Lors de la systole, le ventricule gauche (VG) se déforme suite à la contraction des cardiomyocytes. De part l'orientation en spirale des fibres myocardiques, ces déformations incluent un mouvement de torsion, la base et l'apex du VG tournant dans des sens opposés. L'emmagasinement d'énergie élastique par ce mécanisme et surtout sa restitution très précoce en début de diastole jouent un rôle clé dans le remplissage ventriculaire gauche. Les objectifs de ce travail ont été d'étudier les adaptations mécaniques ventriculaires gauche en se focalisant sur le rôle de la torsion 1) lors d'un exercice d'intensité croissante chez le sujet sédentaire jeune, 2) suite à l'entrainement aérobie au repos et lors d'un exercice d'intensité croissante et, 3) concomitantes aux dysfonctions cardiaques observées après un exercice épuisant de longue durée. Pour cela, nous avons effectué des échocardiographies au repos et/ou lors d'épreuves d'effort d'intensité croissante en incluant l'utilisation d'un nouvel outil échocardiographique basé sur le "speckle tracking" (STE). Nos résultats soulignent le rôle clé de la torsion dans le couplage systole - diastole à l'effort. De plus, nos résultats montrent une modification des adaptations mécaniques ventriculaires gauche à l'effort en parallèle à l'amélioration de la fonction diastolique chez les sportifs entrainés en endurance aérobie. Enfin, la dysfonction ventriculaire gauche transitoire observée après un exercice épuisant de longue durée est caractérisée par une diminution et un décalage dans le temps de la torsion, limitant probablement la diminution précoce des pressions intraventriculaires gauche et donc le remplissage. L'ensemble de ces résultats mettent en évidence, d'une part, l'intérêt de l'évaluation par STE de la mécanique ventriculaire gauche au repos et à l'effort, et d'autre part le rôle clé du mécanisme de torsion - détorsion dans l'explication de fonctions diastoliques améliorées ou altérées

La plasticité mitochondriale à l'égard de l'oxydation de substrats, et sa participation à la transition métabolique ont été étudiées dans deux conditions: l'exposition chronique à l'hypoxie et l'entraînement en endurance, connues comme modulatrices de la préférence de substrats. Ainsi l'affinité pour le palmitoyl carnitine est augmentée par l'hypoxie et la restriction calorique alors qu'au contraire le flux maximal de palmitoyl CoA (PCoA) semble freiné par l'hypoxie. Quant aux effets de l'entraînement, malgré une amélioration du temps limite de course à intensité sous-maximale et une augmentation des capacités oxydatives globales, nous ne retrouvons pas de facilitation de l'oxydation du PCoA. Par ailleurs, on observe une augmentation des messagers PPAR-delta et d'UCP-3 en réponse à une exposition aigue à l'hypoxie. Le rôle de PPAR-delta sur la modulation de l'utilisation de substrats par la mitochondrie a aussi été envisagé en utilisant un agoniste pharmacologique de PPAR-delta, le GW 742. Celui-ci, permet d'améliorer l'efficacité catalytique du complexe enzymatique CPT-1 tout en limitant l'oxydation du pyruvate, également diminuée dans les muscles oxydatifs au cours de la restriction calorique. Le traitement par GW 742, s'il limite l'altération de l'efficacité catalytique de CPT-1 observée en hypoxie, ne permet pas de rétablir, un niveau d'oxydation en PCoA similaire à celui observé en situation contrôle. Le GW 742 s'est aussi montré capable de restaurer le flux en PCoA altéré par l'entraînement, même si la fonction du transport CPT-1 reste limitante devant l'augmentation du potentiel oxydatif induit par l'entraînement. Par ailleurs, nous n'avons pas retrouvé de relation étroite entre les variations d'affinité en PCoA et la performance aérobie sous-maximale, pourtant influencée par la capacité à oxyder préférentiellement les lipides. Enfin, la diminution du flux en pyruvate associée à l'augmentation de l'utilisation des acides gras à longue chaîne observée lors du traitement par GW 742 ou au cours de la restriction calorique pose la question du rôle joué par une cible particulière de PPAR-delta sur la mitochondrie, la protéine découplante UCP-3.

La plasticité mitochondriale à l'égard de l'oxydation de substrats, et sa participation à la transition métabolique ont été étudiées dans deux conditions: l'exposition chronique à l'hypoxie et l'entraînement en endurance, connues comme modulatrices de la préférence de substrats. Ainsi l'affinité pour le palmitoyl carnitine est augmentée par l'hypoxie et la restriction calorique alors qu'au contraire le flux maximal de palmitoyl CoA (PCoA) semble freiné par l'hypoxie. Quant aux effets de l'entraînement, malgré une amélioration du temps limite de course à intensité sous-maximale et une augmentation des capacités oxydatives globales, nous ne retrouvons pas de facilitation de l'oxydation du PCoA. Par ailleurs, on observe une augmentation des messagers PPAR-delta et d'UCP-3 en réponse à une exposition aigue à l'hypoxie. Le rôle de PPAR-delta sur la modulation de l'utilisation de substrats par la mitochondrie a aussi été envisagé en utilisant un agoniste pharmacologique de PPAR-delta, le GW 742. Celui-ci, permet d'améliorer l'efficacité catalytique du complexe enzymatique CPT-1 tout en limitant l'oxydation du pyruvate, également diminuée dans les muscles oxydatifs au cours de la restriction calorique. Le traitement par GW 742, s'il limite l'altération de l'efficacité catalytique de CPT-1 observée en hypoxie, ne permet pas de rétablir, un niveau d'oxydation en PCoA similaire à celui observé en situation contrôle. Le GW 742 s'est aussi montré capable de restaurer le flux en PCoA altéré par l'entraînement, même si la fonction du transport CPT-1 reste limitante devant l'augmentation du potentiel oxydatif induit par l'entraînement. Par ailleurs, nous n'avons pas retrouvé de relation étroite entre les variations d'affinité en PCoA et la performance aérobie sous-maximale, pourtant influencée par la capacité à oxyder préférentiellement les lipides. Enfin, la diminution du flux en pyruvate associée à l'augmentation de l'utilisation des acides gras à longue chaîne observée lors du traitement par GW 742 ou au cours de la restriction calorique pose la question du rôle joué par une cible particulière de PPAR-delta sur la mitochondrie, la protéine découplante UCP-3. / Substrate oxidation and its contribution to metabolic shift, as markers of muscle plasticity have been studied under two specific condition, the prolonged exposure to ambient hypoxia, and endurance training, two conditions known as leading to changes in substrate use. Our result show that the affinity for palmitoyl carnitine is increased by both hypoxia and food restriction, whereas in contrast exposure to hypoxia slow down the palmitoyl CoA (PCoA) maximal use. On the other hand, endurance training led to enhanced physical performance and increased muscular oxidative capacities, but failed to enhance PCoA oxidation. The transcripts for PPAR-delta and UCP-3 increased in response to aucte exposure to hypoxia. Moreover, we studied the role played by PPAR-delta on the substrate use modulation, using new PPAR-delta agonist known as GW 742. In the present study, this new pharmacological substance has been shown to enhance the catalytic efficiency of CPT-1 and decrease the pyruvate oxidation. Moreover, GW 742 administration limits the hypoxia-induced decrease of CPT-1 activity, but failed to recover levels of PCoA oxidation similar to those observed in control conditions. GW 742 administration was able to suppress the effects of training on maximal PCoA oxidation, even if the functional CPT-1 activity remains limiting regarding the training-induced increase in oxidative capacity. On the other hand, we failed to show strong relationship between PCoA affinity and physical performance. Finally, the concomitant increase in long chain fatty acid oxidation and decrease in pyruvate oxidation resulting from either GW 742 use or food restriction, addresses the issue of the role played by the uncoupling protein UCP-3 on mitochondrial function

Lors de la systole, le ventricule gauche (VG) se déforme suite à la contraction des cardiomyocytes. De part l’orientation en spirale des fibres myocardiques, ces déformations incluent un mouvement de torsion, la base et l’apex du VG tournant dans des sens opposés. L’emmagasinement d’énergie élastique par ce mécanisme et surtout sa restitution très précoce en début de diastole jouent un rôle clé dans le remplissage ventriculaire gauche. Les objectifs de ce travail ont été d’étudier les adaptations mécaniques ventriculaires gauche en se focalisant sur le rôle de la torsion 1) lors d’un exercice d’intensité croissante chez le sujet sédentaire jeune, 2) suite à l’entrainement aérobie au repos et lors d’un exercice d’intensité croissante et, 3) concomitantes aux dysfonctions cardiaques observées après un exercice épuisant de longue durée. Pour cela, nous avons effectué des échocardiographies au repos et/ou lors d’épreuves d’effort d’intensité croissante en incluant l’utilisation d’un nouvel outil échocardiographique basé sur le "speckle tracking" (STE). Nos résultats soulignent le rôle clé de la torsion dans le couplage systole – diastole à l’effort. De plus, nos résultats montrent une modification des adaptations mécaniques ventriculaires gauche à l’effort en parallèle à l’amélioration de la fonction diastolique chez les sportifs entrainés en endurance aérobie. Enfin, la dysfonction ventriculaire gauche transitoire observée après un exercice épuisant de longue durée est caractérisée par une diminution et un décalage dans le temps de la torsion, limitant probablement la diminution précoce des pressions intraventriculaires gauche et donc le remplissage. L’ensemble de ces résultats mettent en évidence, d’une part, l’intérêt de l’évaluation par STE de la mécanique ventriculaire gauche au repos et à l’effort, et d’autre part le rôle clé du mécanisme de torsion – détorsion dans l’explication de fonctions diastoliques améliorées ou altérées / During systole, contraction of cardiomyocytes induces left ventricular (LV) strains. Moreover, the helical orientation of myofibers induces LV torsion consequently to LV basal and apical rotations. LV torsion stores energy in elastic component that is released very early in diastole and constitutes a key factor of LV filling. The aims of this thesis were to characterize LV mechanicals adaptations focussing on the role of LV torsion 1) during a progressive exercise test in healthy sedentary subjects, 2) induced by aerobic training at rest and during a progressive exercise test and, 3) concomitant with cardiac dysfunctions after prolonged and strenuous exercise. We used a novel echocardiographic tool, based on Speckle Tracking (STE), in order to evaluate LV function at rest and/or during a progressive exercise test. Our results underlined the key role of LV torsion in systolic – diastolic coupling during exercise. Moreover, our results showed an alteration of LV mechanical adaptation paralleling the enhancement of diastolic function during effort in aerobic trained subjects. At last, transient LV dysfunction after prolonged and strenuous exercise was associated with decreased and delayed LV torsion, probably limiting the early drop of LV intraventricular pressures and thus LV filling. All together, these results underlined the usefulness to evaluate LV mechanics at rest and during effort by STE, and point out the key role of twisting – untwisting mechanism in improved or depressed LV diastolic function

Après avoir été contre-indiquée, l’activité physique prend une place de plus en plus importante dans la prise en charge de la sclérose en plaques (SEP). L’entraînement à intensité faible ou modérée est largement documenté, contrairement à la haute intensité. Ce travail s’est intéressé aux effets de l’entraînement en intervalle à haute intensité combiné au renforcement musculaire durant 12 semaines chez 26 patients atteints de SEP. Nos résultats indiquent que la consommation pic d’oxygène, la puissance maximale tolérée, la force isocinétique des quadriceps et ischio-jambiers, ainsi que la qualité de vie sont améliorées. Les femmes présentent des améliorations plus importantes et plus nombreuses que les hommes, cependant le niveau de handicap ne semble pas limiter les améliorations. Notre travail a permis de démontrer que l’entraînement en intervalle à haute intensité combiné au renforcement musculaire est bien toléré et permet des améliorations des capacités physiques et de la qualité de vie. / After being contraindicated, physical activity take an increasingly important place in the management of multiple sclerosis (MS). The training at mild to moderate intensity is widely documented, contrary to the high intensity training. This work has focused on the effects of high intensity interval training combined with resistance training during 12 weeks in 26 MS patients. Our results show that peak oxygen consumption, maximum tolerated power, isokinetic muscle strength in both quadriceps and hamstrings and quality of life are improved. Women show more important and more numerous improvements than men, however, the disability level does not seem to limit improvements. Our work has demonstrated that high intensity interval training combined with resistance training is well tolerated and allows physical capacities and quality of life improvements.

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Les études des effets de l’activité physique sur la cognition humaine et animale ne permettent pas de clarifier si ces effets sont spécifiques au type d’exercice pratiqué et si les gains cognitifs pour un cerveau en développement sont globaux ou exclusifs à certaines fonctions cognitives. Considérant le circuit nerveux entre le cervelet et le cortex préfrontal dorsolatéral, nous croyons qu’un entraînement neuromoteur stimulant les fonctions motrices du cervelet améliorera les fonctions exécutives associées au cortex préfrontal. Comme l’entraînement aérobie a affecté positivement différentes fonctions cognitives dans des études précédentes, nous croyons que ce type d’exercice améliorera les fonctions exécutives et la mémoire à long-terme. Trois classes de sixième année (âge moyen = 11,4 ans) ont été aléatoirement assignées aux groupes neuromoteur (n=22), aérobie (n=19) et contrôle (n=15). Nous nous sommes assurés que l’entraînement neuromoteur ne stimulait aucunement la capacité aérobie et que l’entraînement aérobie n’améliorait aucune habileté motrice. Les entraînements pour les deux groupes expérimentaux consistaient en 30 minutes d’activités par jour d’école pendant les heures de classe, pour 10 semaines ; le groupe contrôle suivait le programme scolaire régulier. Des tests moteurs et cognitifs ont été administrés avant et après l’intervention. Une série d’ANOVAs a révélé que l’entraînement neuromoteur avait amélioré la fluence verbale avec un effet marginal sur la génération de verbe, deux fonctions exécutives associées au circuit fronto-cérébelleux, et que l’entraînement aérobie avait mené à une amélioration distincte de la fluence verbale. Ainsi, nos résultats démontrent que les améliorations des fonctions exécutives sont spécifiques à chaque entraînement pratiqué. / Studies investigating effects of exercise on cognition in animals and human do not permit to clarify if these effects are specific to the type of exercise and if the cognitive gains for a developing brain are global or exclusive to certain cognitive functions. Considering the neuronal circuit between the cerebellum and the dorsolateral prefrontal cortex, we hypothesized that neuromotor training will improve executive functions associated with prefrontal cortex. Since aerobic training positively affected different cognitive functions in previous studies, we hypothesize that this type of exercise will improve executive functions and long-term memory. Three sixth grade classes (mean age = 11.4 years) were randomly assigned to neuromotor (n=20), aerobic (n=19), and control (n=15) conditions. We ensured that the motor training did not stimulate aerobic capacity and that the aerobic intervention was devoid of a motor training component. The exercise sessions for the two training groups consisted in 30 minutes per school day, took place during class time, and lasted for 10 weeks; the control group followed the regular school program. Motor and cognitive tests were administered before and after the intervention. A series of ANOVA’s revealed that neuromotor training enhanced verbal fluency with a marginal effect on verb generation, executive functions related to the fronto-cerebellar circuit, and that aerobic training led to a marginal improvement for verbal fluency. Therefore, our results showed differential improvements in executive functions induced by both neuromotor and aerobic training.

Les études des effets de l’activité physique sur la cognition humaine et animale ne permettent pas de clarifier si ces effets sont spécifiques au type d’exercice pratiqué et si les gains cognitifs pour un cerveau en développement sont globaux ou exclusifs à certaines fonctions cognitives. Considérant le circuit nerveux entre le cervelet et le cortex préfrontal dorsolatéral, nous croyons qu’un entraînement neuromoteur stimulant les fonctions motrices du cervelet améliorera les fonctions exécutives associées au cortex préfrontal. Comme l’entraînement aérobie a affecté positivement différentes fonctions cognitives dans des études précédentes, nous croyons que ce type d’exercice améliorera les fonctions exécutives et la mémoire à long-terme. Trois classes de sixième année (âge moyen = 11,4 ans) ont été aléatoirement assignées aux groupes neuromoteur (n=22), aérobie (n=19) et contrôle (n=15). Nous nous sommes assurés que l’entraînement neuromoteur ne stimulait aucunement la capacité aérobie et que l’entraînement aérobie n’améliorait aucune habileté motrice. Les entraînements pour les deux groupes expérimentaux consistaient en 30 minutes d’activités par jour d’école pendant les heures de classe, pour 10 semaines ; le groupe contrôle suivait le programme scolaire régulier. Des tests moteurs et cognitifs ont été administrés avant et après l’intervention. Une série d’ANOVAs a révélé que l’entraînement neuromoteur avait amélioré la fluence verbale avec un effet marginal sur la génération de verbe, deux fonctions exécutives associées au circuit fronto-cérébelleux, et que l’entraînement aérobie avait mené à une amélioration distincte de la fluence verbale. Ainsi, nos résultats démontrent que les améliorations des fonctions exécutives sont spécifiques à chaque entraînement pratiqué. / Studies investigating effects of exercise on cognition in animals and human do not permit to clarify if these effects are specific to the type of exercise and if the cognitive gains for a developing brain are global or exclusive to certain cognitive functions. Considering the neuronal circuit between the cerebellum and the dorsolateral prefrontal cortex, we hypothesized that neuromotor training will improve executive functions associated with prefrontal cortex. Since aerobic training positively affected different cognitive functions in previous studies, we hypothesize that this type of exercise will improve executive functions and long-term memory. Three sixth grade classes (mean age = 11.4 years) were randomly assigned to neuromotor (n=20), aerobic (n=19), and control (n=15) conditions. We ensured that the motor training did not stimulate aerobic capacity and that the aerobic intervention was devoid of a motor training component. The exercise sessions for the two training groups consisted in 30 minutes per school day, took place during class time, and lasted for 10 weeks; the control group followed the regular school program. Motor and cognitive tests were administered before and after the intervention. A series of ANOVA’s revealed that neuromotor training enhanced verbal fluency with a marginal effect on verb generation, executive functions related to the fronto-cerebellar circuit, and that aerobic training led to a marginal improvement for verbal fluency. Therefore, our results showed differential improvements in executive functions induced by both neuromotor and aerobic training.