Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Cette thèse s'est intéressée à l'influence du diabète de type 2 en soi, comparativement à certaines caractéristiques cliniques reliées à ce désordre métabolique, sur la physiologie intégrée du système cardiorespiratoire à l'exercice. Nous avons tout d'abord évalué si la modulation de la fonction cardiorespiratoire, à l'aide d'un bêtabloquant, influençait la consommation maximale d'oxygène (V02max ) des diabétiques de type 2 sans complications cardiovasculaires. Nous avons observé une réduction significative des réponses chronotrope, tensionnelle et ventilatoire suivant la prise du bêtabloquant, se traduisant par une diminution significative de 13 % de la V02max. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux caractéristiques cliniques présentes chez des diabétiques de type 2 pouvant avoir une influence sur le système cardiorespiratoire et la V0 2 max de ces sujets. Nous avons observé que des anomalies relativement petites du contrôle glycémique n'affectaient pas la V02max des sujets diabétiques de type 2. Cependant, des niveaux d'hémoglobine glyquée élevés avaient un impact négatif sur la fonction pulmonaire à l'exercice, caractérisée par une ventilation-minute réduite lors d'un exercice sous-maximal. De plus, des niveaux de glucose à jeun élevés avaient un impact négatif sur le patron d'augmentation de la fréquence cardiaque lors d'un exercice incrémentiel. Nous avons aussi évalué l'impact d'une pression artérielle systolique élevée en réponse à un exercice maximal sur différents paramètres reliés à la capacité à l'exercice de sujets sédentaires ayant un diabète de type 2 sans maladie cardiovasculaire. Nous avons observé qu'une pression artérielle systolique élevée à l'exercice n'était pas associée à une V0 2 max réduite. Ensuite, nous avons évalué l'impact du diabète de type 2 en soi sur l'activité intégrée du système cardiorespiratoire au repos et à l'exercice ainsi que l'influence de la dysfonction diastolique du ventricule gauche sur la V0 2 max chez ce type de population. De fait, la V02max des sujets diabétiques de type 2 pourrait être initialement affectée par la présence d'une dysfonction diastolique du ventricule gauche et non par le diabète en soi. Enfin, nous avons observé que la présence d'une dysfonction diastolique du ventricule gauche pouvait être normalisée suite à un programme d'entraînement à l'exercice chez les diabétiques de type 2 sans complications cardiovasculaires. / Changes in human behavior have lead to an important rise in the incidence and prevalence of diabetes. Complications induced by diabetes have been associated with an increase in morbidity and a decline in life expectancy. This disease is also costly for our health care system. The numerous negative impacts of diabetes, which affect the cardiopulmonary system, an essential function for the accomplishment of physical activity, are well established in the literature. However, almost ail of these studies have used a reductionist approach, evaluating only one system or function at a time. Accordingly, the present work is an attempt to better understand the impact of type 2 diabetes per se, in comparison to some important clinical features associated with this metabolic disorder, with respect to the integrative physiology of the cardiopulmonary system during exercise.

La capacité cardiorespiratoire est la composante primaire de la condition physique, elle englobe les systèmes: cardiovasculaire, pulmonaire, musculaire et mécanique, tous affectés en présence d’obésité sévère. L’interprétation de la capacité cardiorespiratoire chez l’obèse sévère est encore mal comprise du domaine scientifique. Jusqu’à maintenant, le seul traitement jugé efficace pour contrer l’obésité sévère est la chirurgie bariatrique. À la suite d’une chirurgie bariatrique, plusieurs paramètres influençant la capacité cardiorespiratoire sont modifiés. L’hétérogénéité des méthodes d’évaluation de cette dernière dans la littérature ne nous permet pas de statuer sur son effet. De plus, rien ne nous informe sur la prise en charge en activité physique suite à une chirurgie bariatrique. L’objectif général de ce mémoire était d’évaluer l’impact d’un programme d’entraînement structuré et supervisé sur la capacité cardiorespiratoire des patients ayant subi une chirurgie bariatrique, à partir de la mesure directe de la consommation d’oxygène au pic d’effort (VO2pic). Selon les évaluations effectuées, nous avons démontré que chez les obèses sévères le déterminant majeur de la VO2pic est la ventilation minute au maximum de l’effort. Suite à l’intervention, nous avons été en mesure de démontrer l’impact positif d’une intervention en activité physique sur la VO2pic des patients. Cet effet semblerait être causé par une meilleure gestion de la ventilation minute, possiblement en lien avec le maintien de la masse musculaire, dans le groupe intervention. Les résultats obtenus dans le cadre de cette maîtrise démontrent l’importance de la prise en charge en activité physique des individus ayant subi une chirurgie bariatrique. L’analyse approfondie de la littérature actuelle sur le sujet, combinée à nos résultats permet d’émettre des hypothèses fondées quant à la prescription idéale d’entraînement suivant une chirurgie bariatrique. D’autres recherches seront nécessaires afin de mieux comprendre les paramètres physiologiques impliqués, comme l’évaluation des propriétés physico-histochimiques de la masse musculaire. / Cardiorespiratory fitness is the primary element of a good physical condition. It regroups several systems: cardiovascular, pulmonary, muscular and mechanical, all of which are affected in the presence of severe obesity. The interpretation of the cardiorespiratory fitness among severe obese is still misunderstood. Up to now, the only effective treatment to counter severe obesity is bariatric surgery. Following a bariatric surgery, several parameters influencing cardiorespiratory fitness are affected. In the scientific literature, the heterogeneity of the evaluation methods to characterize cardiorespiratory fitness does not allow us to take position on its effect. In addition, there is no available information regarding the physical activity intervention following bariatric surgery. The general objective of this dissertation was to evaluate the impact of a structured and supervised training program on the cardiorespiratory fitness inpatients having been subject to bariatric surgery from the direct measure of their consumption of oxygen at the peak of effort (VO2peak). We have demonstrated that with severely obese individuals the major determinant of VO2peak was the pulmonary ventilation at maximum effort. Following the bariatric surgery, we were able to demonstrate the positive impact of a physical activity intervention on patients’ VO2peak. This effect seems to be caused by a better management of pulmonary ventilation, possibly linked to the maintained muscle mass in the intervention group. The results obtain in the context of this dissertation demonstrate the importance of the taking in charge in physical activity for individuals having been subject to bariatric surgery. A thorough analysis of the current literature, combined to our results, allows us to produce verified hypotheses regarding the ideal prescription of training following bariatric surgery. More research will be required in order to better understand the physiological parameters involved, such as the evaluation of physic-histochemical properties of muscle mass.

En 2016, l’American Heart Association publie un rapport de prise de position sur l’importance de mesurer la condition cardiorespiratoire en pratique clinique. La capacité de cette mesure à optimiser la stratification du risque de mortalité et du risque cardiométabolique a été démontrée. Il a également été rapporté que la condition cardiorespiratoire est un plus puissant marqueur de risque de mortalité que les marqueurs traditionnels comme le cholestérol, le tabagisme et le diabète. Plusieurs études démontrent que son association négative avec les marqueurs du risque cardiométabolique est médiée par l’adiposité viscérale ou par le contenu en lipides du foie. Cependant, la contribution respective de ces dépôts lipidiques sur l’association entre la condition cardiorespiratoire et les marqueurs du risque cardiométabolique n’a jamais été étudiée. Ce projet de maîtrise vise donc à documenter la contribution respective de l’adiposité viscérale et du contenu en lipides du foie dans l’association entre la condition cardiorespiratoire et les marqueurs du risque cardiométabolique chez des femmes et des hommes sans maladie cardiovasculaire connue. Une épreuve d’effort maximal sur tapis roulant avec mesure des échanges gazeux et une résonance magnétique incluant une spectroscopie du foie ont été réalisées chez les participants (135 femmes et 177 hommes). Plusieurs marqueurs du risque cardiométabolique ont aussi été mesurés dont la glycémie et l’insulinémie lors d’un test d’hyperglycémie orale provoquée (OGTT). Les résultats démontrent que l’association négative entre la condition cardiorespiratoire et les aires sous la courbe du glucose et de l’insuline mesurées lors d’une OGTT semble attribuable aux variations concomitantes dans l’adiposité viscérale et le contenu en lipides du foie. Bien que ces travaux ne puissent pas démontrer un lien de causalité, ils soulignent qu’une bonne condition cardiorespiratoire est associée à des quantités moindres de tissu adipeux viscéral et de lipides au foie, ce qui pourrait expliquer son lien avec une bonne santé cardiométabolique. / In 2016, the American Heart Association published a position statement addressing the importance of measuring cardiorespiratory fitness in clinical practice. The capacity of this measurement to significantly improve the reclassification of risk for adverse outcomes has been firmly established. It has also been demonstrated that cardiorespiratory fitness is a stronger predictor of mortality than established risk factors such as high cholesterol, smoking and type 2 diabetes. A large body of evidence has demonstrated that the negative association between cardiorespiratory fitness and cardiometabolic risk markers is mediated by visceral adiposity or liver fat content. Nonetheless, the respective contribution of these fat depots in the association between cardiorespiratory fitness and markers of cardiometabolic health has never been studied. This Master’s project therefore aims at documenting the respective contribution of visceral adiposity and liver fat content in the association between cardiorespiratory fitness and cardiometabolic risk markers in women and men without evidence of cardiovascular disease. A maximal treadmill exercise test combined with ventilatory expired gas exchange analysis as well as magnetic resonance imaging including spectroscopy of the liver were performed among 135 women and 177 men. Cardiometabolic risk markers such as plasma glucose and insulin during an oral glucose tolerance test (OGTT) were also measured. The results show that the negative association between cardiorespiratory fitness and glucose and insulin areas under the curve measured during the OGTT seems dependent of the concomitant variations in visceral adiposity and liver fat content. Although it cannot confirm causality, this work highlights the association between high cardiorespiratory fitness and low levels of visceral and hepatic fat which might in turn explain its association with good cardiometabolic health.

Le présent projet de recherche a été réalisé dans le but d'évaluer la contribution du tissu adipeux viscéral dans la relation entre la condition cardiorespiratoire (CCR) et certains paramètres du syndrome métabolique Les travaux réalisés ont permis d'évaluer la relation entre la condition cardiorespiratoire, le tissu adipeux viscéral et le profil de risque cardiométabolique dans un groupe de femme d'âge moyen. Il a été démontré que les femmes caractérisées par une faible CCR avaient significativement plus de tissu adipeux viscéral que celles caractérisées par une CCR élevée ainsi qu'un profil métabolique plus détérioré. Toutefois, après appariement sur la base de l'accumulation de tissu adipeux viscéral, plus aucune différence significative n'était observée au sein des femmes caractérisées par une CCR faible ou élevée. En somme, ces travaux suggèrent que l'accumulation de tissu adipeux viscéral pourrait être un élément central expliquant les liens entre la capacité cardiorespiratoire et les éléments du syndrome métabolique.

L'enfant prématuré présente à la naissance un système nerveux immature le prédisposant à des troubles de la respiration tels que l'apnée, caractérisée par un arrêt de la respiration. Les apnées sont traitées en clinique avec de la caféine qui peut être administrée pendant plusieurs semaines. Ce traitement est sûr et efficace et ne présente pas à court terme d'effets secondaires notables. Cependant, les effets à long terme sur le développement des fonctions nerveuses ont peu été étudiés. L'objectif de cet ouvrage est de déterminer, à l'aide d'un modèle animal, les conséquences d'un traitement néonatal à la caféine similaire à celui utilisé en clinique (NCT, 15 mg/kg/jour du 3ème au 12ème jour suivant la naissance) sur le contrôle respiratoire, la fonction cardiovasculaire et la régulation du sommeil des rats juvéniles et/ou adultes. Les deux premières études de cet ouvrage montrent que le NCT accentue la réponse ventilatoire à l'hypercapnie du rat juvénile en modifiant la fonction du récepteur Ai de l'adénosine. Elles démontrent également que le NCT altère le patron respiratoire du rat adulte et que cet effet est observé chez le mâle uniquement. La troisième étude montre que le NCT augmente l'activité respiratoire du nerf phrénique et modifie l'activité cardiaque en hypercapnie chez le rat adulte anesthésié. La quatrième étude s'intéresse à la réponse à l'hypoxie et montre que le rat adulte NCT présente une fréquence respiratoire plus élevée en réponse à l'hypoxie que le rat contrôle; un effet en partie dû à une surexpression du récepteur A2A de l'adénosine dans les corps carotidiens. La cinquième étude montre qu'en plus de présenter une ventilation plus élevée que le rat contrôle, le rat NCT a un sommeil plus court et plus fragmenté. Les travaux de cet ouvrage démontrent qu'une exposition à la caféine en période néonatale altère le développement de plusieurs fonctions vitales et que ces effets persistent jusqu'à l'âge adulte. Ces études marquent les premières étapes de la compréhension des effets à long terme bénéfiques et/ou délétères du traitement à la caféine chez l'humain.

Le principal objectif de ce travail est l’étude de l’influence de la pesanteur sur la mécanique <p>respiratoire et le contrôle de la respiration, ainsi que sur les interactions cardio-respiratoires pendant les différents stades du sommeil. <p><p>Le chapitre introductif présente le contexte général et les objectifs de la thèse. Des sections abordant le sommeil, la respiration, et l’interaction cardio-respiratoire y sont présentées, résumant l’état actuel des connaissances sur les effets de la pesanteur sur chacun de ces systèmes. <p>Dans le deuxième chapitre, l’expérience “Sleep and Breathing in microgravity”, qui constitue la source des données à la base de ce travail, est présentée en détail. <p>L’étude des signaux de longue durée requiert avant tout de disposer d’outils performants <p>d’analyse des signaux. La première partie de la thèse présente en détail deux algorithmes :un <p>algorithme de détection automatique d’événements respiratoires (inspiration / expiration) <p>basé sur des réseaux neuronaux artificiels, et un algorithme de quantification de l’amplitude <p>et de la phase de l’arythmie sinusale pendant le sommeil, utilisant la méthode des ondelettes. <p>La validation de chaque algorithme est présentée, et leur performance évaluée. Cette partie <p>inclut aussi des courtes introductions théoriques aux réseaux de neurones artificiels ainsi <p>qu’aux méthodes d’analyse temps–fréquence (Fourier et ondelettes). <p>Une approche similaire à celle utilisée pour la détection automatique d’événements respiratoires a été appliquée à la détection d’événements dans des signaux de vitesse du sang <p>dans l’artère cérébrale moyenne, mesures obtenues par Doppler transcrânien. Ceci est le <p>sujet de la thèse annexe. <p>Ces deux algorithmes ont été appliqués aux données expérimentales pour extraire des <p>informations physiologiques quant à l’impact de la pesanteur sur la mécanique respiratoire et <p>l’interaction cardio-respiratoire. Ceci constitue la deuxième partie de la thèse. Un chapitre <p>est consacré aux effets de l’apesanteur sur la mécanique respiratoire pendant le sommeil. <p>Ce chapitre a mis en évidence, pour tous les stades de sommeil, une augmentation de la <p>contribution abdominale en microgravité, suivi d’un retour progressif vers des valeurs observées avant le vol. L’augmentation initiale était attendue, mais l’adaptation progressive <p>observée ne peut pas être expliquée par un effet purement mécanique, et nous suggère la <p>présence d’un mécanisme d’adaptation central. Un deuxième chapitre présente les résultats <p>comparant l’arythmie sinusale pendant le sommeil avant le vol, en apesanteur et après le retour sur terre. Le rythme cardiaque pendant le sommeil dans l’espace présente une moindre <p>variabilité. Les différences NREM–REM observées sur terre pour les influences vagales et sympathiques sont accentuées dans l’espace. Aucun changement significatif n’est présent pour <p>le gain et la différence de phase entre les les signaux cardiaque et respiratoire en comparant <p>le sommeil sur terre et en apesanteur. <p>La dissertation termine par une discussion générale du travail effectué, incluant les prin- <p>cipales conclusions ainsi que les perspectives qui en découlent. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished