Neuromuscular fatigue in healthy muscle: Underlying factors and adaptation mechanisms

ObjectivesThis review aims to define the concept of neuromuscular fatigue and to present the current knowledge of the central and peripheral factors at the origin of this phenomenon. This review also addresses the literature that focuses on the mechanisms responsible for the adaption to neuromuscular fatigue.MethodOne hundred and eighty-two articles indexed in PubMed (1954–2010) have been considered.ResultsNeuromuscular fatigue has central and peripheral origins. Central fatigue, preponderant during long-duration, low-intensity exercises, may involve a drop in the central command (motor, cortex, motoneurons) elicited by the activity of cerebral neurotransmitters and muscular afferent fibers. Peripheral fatigue, associated with an impairment of the mechanisms from excitation to muscle contraction, may be induced by a perturbation of the calcium ion movements, an accumulation of phosphate, and/or a decrease of the adenosine triphosphate stores. To compensate for the consequent drop in force production, the organism develops several adaptation mechanisms notably implicating motor units.ConclusionFatigue onset is associated with an alteration of the mechanisms involved in force production. Then, the interaction between central and peripheral mechanisms leads to a series of events that ultimately contribute to the observed decrease in force production.

RésuméObjectifsCette revue vise à définir la notion de fatigue neuromusculaire et à présenter les connaissances actuelles relatives aux facteurs centraux et périphériques à l’origine de ce phénomène au niveau du muscle sain. Cette revue aborde également la littérature traitant des mécanismes mobilisés afin de s’adapter à la fatigue.MéthodeCent quatre-vingt-deux articles indexés dans PubMed (1954–2010) ont été considérés.RésultatsLa fatigue neuromusculaire a des origines centrales et périphériques. La fatigue centrale, prépondérante pour les exercices de faible intensité et de longue durée, impliquerait une baisse de la commande centrale (cortex moteur, motoneurone) influencée par l’activité des neurotransmetteurs cérébraux et les afférences musculaires. La fatigue périphérique, associée à une altération des mécanismes allant de l’excitation à la contraction musculaire, serait induite par une perturbation des mouvements d’ions calcium, une accumulation de phosphate, et/ou une baisse des réserves en adénosine triphosphate. Pour pallier cette diminution de la force produite, l’organisme développe plusieurs mécanismes adaptatifs impliquant notamment l’activité des unités motrices.ConclusionL’apparition de la fatigue est accompagnée d’une altération des mécanismes impliqués dans la production de force. L’interaction entre ces mécanismes centraux et périphériques engendre alors une cascade d’événements participant à la baisse de la force produite.