L'évaluation en laboratoire et sur le terrain vers la prévention des blessures à l’épaule chez les athlètes de sports aquatiques et d’armée du bras

Abstract

Chez les athlètes de sports aquatiques et d’armée du bras, les blessures chroniques à l’épaule représentent un obstacle majeur à la performance et sont parmi les blessures les plus courantes. Les rotations répétitives de l’épaule dans ces sports peuvent provoquer des adaptations cinématiques et tissulaires pouvant mener au développement de pathologies chroniques de l’épaule. Cependant, l’incidence des blessures à l’épaule étant souvent multifactorielle, il n’y a pas de consensus sur les facteurs de risque et les tests de dépistage prédicteurs de ces blessures. Cette thèse avait pour objectifs d’approfondir les connaissances du fonctionnement de l’épaule lors d’efforts maximaux et répétitifs, et d’évaluer la validité diagnostique de méthodes d’évaluation de terrain visant à identifier les déficits fonctionnels des membres supérieurs. La première étude a mis en évidence le rôle important dans la stabilité de l’épaule du subscapulaire et du dentelé antérieur. De plus, l’analyse des enveloppes du signal électromyographique (EMG) suggère que les contractions excentriques et à vitesse élevée permettraient un recrutement plus rapide des muscles du complexe de l’épaule. Il semble aussi que les patrons de recrutement musculaire soient associés à l’allongement du muscle, mais que dans certains cas, ces relations diffèrent selon que le muscle agisse comme actionneur ou stabilisateur. La deuxième étude a fourni des informations précieuses sur la cinétique de la fatigue chez les muscles du complexe de l’épaule lors de rotations internes et externes maximales dynamiques répétées. Le grand pectoral, le deltoïde médian, le trapèze supérieur, l’infra-épineux et le subscapulaire présentaient des signes de fatigue, en particulier durant leur phase agoniste, ce qui était associé à une diminution du couple maximal développé. La fatigue des muscles périscapulaires et de la coiffe des rotateurs suggèrent que la stabilité de l’épaule pourrait être compromise en présence d’une fatigue aigüe et augmenter le risque d’abutement de l’épaule. Finalement, le troisième article et les résultats complémentaires suggèrent que le Kerlan-Jobe orthopaedic clinic shoulder and elbow score est un outil de dépistage intéressant pour identifier les athlètes blessés à l’épaule, mais que le Closed kinetic chain upper extremity stability test ne devrait pas être utilisé de façon autonome à cet effet. L’utilisation d’un algorithme de k-moyennes a notamment permis d’identifier les athlètes souffrant d’une blessure avec plus de précision que l’utilisation de valeurs de seuil. En bref, les résultats de cette thèse suggèrent l’inclusion progressive d’un entraînement excentrique à grande vitesse et le développement des capacité d’endurance musculaire des muscles périscapulaires et de la coiffe des rotateurs dans les programmes de rééducation et de renforcement de l’épaule. De plus, la combinaison des méthodes de transformation temps-fréquence du signal EMG et la cartographie paramétrique statistique permettent d’analyser les changements de la fréquence médiane instantanée lors de contractions dynamiques, ce qui pourrait s’appliquer à de futures études sur la fatigue musculaire lors de répétitions de mouvements sportifs. Enfin, il y a toujours un besoin de développer des mesures de performance pour le haut du corps ayant une bonne validité diagnostique. Le recours à des méthodes d’apprentissage automatique pourrait améliorer les protocoles de dépistage des blessures chroniques à l’épaule chez les athlètes en sports aquatiques et d’armée du bras en permettant aux intervenants de prendre des décisions basées sur l’interprétation multifactorielle et non linéaire des mesures cliniques, autodéclarées et de performance.

In athletes competing in aquatic or overhead sports, chronic shoulder injuries are a major obstacle to performance and are among the most common injuries. The repetitive shoulder rotations required by these sports can cause kinematic and muscular adaptations that can lead to the development of chronic injuries at the shoulder. However, since the incidence of shoulder injuries is often multifactorial, there is no consensus on the risk factors and the best predictive screening tests for these injuries. The objectives of this thesis were to deepen the knowledge about shoulder function during maximal and repetitive efforts, and to evaluate the diagnostic validity of field evaluation methods aimed at identifying functional deficits of the upper limbs. The first study highlighted the important role in shoulder stability of the subscapular and serratus anterior. In addition, analysis of the electromyographic envelopes (EMG) suggests that eccentric and high speed contractions would allow faster recruitment of shoulder girdle muscles. It also appears that muscle recruitment patterns are associated with muscle lengthening, yet in some cases, these relationships differ depending on whether the muscle acts as prime mover or stabilizer. The second study provided valuable information on the kinetics of fatigue in the muscles of the shoulder girdle during repeated dynamic internal and external maximal rotations. The pectoralis major, medial deltoid, superior trapezius, infraspinatus and subscapularis showed signs of fatigue, particularly during their agonist phase, which was associated with a decrease in the maximum developed torque. Fatigue in the periscapular and rotator cuff muscles suggest that shoulder stability may be compromised in the presence of acute fatigue and could increase the risk of shoulder impingement. Finally, the third article and the complementary results suggest that the Kerlan-Jobe orthopaedic clinic shoulder and elbow score is an interesting screening tool to identify athletes with a shoulder injury, but that the Closed kinetic chain upper extremity stability test should not be used as a stand-alone test for this purpose. In particular, the use of a k-means algorithm made it possible to identify injured athletes more accurately than by using cut-off criteria. In short, the results of this thesis suggest to gradually include eccentric highspeed exercises and to develop the muscular endurance capacity of the scapular and rotator cuff muscles as part of rehabilitation and shoulder strengthening programs. In addition, the combination of EMG time-frequency transformation methods and statistical parametric mapping allows analysis of changes in instantaneous median power frequency during dynamic contractions which could be applicable to future studies monitoring muscle fatigue during repetitive sport movements. Finally, there is still a need to develop physical performance measures of the shoulder with good diagnostic validity. The use of machine learning methods could improve detection of chronic shoulder injuries in aquatic and overhead athletes by allowing clinicians to make decisions based on a multifactorial and nonlinear interpretation of clinical, self-reported and performance measures.