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Étude sur la cryothérapie corps entier

Histoire

Le concept technologique de la cryothérapie corps entier fut présenté pour la première fois en 1979 lors du Congrès européen des Rhumatologues à Wiesbaden, par le professeur japonais Yamauchi (4). Initialement, cette technique était utilisée pour traiter des patients atteints d’affections rhumatismales. Progressivement, le recrutement s’est étendu aux patients douloureux posttraumatiques. Ainsi, des sportifs blessés ont pu bénéficier de cette technique. Très rapidement, les thérapeutes se sont rendus à l’évidence des bienfaits ressentis par les sportifs, qui allaient au-delà du traitement de la douleur. Non seulement la durée d’évolution était réduite, mais la fatigue liée à la pratique intensive du sport diminuait. Ainsi, dans les années 1980, cette technologie s’est diffusée en Union soviétique où elle a été mise à disposition des athlètes, tant pour la récupération que pour la préparation, notamment lors des Jeux Olympiques de Moscou. L’idée a été développée en Allemagne par le Pr Reinhard Fricke qui présenta, pour la 1re fois en 1984, en Europe, un appareil à air froid, à Sendenhorst (Allemagne). La technique a rapidement été relayée en 1983 en Pologne par les travaux du Pr Zdzislaw Zagrobelny, titulaire de la chaire de rééducation de l’Académie d’éducation physique de Wroclaw.   En 1985, un appareil qui n’utilise plus l’azote liquide, mais le principe du réfrigérateur, est conçu. Trois gaz frigorifiques subissent trois cascades de compression afin d’obtenir un air sec et froid. Le système est constitué d’une chambre à -110°C à laquelle on accède par un ou deux sas afin de limiter les écarts brutaux de température, ainsi que le brouillard créé par l’humidité de l’air. À partir de cette date, la cryothérapie du corps entier va se développer et la 1re chambre de froid est ouverte à la Weserland Klinik de Vlotho en Allemagne. Le monde du sport des pays de l’Est s’est approprié cet outil et c’est aussi par le biais du sport qu’il est arrivé en France, où le premier centre s’est ouvert en 2002 au Centre européen de rééducation du sportif (CERS) de Capbreton, et le second en janvier 2009 à l’Institut national du sport de l’expertise et de la performance (Insep).

Chambre cryogénique et cryosauna

La chambre cryogénique

Elle est composée de deux chambres : la chambre préliminaire et la chambre principale. Dans la chambre préliminaire, la température est comprise entre -50 et -70°C. Dans la chambre principale, elle est réglée entre -110 et -120°C. La source de froid de la chambre cryogénique est l’évaporation dans des générateurs de basse température d’azote liquide, fournis par un réservoir externe, qui permettent de refroidir l’air de la cabine. Le temps de traitement est réglé entre 1 et 3 min pour la chambre principale. Il est possible de régler individuellement la température et le temps de traitement de chaque groupe de patients. Ces derniers entrent vêtus d’un maillot de bain (de préférence en coton), de chaussettes en coton chaudes et de gants, ainsi que d’une protection pour la tête et d’un masque médical. Ils entrent tout d’abord dans la chambre préliminaire, puis une fois le temps requis écoulé, ils vont dans la chambre principale.

Le cryosauna

La source de froid du cryosauna est l’évaporation dans le générateur de basse température d’azote liquéfié provenant du réservoir cryogénique extérieur. La température se situe entre -120 et -150°C. Le cryosauna est équipé d’un sol mobile qui s’adapte à la hauteur de chaque utilisateur. Un système d’extraction des gaz est installé pour aspirer les vapeurs d’azote émises lors du fonctionnement de l’appareil. Lors d’une séance, l’utilisateur de la cabine est vêtu de vêtements de protection obligatoires : des gants et des chaussettes de coton épais, ainsi qu’un maillot de bain en coton. L’utilisateur, debout, n’est immergé que jusqu’aux épaules, avec la tête au-dessus du niveau des gaz froids, ce qui lui permet de respirer l’air ambiant sans nécessiter le port d’une protection sur la bouche (Fig. 4). À la fin d’une séance, le sol redescend automatiquement, l’opérateur aide l’utilisateur à sortir de la cabine et aide le suivant à y entrer.

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Figure 4 – Lors des séances de cryothérapie, le coureur se tient debout, la tête au-dessus du niveau des gaz froids.

Principe et effets de la CCE

Lors de la CCE, les échanges thermiques se font par convection :

  • extracorporelle entre la peau et le gaz ambiant ;
  • intracorporelle entre le sang et le tissu cutané.

La baisse de la température corporelle est rapide, passant de 34 à 5-7°C, sans descendre sous les 5°C. C’est ce choc thermique qui rend la CCE efficace.

Effets thermiques

Durant la CCE, la température cutanée descend rapidement, surtout au niveau des extrémités. Le retentissement sur la température centrale est diversement évalué. Taghawinejad (5) enregistre par voie orale une baisse de la température de 0,38°C après 90 secondes à -100°C. Joch (6) l’évalue par voie auriculaire à 0,02°C. Savalli, en 2006 (7), observe une diminution de 0,63°C au niveau de l’oreille 5 min après une séance de 4 min à -110°C, annulée après 20 min. Cette baisse de la température centrale est suffisante pour générer un ensemble de processus physiologiques qui explique les effets de la CCE (Fig. 5).

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Figure 5 – Effets physiologiques de la CCE (8).

Effets antalgiques

Le choc thermique provoque un ralentissement de la conduction nerveuse des fibres C et Aδ de la voie de la sensibilité thermo-algique périphérique. Dans la CCE, l’ensemble du corps est exposé au froid, donc tous les récepteurs thermiques présents à la surface de la peau sont stimulés. Lorsque le cerveau reçoit des messages, qui proviennent de l’ensemble de l’organisme, l’intégration de la douleur est désorganisée. Cela explique la persistance du phénomène antalgique après la séance. La diminution des messages nociceptifs s’explique aussi par la diminution des médiateurs de l’inflammation.

Effets anti-inflammatoires

Après cinq séances hebdomadaires de 2 min à -110°C, une seule fois par jour, chez des rugbymen, Banfi (9) a mis en évidence une légère augmentation des cytokines antiinflammatoires IL-10 et une diminution des cytokines pro-inflammatoires IL-2 et IL-8. La diminution des prostaglandines 2 (PGE2) montre que l’inflammation est moins importante après la CCE. Lubkwoska et al. (10) démontrent qu’à partir d’une dizaine d’expositions à une température de -130°C pendant 2 min, il y a une augmentation de la concentration des cytokines anti-inflammatoires IL-6 et IL-10, et une diminution de la concentration en cytokines proinflammatoires IL-1α. Il semblerait, d’après cette étude, que 20 expositions soient plus efficaces que dix, cinq expositions n’étant pas suffisantes pour constater des changements significatifs. Leppaluoto et al. (11, 45) ne trouvent pas de différences significatives dans la concentration plasmatique des IL-1β, IL-6, ou des TNFα (cytokine pro-inflammatoire) pour l’exposition de femmes en bonne santé, à raison d’une exposition à -110°C pendant 2 min, une fois par semaine, pendant 12 semaines. La diminution des cytokines proinflammatoires et l’augmentation des cytokines anti-inflammatoires ont été retrouvées par l’équipe de l’INSEP en 2011 (12). Selon Lubkowska (10), les concentrations en lactate, en histamine et en bradykinine diminuent fortement lors d’une exposition à un froid intense alors que la concentration en angiotensine augmente.

Effets anti-œdémateux

On comprend que le rôle anti-inflammatoire de la cryothérapie puisse agir sur l’œdème post-traumatique. Nombreuses sont les publications qui valident cet effet lorsque la cryothérapie est appliquée localement (13).

Effets cardiovasculaires

La fréquence cardiaque augmente, par stimulation du système sympathique, au décours d’une séance de CCE (14). Une adaptation survient après une exposition quotidienne. Après une exposition à -110°C, la pression artérielle systolique s’élève de 24 mmHg. La différence entre la pression artérielle systolique avant la CCE et après la CCE est de 24 mmHg alors que la pression artérielle diastolique augmente de 10 mmHg (14, 15). Les passages répétés dans le caisson hypothermique ne montrent pas d’adaptation de la tension artérielle (14). Cet effet sur la tension artérielle justifie la contre-indication de la CCE en cas d’HTA non contrôlée. Une exposition de 2,5 min à la CCE à -110°C engendre une hausse significative de la variabilité du rythme cardiaque (p < 0,001) (16). Il n’existe pas d’effet délétère pour les fonctions cardiaques. On constate une légère augmentation de la NTproBNP, liée au stress induit par la cryothérapie corps entier, mais pas de modification des marqueurs cardiaques hsCRP et troponine (17) chez des rugbymen, après leur entraînement quotidien suivi d’une séance CCE (2 min à -110°C) pendant 5 jours. Cette absence de modification des fonctions cardiaques des athlètes (fréquence cardiaque, tensions artérielles systolique et diastolique) est confirmée par Bonomi et al (18). Zalewski (19) constate que la CCE stimule fortement les réflexes des barorécepteurs cardiaques en réponse aux variations hémodynamiques qui modulent la fréquence cardiaque et la tension artérielle.

Effets sur les fonctions respiratoires

Une CCE de 2 min à -110°C, trois fois par semaine, pendant 12 semaines, induit une bronchoconstrition minime chez les sujets sains, sans conséquence néfaste. On constate une légère diminution du volume expiratoire maximale 30 min après la CCE (2,3 ± 0,8 %) (20). Alors que Yamauchi (21) rapportait que des expositions froides très intenses (jusqu’à -175°C) pendant plusieurs semaines amélioraient les fonctions respiratoires des asthmatiques, Engel et al. (22) observaient un effet légèrement bronchodilatateur.

Effets neuroendocriniens

Une étude menée par Smolander (23) montre que la répétition des séances de CCE ne modifie pas les taux de sécrétions hormonales de GH, TSH et PRL. Seule la noradrénaline est stimulée par la CCE. Selon Lubkowska (24), les concentrations en lactate, en histamine et en bradykinine diminuent fortement lors d’une exposition à un froid intense alors que la concentration en angiotensine augmente. Une diminution de la testostérone et de l’oestradiol a été observée chez des footballeurs après dix séances de CCE à -110°C pendant 2 à 3 min (25), sans modification de la LH et de la DHEA. La production d’ACTH, de β-endorphine et de cortisol n’est pas modifiée après trois séances par semaine de 2 min à -110°C, pendant 12 semaines, chez des femmes saines (26). Seule la production d’adrénaline est augmentée. Une étude effectuée sur 63 patients atteints de polyarthrite rhumatoïde a montré qu’il y avait une augmentation du niveau d’ACTH, de cortisol et des β-endorphines dans le sang, après une seule session de CCE de 2 min entre -110 et -160°C. Cependant, il n’y a aucune modification du niveau de TSH, T4, T3 et GH (27).

Effets sur le système immunitaire

Selon Lubkowska (28), le système immunitaire subit des modifications après le passage en caisson hypothermique. Les taux de leucocytes et d’IL-6 augmentent tandis que le statut oxydatif total et le statut anti-oxydatif total diminuent. Malgré les variations, les valeurs restent dans les normes physiologiques. Une des premières études menées par Jansky (29) après immersion dans l’eau à 14°C pendant 1 h, trois fois par semaine, pendant 6 semaines, a mis en évidence des modifications des marqueurs de l’immunité : une élévation significative des lymphocytes CD25 et des monocytes CD14, une tendance à l’augmentation de l’IL-6, de TNFα, des lymphocytes T CD4 et CD8, de la fraction C3 et C4 du complément. La CRP, la macroglobuline et l’orosomucoïde demeuraient inchangés. L’élévation de l’IL-6 a été retrouvée par Dugué sur des nageurs en eau froide (30). Cette incidence sur l’élévation de l’IL-6 a été retrouvée en 2009 par Lubkowska (31) et Banfi (32). Ces travaux ont besoin d’être confirmés, ce qui validerait l’expérience empirique populaire que les bains en eau froide amélioreraient la résistance aux infections.

Stress oxydatif

La CCE semble avoir un effet positif sur le stress oxydant lié à la pratique sportive. Dugué et al. (2005) (33) ont observé une augmentation significative de l’activité antioxydante après 2 min d’exposition à -110°C, à raison de trois séances hebdomadaires pendant 3 mois, chez des femmes en bonne santé. Une séance de CCE avant chaque entraînement diminue l’activité oxydante et l’apparition des radicaux libres chez des kayakistes (34). Lubkwoska et al. (31) ont observé en 2008 une modification du rapport pro-oxydant–antioxydant après une exposition de 3 min à -130°C chez 15 sujets masculins sains. Une augmentation de l’activité totale anti-oxydante, après exposition répétée au froid est observée, avec élévation de la superoxyde dismutase (SOD), de la glutathion peroxydase (GPx) et des TBARS (Thiobarbituric acid reactive substances) (35).   Lubkowska (36) a mené une évaluation du stress oxydatif sur 30 athlètes, bénéficiant de 20 séances de CCE, à raison d’une séance quotidienne à -130°C. Cette évaluation est réalisée avant et 30 min après la CCE, le lendemain matin (J1), puis à J10, et à J20. Les paramètres SOD, catalase (CAT), GPx, glutathion réductase, glutathion réduit et oxydé et isoprostanes varient selon le nombre de séances. Après J20, on observe une augmentation de la SOD, du ratio SOD/CAT et une diminution de la concentration en glutathion réduit et oxydé et de l’activité de la GPx. Miller et al. (37) confirme la diminution du stress oxydatif après CCE. En effet, ils ont démontré que 10 jours d’exposition successifs à une température de -130°C et pendant 3 min augmentait significativement l’activité antioxydante, les concentrations d’acide urique dans le plasma et de l’enzyme SOD dans les érythrocytes. De plus, les auteurs n’ont pas observé d’augmentation de l’enzyme TBARS, produit de la peroxydation lipidique qui témoigne de la présence des radicaux libres. La même équipe était arrivée à la conclusion que la CCE diminuait le stress oxydatif de patients atteints de sclérose en plaque et de dépression (38).

Hématologie

Une absence de modification des concentrations en leucocytes, érythrocytes, réticulocytes et plaquettes a été constatée après cinq séances de CCE de 2 min à -110°C chez dix rugbymen. En revanche, une baisse de la concentration corpusculaire en hémoglobine a été relevée (39). Une autre étude de Banfi et al. (9) démontre qu’il n’y a pas d’augmentation du taux d’hémoglobine due à la CCE. Ce même auteur a également montré que la CCE permet de lutter contre l’hémolyse due au sport (40). Les résultats de Dybek et al. (41) ont montré une hausse significative des paramètres hématologiques : érythrocytes, leucocytes, concentration d’hémoglobines et plaquettes, mais pas de variation de l’hématocrite. Alors qu’en 2010, Lubkwoska et al. (42) observaient que 15 séances de CCE de 3 min à -130°C en 15 jours, sur 25 hommes, diminuaient de façon significative la concentration en hémoglobine et en érythrocytes, et augmentaient le nombre des leucocytes, Klimek et al. (2010) (43) constatent une diminution des érythrocytes, du taux et de la concentration en hémoglobine et une absence de modification des leucocytes et des plaquettes. En revanche, aucun changement des leucocytes et des thrombocytes n’a été observé. L’étude la plus récente, réalisée chez des rugbymen (44), rapporte une baisse des érythrocytes, de l’hématocrite, de l’hémoglobine, de l’hémoglobine corpusculaire, de la transferrine, de la ferritine, une augmentation des récepteurs solubles à la transferrine et une absence de variation des réticulocytes, mais surtout, la CCE réduirait le off-score et pourrait être assimilée à une pratique dopante ! Tous ces résultats sont contradictoires, en grande partie en raison des défauts de méthodologie, d’une trop grande hétérogénéité des séances de CCE : température, durée, nombre de séances, programmation…

Humeur et dépression

Malgré le petit échantillon, les résultats suggèrent un rôle possible, à court terme, de la CCE comme adjuvant thérapeutique des troubles de l’humeur et de l’anxiété (45, 46).

Ostéogenèse

Une évaluation chez dix rugbymen des marqueurs du remodelage osseux (RANK, RANK L, OPG) a mis en évidence une élévation significative des niveaux d’ostéoprotégérine (OPG) (47).

CCE et sport

La CCE à -110°C a des effets bénéfiques pour les activités sportives d’endurance (48). La fréquence cardiaque est diminuée de 8 à 10 bpm, le taux de lactate est abaissé, la variabilité cardiaque est accrue, ce qui témoigne d’une bonne stimulation parasympathique.

Capacité aérobie et anaérobie

Selon Klimek (2010), la CCE augmente la puissance maximale anaérobie de l’Homme (49, 50). Aucune influence de la CCE sur les capacités aérobies et anaérobies n’a été démontrée (51, 52).

Entraînement

La CCE est utilisée dans le cadre de la reprise d’entraînement ou en tant que traitement préventif avant l’entraînement. En raison de ces effets antalgiques, anti-inflammatoires et anti-oedémateux, la cryothérapie corps entier favorise la rééducation, la reprise sportive et diminue les effets liés aux entraînements intenses (53).

Diminution des CPK

La CCE induit une baisse des CPK et des LDH après une semaine de traitement chez des rugbymen (54). La réduction des microlésions des fibres musculaires engendrées par l’activité physique a été confirmée par Wozniak qui a suivi les séances d’entraînement post-cryothérapie des kayakistes de l’équipe nationale polonaise. Les résultats montrent que les enzymes sont présents en quantité moindre, après l’effort, par rapport au groupe contrôle (55).

Stimulation parasympathique

La CCE a un effet positif sur la régulation du système parasympathique au niveau cardiaque en limitant les effets d’un entraînement physique (56).   Dans une étude récente, l’équipe de l’INSEP a comparé la chambre au cryosauna. La stimulation du système nerveux utonome, plus particulièrement parasympathique (fréquence cardiaque, variabilité du rythme cardiaque) est plus marquée avec la chambre, vraisemblablement parce que le cryosauna n’implique ni la tête ni la face (57).

Réparation tissulaire et récupération

Une différence statistiquement significative en faveur de la CCE est mise en évidence dans les délais de récupération (58).

Contre-indications

Elles relèvent essentiellement de pathologies cardiovasculaires récentes et des affections sensibles au froid. Elles ont fait l’objet d’un consensus à Bad Vöslau, en Autriche, en février 2006 (59).

Contre-indications absolues

 

  • Hypertension artérielle non contrôlée
  • Infarctus du myocarde de moins de 6 mois
  • Insuffisance respiratoire
  • Insuffisance circulatoire
  • Angine de poitrine
  • Pacemaker
  • Artériopathie de stade 3 ou 4
  • Thrombose veineuse profonde
  • Infection respiratoire aiguë
  • Colique néphrétique
  • Anémie profonde
  • Allergie au froid
  • Cryoglobulinémie
  • Infection cutanée aiguë bactérienne ou virale
  • Infection profonde aiguë
  • Prise d’alcool ou de drogues

Contre-indications relatives

 

  • Trouble du rythme cardique
  • Insuffisance valvulaire
  • Rétrécissement valvulaire
  • Artériopathie stade 1 et 2
  • Cardiopathie ischémique
  • Syndrome de Raynaud
  • Polyneuropathies
  • Grossesse > 4 mois
  • Claustrophobie

Indications

Elles ont fait l’objet d’une conférence de consensus à Bad Vöslau, en Autriche, en février 2006 (59).

Indications validées

 

  • Rhumatismes inflammatoires
  • Spondylarthropathie ankylosante
  • Spasticité musculaire
  • Neurodermites
  • Psoriasis et lichen plan
  • Contusion musculaire
  • Tendomyopathie
  • Amélioration de la rééducation du sportif blessé, en phase de renforcement

Quelques études récentes confirment l’intérêt que représente la CCE dans la prise en charge de maladies rhumatismales. Une étude prospective, portant sur 60 patients, 48 polyarthrites rhumatoïdes et 12 spondylarthrites ankylosantes, rapporte une réduction des échelles EVA et DAS28 à 2 mois (60), confirmée en 2008 par Lange (61). Notre expérience personnelle témoigne de la réalité des bénéfices attendus dans les spondylarthrites ankylosantes axiales. Une étude pilote sur 120 patients conclut que la CCE représente une part importante du programme de réhabilitation de ces patients (62). La durée d’évolution de la capsulite rétractile de l’épaule est raccourcie (63). Au congrès de l’Eular 2012, Bettoni a rapporté son expérience positive dans le traitement de 49 fibromyalgies, confirmée en 2013 sur 100 patients (64).

Indications à valider

 

  • Trouble du sommeil
  • Dépression
  • Asthme
  • Trouble de la proprioception de l’appareil locomoteur
  • Migraine
  • Autre pathologie chronique du derme

Présentation d’un cryosauna

Un cryosauna disposant des certifications et homologations CE, médical et électrique, est équipé (Fig. 6) :

• d’un sol mobile qui s’adapte à la hauteur de chaque utilisateur ;

• de nombreux capteurs à l’intérieur et à l’extérieur (température, hygrométrie, oxygène, gaz carbonique [cellules d’analyses MX 15 de OLDHAM]) ;

• d’une interface d’acquisition dédiée qui assure le suivi en temps réel des paramètres de fonctionnement et d’ambiance ;

• d’un processeur qui enregistre toutes les données de traitement et d’ambiance permettant leur traitement sur l’instant ou ultérieurement ;

• d’un tableau de contrôle assurant le suivi en temps réel des paramètres de fonctionnement du cryosauna, gérant par exemple le temps de passage désiré (15 s à 3 min), la température choisie (jusqu’à -140°C).

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