L’endurance aérobie est rarement mesurée à des intensités maximales, mais plutôt sous-maximales, principalement via des protocoles à puissance ou à durée constante. Or, les conditions réelles d’une épreuve sportive en compétition sont mieux représentées par le maintien de la plus haute puissance métabolique possible, et ce, le plus longtemps possible. Cela implique une autogestion de la puissance de travail de la part du participant – qui peut donc varier tout le long de l’épreuve – ainsi que l’atteinte des capacités aérobies maximales, dans certains cas. Dans cette étude, nous avons voulu comparer les variations de certains paramètres ventilatoires (ventilation, volume courant, fréquence respiratoire) et systémiques (rendement mécanique externe brut [RMEC], consommation d’oxygène [VO2]) entre deux protocoles d’effort maximal, l’un à puissance constante (100 % PAM), l’autre à puissance décrémentée (> 95 % VO2max). En effet, comparativement à un protocole d’effort classique à puissance constante, un protocole décrémenté implique l’utilisation de VO2 et non de la puissance mécanique comme critère de sélection de l’intensité d’effort, et augmente la durée de l’épreuve. En conséquence, le maintien de la consommation d’oxygène maximale (VO2max), et non de la puissance aérobie maximale (PAM), nous a permis d’observer des réponses physiologiques différentes de celles généralement décrites lors d’efforts incrémentés ou à puissance constante. Ces différences se sont traduites par une fréquence respiratoire plus élevée et un volume courant plus bas, indiquant l’existence d’une réponse tachypnéique plus prononcée lors d’un protocole décrémenté par rapport à un protocole à puissance constante, et reflétant ainsi une respiration plus superficielle, probablement due à une fatigue plus accrue des muscles ventilatoires. Cette fatigue serait caractérisée par un rendement mécanique plus bas et un VO2 plus élevé, et ce, malgré la diminution progressive de la puissance de travail lors de l’atteinte d’une consommation d’oxygène proche de VO2max. / Aerobic endurance is more commonly measured at submaximal rather than maximal work intensities, mainly through constant-power output trials, or time trials. However, real competition conditions are better represented through the ability to sustain the highest power output (PO) for the largest period of time. That implies the use of self-pacing strategies, which leads power output to vary throughout the exercise duration, and can also induce the attainment of maximal oxygen consumption (VO2max), in some cases. The aim of this study was thus to compare the variation of some ventilatory (tidal volume, breathing frequency) and systemic (gross mechanical efficiency, O2 cost) parameters, between two maximal endurance protocols, the first one consisting of a constant-load test (100% MAP) and the second one a decremental test at near-maximal aerobic capacity (> 95 % VO2max). Indeed, compared to a “classical” constant-power output test, a decremental test implies the use of VO2 rather than mechanical PO to control intensity throughout the task, and a higher effort duration. Consequently, we observed that the sustainment of maximal O2 consumption rather than maximal aerobic power (MAP) led to different physiological responses from those usually observed during constant-power output tests. These differences were caracterized by a higher breathing frequency as well as a lower tidal volume during the decremental test, which both reflect a more exagerated tachypneic response, and therefore indicate the existence of a shallower breathing pattern in this type of effort, probably due to a higher ventilatory muscle fatigue. This fatigue could also be expressed through a lower gross mechanical efficiency and a higher O2 cost, despite a progressive decrease of mechanical power as soon as oxygen consumption gets near VO2max.

Le sommeil, de par ses fonctions récupératrices, est essentiel à la vie. Pour autant, la modification du mode de vie et des comportements, tant sédentaires que nutritionnels, sont à l’origine d’une altération du sommeil, conduisant ensemble à des situations d’obésité. Cet excès pondéral s’accompagne fréquemment d’un syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS). Lorsque ces deux pathologies sont présentes, les troubles métaboliques s’aggravent et sont à l’origine d’une inflammation de bas grade. A notre connaissance, aucune étude ne s’est intéressée aux bénéfices d’un reconditionnement à l’exercice physique combiné à une modification des habitudes alimentaires, en dehors de ceux induits par la perte de poids, sur ces différents paramètres. L’objectif de ce travail de thèse a donc été, à partir d’une étude ancillaire, d’évaluer le sommeil d’adolescents obèses par polysomnographie (PSG) par comparaison à celui de sujets normo-pondérés. Dans l’étude principale, les effets d’un programme de 9 mois (reconditionnement à l’exercice, activités physiques adaptées, rééquilibre alimentaire) ont été évalués sur l’architecture et la durée du sommeil, le SAOS, les différents facteurs biologiques (inflammatoires, hormonaux, profils glucidique et lipidique) et sur les adaptations physiologiques à l’exercice musculaire, afin de mieux comprendre l’implication de l’endurance aérobie et des troubles du sommeil sur la santé cardio-métabolique. Trente-deux adolescents obèses (âge : 14,6 ans, z-score d’IMC= 4 ,7) ont été recrutés. Toutes les variables ont été analysées en pré et post-intervention. Les résultats montrent une durée de sommeil réduite chez les jeunes obèses avec un SAOS, diagnostiqué chez 58% d’entre eux, malgré une architecture du sommeil satisfaisante. En post-intervention, une perte de poids de 11 kg et une amélioration des paramètres d’adaptation à l’exercice maximal (PMA, VE, VO2pic…) ont été rapportées chez tous les sujets, que le SAOS soit encore, ou non, présent. En effet, ce syndrome s’est normalisé chez 46% d’entre eux. Par ailleurs, grâce à l’intervention, le sommeil s’est amélioré (qualité et quantité). Enfin, la protéine C-réactive basale du groupe SAOS, dont les valeurs atteignaient 11mg/l à l’admission, a considérablement diminué, accompagnée d’une baisse de la leptinémie et d’une hausse de l’adiponectinémie, pouvant expliquer le moindre risque cardio-métabolique. Nos résultats démontrent qu’à l’admission, l’inflammation est liée à l’obésité, alors qu’en post-intervention, sa baisse s’explique par l’augmentation de l’endurance aérobie, et ceci indépendamment du sexe, du poids, de la durée de sommeil et du SAOS. Bien que ce dernier n’ait pas été normalisé chez tous les sujets, sa prévention par l’exercice physique ainsi que celle des troubles métaboliques observés dans ces deux pathologies devrait faire partie intégrante de la prise en charge des jeunes obèses en vue d’atténuer le risque de morbi-mortalité cardiovasculaire à l’âge adulte / Sleep, through its restorative functions, is essential for life. However, lifestyle modifications, sedentary and unhealthy feeding behaviors trigger sleep curtailment and sleep disruption, leading together to weight gain. Obesity is usually associated with obstructive sleep apnea (OSA), and these two diseases both induce metabolic dysfunctions and low-grade systemic inflammation. To the best of our knowledge, no study has assessed the effects of exercise reconditioning and modified food habits on these parameters. The purpose of this work was to assess and compare, from an ancillary study, polysomnographic variables between obese adolescents and normal-weight (NW) controls. In the main study, the effects of a 9-month program (exercise reconditioning, adapted physical activities and modified food habits) on sleep architecture, sleep duration, OSA, biological factors (inflammatory, hormonal, carbohydrates and lipid profiles) and physiological adaptations at exercise were assessed, in order to a better understanding of the roles of cardiorespiratory fitness and sleep disorders on cardio-metabolic health. Thirty-two obese adolescents (age: 14.6 years, BMI z-score: 4.7) were recruited. Every parameters were assessed at admission and post-intervention. Short sleep duration and a high prevalence of OSA (58%) were observed at admission in obese adolescents despite a satisfying sleep architecture, compared with NW controls. Post-intervention, weight loss (11kg) and improved parameters of physiological adaptations at exercise (MAP, VE, VO2peak) were found in every subject and OSA was normalized in 46% of them. Sleep quantity and sleep quality were improved. Decreased C-reactive protein (6.78 vs 10.98 mg/l) and leptin concentrations, and increased adiponectin levels were found, and cardio-metabolic risk (CMR) was decreased. At admission, obesity explains by itself the systemic inflammation whereas the decrease in inflammation, post-intervention, is explained by enhanced cardiorespiratory fitness related to fat-free mass, after controlling for sex, weight loss, change in sleep duration and OSA. Prevention of OSA and metabolic dysfunctions by chronic exercise should be an integral part of the obesity management in youths in order to decrease the risk of cardiovascular morbi-mortality in adulthood

Ce travail de thèse s’est déroulé dans le cadre d’une convention CIFRE entre mon laboratoire de rattachement C3S (EA4660) et le département Recherche et Développement (R&D) de l’équipe cycliste professionnelle FDJ. Les différentes études que nous avons conduites se sont articulées autour de l’amélioration de la performance sportive chez le cycliste à travers une variable centrale qui est la puissance mécanique qu’il développe lors de la locomotion (Pméca) selon deux axes principaux : 1) l’évaluation et le suivi du potentiel physique avec pour but l’amélioration du processus d’entraînement et 2) l’optimisation de l’interface homme – machine à partir de l’analyse du matériel et des équipements utilisés par les cyclistes dans l’équipe FDJ. / This thesis has been completed as part of a CIFRE agreement between the laboratory C3S(EA4660) and the Research and Development (R&D) department of the FDJ professionalcycling team. The various studies that we conducted centred on analysing sport performanceoptimisation in cyclists through a central variable: the mechanical power output (PO)developed during locomotion. There were two main areas of focus: 1) evaluation andmonitoring of physical potential, with the aim of improving the training process, and 2)optimisation of the human–machine interface via analysis of the materials and equipmentused by the FDJ team cyclists