Promouvoir l’apprentissage moteur et la neuroplasticité par le pédalage excentrique

L’exercice physique est reconnu pour favoriser l’apprentissage moteur en modulant divers processus sous-jacents à la neuroplasticité. Parmi les différents types d’exercice physique, le pédalage est largement utilisé et la majorité des études se sont concentrées sur le pédalage concentrique. Il a été démontré que cette modalité de pédalage peut améliorer l’apprentissage moteur et peut moduler des mécanismes sous-jacents à la neuroplasticité, notamment en influençant l’excitabilité du cortex moteur primaire (M1). Une autre modalité de pédalage, le pédalage excentrique, repose sur une stratégie musculaire opposée : les muscles s’allongent afin de résister à une charge imposée par un moteur, ce qui entraîne une rotation inverse des pédales. L’effet de cette modalité de pédalage innovante en sciences de l’activité physique sur l’apprentissage moteur et les mécanismes sous-jacents de la neuroplasticité demeure encore peu exploré. Pourtant, le pédalage excentrique présente des caractéristiques distinctes, notamment un faible coût cardiovasculaire et un effort perçu moindre comparé au pédalage concentrique. C’est dans ce contexte que s’inscrit la présente thèse, qui vise à mieux comprendre l’effet de différentes modalités d’exercice de pédalage sur l’apprentissage moteur et la neuroplasticité. Plus précisément, cette thèse explore comment deux modalités de pédalage, le pédalage excentrique et le pédalage concentrique, peuvent influencer l’apprentissage moteur et moduler des mécanismes sous-jacents à la neuroplasticité, chez des adultes en bonne santé. Il a déjà été démontré que le pédalage excentrique entraîne une activation fronto-pariétale plus marquée que le pédalage concentrique. Cette région cérébrale joue un rôle clé dans les processus d’apprentissage moteur. Nous avons donc émis l’hypothèse que le pédalage excentrique améliorera davantage l’apprentissage moteur et induira une modulation plus marquée de l’excitabilité du M1, comparativement au pédalage concentrique et au repos. Deux volets complémentaires structurent ce travail de thèse : un volet centré sur l’apprentissage moteur (études 1 et 2), et un volet centré sur la neuroplasticité (études 3 et 4). L’étude 1 consiste en une revue de portée préenregistrée qui avait pour objectif de cartographier les connaissances actuelles concernant l’exercice physique et l’apprentissage moteur. Soixante-six sources ont été incluses (62 études expérimentales et 4 articles de revue), majoritairement menées auprès de populations en bonne santé. L’exercice aérobie, en particulier à haute intensité, était largement privilégié dans les études. Le pédalage concentrique, représentait l’approche la plus fréquemment utilisée et aucune étude n’a utilisé le pédalage excentrique. De plus, plusieurs lacunes ont été identifiées : une faible représentation des populations cliniques, une imprécision dans la prescription et le rapport de l’intensité de l’exercice, une rareté des études portant sur l’exercice en résistance, ainsi que l’absence fréquente de tests de rétention à long terme. Ces limites rendent difficile une compréhension complète des effets de l’exercice physique sur l’apprentissage moteur. L’étude 2 avait pour objectif de comparer les effets d’une seule séance de pédalage excentrique sur l’apprentissage moteur comparé au pédalage concentrique et au repos. Un total de 60 jeunes adultes en bonne santé ont été répartis en trois groupes, ayant chacun réalisé une séance de 20 minutes de pédalage excentrique, de pédalage concentrique, ou de repos. Les deux conditions de pédalage ont été réalisées à une intensité modérée correspondant à 70 % du pic de la fréquence cardiaque. Une tâche de suivi continu a été utilisée pour évaluer l’acquisition motrice et l’apprentissage moteur (à travers un test de rétention 48 heures après l’intervention). Les résultats ont montré une performance supérieure du groupe excentrique, lors de l’acquisition et lors du test de rétention, comparativement aux groupes concentrique et repos. Le groupe concentrique a également montré une performance supérieure à celle du groupe repos lors du test de rétention. Ces résultats suggèrent que le pédalage excentrique améliore l’apprentissage moteur dans une plus grande mesure que le pédalage concentrique et le repos. L’étude 3 avait pour objectif d’identifier parmi les mesures issues de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), celles qui présentent les changements les plus consistants après une séance d’exercice de pédalage. Cette revue systématique et méta-analyse préenregistrée a synthétisé les résultats très hétérogènes de 23 études ayant évalué l’effet d’une seule séance de pédalage sur l’excitabilité corticale chez des jeunes adultes. La méta-analyse a permis d’identifier une diminution de l’inhibition intracorticale à court intervalle (SICI) après l’exercice de pédalage, particulièrement aux intensités modérées et élevées, avec des effets maintenus pendant 30 minutes. Une augmentation de l’excitabilité corticospinale a également été observée, mais uniquement après un exercice de pédalage à intensité élevée. Ces résultats révèlent des mécanismes potentiels par lesquels une séance d’exercice de pédalage pourrait créer un environnement favorable à la neuroplasticité. L’étude 4 avait pour objectif d’évaluer les effets d’une séance de pédalage excentrique sur l’excitabilité du M1 comparé au pédalage concentrique et au repos. Un total de 30 jeunes adultes ont effectué trois conditions de 20 minutes : i) pédalage excentrique, ii) pédalage concentrique et iii) repos. Les deux conditions de pédalage ont été réalisées à une intensité modérée correspondant à 70 % du pic de la fréquence cardiaque. L’excitabilité du M1 a été mesurée à l’aide de la TMS avant, immédiatement après, et 20 minutes après l’exercice de pédalage ou le repos. Les résultats ont montré une augmentation de l’excitabilité corticospinale et une diminution de l’inhibition intracorticale après les deux modalités de pédalage, comparativement au repos. Toutefois, le pédalage excentrique a généré ces effets avec un effort perçu et une fréquence cardiaque moins élevés que le pédalage concentrique. Ces résultats suggèrent que le pédalage excentrique pourrait constituer une alternative moins exigeante pour moduler l’excitabilité du M1. Cette thèse offre une première investigation de l’effet du pédalage excentrique sur l’apprentissage moteur et les mécanismes sous-jacents de la neuroplasticité. Nous avons démontré que les deux exercices de pédalage (excentrique et concentrique), lorsqu’ils sont réalisés juste avant une tâche motrice, peuvent améliorer l’apprentissage moteur par rapport à une condition de repos. Toutefois, le pédalage excentrique s’est distingué par une efficacité supérieure, suggérant un effet plus robuste sur l’apprentissage moteur. Sur le plan neurophysiologique, les effets mesurés par TMS étaient relativement similaires entre les deux exercices de pédalage. Puisque les deux modalités de pédalage induisent des réponses psychophysiologiques distinctes, cela suggère que des mécanismes différents peuvent converger vers une modulation comparable de certains circuits corticaux, créant un environnement favorable à l’apprentissage moteur. Cependant, la supériorité du pédalage excentrique sur l’apprentissage moteur suggère une intervention possible de mécanismes spécifiques aux contractions excentriques qui n’ont pas été captés dans le cadre de cette thèse. Cette thèse met ainsi en évidence le potentiel prometteur du pédalage excentrique pour favoriser l’apprentissage moteur et les mécanismes sous-jacents à la neuroplasticité et ouvre des perspectives futures en réadaptation clinique et en entraînement sportif.

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