Effects of unilateral knee extensor muscle fatigue induced by stimulated and voluntary contractions on postural control during bipedal stance

SummaryObjectiveThis study aim was to compare the effects of unilateral knee extensor fatigue induced by electrically stimulated (ES) and voluntary (VOL) contractions on postural control during bipedal stance.MethodsSeventeen healthy active males (21.5 ± 2 years) completed these two fatiguing exercises of the quadriceps femoris muscle. Both exercises were of equal duration (130 repetitions of 5 seconds, each separated by a rest period of 2 seconds) and intensity (20% isometric maximal voluntary contraction [MVC]). Both MVC and postural control were recorded using an ergometer and a force platform that registered the centre of foot pressure (COP). We analyzed the spatiotemporal COP parameters (in eyes closed condition) and the spectral power density given by the wavelet transform. Recordings were performed before (PRE condition) and after the completion of each fatiguing task (immediately: POST condition; and after a 5-minute recovery: POST 5 condition).ResultsIn the POST and POST 5 conditions, the ES exercise affected MVC more than the VOL exercise but the bipedal postural control was similarly deteriorated for both exercises.ConclusionsThe disturbance of the bipedal postural control after unilateral knee muscle fatigue is not only related to a reduction in muscle strength but also (especially) to an impairment of the effectiveness of sensory inputs. Unilateral knee muscle fatigue induced by ES similarly degrades the bipedal postural control as that induced by VOL, and the duration of the recovery of postural control did not differ between both fatiguing exercises.

RésuméBut de l’étudeCette étude avait pour objectif de comparer les effets sur le contrôle postural bipodal de la fatigue unilatérale de la musculature du genou induite par contractions électro-induites (ES) et volontaires (VOL).Sujets et méthodesDix-sept hommes sains (21,5 ± 2 ans) ont réalisé les deux exercices dont la durée (130 répétitions de cinq secondes séparées de deux secondes de repos) et l’intensité (20 % de la force maximale volontaire) étaient équivalentes. La force maximale volontaire et le contrôle postural ont été mesurés grâce à un capteur de force et une plate-forme de force qui enregistre le déplacement du centre des pressions. Nous avons analysé les paramètres spatiotemporels du centre des pressions (condition yeux fermés) et la puissance spectrale par une décomposition en ondelettes du signal stabilométrique. Les mesures ont été réalisées avant (condition PRE) et après la réalisation de chaque exercice (soit immédiatement après : condition POST ; soit cinq minutes après : condition POST 5).RésultatsEn conditions POST et POST 5, ES a davantage affecté la force que VOL mais le contrôle postural a été indifféremment perturbé par les deux exercices.ConclusionsLa perturbation du contrôle postural bipodal à l’issue d’une fatigue unilatérale des extenseurs du genou n’est pas seulement liée à une perte de force musculaire mais semble également (et particulièrement) liée à un affaiblissement de l’efficacité des afférences sensorielles. La fatigue unilatérale de la musculature du genou induite par les contractions ES dégrade le contrôle postural bipodal de la même manière que celle induite par contractions VOL et les vitesses de récupération des capacités posturales ne diffèrent pas entre les deux exercices.