Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse effectuée en cotutelle (Université de Poitiers, France) / Introduction – Le vieillissement est associé à une augmentation du coût énergétique de la locomotion (CE) et à une diminution de la consommation maximale d’oxygène (V ̇O2max). De plus, les qualités neuromusculaires semblent aussi compromises chez les aînés. Ces phénomènes contribuent au ralentissement de la vitesse de marche spontanée et peuvent altérer la qualité de vie. En plus de ces qualités physiques, il est reconnu que les fonctions cognitives déterminent la mobilité. En effet, la capacité de combiner une tâche motrice (locomotion) à une tâche cognitive est associée à une réduction du risque de chuter. Objectif – L’objectif de cette thèse était de préciser les relations entre la mobilité, la condition physique et les fonctions cognitives dans une perspective de vieillissement sain. Résultats – Une étude méthodologique a été présentée pour spécifier les modalités d’évaluation du CE. Les résultats ont démontré que le CE est plus élevé lorsque la mesure est effectuée sur tapis roulant en comparaison avec une mesure directement au sol. Il a aussi été suggéré que le niveau d’assocation entre les deux modalités était insatisfaisant. Ainsi, lorsque la mesure sur tapis roulant est nécessaire, elle doit idéalement être accompagnée d’un test de marche au sol pour améliorer la validité externe. Ensuite, une approche transversale a été utilisée afin de préciser les déterminants de la condition physique associés à une meilleure mobilité et à un profil cognitif favorable. En plus de la V ̇O2max, une force élevée caractérisait les individus qui présentaient les meilleures performances dans une tâche de flexibilité cognitive. Il a aussi été démontré que des tests cliniques comme le Timed up and go et la vitesse maximale de marche sur 10 mètres pouvaient être utilisés pour discriminer les individus qui présentent les profils physiques et cognitifs les moins favorables. Enfin, une étude d’intervention a été proposée afin de vérifier si un entraînement de l’aptitude aérobie et de la force visant une augmentation de la V ̇O2max et la réduction du CE allait permettre de meilleures performances cognitives lors d’une double tâche (motrice et cognitive). Les résultats démontrent, malgré que ce type d’intervention semble favoriser de meilleures performances en inhibition, qu’un programme visant le développement des habiletés motrices globales est aussi efficace pour induire des améliorations en inhibition. Conclusion – Ces résultats confirment la pertinence de l’évaluation d’un ensemble de déterminants de la condition physique allant de l’aptitude aérobie aux qualités neuromsuculaires dans le suivi de la santé physique et cognitive des aînés. Des tests cliniques accessibles sont proposés afin de contribuer à un premier diagnostic physique et cognitif qui saura être confirmé par des mesures plus exhaustives. Par ailleurs, il est aussi suggéré que plusieurs interventions peuvent être proposées pour améliorer les fonctions cognitives. Malgré que l’entraînement de l’aptitude aérobie et des qualités de force soit le seul à induire des améliorations de la condition physique, il n’en demeure pas moins qu’un programme de développement des habiletés motrices puisse représenter une avenue intéressante dans le cas où les individus étaient au préalable très sédentaires. / Introduction – Aging is characterized by an increase in the energy cost of locomotion (ECL) and a decrease in maximal oxygen uptake (V ̇O2max). It also appears that neuromuscular performances are jeopardized in older adults. Taken together, these phenomena contribute to a slower gait speed, which could reduce quality of life. Moreover, it was shown that cognition was also a key determinant of mobility performances. Indeed, the ability to execute simultaneously two tasks (motor and cognitive) was associated with a lower risk of falling. Objective – The objective of this thesis was to specify the relationships between mobility, physical fitness and cognition in a perspective of healthy aging. Results – A study was conducted to clarify the ECL testing methods. Results demonstrate a higher ECL when testing occurs on a treadmill in comparison to an overground measure. Moreover, it was shown that the association level was unsatisfying between the two testing modes. It was concluded that, when a treadmill testing is necessary, a complementary functional walking test should be implemented to increase external validity in data interpretation. Afterwards, a cross-sectional analysis was used to determine the physical fitness factors associated with better cognitive and mobility performances. Along with V ̇O2max, higher levels of strength were related to the fastest individuals both in mobility and in cognitive flexibility. Also, it was shown that clinical tests like the Timed up and go and the maximal walking speed over 10 meters were able to distinguish individuals with poorer physical fitness and cognitive performances. Finally, an intervention study was proposed to verify the effects of a combined aerobic and strength training program on physical fitness and cognition. It was hypothesized that reducing the ECL and increasing V ̇O2max would induce better cognitive performances during a dual-task (motor and cognitive). Results showed that this intervention improved inhibition performances. However, data also suggested that a training program aiming for gross motor abilities development was as efficient as the fitness training intervention to improve inhibition. Conclusion – Taken together, these results confirm the relevance of a complete physical fitness assessment in an healthy aging perspective including both aerobic and neuromuscular components. Convenient clinical tests are also proposed to establish a first physical and cognitive diagnosis, which will be confirmed by subsequent more exhaustive tests. Moreover, it was suggested that many interventions were leading to better cognitive performances. Along with aerobic and strength training which is a privileged method to improve physical fitness, programs aiming for gross motor abilities development could also be implemented, especially in a context where individuals are particularly sedentary.

Le modèle bioénergétique de P.E. di PRAMPERO permet d'expliquer la performance dans les disciplines de locomotion (course à pied, cyclisme, natation, ...) à partir d'une puissance métabolique et d'un indice de la dépense d'énergie par unité de distance parcourue. Néanmoins, pour les épreuves de natation de haute intensité telles que le 100m crawl, le contexte environnemental rend l'estimation de la puissance métabolique d'origine aérobie techniquement difficile. L'objectif de cette thèse est alors de proposer une nouvelle approche des réponses aérobies d'un 100-m nage libre, réalisé dans des conditions les plus proches possible d'une compétition. Le travail expérimental a porté sur des nageurs entraînés. Dans un bassin de 25-m, la procédure propose que les nageurs réalisent une performance sur 100-m nage libre à allure de compétition et trois épreuves (25m, 50m, 75m) réitérant les mêmes allures intermédiaires que celles du 100-m. VO2 est mesuré avant et juste après chaque épreuve, pendant 1min, par rétro-extrapolation. Les valeurs de VO2 mesurées à la fin des épreuves de 25m, 50m, 75m et 100m permettent de reconstruire la cinétique de VO2 d'une épreuve de 100-m. Les résultats contrastent avec les estimations des cinétiques de VO2 publiées précédemment : VO2 augmente plus vite dans la première moitié de l'épreuve (à 50m, VO2 ≈ 94%VO2max), atteint 100 %VO2max au 75ème mètre de l'épreuve puis chute de 7% sur le dernier 25-m. Une estimation de la contribution relative du métabolisme aérobie montre également des valeurs plus importantes que celles publiées jusqu'à ce jour, du fait de l'atteinte précoce de VO2max en cours d'épreuve. / The bioenergetic model proposed by P.E. di PRAMPERO explains performance in most human locomotions (running, cycling, swimming, ...) using indexes of metabolic power and energy cost of locomotion. Nevertheless, for 100-m front crawl events, environmental conditions make the aerobic power measurement difficult. The main purpose of this thesis is therefore to propose a new procedure to estimate aerobic responses during a 100-m front crawl event, performed in competition conditions. Trained swimmers participated to this study. In a 25-m swimming pool, the procedure includes a 100-m front crawl performance in competition conditions, and then, three tests (25-m, 50-m, 75-m) following the pacing strategy of the 100-m event. VO2 is not measured during the tests, but before and just at the end of each test with a breath-by-breath method. Each post-test VO2 (after 25m, 50m, 75m and 100m) allows to reconstruct the VO2 kinetics of the 100-m performance. The results differ from previous studies in that VO2 increases faster in the first half of the race (at 50m, VO2 ± 94%VO2max), reaches VO2max at the 75th meter; then a decrease in VO2 corresponding to 7% of VO2max appears during the last 25m. The estimation of aerobic contribution shows higher values than those previously published, because VO2max is reached very early during the race.