allowed for a stress test protocol to be developed and which can be used as a reliable and valid test of the cardiorespiratory capacity on a motorized treadmill for MWC users. Furthermore, the HIIT program was deemed safe while executed in a community setting, while precautions should be taken when individuals have upper extremity pain. Also, well-maintained roads and less crowded areas are popular and safe MWC training places. Finally, the effectiveness of the 6 weeks HIIT training program has not been confirmed, but the subjective improvements reported by the patients support the relevance of the program.