1.1

Introduction

The physiology of stress urinary incontinence (SUI) is complex and the respective roles of the active and passive mechanisms involved are still poorly known. Many different pelvic floor reflexes are involved in urinary continence. Coughing constitutes an interesting experimental model because it is easy to reproduce and quantify in humans and animals. It induces synchronous contraction of the striated urethral sphincter (the rhabdomyosphincter) and all the pelvic floor muscles. This reflex contraction of the striated pelvic floor muscle system is one of the major contributors to urinary and faecal stress continence . The present literature review will focus on the neuromuscular reflex mechanisms involved in SUI in women. In fact, over the last few years, some new physiopathological hypotheses involving pelvic floor muscle reflex response dysfunction have been put forward. However, the study of these phenomena is complicated by the heterogeneous nature of the pelvic floor muscles, their anatomy, their biomechanical properties and their cell metabolism. The urethral sphincter is a mixed system that features both smooth and external striated muscles (with a high proportion of slow-twitch fibres ), dual autonomic and somatic (cerebrospinal) innervations and many different neurotransmitters. .

1.2

Behaviour of the striated pelvic floor muscles during stress

During a violent effort (such as coughing), contraction of the urethral sphincter system alone cannot generate enough urethral pressure to prevent urine leaks. The additional mechanisms that may be involved in maintaining stress continence include urethral support systems and contraction of the peri-urethral muscles. It is known that during coughing, one can observe simultaneous contraction of the pelvic floor muscles (the pubococcygeal bundle of the levator ani muscle, in particular) and the striated urethral sphincter . This reflex contraction of the striated urethral sphincter during coughing and sneezing has been demonstrated experimentally in dogs and mice . With the animal’s abdomen open (thus avoiding all pressure transmission effects), Thuroff et al. observed an increase in urethral pressure during induced sneezing . Furthermore, in the rat, Kamo et al. have recently shown that this pressure increase is inhibited by sectioning the pudendal nerves .

Delancey’s theory seeks to explain the role played by a “subvesicular hammock”, laterally attached to the arcus tendineus fascia pelvis and the levators. This fibromuscular structure stiffens under the influence of a reflex contraction and thus forms a supportive layer onto which the urethra is compressed, resulting in closure of the lumen. The transmission of abdominal pressure to the urethra thus contrasts with Enhorning’s theory, whereby the bladder and the proximal urethra are located in the same manometric compartment , i.e. an active phenomenon. However, the existence of urethral hypermobility does not necessarily translate into stress incontinence. As we will see later, this mechanism cannot be considered as the causal mechanism of SUI. Moreover, during coughing, there is synchronization between the abdominal muscles and the pelvic floor muscles. It has been shown that the rise in urethral pressure precedes the rise in abdominal pressure by 250 ms and that the rise in the urethra is greater than in the abdomen – suggesting striated sphincter contraction and pelvic floor reflex in addition to a simple supporting mechanism . Since this pressure increase mainly occurs in the distal part of the urethra, the involvement of the compressor urethra and urethrovaginal sphincter muscles is very likely. This concept is also reinforced by results from Thind, who observed that during pudendal nerve anaesthesia, one can observe a decrease (by nearly 50%) of the urethral pressure rise during coughing and sneezing efforts (mainly in the distal part of the urethra) . Lastly, Madill and McLean have shown very recently that the initial phase of the intravaginal pressure increase seen during abdominal contraction is essentially due to contraction of the pelvic floor muscles .

Regarding the anal sphincter, it has been long known that the efforts such as coughing, lifting or laughing are accompanied by contraction of the external anal sphincter (EAS) . There is thus a hypothesis whereby any increase in abdominal pressure induces a “reflex” contraction of the EAS. It is can also be noted that this mechanism persists after spinal injury . Our group has shown that the amplitude of the EAS contraction during coughing was proportional to the intensity of the latter . The effort of defecation (similar to the Valsalva manoeuvre) induces reflex relaxation of the EAS in a certain proportion of subjects but does so in a variable manner . In fact, Floyd and Walls clearly showed that in the absence of an intention to defecate, abdominal pushing is accompanied by an increase in EAS electromyographic (EMG) activity . It is thus probable that only a combination of pushing against a closed glottis and the intention to defecate induces relaxation of the EAS.

1.3

The time course of activation of the pelvic floor muscle system during coughing

Enhorning has observed that during coughing, the increase in intra-urethral pressure slightly precedes the increase in intravesical pressure . This has also been reported by Thind and Lose in a comparative study of 30 female volunteers and 30 women with SUI ; the increase in urethral pressure preceded the increase in intravesical pressure in a third of continent female subjects and in a quarter of the female patients with SUI . Hence, during coughing, an increase in urethral pressure precedes the increase in intravesical pressure. Van der Kooi et al. have observed that in women with SUI, there is no increase in urethral pressure prior to the increase in intravesical pressure . This pressure increase is related to contraction of the striated urethral sphincter and the pelvic floor muscles .

Several reflex pathways may be involved in this adaptation to stress. The increase in urethral pressure preceding an effort and the disappearance of this reflex in cases of spinal trauma argue in favour of a supraspinal reflex pathway. The brain stem centres involved in respiration project onto Onuf’s nucleus, which may be involved in this reflex pathway . This “precontraction” of the pelvic floor muscle system is used in therapy: Miller’s et al. group teaches pelvic floor precontraction (referred to as the “knack” manoeuvre) . However, it has never been demonstrated that pelvic floor muscle pre-activation is delayed in women with SUI. Thus, our knowledge of the pre-activation of the pelvic floor muscles during coughing is still fragmented and subjected to much debate.

However, one must bear in mind that not all this activity is reflex-based; contraction also has a voluntary component. During a voluntary pelvic floor contraction, the peri-urethral muscles (the urethra compressor and the urethrovaginal sphincter) close the distal part of the urethra and the external urethral sphincter occludes the proximal part. The concomitant voluntary contraction of the pelvic floor muscles stiffens the tissue underlying the urethra. Lastly, it is known that this voluntary pelvic floor contraction inhibits detrusor contraction .

We have shown that during voluntary coughing, the onset of EMG activity in the EAS (EMGi EAS) generally precedes both the increase in abdominal pressure and the onset of EMGi activity in the external intercostals (EIC), both in healthy volunteers and in female patients with SUI . Thus, during voluntary coughing, contraction of the EAS precedes activation of the intercostal muscles. Contraction of the EAS even starts before activation of the muscles involved in coughing (the EIC and the diaphragm, simultaneously). Hence, this is not a simple spinal reflex. However, our results are perhaps not applicable to reflex coughing since the latter involves prior inspiration (in contrast to the action that the subjects in our experiments were asked to performed), which can modify the activation kinetics of the intercostal and abdominal muscles . It would thus be best to repeat our measurements with reflex coughing, which would involve the use of irritant, tussigenic agents.

There is another literature study that has prompted conclusions which diverge from ours concerning EAS pre-activation during coughing. During voluntary coughing, Chan et al. observed that the EMGi activity of the intercostals preceded that of the EAS . However, this needle electrode study only featured a single subject (a 43-year-old man) and, furthermore, details of the electrode insertion technique were not given. It is thus difficult to say whether the electrode was located in the EIC region or the internal intercostal region. In fact, we have found that the EMGi activity of the latter is not synchronous with diaphragmatic muscle activity .

We have also shown that this pelvic floor reflex contraction appears significantly later in women with SUI than in healthy volunteers . This observation can, of course, be likened to older experiments concerning the pre-activation of the urethral sphincter. It is clear that dysfunctional pre-activation of the pelvic floor reflex response is one of the factors involved in the physiopathology of SUI.

Few studies have looked at the time course of EAS activation during coughing. The contradictory results from these studies are probably due (at least in part) to the very different methodologies used. In a 2001 study on 6 women, Sapsford and Hodges clearly demonstrated that an increase in anal and vaginal pressure preceded the increase in intra-abdominal pressure, although they were not able to evidence contraction of the EAS or the perivaginal (pubococcygeal) muscles prior to that of the abdominal muscles . However, this was only a study of voluntary abdominal contractions, rather than effort during coughing . In 2004, Verelst and Leivseth performed a study on 26 continent women and 20 women with SUI reported and observed that during voluntary coughing, contraction of the perivaginal muscle bundles of the levator ani (evaluated using an intravaginal dynamometric device) occurred on average 160 ms before the onset of abdominal muscle EMG activity (although the exact muscle group recorded was not specified), with no observed difference between the 2 groups. However, the study’s methodology is questionable because it calculates the activation kinetics by comparing 2 different physical phenomena: (intravaginal) force and (abdominal muscle) electrical activity .

Morin at al. reported on the same subject at the November 2006 congress of the International Continence Society held in New Zealand . They recorded contraction of the perivaginal muscles (via a vaginal probe fitted with a dynamometer) and the EMG activity of these same perivaginal muscles and the abdominal muscles (the rectus abdominis , obliquus internus abdominis and obliquus externus abdominis ) in 10 continent women . The authors observed that the intensity of the pelvic floor contraction was indeed proportional to the intensity of the coughing and that activation of the pelvic floor muscles was also correlated with the intensity of the coughing; the stronger the coughing, the earlier the pelvic floor reflex response . Morin at al. drew the same conclusion as we did, that is to say that the central nervous system appears to adapt both the intensity and activation kinetics of the pelvic floor muscle response to the intensity of voluntary coughing .

One of our working hypotheses is that the observed neuromuscular dysfunction affects all the pelvic floor muscles (or at least at the sphincter muscles and the peri-urethral muscles). This is what prompts us to conclude that the EAS dysfunction we observe may correspond to an identical dysfunction of the peri-urethral striated muscles. However, the women with SUI that we have investigated did not report any anal incontinence (neither gas nor stools), despite the fact that the EAS is affected by the observed dysfunctional modulation and increased latency of the pelvic floor reflex response.

Of course, anorectal physiology differs from urinary physiology. For example, the anorectal continence system involves the puborectal sling, which does not have any equivalent in the urinary system. In contrast, there is no anal equivalent of the “suburethral hammock”. Above all, the rectum differs from the bladder in that as it is empty most of the time. In most cases, anal incontinence is passive and not related to stress. Hence, it is logical that identical anomalies in the urinary and anorectal sphincter systems will not necessarily have the same consequences.

Furthermore, one can raise the following hypothesis: since these women do not present anal incontinence (despite objectivised neuromuscular dysfunction), it may be that the presence of another abnormality is required for expression of anal problems. This could include anatomic trauma to the sphincter muscle system or dysfunction of the smooth muscle system (which is very difficult to evidence).

1.4

Modulation of the pelvic floor reflex response

Few studies have sought to quantify the pelvic floor muscle response during coughing. Our group has shown that the EAS contraction strength correlates with the intensity of coughing, reflecting adaptation of the neuromuscular pelvic floor . Hence, there is a correlation between the abdominal pressure measured in the bladder (expressed as a percentage) and the EMGi activity of the EAS (also expressed as a percentage) during successive and increasingly intense fits of voluntary coughing. We refer to this adaptation of contraction as “modulation of the pelvic floor reflex response” and have observed it in healthy volunteer subjects, in continent women and in women with SUI. A sigmoid curve mathematical model best fits this relationship. This nonlinear model of pelvic floor contraction during coughing can illustrate the fact that the increase in urethral pressure during effort is the consequence of many different passive and active mechanisms (whether reflex and/or preprogrammed), including those involved in basal urethral tone, contraction of the rhabdomyosphincter and contraction of the striated peri-urethral muscles.

In a study on asymptomatic female volunteers, Madill and McLean observed that during voluntary pelvic floor contraction, the relationship between vaginal pressure (expressed as a percentage) and the pelvic floor EMG activity (also expressed as a percentage) was also sigmoidal .

Our work also appears to show that there is dysfunction of the pelvic floor neuromuscular stress response in women with SUI, when compared with continent women . One can thus hypothesize that defective modulation of pelvic floor muscle contraction during effort is a causal factor in SUI (either alone or in combination with other factors, such as sphincter dysfunction and cervico-urethral hypermobility. The differences in pelvic floor reflex response modulation for different vesical volumes are not related to the modification of the EAS’s EMG activity induced by the degree of vesical filling, since Crosbie et al. and Shafik have shown that the extent of vesical filling did not affect the EAS’s EMG activity at rest at all .

We have observed a clear, qualitative difference between healthy volunteers and women with SUI in terms of reflex modulation . Hence, of the 10 women with SUI, 4 women (40%) had “poor” modulation of the pelvic floor reflex response, versus none in the SUI group. However, this difference was not statistically significance ( P = 0.08) . We were also unable to show a significant difference in our mathematical model, although this may have simply been related to an underpowered study. In fact, calculation of the number of subjects for inclusion in the study had been performed according to the primary evaluation criterion – the latency between activation of EAS’s EMG activity and activation of the EIC muscles .

We have also observed a correlation between modulation of the pelvic floor reflex response and the frequency of stress leaks (question 5 of the MHU, question 3 of the UDI and question 1 of the ICIQ-SF): the greater the reported leak volume or frequency, the more modulation is altered (i.e. flattening of the sigmoid curve) . This is also argues in favour of the involvement of modulation dysfunction in the aetiology of SUI.

In contrast, there does not appear to be a correlation between the value of the maximum urethral closure pressure (MUCP) on one hand and the value of the Valsalva leakpoint pressure (VLPP) or modulation of the pelvic floor response on the other. Thus, “sphincter deficiency” and defective modulation of the pelvic floor reflex response appear to be 2 independent factors.

In our study on the impact of fatigue on modulation of the pelvic floor reflex response, we showed that only the test comprising 11 voluntary pelvic floor muscle contractions led to alterations . This observation probably means that voluntary contractions induce greater neuromuscular fatigue than contractions provoked by 10 successive coughs (which correspond to a reflex contraction). Hence, this fatigue probably alters the reflex response capacity of the muscle, which can no longer optimize its contraction with respect to the incident stress.

In any case, defective modulation of the pelvic floor reflex response during coughing and delayed muscle activation in women with SUI probably account for only 1 of the physiopathological mechanisms involved in this type of incontinence. We think that SUI is a multifactorial condition and that future experimental work should seek to simultaneously investigate both neuromuscular dysfunction (i.e. striated muscle and perhaps even smooth muscle dysfunction) and anatomical factors (such as cervico-urethral hypermobility and the anatomical integrity of the striated sphincters) potentially involved in stress incontinence. However, in this respect, one should bear in mind the absence of consensus on the significance of “cervico-urethral hypermobility” and on the methods used to investigate it , which will complicate the development of this type of experiment.

1.5

Neuromuscular fatigability of the pelvic floor reflex response

Few authors have looked at the fatigability of the perineal muscles and the pelvic floor. In 1975, Vereecken et al. studied the effect of pelvic floor muscle contraction . To this end, the authors recorded both urethral and anal pressures and the EMG activity of the anal and urethral sphincters and concluded that both these striated sphincters fatigue very rapidly (in less than a minute). Many methodological points of this study would require further specification – particularly the number and clinical profiles of the study subjects. Moreover, it appears that the repeatability of these recordings has never been studied. In 1982, Vereecken et al. reported another study using spectral analysis to investigate anal and urethral sphincter activity . They studied the activity and behaviour of the sphincters at rest and during voluntary contraction, coughing and the Valsalva manoeuvre. Their publication certainly indicates the number of subjects investigated ( N = 15) but also states that “only the good quality recordings are usable for the analysis”, without indicating how many recordings were actually included in the final analysis. Vereecken et al. also observed fatigue of the anal and urethral sphincters during successive voluntary contractions of the perineum. This fatigue translated into a shift in the frequency spectrum towards low frequencies . In the 3 trials, it appeared that long, maximal contractions (> 30 s) induced the greatest sphincter fatigue . In 1999, Gunnarsson and Mattiasson reported on 317 women (including 173 controls) for whom the authors had recorded the EMG activity of the pelvic floor muscles by using a vaginal probe carrying longitudinally oriented surface electrodes . This study methodology does not allow true estimation of pelvic floor fatigue but does provide some quantitative information on the pelvic floor muscles’ contractile capacity in continent and incontinent women. The authors simply observed that the maximum EMG activity (EMGmax) during a maximal, voluntary contraction in a continent, multiparous woman is equivalent to that of a nulliparous, young woman. Furthermore, in this study, the EMGmax of symptomatic women was altered, whatever the type of symptoms (stress, urge or mixed urinary incontinence) and with no significant differences between the various clinical groups. The authors concluded that urinary incontinence (regardless of its clinical type) corresponded to alteration of pelvic floor and perivaginal neuromuscular function . However, they qualified their results somewhat by acknowledging that they were unable to establish unambiguously which muscle groups had actually been recorded. Furthermore, it seems something of an oversimplification to study pelvic floor neuromuscular function merely in terms of EMGmax values.

In 2001, Peschers et al. sought to investigate to study pelvic floor fatigue indirectly in 10 nulliparous women volunteers . To this end, the authors studied the mobility of the bladder neck before and after fatigue tests, while hypothesizing that pelvis muscle fatigue could translate into increased bladder neck mobility. The latter parameter was studied using a pelvic ultrasound scan with a 3.5 MHz curvilinear probe. Whatever the fatigue trial performed (15 brief contractions of the pelvic floor muscles, 1 prolonged, maximal contraction of the pelvic floor muscles or 10 strong coughs), the authors did not observe any change in cervico-urethral mobility . However, this does not cast doubt on the existence of pelvic floor fatigue, for several reasons:

• •
  

  firstly, this was not a muscle fatigue study as such because the experiment dealt with anatomical mobility;

  
  
• •
  

  secondly, the study sought at all cost to link 2 physiopathological mechanisms which may well be completely independent – pelvic muscle fatigue on one hand and cervico-urethral hypermobility on the other.

The most rigorous, direct investigation of pelvic floor muscle fatigue has been performed in the animal. In 2002, Poortmans and Wyndaele reported an experiment involving the ex vivo electrostimulation of pelvic floor muscles (the iliococcygeus and pubococcygeus muscles) removed from the rat . The authors studied the fatigue of these muscles by comparing them with that displayed by a typical skeletal muscle (the soleus), which was also electrostimulated ex vivo . Poortmans and Wyndaele showed that the pelvic floor muscles studied (the iliococcygeus and pubococcygeus) had a greater fatigability than the soleus . Moreover, they showed that the longer the interstimulation resting period, the lower the muscle fatigability. Lastly, and even after optimizing the electrostimulation protocols (long rest periods), the pelvic floor muscles always fatigued more than the soleus. The authors explained this disparity in fatigability by a difference in the proportions of fast-twitch and slow-twitch muscle fibres in the respective striated muscles: fast-twitch (type II) muscle fibres predominate in the pelvic floor muscles, conferring them with greater fatigability. These results on the influence of the electrostimulation parameters on pelvic floor muscle fatigue would, of course, be interesting to apply to the determination of the optimal electrostimulation settings for women with SUI. However, extrapolation of an experimental animal study to a clinical situation in humans remains somewhat hypothetical. Given that similar studies are not practicable in humans, it will be important to develop new models for studying neuromuscular mechanisms in the pelvic floor.

More recently, Verelst and Leivseth studied the fatigability of the perivaginal muscles using a 40 mm-diameter intravaginal device fitted with metal plates bearing strain gauges . The plates are deformed by pelvic contraction and the resulting voltage changes are recorded and then expressed as a force in Newtons . This experiment looked at 20 stress incontinent women and 26 continent women (controls). The authors defined fatigue as being the length of time need to achieve muscle exhaustion, i.e. the time at which the initially maximal force (i.e. at the beginning of maximum voluntary contraction) had fallen by 90%. Verelst and Leivseth did not observe any significant differences between the 2 groups . However, this study can be criticized in several respects:

• •
  

  the control group was constituted of continent but not necessarily nulliparous women, who could thus have presented various disorders of the static pelvic floor and did not constitute a true control group in neuromuscular terms;

  
  
• •
  

  the probe used had a very large diameter, which could have modified the behaviour of the levator muscles;

  
  
• •
  

  the contraction tests performed were perhaps not adequate for revealing a difference in fatigability between the 2 study groups.

Further, a single study cannot rule out a possible involvement of abnormal low pelvic floor muscular fatigability in SUI.

The existence of stress-related pelvic floor neuromuscular fatigability could explain a phenomenon that we have observed in women with SUI: a decrease in urethral pressure after repeated coughing .

Firstly, our experiments show that this decrease is a highly reproducible phenomenon . Even though the number of coughs needed to provoke this phenomenon had been chosen empirically (in order to reproduce a fit of coughing), it appears to be adequate. In effect, we have observed that a single cough does not trigger a decrease in urethral pressure and that extending the number of coughs (beyond the 14 in our study) does not appear to amplify this phenomenon.

We have observed a significant percentage decrease in urethral pressure in some women with SUI (38% of those in our study) , as seen in the original 1993 publication . However, a control group study demonstrated that the absolute values of the urethral pressure decrease after 7 coughs are the same in women with SUI and in continent women. Thus, this phenomenon is not specific for women with SUI. The strong percentage decrease observed is simply related to the fact that baseline urethral pressures are significantly lower in women with SUI . Hence, this is probably a normal physiological phenomenon.

However, this observation does not cast doubt on the involvement of this phenomenon in the physiopathology of SUI; even though this phenomenon may affect a large proportion of women (regardless of their continence status), its presence in a woman with a low baseline MUCP could trigger the appearance of urinary leaks after repeated coughing. In fact, even though we did not observe any correlation between the results of the specific questionnaire on fatigue-related leaks and the resting MUCP, there does appear to be a strong correlation between the questionnaire results and the existence of a marked decrease in the MUCP after repeated coughing. The main limitation of our study relates to the fact that the new questionnaire has not yet been validated. However, it should be noted that none of the existing questionnaires (whether validated or not) includes any targeted questions on muscle fatigue-related leaks.

As for the mechanism of this potentially normal urethral pressure decrease after repeated coughing, the involvement of neuromuscular fatigue of the peri-urethral striated muscles (the sphincters or otherwise) is an attractive hypothesis. This could explain the observed, progressive recovery phase, with a rebound in urethral pressure in the seconds following the initial fall. There are some arguments in favour of this hypothesis and others against it. In our study, we decided to look at young women because decreased urethral compliance in older women is a factor, which complicates the interpretation of postmenopause profilometry results. In young women, 3 main factors contribute to urethral pressure:

• •
  

  the striated sphincter muscle system;

  
  
• •
  

  the smooth muscle system;

  
  
• •
  

  the sub-urethral vascular bed (which is highly developed in young women and is sensitive to oestrogenic impregnation).

It is possible that the observed fall is related to a decrease in one or several of these factors. Muscle contraction strength can be decreased by muscle fatigue (even though it is known that the sphincters primarily contain slow-twitch muscle fibres). Furthermore, repeated reflex muscle contractions can induce a decrease in sub-urethral blood flow via a vascular “flushing” phenomenon (which can be observed during all muscle contractions). This could be studied by Doppler ultrasound and would constitute an interesting development in future research. Other parameters (such as the viscoelastic properties of the peri-urethral tissues) could enter into the equation but their influence on the generation of urethral pressure appears to be minimal. Likewise, the peri-urethral smooth muscle system does not seem to play a major role in genesis of urethral pressure, when compared with the striated muscle system . The autonomous nervous system also appears to have a limited role . As for a hypothetical influence of cervico-urethral hypermobility on the decrease in the urethral pressure after repeated coughing, Richardson has already reported that measurement of the urethral profile after repeated coughing was not modified by cervico-urethral hypermobility . In this latter study, he also showed that the decrease in pressure measured in a static setting was an artefact due to the fact that the catheter was immobile within a mobile urethra. Hence, the measured pressure was certainly not the maximum pressure. This is why we decided to perform a complete profile (from the bladder to the urethral meatus) in our study, just after the 7 ^th cough. The reason why Richardson had not observed any decrease in urethral pressures according to our definition is probably related to the fact that his profile measurement was performed 5 seconds after the end of the coughing. This is probably too late, since we have observed that the closure pressure quickly rebounds. Furthermore, his study population was very heterogeneous: 24% of the subjects had an overactive bladder and only 57% had SUI.

Very recently, Mattiasson and Teleman have continuously recorded the urethral pressure (in the highest pressure area) at rest and during voluntary pelvic floor contractions . The authors observed frequent decreases in urethral pressure during or immediately after the pelvic floor contraction in two thirds of the incontinent women (whatever the type of incontinence: stress, urge or mixed), whereas this was observed only in one third of continent controls . Mattiasson and Teleman hypothesized that this is due to relaxation of the peri-urethral striated and/or smooth sphincter systems, which itself may depend on various neuromediatory systems (such as the calcitonin-gene related peptide [CGRP], substance P and nitric oxide synthase [NOS]) .

1.6

Conclusion

There are arguments in favour of the existence of specific neuromuscular dysfunctions affecting certain women with SUI. Identification of these neuromuscular dysfunctions opens up perspectives for physiopathological research and therapeutic progress in general and rehabilitation procedures in particular.

2.1

Introduction

La physiologie de la continence urinaire à l’effort est complexe et les rôles respectifs des mécanismes actifs et passifs mis en jeu demeurent mal connus. De nombreux réflexes périnéaux sont impliqués dans cette continence. La toux constitue un modèle expérimental intéressant car elle est aisée à reproduire et à quantifier chez l’homme et l’animal. Elle provoque une contraction synchrone du sphincter strié urétral (rhabdomyosphincter) et de tous les muscles du plancher pelvien. Cette contraction réflexe de la musculature striée pelvipérinéale est un des facteurs majeurs assurant la continence urinaire et fécale à l’effort . Cette revue de la littérature se focalise sur les mécanismes neuromusculaires réflexes impliqués dans la continence urinaire à l’effort de la femme. En effet, depuis quelques années, de nouvelles hypothèses physiopathologiques ont été évoquées impliquant des anomalies de la réponse réflexe de la musculature pelvipérinéale. L’étude de ces phénomènes est toutefois rendue difficile par le caractère hétérogène des muscles du plancher pelvien, par leur anatomie, leurs propriétés biomécaniques et leur métabolisme cellulaire. Le système sphinctérien urétral est mixte, à la fois lisse et strié externe (avec une grande proportion de fibres musculaires lentes ), impliquant une double innervation végétative (autonome) et somatique (cérébrospinale) et une multiplicité de neurotransmetteurs. .

2.2

Comportement des muscles striés pelvipérinéaux à l’effort

Lors d’un effort violent comme la toux, la simple contraction du système sphinctérien urétral ne peut pas générer une pression urétrale suffisante pour empêcher toute fuite d’urine. Les mécanismes complémentaires pouvant participer à assurer la continence lors des efforts sont le système de soutien urétral et la contraction des muscles périurétraux. Il est établi que lors d’un effort de toux, on observe une contraction simultanée des muscles du plancher pelvien (et en particulier du faisceau pubococcygien du muscle levator ani) et du sphincter strié urétral . Cette contraction réflexe du sphincter strié urétral lors des efforts de toux et d’éternuement a été montrée expérimentalement chez le chien et la souris . L’abdomen de l’animal étant ouvert pour supprimer tout effet de transmission de pression, Thuroff et al. ont observé une augmentation de la pression urétrale pendant l’éternuement provoqué . Par ailleurs, Kamo et al. ont récemment montré chez le rat que cette augmentation de pression était inhibée par la section des nerfs pudendaux .

La théorie de Delancey explique le rôle joué par le « hamac sous vésical » fixé latéralement sur l’arc tendineux du fascia pelvien et des releveurs. Cette structure fibromusculaire, qui se tend sous l’effet de la contraction réflexe, forme un plan résistant sur lequel l’urètre pourrait venir s’écraser et ainsi s’occlure. La transmission des pressions abdominales à l’urètre serait donc, contrairement à la théorie d’Enhorning qui pensait que la vessie et la partie initiale de l’urètre étaient dans la même enceinte manométrique , un phénomène actif. Cependant, la présence d’une hypermobilité urétrale ne se traduit pas obligatoirement par une incontinence à l’effort. Comme nous le reverrons plus loin, ce mécanisme ne peut pas être considéré comme le mécanisme causal de l’incontinence urinaire à l’effort (IUE). De plus, lors d’un effort de toux, il doit exister une synchronisation entre les muscles de l’abdomen et les muscles pelvipérinéaux. Il a été montré que l’augmentation de la pression urétrale précède l’augmentation de la pression abdominale de 250 ms et que l’augmentation de la pression urétrale dépasse celle de la pression abdominale, suggérant une contraction sphinctérienne striée et pelvipérinéale réflexe en plus du simple mécanisme de soutien . Comme cette augmentation de pression se fait principalement au niveau de la partie distale de l’urètre, l’implication du muscle compresseur de l’urètre (muscle transverse de l’urètre) et du muscle sphinctérien urétrovaginal est très probable. Cela est aussi conforté par l’expérience de Thind qui a observé que, sous anesthésie des nerfs pudendaux, on observe une diminution de près de 50 % de l’augmentation des pressions urétrales lors des efforts de toux et d’éternuement et ce, surtout dans la partie distale de l’urètre . Enfin, très récemment, Madill et McLean ont montré que la phase initiale d’augmentation de pression intravaginale survenant lors d’un effort de contraction abdominale, était essentiellement due à la contraction des muscles du plancher pelvien .

Concernant le sphincter anal, il est connu depuis longtemps que les efforts de type toux, soulèvement ou rire s’accompagnent d’une contraction du sphincter anal externe (SAE) . Il existe donc une hypothèse selon laquelle toute augmentation de pression abdominale entraîne une contraction « réflexe » du SAE. Il est d’ailleurs à noter que ce mécanisme persiste chez le blessé médullaire . Lors de la toux, notre équipe a montré que l’amplitude de la contraction du SAE était proportionnelle à l’intensité de l’effort de la toux . L’effort de défécation (proche de la manœuvre de Valsalva) entraîne un relâchement réflexe du SAE chez un certain nombre de sujets, mais de façon variable . En fait, Floyd et Walls ont bien montré qu’un effort de poussée abdominale sans intention de déféquer s’accompagne d’une augmentation de l’activité EMG du SAE . Il est donc probable que seul l’effort de poussée à glotte fermée associé à une volonté de défécation entraîne un relâchement du SAE.

2.3

Cinétique d’activation de la musculature pelvipérinéale lors de la toux

Enhorning a observé que lors d’un effort de toux, l’augmentation de pression intra-urétrale précédait légèrement l’augmentation de pression intravésicale . Cela a également été montré par Thind et al. dans une étude comparative portant sur 30 femmes volontaires et 30 femmes ayant une IUE . Dans cette étude, l’augmentation de pression urétrale précédait l’augmentation de pression intravésicale dans un tiers des cas des patientes continentes et dans un quart des cas des patientes ayant une IUE . Il existe donc lors de la toux une augmentation de la pression urétrale qui précède l’augmentation de la pression vésicale. Van der Kooi et al. ont eux observé que chez les femmes ayant une IUE, il existe une absence d’augmentation de la pression urétrale précédant l’augmentation de la pression vésicale . Cette augmentation de pression est liée à la contraction du sphincter strié urétral et des muscles périnéaux .

Les voies réflexes impliquées dans cette adaptation à l’effort peuvent être multiples. L’augmentation de la pression urétrale précédant un effort et la disparition de ce réflexe chez les blessés médullaires plaident en faveur d’une voie réflexe supraspinale. Les centres du tronc cérébral impliqués dans la respiration se projetant dans le noyau d’Onuf pourraient intervenir dans cette voie réflexe . Cette « précontraction » de la musculature pelvipérinéale est utilisée en thérapeutique : l’équipe de Miller et al. enseigne la précontraction pelvipérinéale (sous le terme de knack ) . Toutefois, il n’a jamais été montré que la préactivation des muscles pelvipérinéaux était retardée chez les femmes ayant une IUE. Ainsi, notre connaissance de la préactivation des muscles périnéaux lors de la toux est encore parcellaire et reste un sujet de controverse.

Il faut tout de même rappeler que tout n’est pas réflexe. Il existe aussi une composante volontaire de la contraction. Lors d’une contraction périnéale volontaire, les muscles périurétraux (compresseur de l’urètre, sphincter urétrovaginal) ferment la partie distale de l’urètre et le sphincter urétral externe occlut sa partie proximale. La contraction volontaire concomitante des muscles du plancher pelvien rigidifie le soutien de l’urètre. Enfin, il est connu que cette contraction périnéale volontaire inhibe la contraction détrusorienne .

Nous avons montré que durant une toux volontaire, l’activité électromyographique du SAE (EMGi–SAE) débute en général avant l’augmentation de pression abdominale et avant le début d’activité EMGi des intercostaux externes (ICE) à la fois chez les volontaires saines et chez les patientes ayant une IUE . Ainsi, la contraction du SAE débute avant le début d’activité des muscles intercostaux lors des efforts de toux volontaires. La contraction du SAE débute donc avant même l’initiation des muscles impliqués dans la toux (ICE synchrones du diaphragme). Il ne s’agit donc pas d’un simple réflexe spinal. Nos résultats ne sont toutefois peut-être pas applicables à une toux réflexe car celle-ci se fait avec une inspiration préalable (à la différence de ce que nous demandions aux sujets dans nos expériences), ce qui peut modifier la cinétique d’activation des muscles intercostaux et abdominaux . Il conviendrait donc de répéter nos mesures avec des toux réflexes, ce qui impliquerait l’emploi d’agents irritants tussigènes.

Dans la littérature, on retrouve une autre étude qui avait abouti à des conclusions différentes des nôtres concernant cette préactivation du SAE lors de la toux. Chan et al. ont observé que lors d’une toux volontaire, l’activité EMGi des intercostaux débutait avant l’activité EMGi du SAE . Toutefois, cette étude ne concernait qu’un sujet, un homme de 43 ans et les enregistrements électromyographiques avaient été obtenus grâce à une électrode aiguille, sans que leur technique d’insertion de l’électrode soit détaillée. Il est donc difficile de savoir si l’électrode était placée dans les ICE ou internes. Or nous avons vu que l’activité EMGi de ces derniers n’est pas synchrone de celle du muscle diaphragmatique .

Nous avons également montré que cette contraction réflexe périnéale semble significativement retardée chez les femmes ayant une IUE par rapport aux volontaires saines . Cette observation est bien entendu à rapprocher des expériences plus anciennes concernant la préactivation du sphincter urétral. Il apparaît clairement qu’un tel défaut de préactivation de la réponse réflexe périnéale peut être un des facteurs impliqués dans la physiopathologie de l’IUE.

Seules de rares études se sont focalisées sur l’étude de la cinétique d’activation du SAE lors des efforts de toux. Les résultats de ces études sont contradictoires, probablement en partie à cause de méthodologies très différentes. En 2001, dans une étude portant sur six femmes, Sapsford et Hodges ont bien montré une augmentation des pressions anale et vaginale avant l’augmentation de pression intra-abdominale, sans pouvoir montrer une contraction du SAE ou des muscles périvaginaux (pubococcygiens) préalable à celle des muscles abdominaux, mais il s’agissait dans cette étude uniquement de contractions abdominales volontaires et pas d’efforts de toux . En 2004, Verelst et Leivseth ont réalisé une étude portant sur 26 femmes continentes et 20 femmes ayant une IUE . Ils ont observé que lors d’un effort de toux volontaire, la contraction des faisceaux musculaires périvaginaux du « levator ani » (évaluée par un dispositif dynamométrique intravaginal) survenait en moyenne 160 ms avant le début d’activité électromyographique des muscles abdominaux explorés (sans précision du groupe musculaire précisément enregistré), et ce sans différence observée entre les deux groupes. Toutefois, la méthodologie de cette étude est discutable car elle calcule une cinétique d’activation en comparant deux phénomènes physiques différents : une force (intravaginale) et une activité électrique (EMG des muscles abdominaux) .

Morin et al. ont rapporté une étude sur le même sujet au congrès de l’ international continence society qui s’est tenu en novembre 2006 en Nouvelle-Zélande . Ils ont enregister, d’une part, la contraction des muscles périvaginaux par une sonde vaginale équipée d’un dynamomètre et, d’autre part, l’activité électromyographique de ces mêmes muscles de façon concomitante avec celle de muscles abdominaux ( rectus abdominis , obliquus internus abdominis et obliquus externus abdominis ) chez dix femmes continentes . Ils ont observé que, d’une part, la force de la contraction du plancher pelvien était bien proportionnelle à l’intensité de l’effort de toux et que, d’autre part, l’activation des muscles du plancher pelvien était également corrélée à l’intensité de l’effort de toux, c’est-à-dire que plus l’effort de toux est important, plus précoce est la réponse réflexe périnéale . Ils font la même conclusion que nous, c’est-à-dire que le système nerveux central semble adapter à la fois l’intensité de la réponse musculaire périnéale, mais aussi sa cinétique d’activation, à l’intensité de l’effort de toux volontaire.

Une de nos hypothèses de travail est que les dysfonctions neuromusculaires observées sont globales au niveau des muscles pelvipérinéaux (au moins au niveau des muscles sphinctériens et des muscles périurétraux). C’est ce qui nous permet de conclure que les dysfonctions que nous observons au niveau du SAE peuvent témoigner de dysfonctions identiques au niveau des muscles striés périurétraux. Toutefois, les femmes ayant une IUE que nous avons explorées ne décrivaient pas d’incontinence anale (ni aux gaz, ni aux selles), alors que c’est bien au niveau du SAE que nous avons objectivé l’anomalie de modulation de la réponse réflexe périnéale et le retard d’activation (latence augmentée).

Bien entendu, la physiologie anorectale est différente de la physiologie urinaire. Par exemple, le système de continence anorectal fait intervenir la sangle du puborectal qui n’a pas d’équivalent au niveau urinaire. D’un autre côté, il n’y pas de « hamac » sous-urétral au niveau anal. Et puis surtout le rectum, à la différence de la vessie, est vide la plupart du temps. Dans la majorité des cas, l’incontinence anale est une incontinence passive et non principalement à l’effort. Ainsi, on peut comprendre que l’existence d’anomalies identiques au niveau des systèmes sphinctériens urinaires et anorectaux puisse ne pas avoir les mêmes conséquences.

Par ailleurs, on peut aussi faire l’hypothèse que si ces femmes ne présentent pas d’incontinence anale alors qu’elles ont objectivement un dysfonctionnement neuromusculaire, c’est peut-être que la présence d’une autre anomalie est nécessaire pour aboutir à l’incontinence au niveau anal, par exemple une lésion musculaire anatomique du sphincter ou un dysfonctionnement du système musculaire lisse qui est très difficile à appréhender.

2.4

Modulation de la réponse réflexe périnéale

Peu d’études se sont intéressées à la quantification de la réponse musculaire pelvipérinéale lors de la toux. Notre équipe a montré que l’intensité des contractions du SAE était corrélée à l’intensité de l’effort de toux, reflétant une adaptation neuromusculaire pelvipérinéale à l’intensité de l’effort . Il existe donc une corrélation entre la pression abdominale mesurée dans la vessie (exprimée en pourcentage) et l’activité EMGi du SAE (également exprimée en pourcentage) lors d’efforts de toux volontaires successifs et croissants. Nous appelons cette adaptation de la contraction, « modulation de la réponse réflexe périnéale ». Cela a été montré dans nos travaux, à la fois chez des sujets volontaires sains, chez des femmes continentes et des femmes ayant une IUE. Parmi les modèles mathématiques testés, c’est celui d’une courbe sigmoïde qui représente le mieux cette relation. Ce modèle non linéaire de la contraction du plancher pelvien lors de la toux pourrait illustrer le fait que l’augmentation de pression urétrale lors de l’effort est la conséquence de multiples mécanismes passifs et actifs, réflexes et/ou préprogrammés, incluant les mécanismes impliqués dans le tonus urétral basal, la contraction du rhabdomyosphincter et la contraction des muscles striés périurétraux.

Dans une étude portant sur des femmes volontaires asymptomatiques, Madill et McLean ont observé que lors d’une contraction périnéale volontaire, la relation unissant la pression vaginale (exprimée en pourcentage) et l’activité électromyographique du plancher pelvien (elle aussi exprimée en pourcentage) était également une fonction sigmoïde .

Nos travaux semblent également montrer qu’il existe une anomalie du profil de réponse neuromusculaire pelvipérinéale à l’effort chez les femmes ayant une IUE par rapport aux femmes continentes . On peut ainsi faire l’hypothèse qu’un défaut de modulation de la contraction musculaire pelvipérinéale lors de l’effort puisse être un facteur causal d’IUE, de façon isolée ou associée à d’autres facteurs comme l’insuffisance sphinctérienne et l’hypermobilité cervico-urétrale. Les différences de modulation de réponse réflexe périnéale à différents niveaux de remplissage ne sont pas liées à une modification de l’activité électromyographique du SAE provoquée par le degré de remplissage vésical car Crosbie et al. et Shafik ont montré que le degré de remplissage vésical ne modifiait en rien l’activité électromyographique de repos du SAE .

Nous avons observé une différence qualitative nette entre la modulation chez les volontaires saines et les femmes ayant une IUE . Ainsi, parmi dix femmes ayant une IUE, quatre femmes (40%) avaient une « mauvaise » modulation de la réponse réflexe périnéale, contre aucune dans le groupe IUE. Toutefois, cette différence n’atteint pas la significativité ( p = 0,08) . Nous n’avons pas pu montrer non plus de différence significative grâce à notre modèle mathématique. Cela pourrait être simplement lié à un problème de puissance de l’étude. En effet, le calcul du nombre de sujets à inclure dans cette étude avait été réalisé en fonction du critère principal d’évaluation qui était la latence d’activation entre l’activité électromyographique du SAE et celle des ICE .

Nous avons également observé qu’il existe une corrélation entre la modulation de la réponse réflexe périnéale et la fréquence des fuites à l’effort (question 5 du mésure du handicap urinaire [MHU], question 3 de l’ Urogenital Distress Inventory [UDI], question 1 du International Consultation on Incontinence Questionnaire – Short Form [ICIQ-SF]) : plus la réponse rapporte une sévérité ou une fréquence importante des fuites, plus la modulation s’altère (affaissement de la sigmoïde) . Cela est également en faveur de l’implication de cette anomalie de la modulation dans la genèse de l’IUE.

En revanche, il ne semble pas exister de corrélation entre la valeur de la pression de clôture urétrale maximale (PCUM) ou le résultat du Valsalva leakpoint pressure (VLPP) et cette modulation de la réponse périnéale. Ainsi, l’« insuffisance sphinctérienne » et cette anomalie de la modulation de la réponse réflexe périnéale semblent être deux mécanismes indépendants.

Dans notre étude concernant l’impact d’un effort fatigant sur la modulation de la réponse réflexe périnéale, nous avons montré que seule l’épreuve comportant 11 contractions musculaires périnéales volontaires entraîne une altération de la modulation de la réponse réflexe périnéale . Cette observation illustre probablement que ces efforts de contraction volontaire entraînent une fatigue neuromusculaire plus importante que les contractions provoquées par les dix toux successives qui elles correspondent à une contraction réflexe. Ainsi, cette fatigue musculaire altère probablement les capacités de réponse réflexe du muscle qui ne peut plus alors optimiser sa contraction par rapport à l’effort produit.

Dans tous les cas, cette anomalie de la modulation de la réponse réflexe périnéale lors des efforts de toux et ce retard d’activation musculaire chez les femmes présentant une IUE ne représentent vraisemblablement qu’un des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l’IUE. Nous pensons que l’IUE est multifactorielle et qu’une prochaine phase expérimentale devra s’attacher à explorer de façon concomitante à la fois les dysfonctions neuromusculaires (du strié et pourquoi pas du lisse) et les facteurs anatomiques potentiellement impliqués dans l’incontinence à l’effort (hypermobilité cervico-urétrale sur le plan urinaire, intégrité anatomique des sphincters striés). Dans cette optique, rappelons toutefois l’absence de consensus concernant la valeur et les méthodes d’exploration de l’« hypermobilité cervico-urétrale » , ce qui rendra ce développement expérimental assez difficile.

2.5

Fatigabilité neuromusculaire de la réponse réflexe périnéale

Peu d’auteurs se sont intéressés à l’étude de la fatigue des muscles périnéaux et du plancher pelvien. En 1975, Vereecken et al. avaient étudié l’effet d’une contraction musculaire périnéale . Ils avaient pour cela enregistré conjointement les pressions urétrale et anale, ainsi que l’activité électromyographique des sphincters anal et urétral. Ils avaient conclu que ces deux sphincters striés se fatiguaient très rapidement (en moins d’une minute). De nombreux points méthodologiques de cette étude nécessiteraient des précisions, en particulier le nombre et le profil clinique des sujets explorés. De plus, il ne semble pas y avoir eu d’étude de la répétabilité des enregistrements. En 1982, Vereecken et al. rapportent une autre étude utilisant l’analyse spectrale dans l’exploration de l’activité des sphincters anal et urétral . Ils ont étudié l’activité de repos de ces sphincters ainsi que leur comportement lors d’efforts de contraction volontaire, de la toux et de la manœuvre de Valsalva. Dans cette publication ils indiquent certes le nombre de sujets explorés ( n = 15), mais ils expliquent aussi que « seuls les enregistrements de bonne qualité sont utilisables pour l’analyse » sans indiquer combien d’enregistrements ont été in fine analysés. Ils ont bien observé une fatigue des muscles sphinctériens anal et urétral lors de contractions volontaires successives du périnée. Cette fatigue se traduisait par un déplacement du spectre de fréquence vers les fréquences basses. Parmi les trois épreuves testées, il semble que ce soient les contractions maximales prolongées (> 30 secondes) qui entraînent la fatigue la plus importante au niveau des sphincters . En 1999, Gunnarsson et Mattiasson rapportaient une étude sur 317 femmes dont 173 volontaires, dans laquelle il avait enregistré l’activité électromyographique des muscles périnéaux grâce à une sonde vaginale munie d’électrodes de surface longitudinale . La méthodologie de cette étude n’autorise pas une vraie estimation de la fatigue périnéale, mais elle apporte quelques éléments quantitatifs de la capacité contractile des muscles périnéaux chez les femmes continentes et incontinentes. Ils ont simplement observé que l’activité électromyographique maximale (EMGmax) lors d’une contraction volontaire maximale chez une multipare continente est équivalente à celle d’une femme jeune n’ayant jamais accouché. Par ailleurs, dans cette étude, l’EMGmax des femmes symptomatiques était altéré quel que soit le type de symptomatologie (IUE, incontinence urinaire sur urgenturies ou incontinence urinaire mixte) et sans différence significative entre ces différents groupes cliniques. Les auteurs ont conclu que l’incontinence urinaire (quel que soit son type clinique) correspondait à une altération des fonctions neuromusculaires périnéale et périvaginale . Toutefois, ils tempéraient un peu leurs résultats en reconnaissant ne pas pourvoir déterminer avec exactitude quels groupes musculaires avaient réellement été enregistrés. Par ailleurs, il paraît un peu réducteur d’étudier le fonctionnement neuromusculaire périnéal uniquement sous l’angle de la simple valeur de l’EMGmax.

En 2001, Peschers et al. ont tenté d’étudier indirectement la fatigue périnéale chez dix femmes nullipares volontaires . Ils ont pour cela étudié la mobilité du col vésical avant et après des épreuves fatigantes en faisant l’hypothèse que la fatigue des muscles du périnée pourrait se traduire par une aggravation de la mobilité du col vésical. Cette mobilité du col vésical était étudiée grâce à une échographie périnéale (sonde curvilinéaire de 3,5 MHz). Quelle que soit l’épreuve fatigante testée (15 contractions courtes du plancher musculaire pelvien, une contraction maximale prolongée du plancher musculaire pelvien, dix toux fortes), ils n’ont pas pu mettre en évidence de modification de la mobilité cervico-urétrale . Toutefois, cela ne remet pas en question l’existence d’une fatigue périnéale et ce pour plusieurs raisons : d’une part, il ne s’agit pas à proprement parler d’une étude de fatigabilité musculaire puisque l’expérience portait sur une mobilité anatomique; d’autre part, car cette étude veut à tout prix relier deux mécanismes physiopathologiques qui sont peut-être complètement indépendant : d’une part, la fatigabilité des muscles périnéaux et, d’autre part, l’hypermobilité cervico-urétrale.

L’étude la plus rigoureuse sur le plan de l’exploration directe de la fatigue musculaire périnéale a été réalisée chez l’animal. En 2002, Poortmans et Wyndaele rapportent une expérience d’électrostimulation ex vivo sur des muscles périnéaux (iliococcygien et pubococcygien) prélevés chez le rat . Ces auteurs ont étudié la fatigue de ces muscles en la comparant à celle présentée par un muscle squelettique classique, le muscle soléaire, lui aussi électrostimulé ex vivo après prélèvement. Ils ont mis en évidence que les muscles périnéaux étudiés (iliococcygien et pubococcygien) avaient une fatigabilité supérieure à celle du muscle soléaire. De plus, ils ont mis en évidence que plus la période de repos entre deux stimulations était importante, moins la fatigabilité musculaire était marquée. Enfin, même en optimisant les protocoles d’électrostimulation (longues périodes de repos), les muscles périnéaux se fatiguaient toujours plus que le soléaire. Les auteurs expliquent cette différence de fatigabilité par la différence de proportion en fibres musculaires rapides et lentes dans les différents muscles striés : les fibres musculaires rapides (type II) sont en effet prépondérantes dans les muscles périnéaux, leur conférant ainsi une fatigabilité supérieure. Ces résultats concernant l’influence des modalités de l’électrostimulation sur la fatigue des muscles périnéaux seraient bien entendu intéressants à utiliser pour déterminer quelles sont les modalités pratiques d’électrostimulation à conseiller pour les femmes présentant une IUE. Toutefois, les extrapolations d’une étude expérimentale animale à la clinique humaine restent en partie hypothétiques. Des études similaires n’étant pas réalisables chez l’homme, il est donc important de développer de nouveaux modèles d’étude des mécanismes neuromusculaires pelvipérinéaux.

Plus récemment, Verelst et Leivseth ont étudié la fatigabilité des muscles périvaginaux grâce à un dispositif intravaginal de 40 mm de diamètre équipé de lamelles métalliques . Lors des contractions pelviennes, ces lamelles se déforment engendrant une différence de potentiel qui est enregistrée puis convertie en force exprimée en newton . Cette expérience a porté sur 20 femmes incontinentes à l’effort et sur 26 femmes continentes (témoins). Dans cette étude, les auteurs ont défini la fatigue comme étant le temps pour parvenir à un épuisement musculaire : temps pour que la force produite diminue de 90 % par rapport à la force maximale initiale (en début de contraction volontaire maximale). Ils n’ont pas observé de différence significative entre les deux groupes. Cette étude est toutefois critiquable sur plusieurs points :

• •
  

  le groupe témoin est constitué de femmes certes continentes mais ayant déjà accouché et pouvant donc présenter divers troubles de la statique pelvipérinéale et ne constituant en tout cas pas un réel groupe témoin sur le plan neuromusculaire ;

  
  
• •
  

  la sonde employée a un diamètre très important ce qui peut modifier le comportement des muscles releveurs ;

  
  
• •
  

  les épreuves de contraction demandées pour cette étude ne sont peut-être pas suffisantes pour démasquer une différence de fatigabilité entre ces deux groupes de femmes étudiés.

Aussi, cette seule étude ne permet pas de remettre en cause la possibilité de l’implication d’une fatigabilité musculaire pelvipérinéale pathologique dans l’IUE.

L’existence d’une fatigabilité neuromusculaire pelvipérinéale à l’effort pourrait expliquer un phénomène que nous avons observé chez des femmes ayant une IUE : la diminution des pressions urétrales après des efforts de toux répétés .

Nos expériences montrent premièrement qu’il s’agit d’un phénomène ayant une bonne reproductibilité . Par ailleurs, si le nombre d’efforts de toux nécessaires à observer ce phénomène avait été choisi de façon empirique (de façon à reproduire une quinte de toux), il semble s’avérer adéquat. En effet, nous avons observé qu’après un seul effort de toux, il n’apparaît pas une telle diminution des pressions urétrales et que la multiplication des efforts (14 toux dans notre étude) ne semble pas amplifier ce phénomène.

Nous avons bien observé qu’il existe une diminution importante en pourcentage de la pression urétrale chez certaines femmes (38 % dans notre étude) ayant une IUE , comme cela avait été montré dans la publication princeps de 1993 . Toutefois, l’étude sur un groupe témoin nous a montré que cette diminution des pressions urétrales après sept efforts de toux est identique en valeur absolue chez les femmes ayant une IUE et chez les femmes continentes. Ainsi, ce phénomène n’est pas une spécificité des femmes ayant une IUE. La diminution profonde observée en termes de pourcentage est simplement liée au fait que les pressions urétrales de base sont significativement plus basses chez les femmes ayant une IUE . Il s’agit donc probablement d’un phénomène physiologique.

Cela ne remet pas pourtant en cause l’implication de ce phénomène dans la physiopathologie de l’IUE. En effet, même si ce phénomène affecte peut-être un grand nombre de femmes indépendamment de leur statut en termes de continence, il se peut que, si ce phénomène est présent chez une femme ayant une PCUM de base basse, l’association des deux phénomènes pourrait engendrer l’apparition de fuites urinaires après des efforts de toux répétés. En effet, si nous n’avons pas observé de corrélation entre les résultats du questionnaire spécifique aux fuites relatives à la fatigue et la mesure de la PCUM au repos, il semble en revanche exister une forte corrélation entre les réponses à ce questionnaire et l’existence d’une forte diminution de la PCUM après des efforts de toux répétés . La principale limite à notre étude tient dans le fait que ce nouveau questionnaire n’a pas encore été validé. Toutefois, il faut noter qu’aucun des questionnaires existants (validés ou non) ne comporte de questions ciblées sur cette problématique des fuites attribuées à une fatigue musculaire.

Concernant le mécanisme même de cette diminution des pressions urétrales après des efforts de toux répétés, qui serait donc « physiologique », il est séduisant de penser qu’un phénomène de fatigue neuromusculaire des muscles striés périurétraux (sphinctériens ou non) soit en cause. Cela expliquerait la progressive phase de récupération observée avec une réascension des pressions urétrales dans les secondes suivant la diminution initiale. Certains arguments vont en faveur de cette hypothèse mais d’autres vont contre. Notre étude a porté sur des femmes jeunes. Ce choix avait été fait car la diminution des compliances urétrales chez les femmes âgées est un facteur qui conduit à une difficile interprétabilité des mesures de profilométrie après la ménopause. Chez les femmes jeunes, trois grands facteurs contribuent à la pression urétrale :

• •
  

  le système sphinctérien musculaire strié ;

  
  
• •
  

  le système musculaire lisse ;

  
  
• •
  

  le lit vasculaire sous-urétral (très développé chez les femmes jeunes, sensible à l’imprégnation estrogénique).

Il est possible que la diminution observée soit liée à la chute d’un ou plusieurs de ces facteurs. La force de contraction musculaire peut être diminuée par une fatigabilité musculaire (même si on sait qu’il existe une majorité de fibres musculaires lentes au sein des sphincters). Par ailleurs, les contractions musculaires réflexes répétées peuvent entraîner une diminution des flux sanguins sous-urétraux par un phénomène de chasse vasculaire (ce qui s’observe lors de toute contraction musculaire). Cela pourrait être étudié en échographie Doppler, ce qui constituerait un point de développement intéressant pour des travaux futurs. D’autres paramètres comme les propriétés viscoélastiques des tissus périurétraux pourraient entrer en ligne de compte mais leur influence semble minime sur la genèse de la pression urétrale. La musculature lisse périurétrale ne semble pas non plus jouer un rôle majeur dans la genèse des pressions urétrales comparé à celui de la musculature striée . Le rôle du système nerveux autonome semble lui aussi limité . Concernant une hypothétique influence de l’hypermobilité cervico-urétrale sur la diminution de la pression urétrale après des efforts de toux répétés, Richardson a précédemment rapporté que la mesure du profil urétral après des efforts de toux répétés n’était pas modifiée par l’hypermobilité cervico-urétrale . Dans cette étude, il a aussi montré que la diminution de pression enregistrée au cours d’un profil statique n’était liée qu’à un artefact lié au fait que le cathéter était immobile au sein d’un urètre mobile. Donc la pression mesurée n’était certainement pas la pression maximale. C’est pour cela que nous avions choisi dans notre étude de réaliser un profil complet (de la vessie au méat urétral) juste après la septième toux. La raison pour laquelle Richardson n’avait pas observé de diminution des pressions urétrales selon notre définition est probablement lié au fait que sa mesure de profilométrie était réalisée cinq secondes après la fin de ses efforts de toux. Cela est probablement trop tard car nous avons observé que la pression de clôture remonte vite. Par ailleurs sa population était très hétérogène : 24 % d’entre elles avaient une hyperactivité détrusorienne, et seulement 57 % avaient une IUE.

Très récemment, Mattiasson et Teleman ont enregistré en continu la pression urétrale au niveau de la zone de haute pression, au repos et durant des efforts de contraction volontaire du périnée . Ils ont observé qu’il existait fréquemment des diminutions de pression urétrale soit pendant, soit immédiatement après la contraction périnéale chez deux tiers des femmes incontinentes, quelle que soit le type d’incontinence (effort, urgenturies, mixte) alors que cela n’était observé que chez un tiers des femmes témoins continentes . Mattiasson et Teleman font l’hypothèse qu’il s’agit d’une relaxation du système sphinctérien strié et/ou lisse périurétral et que cette relaxation pourrait être sous la dépendance de différents systèmes de neuromédiation ( calcitonin-gene related peptide [CGRP], substance P, nitric oxide synthase [NOS]) .

2.6

Conclusion

Il existe des arguments en faveur de l’existence de dysfonctionnements neuromusculaires spécifiques affectant certaines femmes ayant une IUE. La mise en évidence de ces dysfonctionnements neuromusculaires ouvre de nombreuses perspectives à la fois sur le plan physiopathologique et thérapeutique, en particulier dans le domaine des modalités de la rééducation.