Fonction du diaphragme pour la stabilité du tronc

Par Hans Lindgren DC, 9 juil. 2011

Dans « la stabilité du tronc de l’intérieur vers l’extérieur « nous avons établi que la bonne stabilisation du tronc est générée par la double fonction du diaphragme de respiration et de soutien postural. Kolar et al (7) (8) et beaucoup d’autres (voir les références de « Core stability from the inside out ») ont montré que le diaphragme est un muscle important pour la stabilisation posturale, et aussi qu’il est sous contrôle volontaire et peut effectuer sa fonction respiratoire et ses tâches posturales simultanément.

Il n’y a pas si longtemps, le diaphragme n’était presque jamais mentionné dans les discussions sur l’entraînement du noyau et de la stabilité du noyau. Il y a encore de nombreux « experts » qui donnent des conseils concernant la stabilisation du tronc mais qui omettent complètement de mentionner le diaphragme. Cependant, la respiration du diaphragme est de plus en plus souvent mentionnée ces derniers temps. Malheureusement, elle n’est souvent ajoutée aux prescriptions d’exercices que comme commentaire final de « veillez à maintenir la respiration du diaphragme pendant l’exercice ».

Qu’est-ce que la respiration du diaphragme ?

Vous ne pouvez pas éviter d’utiliser votre diaphragme lorsque vous respirez, même si vous essayez de le faire ! Toute la respiration est effectuée par le diaphragme, que vous le vouliez ou non, à moins qu’une condition médicale ne vous empêche de l’utiliser. Le diaphragme est responsable d’environ 80% de tout le travail respiratoire lors d’une respiration tidale normale.

Diaphragme

Le diaphragme est un muscle en forme de dôme séparant les cavités thoracique et abdominale. Il possède un tendon central non contractile (arqué) à partir duquel les muscles rayonnent caudalement et vers l’extérieur pour s’insérer dans la face interne de la partie inférieure de la cage thoracique. Le diaphragme costal s’insère dans le processus xiphoïde et la face interne des 6 côtes inférieures et des cartilages costaux. Les fibres crurales partent du ligament arqué et s’insèrent dans les corps et les disques des vertèbres lombaires supérieures. Le diaphragme crural droit s’insère dans les vertèbres L 1-3 tandis que le gauche ne s’insère que dans les L 1-2. La zone d’attache (apposition) entre le diaphragme et la cage thoracique est appelée zone d’apposition (ZOA) et revêt une grande importance pour le bon fonctionnement du diaphragme. La zone d’apposition est contrôlée par les muscles abdominaux et affecte la tension diaphragmatique. L’efficacité du diaphragme dépend largement de sa position et de sa relation anatomique avec la partie inférieure de la cage thoracique.

Zone d’apposition (ZOA)

La zone d’apposition constitue une zone substantielle mais variable de la cage thoracique. En position debout au repos, la ZOA humaine représente environ 30% de la surface totale de la cage thoracique interne (11). La partie crurale du diaphragme se détache de la cage thoracique au niveau de la zone d’apposition (10) (9) (12) pendant la contraction du diaphragme pour permettre au diaphragme de descendre pendant l’inspiration. La zone d’apposition diminue d’environ 15 mm pendant une inspiration calme, tandis que la forme et la taille du dôme du diaphragme restent pratiquement constantes. À la capacité inspiratoire maximale des poumons, la ZOA est presque nulle. Le raccourcissement des fibres musculaires apposées est principalement responsable du déplacement axial du diaphragme pendant l’inspiration (2) (6). Une zone d’apposition plus petite entraînera une action inspiratoire réduite du diaphragme sur la cage thoracique (9).

Fonction du diaphragme

Lors de l’inspiration, le diaphragme se contracte et descend caudalement comme un piston dans la cavité abdominale, ce qui crée une pression négative dans la cavité thoracique qui force l’air dans les poumons et augmente simultanément la pression intra-abdominale.

Le diaphragme est notre principal muscle respiratoire et pourtant de nombreux individus sont très peu conscients de la façon de l’activer correctement. Les schémas respiratoires dysfonctionnels sont un facteur contribuant communément aux conditions de lombalgie, et c’est en fait souvent un prédicteur plus fort de lombalgie que d’autres facteurs de risque établis (15).

La respiration correcte du diaphragme est-elle la même que la respiration ventrale ?

La respiration du diaphragme est souvent appelée respiration ventrale, mais ce n’est pas correct. Lorsque le diaphragme se contracte et descend dans la cavité abdominale, la pression intra-abdominale augmente et va distendre la paroi abdominale. Dans une respiration diaphragmatique efficace, la distension de la paroi abdominale doit être tridimensionnelle avec une légère expansion dans toutes les directions. La paroi abdominale doit s’opposer à l’action du diaphragme par une contraction excentrique de tous les muscles abdominaux. L’action opposée de la paroi abdominale est très importante pour contrôler la relation longueur-tension du muscle diaphragme. Tout muscle squelettique, y compris le diaphragme, a une relation longueur-tension où la diminution de la longueur (contraction) diminue la force de la contraction. Les forces opposées créées par les muscles abdominaux dans leur contraction excentrique maintiennent la zone d’apposition et la forme en dôme du diaphragme, et facilitent ainsi l’augmentation de la force du diaphragme. La respiration ventrale ne fait que distendre l’abdomen vers l’avant, ce qui n’offre aucune résistance au mouvement du diaphragme et va donc en fait réduire la capacité du diaphragme à se contracter efficacement.

La respiration diaphragmatique idéale

La respiration diaphragmatique idéale étend les côtes inférieures vers l’extérieur dans une direction principalement latérale. La partie costale du diaphragme (ZOA) expanse à la fois la partie inférieure de la cage thoracique et la paroi abdominale lorsqu’elle se contracte (la partie crurale ne fait que déplacer l’abdomen vers l’avant avec sa contraction dirigée vers l’avant en raison de ses attaches sur la colonne lombaire). L’apposition du diaphragme sur la paroi interne de la cage thoracique permet la transmission de la pression intra-abdominale à la cage thoracique, ce qui fournit un mécanisme par lequel la contraction diaphragmatique pousse la cage thoracique vers l’extérieur pendant l’inspiration (16) (11). S’ajoute à cela le mouvement de soulèvement direct vers l’extérieur (rotation externe) que le diaphragme exerce sur les côtes au niveau de ses insertions sur la cage thoracique.

Signes d’une bonne respiration diaphragmatique

Il devrait y avoir une expansion de la partie inférieure de la cage thoracique sans aucun mouvement crânien de la poitrine, accompagnée d’une activité synchronisée de toute la paroi abdominale qui s’étend légèrement tout en contrôlant la PEI par une contraction excentrique.

Modèles respiratoires dysfonctionnels

Les causes physiques et psychologiques du dysfonctionnement respiratoire peuvent être difficiles à séparer, et la respiration dysfonctionnelle ne peut donc pas être définie simplement. Que la cause soit posturale, développementale, médicale ou émotionnelle, la présentation est toujours très similaire. Les schémas respiratoires considérés comme dysfonctionnels comprennent la respiration de la partie supérieure de la poitrine avec une expansion latérale réduite ou absente de la partie inférieure de la cage thoracique, avec une tendance à la respiration asynchrone et paradoxale. Au cours de la respiration paradoxale, le ventre est rentré et la partie inférieure de la cage thoracique se rétrécit au lieu de s’étendre pendant l’inspiration (13). Le mouvement paradoxal du diaphragme a été évalué en utilisant l’IRM pendant la respiration profonde qui a montré un mouvement vers le haut de la partie costale du diaphragme quand la partie crurale se déplace vers le bas pendant l’inspiration, et la relation inverse pendant l’expiration.

Signes posturaux d’une respiration dysfonctionnelle:

La poitrine

La cage thoracique est souvent raide et maintenue dans une position élevée qui fait tourner les côtes de façon externe et tire les fibres costales du diaphragme de sa position normale en forme de dôme vers une position plus droite et verticale. Cette position réduit la zone d’apposition et donc la contraction du diaphragme. Un évasement spontané des côtes inférieures est souvent observé.

Muscles respiratoires accessoires

Les muscles comprenant les Scalènes, le SCM, le trapèze supérieur et le Pectoralis sont souvent hypertoniques et surdéveloppés en raison du mouvement vertical accru de la cage thoracique et de l’élévation des épaules pendant l’inspiration. Les muscles extenseurs thoracolombaires sont hypertoniques et tentent de stabiliser la colonne vertébrale en l’absence d’une bonne stabilisation du tronc. Chaque respiration implique une élévation des épaules et une extension du dos. Le dysfonctionnement de la respiration est une cause fréquente de raideur et de douleur dans le dos et le cou.

Paroi abdominale

Un déséquilibre de l’activation de la paroi abdominale avec une réduction du tonus musculaire des muscles obliques externes et internes ainsi que du transversus abdominis est fréquent. Il y a généralement une hyper-tonicité du rectus abdominis surtout dans les sections supérieures. Un signe typique de dysfonctionnement de la respiration est donc une élévation marquée du rectus abdominis et des creux concaves au niveau de la paroi abdominale latérale inférieure en position couchée. Les contractions synchronisées phasiques et toniques de la paroi abdominale aident la fonction du diaphragme pendant la respiration.

Faiblesse des abdominaux : La faiblesse abdominale altère la fonction du diaphragme. Si la paroi abdominale n’offre aucune résistance à la contraction du diaphragme, celui-ci ne ferait que se déplacer vers le bas sans augmentation distincte de la PEI. L’opposition à la contraction du diaphragme effectuée par les muscles abdominaux maintient l’importante zone d’apposition et la forme en dôme du diaphragme.

Abdominaux hypertoniques : Si l’abdomen est maintenu trop fermement par les muscles abdominaux, le tendon central ne peut pas descendre. Au lieu de cela, lorsque le diaphragme se contracte, il tire crânialement sur la partie inférieure de la cage thoracique, ce qui élève et élargit les côtes. Si les côtes sont complètement fixées en place par une forte contraction des muscles abdominaux, la respiration sera entièrement effectuée avec la partie supérieure et moyenne de la poitrine. Un creusement abdominal et un haubanage trop rigide des muscles abdominaux sont donc contre-productifs pour qu’une activation idéale du diaphragme se produise.

Une activité abdominale idéale maintient la forme et la pression de la cavité abdominale suffisamment pour que l’action du diaphragme soit plus expansive sur les côtes inférieures. La pression intra-abdominale requise est créée et maintenue par l’activité synchronisée entre le diaphragme, le plancher pelvien et la paroi abdominale. La contraction excentrique de la paroi abdominale pendant l’inspiration joue un rôle crucial dans le maintien de la zone d’apposition et des rapports longueur/tension entre le diaphragme et les muscles abdominaux, ainsi que dans la création de la stabilité et du soutien du tronc. Pendant l’expiration, la contraction des muscles abdominaux augmente la longueur et la forme en dôme du diaphragme, ce qui permet une contraction efficace pendant l’inspiration

Lorsqu’on fait de l’exercice, les muscles de la paroi abdominale sont souvent fortement recrutés pendant la fin de l’expiration pour forcer l’air à sortir des poumons. Cette expiration forcée allonge les fibres du diaphragme avant la contraction suivante de l’inspiration et le diaphragme est ainsi capable de générer plus de tension, ce qui augmentera le volume inspiratoire.

Causes des schémas respiratoires dysfonctionnels

Développement : un développement non idéal au cours de la première année de vie affecte le système de stabilisation et entraîne souvent des changements posturaux. Les signes d’anomalies de développement affectant la respiration peuvent être une poitrine courte et rigide (baby-chest), un évasement des côtes inférieures dû à une activation insuffisante des chaînes abdominales obliques, et une paroi abdominale faible et saillante, souvent accompagnée d’un diastasis de la paroi abdominale. La position haute du thorax et la faiblesse de la paroi abdominale réduisent considérablement l’efficacité du diaphragme. Médical : Le volume expiratoire final des poumons a une grande influence sur la puissance de la contraction du diaphragme et son effet sur la cage thoracique. Des affections telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), l’emphysème et l’asthme sont souvent associées à une hyperinflation des poumons où l’air est piégé dans les poumons. L’hyperinflation entraîne un raccourcissement du diaphragme avec une diminution de la courbure du dôme et une réduction de la ZOA (3). Des études ont démontré que les modifications des dimensions du diaphragme produites par l’hyperinflation chronique se produisent presque exclusivement dans la zone d’apposition. Le raccourcissement du diaphragme diminue sa puissance et son efficacité. Les fibres du diaphragme qui s’attachent à la partie inférieure de la cage thoracique se retrouvent dans une orientation transversale (diaphragme bas et plat) plutôt que verticale, et les côtes inférieures passent de leur position oblique normale à une direction plus horizontale. Lorsque le diaphragme se contracte dans de telles circonstances, il est incapable de soulever et d’élargir la partie inférieure de la cage thoracique et, au contraire, les côtes latérales inférieures sont tirées vers l’intérieur pendant l’inspiration (signe de Hoover (5)). Hodges et al (4) ont montré qu’en cas de maladie respiratoire, la fonction de coordination entre le diaphragme et le muscle transverse de l’abdomen était réduite. Les maladies cardiaques affectent aussi couramment le schéma respiratoire. Emotionnel : Les états psychologiques et émotionnels altèrent souvent le contrôle respiratoire. Des études fluoroscopiques montrent que dans des situations de tension et de stress émotionnel, le diaphragme montre des signes d’hypertonicité en devenant aplati et immobile. Il est démontré que la respiration dysfonctionnelle est présente chez 11% de la population normale, chez 30% des asthmatiques et 83% des personnes souffrant d’anxiété (1). L’augmentation de la demande respiratoire modifie le schéma respiratoire et réduit souvent la capacité des muscles respiratoires à remplir leurs fonctions posturales (4).

Bénéfices supplémentaires d’une bonne respiration diaphragmatique

Comme mentionné précédemment, une bonne respiration diaphragmatique permet au diaphragme de remplir sa fonction respiratoire tout en fournissant simultanément un support de stabilisation de la colonne vertébrale par une augmentation de la pression intra-abdominale (noyau). Une respiration diaphragmatique correctement synchronisée améliore également la ventilation des poumons en augmentant le volume inspiratoire, ce qui augmente le niveau d’oxygénation du sang puisque les lobes inférieurs se dilatent davantage et que la majorité du sang envoyé aux poumons va dans les parties inférieures. Il y a un effet mécanique sur les organes de la cavité abdominale lorsqu’ils sont poussés vers le bas pendant l’inspiration diaphragmatique – La respiration thoracique dysfonctionnelle est peu profonde et dilate principalement la partie supérieure des poumons. La posture s’améliore lorsque la colonne lombaire est correctement soutenue par un PEI suffisant et qu’aucun muscle accessoire (cou, poitrine et dos) n’est recruté comme dans les schémas respiratoires dysfonctionnels.

Sommaire

La clé de la stabilisation du noyau est de maximiser l’efficacité du diaphragme à effectuer l’activité respiratoire et les tâches posturales en même temps. Kolar (7) (8) a montré que le diaphragme s’enfonce davantage dans la cavité abdominale lors d’une tâche posturale que lors d’une respiration tidale. Lorsque les tâches posturales deviennent plus exigeantes, la position expiratoire du diaphragme est plus basse que lors de la respiration tidale. En bref, cela signifie que le diaphragme peut être poussé volontairement vers le bas pour augmenter la pression intra-abdominale (PIA) et fournir un support de stabilisation pour la colonne lombaire. La clé d’une véritable stabilisation du tronc est de maintenir la pression intra-abdominale accrue tout en effectuant des cycles respiratoires normaux. Ce résultat est obtenu par l’activité synchronisée entre le diaphragme, le plancher pelvien et l’ensemble de la paroi abdominale. Le diaphragme exerce alors sa fonction respiratoire dans une position plus basse pour faciliter une PEA plus élevée. La paroi abdominale s’oppose à l’action du diaphragme. Lorsque le diaphragme se contracte pendant l’inspiration, la paroi abdominale maintient la pression intra-abdominale élevée par une contraction opposée et légèrement excentrique, et pendant l’expiration, les actions sont inversées et les muscles abdominaux se contractent de manière concentrique pour compenser la pression réduite résultant du mouvement excentrique du diaphragme vers le haut (14). L’activation opposée de la paroi abdominale augmente l’efficacité de la contraction du diaphragme en assurant le maintien de la longueur optimale et de la forme en dôme du diaphragme. La position de la poitrine et son effet sur la zone d’apposition est cruciale pour une activation correcte du diaphragme.

La stabilisation du noyau commence par un fonctionnement correct du diaphragme !

1. Courtney R. La fonction de la respiration et ses dysfonctionnements et leur relation avec la thérapie respiratoire. Int J of Osteo Med. 2009;12:78-85
2. DeTroyer A, Estenne M. Anatomie fonctionnelle des muscles respiratoires. Clin Chest Med. 1988;9:2
3. Finucane K, Panizza J, Singh B. Efficacité du diaphragme humain normal en cas d’hyperinflation. J Appl Physiol. 2005;99:1402-11
4. Hodges PW, Heijnen I, Gandevia SC. L’activité posturale du diaphragme est réduite chez l’homme lorsque la demande respiratoire augmente. J Physiol 2001;537(3):999-1008
5. Hoover CF. La signification diagnostique des mouvements inspiratoires du rebord costal. J Am Clin Sci 1920 : 633-46
6. Hruska RJ. Gestion des influences pelvo-thoraciques sur la dysfonction temporomandibulaire. Ortho Phys Ther Clin North Am 2002;11:2
7. Kolar P, Neuwirth J, Sanda J, Suchanek V, Svata Z, Volejnik J, Pivec M. Analyse du mouvement du diaphragme pendant la respiration tidale et de son activation pendant l’arrêt de la respiration en utilisant l’IRM synchronisée avec la spirométrie. Physiol Res 2009;58:383-92
8. Kolar P, Sulc J, Kyncl M, Sanda J, Neuwirth J, Bokarius AV, Kriz J, Kobesova A. J Applied Physiol Aug 2010
9. Loring SH and Mead J. Action of the diaphragm on the ribcage inferred from a force-balance analysis. J Appl Pysiol 1982 ; 53(3):756-60
10. McKenzie DK, Gandevia SC, Gorman RB, Southon FCG, Dynamic changes in the zone of apposition and diaphragm length during maximal respiratory efforts. Thorax 1994;49:634-38
11. Mead J. Functional significance of the area of apposition of diaphragm to rib cage. Am Rev Respir. Dis. Suppl. 1979;119 : 31-32
12. Mead J et Loring SH. Analyse du déplacement du volume et des changements de longueur du diaphragme pendant la respiration. J Appl. Physiol. 1982;53:750-55
13. Prys-Picard C, Kellet F et al. Pléthysmographie d’inductance respiratoire pour le diagnostic de la respiration dysfonctionnelle chez les patients atteints d’asthme sévère. J of Aller & clin Immu 2004 ; 113:270
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