Le thème central de ce travail a consisté en l’étude et la mise en évidence des interactions existant entre le métaboréflexe et le chémoréflexe lors de l’exercice.<p><p>L’effort physique est associé à une augmentation de la ventilation, de la fréquence cardiaque ainsi que de la pression artérielle. Ces effets sont médiés au moins en partie par l’activation du métaboréflexe musculaire, et peuvent être amplifiés par le chémoréflexe ventilatoire. Le métaboréflexe et le chémoréflexe impliquent nécessairement une activation du système nerveux orthosympathique. La fonction du métaboréflexe est d’optimaliser le transport d’oxygène à destination des muscles participant à l’exercice, ce qui s’accompagne d’une vasoconstriction dans les autres territoires vasculaires. La fonction du chémoréflexe est de maintenir la capnie et d’apporter une correction ventilatoire à l’acidose métabolique et éventuellement à l’hypoxémie survenant au cours d’efforts effectués en résistance. Une sollicitation excessive du métaboréflexe et du chémoréflexe peut limiter l’aptitude à l’effort en amplifiant les sensations de dyspnée (augmentation des équivalents ventilatoires) et en limitant le transport d’oxygène (augmentation de la pression artérielle limitant le débit cardiaque). <p><p>L’étude des adaptations cardiovasculaires et ventilatoires ainsi celles du système nerveux sympathique en réponse à un exercice réalisé en hypoxie peut se révéler intéressante à plusieurs niveaux.<p>Une telle étude devrait permettre de mieux comprendre la limitation de l’aptitude à l’effort des sujets sains en altitude. En effet, depuis plusieurs décennies, l'entraînement en altitude est fréquemment utilisé par les athlètes d'endurance. Cette méthode de préparation physique, qui consiste à séjourner et s'entraîner plusieurs semaines à moyenne altitude (2000-2800m), vise à améliorer temporairement la performance aérobie lors du retour au niveau de la mer. Cette étude pourrait également présenter un intérêt pour les travailleurs en altitude mais également de manière générale à toutes les personnes effectuant des séjours en montagne.<p>Les métaborécepteurs et les chémorécepteurs contribuent directement aux ajustements cardio-vasculaires et ventilatoires durant un exercice statique réalisé en situation d’hypoxie<p><p>C’est pourquoi, dans une première étude, nous avons souhaité différencier précisément les actions respectives du métaboréflexe et du chémoréflexe lors d’un exercice en hypoxie chez une population de sujets jeunes et en bonne santé. Nous avons donc voulu vérifier l’hypothèse selon laquelle les métaborécepteurs joueraient un rôle important dans l’activation sympathique et l’élévation tensionnelle en réponse à un exercice isométrique en hypoxie. <p>Nous avons montré que durant l’effort en hypoxie, les métaborécepteurs et les chémorécepteurs interviennent de manière différente dans les réponses sympathiques, cardiovasculaires et ventilatoires.<p>L’activation du système nerveux sympathique en réponse à un exercice en hypoxie est principalement médiée par les métaborécepteurs.<p>Ces derniers jouent également un rôle prépondérant dans l’élévation tensionnelle. <p>L’élévation de la ventilation est médiée aussi bien par les métaborécepteurs que par les chémorécepteurs.<p>Par contre, les métaborécepteurs jouent un rôle mineur dans l’élévation de la fréquence cardiaque lors d’un exercice isométrique en hypoxie.<p><p>Lors d’une deuxième étude, nous nous sommes intéressés aux effets du vieillissement sur la contribution du métaboréflexe et du chémoréflexe, toujours durant un effort en hypoxie.<p>L’âge réduit la sensibilité du métaboréflexe. Par contre, l’âge n’affecte pas le chémoréflexe. Les effets de l’âge sur l’interaction des deux réflexes sont méconnus. Nous avons donc testé l’hypothèse selon laquelle l’effort isométrique en hypoxie (maximum de stimulation métaboréflexe) chez le sujet âgé s’accompagne d’une moindre activation sympathique, d’une moindre montée de la pression artérielle, et d’une réponse ventilatoire identique par rapport à celle observée chez le sujet jeune. <p>Nous avons observé une moindre activation sympathique en réponse à l’exercice aussi bien en normoxie qu’en hypoxie chez les sujets plus âgés, subsistant lors de l’arrêt local de la circulation, permettant d’isoler la contribution du métaboréflexe lors de l’exercice.<p>Nous en avons conclu que malgré le fait que l’âge réduise la sensibilité des métaborécepteurs, ceux-ci restent des déterminants majeurs de l’activation orthosympathique lors d’un effort réalisé en hypoxie chez les sujets plus âgés.<p><p>\ / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The sympathetic nervous system plays a key role in the regulation of cardiovascular and ventilatory responses during exercise. The regulation of the heart and peripheral circulation by the autonomic nervous system is accomplished by control centers that receive input from mechanical and chemical receptors through the body. Therefore, the changes in sympathetic and parasympathetic activity allow for rapid responses. <p><p>Exercise is associated with increases of ventilation, heart rate and blood pressure. Ventilation increases adaptedly to increased oxygen uptake (VO2) and carbon dioxide output (VCO2) and eventually to limit metabolic acidosis occurring above the ventilatory threshold. Cardiac output increases to meet the contracting muscles’ requirement for flow. The increase in cardiac output occurs through increases in both heart rate and stroke volume and is regulated by feed-forward mechanisms: central command and exercise pressor reflex. <p><p>Skeletal muscle contraction elicits a reflex increase in sympathetic outflow which causes vasoconstriction contributing to the exercise induced rise in blood pressure. This reflex is triggered by stimulation of metabo- and chemoreceptors. Although the precise stimulus is not known, adrenergic receptor signaling is involved in the cardiovascular and respiratory alterations in response to exercise. <p><p>This thesis has been devoted to a better understanding of the functional aspects of sympathetic nervous system activation during dynamic and resistive exercise, with use of β blocker and β2 stimulant interventions The hypotheses were: 1) that β blocker interventions would decrease aerobic exercise capacity by a limitation of maximal cardiac output, but more so the ventilatory responses to exercise because of a decreased chemosensitivity, thereby decreasing dyspnea, and 2) β2 stimulant interventions would slightly increase aerobic exercise capacity by an increase in maximal cardiac output, but also the ventilatory responses because of an increased chemosensitivity, with possible decrease of the ventilatory reserve at exercise and increased dyspnea. Both interventions could affect maximal muscle strength through central effects.<p><p>Ventilatory responses to hyperoxic hypercapnia (central chemoreflex) and to isocapnic hypoxia (peripheral chemoreflex) were confronted to measurements of ventilatory equivalents for oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) during standard cardiopulmonary exercise test (CPET). Resting 5 measurements of muscle sympathetic nervous activity (MSNA) were obtained in different conditions with and without pharmacological interventions. Muscle metaboreflex and muscle stength measurements were also considered. Drugs with β blocker or β2 stimulant properties were administered in range of doses used in clinical practice for the teatment of cardiovascular or rerspiratory conditions. The results show that β blockade with bisoprolol slightly reduced maximal exercise capacity as assessed by a maximal oxygen uptake (VO2max) or maximal workload (Wmax), with a decreased maximal heart rate, without significant effect on ventilation (VE) or MSNA responses to hypercapnia, hyperoxia or to isometric muscle contraction or ischemia. Both VE/VO2 and VE/VCO2 slopes were decreased during CPET, which was attributable to β blockade-related hemodynamic changes. On the other hand, stimulation of β2 receptors with salbutamol did not affect exercise capacity as assessed by VO2max or Wmax in spite of increased peripheral chemosensitivity with increased VE/VCO2 slopes and early lactic acidosis. MSNA burst frequency, muscle metaboreflex and maximal isokinetic muscle strength were not affected by salbutamol. <p><p>Thus, aerobic exercise capacity in healthy subjects is sensitive to sympathetic nervous system modulation by β blocker or β2 stimulant interventions with drugs at doses prescribed in clinical practice. B blocker intervention has a slight limitation of aerobic exercise capacity and a hemodynamic decrease in ventilation, while β2 stimulant intervention has no change in exercise capacity with associated increased ventilatory responses because of increased chemosensitivity, partly related to early lactic acidosis. None of the studied phamacologic interventions affected MSNA or muscle strength measurements. <p><p>We hope that these results might be useful for the understanding of the effects of revalidation to exercise of patients treated with β blocker or β2 stimulant drugs, document the limited ergogenic properties and also side effects of the intake of these substances in healthy exercising subjects.<p> / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished