Photobiomodulation avancée en médecine sportive équine : Accélérer la récupération des tendons et gérer les boiteries chroniques chez les chevaux de performance

La thérapie laser infrarouge de forte puissance accélère la régénération des tendons équins, réduit la douleur inflammatoire superficielle grâce à une photobiomodulation ciblée et minimise les cicatrices structurelles afin de garantir que les chevaux de performance retournent à l'entraînement sans faiblesse structurelle à long terme.

La charge de travail physique exigeante des chevaux d'élite les expose constamment à des lésions des tissus mous, en particulier au niveau du tendon fléchisseur digital superficiel (SDFT) et du ligament suspenseur. Pour les vétérinaires équins, les cliniques de médecine du sport et les distributeurs régionaux représentant des installations vétérinaires avancées, le défi principal n'est pas simplement de masquer la douleur, mais d'obtenir une véritable régénération structurelle. Les modalités thérapeutiques standard traditionnelles ne parviennent souvent pas à assurer une réparation cellulaire en profondeur, ce qui entraîne la formation d'un tissu cicatriciel de collagène de type III désorganisé qui compromet la longévité athlétique à long terme du cheval. L'équipement de thérapie au laser froid avancé utilisant la thérapie au laser infrarouge à double longueur d'onde offre une alternative clinique non invasive et très précise qui modifie la trajectoire de la rééducation équine. En délivrant une énergie photonique ciblée en profondeur dans les tissus musculo-squelettiques équins denses, cette technologie stimule la synthèse de l'adénosine triphosphate (ATP), module les cascades inflammatoires et favorise activement la synthèse de fibres de collagène de type I organisées. Cette évaluation clinique complète examine les mécanismes physiologiques, la dynamique des fluides et les applications cliniques pratiques de la photobiomodulation de haute puissance, démontrant comment les plateformes vétérinaires équines avancées optimisent les résultats thérapeutiques pour les blessures sportives complexes.

Énergétique cellulaire et dynamique photophysique dans les tissus mous équins

L'efficacité thérapeutique de la thérapie au laser froid pour les chevaux repose entièrement sur les interactions précises entre les longueurs d'onde infrarouges spécifiques et les chromophores cellulaires situés en profondeur dans les tissus biologiques. Contrairement aux traitements thermiques superficiels, la thérapie laser infrarouge de forte puissance utilise des longueurs d'onde situées dans la fenêtre optique des tissus biologiques - typiquement entre 800 nm et 1064 nm - pour pénétrer en profondeur dans le pelage dense, la peau et le fascia du membre équin. Le principal récepteur cellulaire de ces photons est la cytochrome c oxydase (CcO), le complexe enzymatique terminal (complexe IV) de la chaîne respiratoire mitochondriale.

Lors de lésions tissulaires aiguës ou chroniques, l'hypoxie cellulaire et l'inflammation déclenchent une surproduction d'oxyde nitrique (NO). Ce radical libre se lie avec une grande affinité aux sites de coordination du cuivre et du fer au sein de la cytochrome c oxydase, déplaçant l'oxygène de manière compétitive ($O_2$). Cette inhibition arrête le transport d'électrons, effondre le potentiel de la membrane mitochondriale ($\Delta\Psi_m$) et réduit drastiquement la synthèse d'ATP, plongeant les ténocytes et les myocytes dans un état de crise métabolique. Lorsque le tissu cible est irradié avec des longueurs d'ondes lumineuses appropriées, l'énergie photonique rompt les liaisons covalentes coordonnées qui retiennent l'oxyde nitrique aux centres fer-cuivre de l'enzyme. Ce processus, connu sous le nom de dissociation photoconformationnelle, libère la cytochrome c oxydase, ce qui permet à l'oxygène de se fixer immédiatement et de rétablir la chaîne de transport d'électrons.

La formule régissant le taux d'absorption des photons et la vitesse de transfert des électrons au sein de la matrice mitochondriale peut être modélisée par une relation d'Arrhenius modifiée incorporant la densité du flux photonique :

$$k_{PBM} = A \cdot \exp\left( -\frac{E_a - \gamma \cdot \Phi}{R \cdot T} \right)$$

Où ?

• $k_{PBM}$ représente la constante de vitesse cinétique de la réactivation de la cytochrome c oxydase.
• $A$ est le facteur de fréquence pré-exponentiel des collisions moléculaires.
• $E_a$ est l'énergie d'activation de base requise pour la dissociation de l'oxyde nitrique.
• $\gamma$ est le facteur d'hyperréactivité structurelle transversale du chromophore.
• $\Phi$ est la densité de flux photonique localisée ($W/m^2$) délivrée à la matrice du tissu profond.
• $R$ est la constante universelle des gaz et $T$ est la température locale absolue des tissus.

À mesure que la $\Phi$ augmente grâce à l'administration précise d'un équipement de thérapie par laser froid avancé, la barrière d'énergie d'activation effective diminue, ce qui accélère la vitesse de transfert des électrons à travers la membrane mitochondriale interne. Ce changement métabolique augmente la production d'ATP cellulaire, fournissant l'énergie nécessaire aux ténocytes pour amorcer la synthèse des protéines et le remodelage structurel des tissus. En outre, une impulsion contrôlée et transitoire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) à faible concentration active les voies de signalisation en aval, notamment le facteur 2 lié au facteur nucléaire érythroïde (Nrf2) et les protéines kinases activées par les agents mitogènes (MAPK). Ces voies augmentent les défenses antioxydantes et initient la prolifération cellulaire, entraînant la transition d'une phase inflammatoire inorganisée à une phase proliférative active et structurée.

Modulation hémodynamique, angiogenèse et dynamique microcirculatoire

Au-delà de l'énergie cellulaire immédiate, la thérapie laser des tissus profonds exerce un contrôle profond sur les environnements hémodynamiques locaux. Les tendons équins sont des compromis évolutifs : conçus pour stocker un maximum d'énergie mécanique, ils possèdent un apport vasculaire exceptionnellement rare, en particulier dans la substance moyenne du SDFT. En cas de blessure, ce manque naturel de vascularisation retarde l'élimination des déchets métaboliques, des débris nécrotiques et des cytokines pro-inflammatoires telles que l'interleukine-1 bêta (IL-1$\beta$) et le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-$\alpha$).

L'application clinique de la thérapie au laser infrarouge répond à cette limitation en induisant une vasodilatation microvasculaire immédiate et localisée. La dissociation photoconformationnelle libère non seulement la cytochrome c oxydase, mais aussi d'importantes quantités d'oxyde nitrique libre dans le tissu musculaire lisse vasculaire. Une fois libéré, le monoxyde d'azote active la guanylyl cyclase soluble (sGC), qui convertit la guanosine triphosphate (GTP) en guanosine monophosphate cyclique (GMPc). Des niveaux élevés de GMPc déclenchent la déphosphorylation des chaînes légères de myosine et provoquent un efflux de calcium du cytoplasme, ce qui détend les cellules musculaires lisses entourant les artérioles locales et les sphincters capillaires.

Cette relaxation ciblée produit une augmentation substantielle de la vitesse du flux sanguin localisé ($v$) et de la section transversale vasculaire, qui peut être quantifiée par une dérivation de l'équation de Hagen-Poiseuille adaptée au flux sanguin non newtonien dans les lits microvasculaires :

$$Q = \frac{\pi \cdot \Delta P \cdot [R_0 + \alpha(\Phi)]^4}{8 \cdot \eta(PBM) \cdot L}$$4T

Où ?

• $Q$ est le débit volumétrique de sang oxygéné à travers la matrice du tendon lésé.
• $\Delta P$ est le gradient de pression de perfusion localisé dans le segment vasculaire traité.
• $R_0$ est le rayon de repos de base des microvaisseaux.
• $\alpha(\Phi)$ est la fonction d'expansion opérationnelle du rayon du vaisseau déterminée par la densité du flux photonique absorbé.
• $\eta(PBM)$ est la viscosité apparente du sang réduite de manière dynamique, résultant d'une diminution de l'agrégation des érythrocytes sous l'effet du rayonnement infrarouge.
• $L$ est la longueur opérationnelle du lit capillaire microvasculaire.

En augmentant le rayon du vaisseau par le paramètre $\alpha(\Phi)$, le débit volumétrique croît à la puissance quatre. Cette augmentation drastique de la perfusion localisée accélère l'élimination de l'acide lactique et des médiateurs inflammatoires tout en inondant le site de la lésion d'oxygène, d'acides aminés et de facteurs de croissance systémiques essentiels. Sur plusieurs séances, cette amélioration soutenue de la microcirculation stimule les cellules endothéliales à augmenter le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) et le facteur de croissance des fibroblastes (FGF). Cette cascade de signaux entraîne la formation de germes à partir des capillaires existants, établissant un réseau microvasculaire robuste et fonctionnel dans les zones tendineuses précédemment ischémiques. Par conséquent, le tissu cicatrisé évite les taux élevés de nouvelles blessures associés au tissu cicatriciel faible et cassant typique d'une réparation mal vascularisée.

Gestion des contraintes mécaniques et contrôle de l'accumulation thermique

Lors de l'introduction d'un équipement de thérapie par laser froid à haut rendement dans un flux de travail clinique équin, la gestion de l'équilibre entre un flux photonique élevé et la dissipation thermique est un défi technique de premier ordre. Les structures musculo-squelettiques denses et profondes du cheval nécessitent des puissances moyennes élevées pour atteindre des densités d'énergie thérapeutiques à une profondeur de 4 à 5 centimètres. Cependant, l'accumulation excessive de chaleur dans les faisceaux de collagène équin peut être contre-productive, risquant la dénaturation thermique si les températures des tissus dépassent 45°C.

Pour éviter les dommages thermiques tout en maximisant l'apport d'énergie, les systèmes laser vétérinaires avancés utilisent des modes d'émission super-pulsés structurés. En délivrant l'énergie sous forme d'impulsions de quelques microsecondes séparées par des intervalles de relaxation contrôlés, le tissu cible peut absorber des pics de puissance élevés tout en permettant aux couches structurelles environnantes de dissiper la chaleur. La dynamique de dissipation thermique à l'intérieur du membre équin pendant la photobiomodulation à haute puissance est régie par l'équation de transfert de biochaleur de Pennes :

$$\rho \cdot c \cdot \frac{\partial T}{\partial t} = \nabla \cdot (k \cdot \nabla T) + \omega_b \cdot \rho_b \cdot c_b \cdot (T_b - T) + q_{met} + Q_{laser}(z)$$

Où ?

• $\rho$ et $c$ représentent respectivement la densité tissulaire et la capacité thermique spécifique du tissu tendineux équin.
• $T$ est la température localisée du tissu en fonction du temps $t$ et de la profondeur $z$.
• $k$ est la conductivité thermique de la matrice du tissu équin.
• $\omega_b, \rho_b,$ et $c_b$ représentent respectivement le taux de perfusion sanguine, la densité sanguine et la capacité thermique spécifique du sang équin.
• $q_{met}$ est le taux de génération de chaleur métabolique (négligeable dans les structures tendineuses au repos).
• $Q_{laser}(z)$ est le terme de la source de chaleur volumétrique représentant le dépôt d'énergie laser atténué à la profondeur $z$.

Le terme de dépôt d'énergie laser décroît exponentiellement avec la profondeur selon la loi de Beer-Lambert modifiée :

$$Q_{laser}(z) = \mu_a \cdot H_0 \cdot \exp(-\mu_{eff} \cdot z)$$

Où $\mu_a$ est le coefficient d'absorption, $H_0$ est l'irradiance incidente à la surface de la peau, et $\mu_{eff}$ est le coefficient d'atténuation effectif du tissu équin, qui tient compte à la fois de la diffusion et de l'absorption par les pigments de la peau et les poils.

Grâce à l'intégration de la perfusion sanguine continue ($\omega_b$) et des phases de relaxation structurées, le deuxième terme du côté gauche de l'équation de Pennes agit comme un mécanisme de refroidissement naturel. Lorsque la thérapie au laser froid pour les chevaux augmente le flux sanguin microvasculaire, le taux de perfusion sanguine localisé ($\omega_b$) augmente de manière significative. Ce flux sanguin accéléré agit comme un puits de chaleur convectif, évacuant rapidement l'énergie thermique excédentaire déposée par le faisceau laser. Ce mécanisme permet à l'utilisateur clinique de maintenir des températures tissulaires sûres, bien en dessous du seuil de dommage thermique, même lorsqu'il délivre jusqu'à 30 watts d'énergie continue ou pulsée à des couches tissulaires profondes. Les cliniciens vétérinaires peuvent ainsi appliquer en toute confiance des doses d'énergie élevées aux articulations denses du grasset équin, aux tendons fléchisseurs digitaux profonds et aux régions sacro-iliaques sans risquer de brûlures superficielles ou de dégradation structurelle des tissus.

Analyse de cas clinique : Centre de médecine sportive équine

Profil du patient et présentation clinique

Un hongre pur-sang de 6 ans qui concourait à un niveau d'élite en saut d'obstacles a présenté une boiterie aiguë (grade 3,5/5 sur l'échelle AAEP) du membre antérieur gauche. La boiterie est apparue 24 heures après une séance d'entraînement de haute intensité. L'examen clinique a révélé une tuméfaction localisée, une augmentation des pouls digitaux, une sensibilité marquée à la palpation et une chaleur centrale sur la face palmaire de la région métacarpienne gauche. L'échographie musculo-squelettique diagnostique a confirmé la présence d'une grave lésion centrale dans la zone médiane du tendon fléchisseur digital superficiel (SDFT), occupant environ 38% de la surface totale de la section transversale du tendon. Les fibres présentaient une perte complète d'alignement parallèle et une accumulation importante de liquide anéchogène, indiquant une déchirure aiguë du tendon de type III.

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| MATRICE DE RÉADAPTATION ÉQUINE
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| Phase | Paramètre | Réglage |
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| Phase I (Semaines 1-2) | Sélection de la longueur d'onde | Double émission (810 nm + 980 nm)
| Modèle de puissance de fonctionnement | Super-pulsé, 15 watts en moyenne |
| Densité d'énergie ciblée : 8 joules/cm² au cœur du tendon
| Énergie totale par séance : 2 400 joules au total
| | Fréquence des séances | Administration quotidienne (cycle de 6 jours) |
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| Phase II (Semaines 3-6) | Sélection de la longueur d'onde | Mode de pénétration élevé 810 nm pur | Mode de pénétration élevé 810 nm pur
| Modèle de puissance de fonctionnement | Onde continue, 20 Watts Modéré |
| Densité d'énergie ciblée : 12 joules/cm².
| Énergie totale par séance | 3 600 joules au total |
| Fréquence des séances : trois fois par semaine
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Mise en œuvre thérapeutique et protocole multiphase

Une stratégie de traitement non invasif a été mise en œuvre à l'aide d'un équipement professionnel de thérapie au laser froid, en omettant intentionnellement les AINS systémiques pour évaluer les effets anti-inflammatoires et régénérateurs directs de la photobiomodulation à haute puissance. La zone de traitement couvrait une grille de 50 $\text{cm}^2$ sur la face palmaire du métacarpe gauche, en utilisant une technique de balayage continu pour éviter l'accumulation thermique localisée.

• Phase I (phase anti-inflammatoire aiguë - semaines 1 à 2) :La priorité clinique était de gérer la douleur, de réduire l'œdème et de limiter l'extension du cœur de la lésion. L'appareil a été configuré pour émettre simultanément deux longueurs d'onde, 810 nm et 980 nm. La longueur d'onde de 980 nm cible les couches d'eau extracellulaires, modifiant les vitesses de conduction nerveuse locales pour fournir une analgésie rapide, tandis que la longueur d'onde de 810 nm pénètre plus profondément pour interagir avec la cytochrome c oxydase. Le système a délivré une puissance moyenne de 15 watts en mode super-pulsé (fréquence : 2 500 Hz, rapport cyclique : 40%). Une densité énergétique totale de 8 $\text{J/cm}^2$ a été appliquée directement à l'architecture du tendon affecté, ce qui équivaut à 2 400 joules par séance quotidienne. Les séances ont été administrées pendant six jours consécutifs par semaine sur une période de deux semaines.
• Phase II (phase de prolifération tissulaire et d'alignement structurel - semaines 3 à 6) :L'objectif du traitement est passé à la stimulation de l'activité fibroblastique et au soutien du dépôt organisé de collagène. Le système a été réglé pour émettre une onde continue de 810 nm à une puissance de 20 watts. La densité énergétique a été portée à 12 $\text{J/cm}^2$, délivrant 3 600 joules par séance pour maximiser la production d'ATP mitochondriale dans les ténocytes en migration. Les traitements ont été répétés trois fois par semaine pendant quatre semaines consécutives, associés à un régime d'exercices contrôlés de marche à la main.

Évaluation post-traitement et résultats longitudinaux

Le cheval a été évalué chaque semaine pour mesurer les progrès cliniques et les changements structurels des tendons. Au quatrième jour de la phase I, la chaleur localisée et les pouls digitaux s'étaient normalisés, et la sensibilité à la palpation manuelle avait considérablement diminué. La boiterie s'est améliorée, passant du grade 3,5/5 de l'AAEP au grade 1/5.

L'échographie diagnostique de suivi réalisée à la fin de la sixième semaine a révélé une excellente réparation structurelle. La lésion centrale anéchogène précédente était complètement remplie de tissu échogène nouvellement synthétisé. L'évaluation de l'alignement des fibres a montré une transition substantielle entre des motifs aléatoires non organisés et des configurations linéaires et parallèles, indiquant le dépôt réussi de fibres de collagène de type I organisées au lieu d'un tissu cicatriciel standard. La section transversale totale du tendon est revenue à des paramètres normaux et aucun signe de lésion thermique localisée ou de dégradation des tissus de surface n'a été observé pendant toute la durée du traitement.

Lors du contrôle à 12 semaines, le hongre a été autorisé à reprendre un entraînement structuré sous la selle. Le patient a repris avec succès la compétition de saut d'obstacles dans les 5 mois suivant la blessure, en conservant une bonne santé structurelle à long terme sur une période de suivi de 12 mois.

Critères d'évaluation techniques et opérationnels pour la passation de marchés interentreprises

Pour les responsables des achats dans les grands hôpitaux vétérinaires universitaires, les cabinets équins privés et les centres de rééducation spécialisés, le choix d'un équipement de thérapie par laser froid approprié nécessite une analyse systématique des paramètres opérationnels. Le marché contient divers appareils de faible puissance qui ne parviennent souvent pas à fournir une énergie thérapeutique adéquate aux structures tissulaires profondes des animaux de grande taille. Afin d'aider les comités d'achat B2B et les distributeurs régionaux à prendre des décisions techniques éclairées, les exigences techniques fondamentales pour des lasers thérapeutiques équins efficaces sont détaillées ci-dessous.

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| SPÉCIFICATIONS ET CRITÈRES DE PERFORMANCE POUR LE SECTEUR B2B
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| Appareils de thérapie de bas niveau | Appareils équins de haute performance | Appareils de thérapie de haut niveau
| Plates-formes cliniques
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| Puissance de sortie moyenne : 0,5 W à 2,0 W (classe 3B / précoce - 15 W à 30 W en continu et super-| | classe 4)
| Classe 4) | Pulsée (vraie classe 4) |
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| Profils de longueurs d'onde - Une seule longueur d'onde (typiquement une émission simultanée de plusieurs longueurs d'onde).
| 650 nm ou 850 nm seulement)          | (810 nm + 915 nm + 980 nm) |
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| Matériel de livraison | Sondes à contact lumineux, plastique | Pièces à main robustes en aluminium|
| Sondes à contact léger, plastique, pièces à main robustes en aluminium, câbles en fibre optique avec entretoises en verre de quartz.
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| Les pièces à main en aluminium très résistantes ne peuvent être utilisées qu'en cas d'urgence.
| La capacité de pénétration est limitée à 1,0 - 1,5 cm ; échoue à 4,0 - 5,5 cm dans les structures tendineuses/articulaires denses.
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| Mode d'atténuation de la chaleur - Aucun ; repose sur un faible débit ou sur la conduction microvasculaire par liquide actif.
| Le mode d'atténuation de la chaleur est le suivant : aucun ; il repose sur une faible puissance ou sur un mouvement manuel afin d'éviter les brûlures.
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Lors de l'évaluation des équipements pour les cliniques équines à haut débit, la puissance brute doit être associée à des systèmes de contrôle précis. Les systèmes à haute puissance doivent être dotés de cycles de travail réglables et de systèmes de distribution optique spécialisés et fabriqués à la main pour gérer des charges d'énergie soutenues sans dégradation interne de la fibre. Les systèmes avancés comprennent des compteurs d'étalonnage de puissance internes intégrés qui mesurent la sortie au niveau de la pièce à main avant chaque séance de traitement, garantissant ainsi le respect strict des protocoles cliniques. En investissant dans des systèmes à longueurs d'onde multiples capables de délivrer jusqu'à 30 watts d'énergie contrôlée, les acheteurs B2B peuvent maximiser l'efficacité du traitement, raccourcir les délais de récupération des animaux de performance et améliorer le retour sur investissement du cabinet vétérinaire.

FAQ

Comment la thérapie laser infrarouge de forte puissance peut-elle pénétrer l'épais pelage et la peau d'un cheval de compétition sans provoquer de brûlures superficielles ?

La pénétration est obtenue en sélectionnant des longueurs d'onde spécifiques dans la fenêtre optique du tissu biologique (810 nm et 980 nm) où l'absorption de la mélanine et de l'eau est équilibrée. Les systèmes à haute performance utilisent des modes d'émission super-pulsés avancés et utilisent le flux sanguin microvasculaire naturel du corps comme mécanisme de refroidissement par convection. Cela permet de dissiper rapidement l'énergie thermique de surface tout en permettant à une dose thérapeutique de photons d'atteindre les structures tendineuses profondes.

Quels sont les principaux avantages cliniques de l'utilisation d'un appareil de thérapie par laser froid de classe 4 par rapport aux anciens systèmes de classe 3B dans un cabinet vétérinaire équin ?

Les anciens systèmes de classe 3B sont limités à une puissance de sortie inférieure à 0,5 watts, ce qui restreint leur efficacité thérapeutique aux couches superficielles de la peau. Les plateformes de classe 4 à haute puissance délivrent entre 15 et 30 watts d'énergie, fournissant la densité de flux photonique nécessaire pour atteindre les structures musculo-squelettiques profondes telles que le grasset, la hanche et les tendons profonds des équidés. Cela permet de réduire la durée totale du traitement de plusieurs heures à quelques minutes par séance, tout en stimulant les populations cellulaires en profondeur.

Pourquoi une configuration à plusieurs longueurs d'onde (comme la combinaison de 810 nm et 980 nm) est-elle plus efficace pour traiter les lésions des tendons équins ?

Une approche multi-longueurs d'onde permet aux cliniciens de cibler simultanément plusieurs mécanismes physiologiques. La longueur d'onde de 810 nm correspond au spectre d'absorption de la cytochrome c oxydase, maximisant la production d'ATP mitochondriale et la réparation cellulaire. Parallèlement, la longueur d'onde de 980 nm cible les couches d'eau extracellulaires, optimisant la circulation locale et modulant la transmission nerveuse afin de soulager immédiatement la douleur et de réduire l'œdème en cas de blessures aiguës.

A quelle fréquence les traitements de photobiomodulation de forte puissance doivent-ils être appliqués pendant la rééducation d'une entorse aiguë du ligament suspenseur ?

Pour les lésions aiguës des tissus mous équins, les traitements doivent être appliqués une fois par jour pendant les 6 à 10 premiers jours afin de supprimer activement la cascade inflammatoire, de réduire l'œdème et de limiter l'extension du cœur de la lésion. Lorsque la lésion entre dans les phases de prolifération et de remodelage (généralement à partir de la troisième semaine), la fréquence peut être réduite à trois fois par semaine, dans le cadre d'un programme structuré d'exercice et de rééducation.