Stimulation électrique fonctionnelle
Stimulation électrique pour la rééducation et la suppléance fonctionnelles. Applications

4.1 Principe

Comme nous l'avons vu au paragraphe , les cellules impliquées dans la génération de mouvement – cellules musculaires et cellules nerveuses – sont excitables. De manière naturelle, les PA prennent naissance au niveau du corps cellulaire des motoneurones alpha, situés dans la moelle épinière, derniers relais entre le SNC et l'unité motrice du muscle cible. En l'absence d'entrée activatrice au niveau de ce motoneurone, plus aucune contraction ne prend place induisant de fait la paralysie du muscle concerné. Mais les cellules étant excitables, une impulsion électrique peut provoquer une dépolarisation de la membrane de la cellule musculaire ou de l'axone de la cellule nerveuse. Un PA peut être ainsi artificiellement produit ; il induit une contraction des fibres musculaires de l'unité motrice que l'axone innerve. Lorsque les fibres musculaires sont stimulées, on parle de myostimulation, alors que la neurostimulation stimule les axones. Les propriétés électriques de chacune de ces cellules font que la neurostimulation est plus efficace car elle demande moins d'énergie. En augmentant la largeur et l'amplitude du stimulus, il est possible de dépolariser des cellules de diamètre de plus en plus faible et de plus en plus éloigné des électrodes. C'est de cette manière que l'on peut moduler la force produite artificiellement, on appelle ce principe le recrutement.

L'ordre de recrutement artificiel est globalement l'inverse de l'ordre naturel puisque les fibres de gros diamètre sont activées en premier ; ce sont les fibres les plus fatigables (générant une force importante et rapide). Par ailleurs, ce mode d'activation induit nécessairement une contraction quasi synchrone des unités motrices, ce qui n'est pas non plus naturel.

La réponse mécanique à un stimulus correspond à une réponse impulsionnelle « twitch response », et la succession de stimuli provoque une contraction continue du muscle pourvu que la fréquence soit suffisamment élevée. Au-delà de la fréquence de fusion, les fibres se tétanisent, c'est-à-dire que la phase de relaxation n'a plus le temps de se produire. Si on augmente encore la fréquence, la force induite augmente jusqu'à saturer. Cependant, on utilise peu la fréquence pour moduler la force car la dynamique de cette commande est moindre et la fatigue induite est grande. Là encore, la contraction musculaire naturelle ne provoque pas la tétanie des unités motrices, mais l'asynchronisme des activations...