La résonance magnétique cardiovasculaire sensible à l'oxygénation (OS-CMR) est devenue une modalité d'imagerie diagnostique pour la surveillance de changements dans l'oxygénation du myocarde. Cette technique offre un grand potentiel en tant qu'outil diagnostic primaire pour les maladies cardiovasculaires, en particulier la détection non-invasive d'ischémie. Par contre, il existe plusieurs facteurs potentiellement confondants de cette technique, quelques-uns d'ordre méthodologique comme les paramètres de séquençage et d'autres de nature physiologiques qui sont peut compris. En raison des effets causés par le contenu tissulaire d'eau, l'état d'hydratation peut avoir un impact sur l'intensité du signal. Ceci est un des aspects physiologiques en particulier dont nous voulions quantifier l'effet confondant par la manipulation de l'état d'hydratation chez des humains et l'observation des changements de l'intensité du signal dans des images OS-CMR. Méthodes: In vitro: Du sang artériel et veineux de huit porcs a été utilisé pour évaluer la dilution en série du sang et son effet correspondant sur l'intensité du signal de la séquence OS. In vivo: Vingt-deux volontaires en santé ont subi OS-CMR. Les concentrations d'hémoglobine (Hb) ont été mesurées au niveau de base et immédiatement après une l'infusion cristalloïde rapide de 1000 mL de solution Lactate Ringer's (LRS). Les images OS-CMR ont été prises dans une vue mid-ventriculaire court axe. L'intensité du signal myocardique a été mesurée durant une rétention respiratoire volontaire maximale, suite à une période d'hyperventilation de 60 secondes. Les changements dans l'intensité du signal entre le début et la fin de la rétention de la respiration ont été exprimés relativement au niveau de base (% de changement). Résultats: L'infusion a résulté en une diminution significative de l'Hb mesurée (142.5±3.3 vs. 128.8±3.3 g/L; p<0.001), alors que l'IS a augmenté de 3.2±1.2% entre les images du niveau de base en normo- et hypervolémie (p<0.05). L'IS d'hyperventilation ainsi que les changements d'IS induits par l'apnée ont été attenués après hémodilution (p<0.05). L'évaluation quantitative T2* a démontré une corrélation négative entre le temps de T2* et la concentration d'hémoglobine (r=-0.46, p<0.005). Conclusions: Il existe plusieurs éléments confondants de la technique OS-CMR qui requièrent de l'attention et de l'optimisation pour une future implémentation clinique à grande échelle. Le statut d'hydratation en particulier pourrait être un élément confondant dans l'imagerie OS-CMR. L'hypervolémie mène à une augmentation en IS au niveau de base et atténue la réponse IS durant des manoeuvres de respiration vasoactives. Cette atténuation de l'intensité du signal devrait être tenue en compte et corrigée dans l'évaluation clinique d'images OS-CMR. / Background: Oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance (OS-CMR) has become a feasible diagnostic imaging modality for monitoring changes of myocardial oxygenation. This technique has great potential for use as a primary diagnostic tool for cardiovascular disease, particularly non-invasive detection of ischemia. Yet, there are several potential confounding factors of this technique, some methodological, such as sequence parameters and others are physiological and not well understood. Due to T2 effects caused by tissue water content, the hydration status may impact signal intensity. This is one physiological aspect in particular that we aimed at quantifying the confounding effect by manipulating hydration status in humans and observing signal intensity (SI) changes in OS-CMR images. Methods: In vitro: Arterial and venous blood from eight swine were used to assess serial dilution of blood and it corresponding effect on OS sequence signal intensity. In vivo: Twenty-two healthy volunteers underwent OS-CMR. Hemoglobin (Hb) concentrations were measured at baseline and immediately following rapid crystalloid infusion of 1,000ml of Lactated Ringer’s solution (LRS). OS-CMR images were acquired in a mid-ventricular short axis view. Myocardial SI was measured during a maximal voluntary breath-hold, after a 60-second period of hyperventilation. SI changes were expressed relative to baseline (% change). Results: The infusion resulted in a significant decrease in measured Hb (142.5±3.3 vs. 128.8±3.3 g/L; p<0.001), while SI increased by 3.2±1.2% between baseline images at normo- and hypervolemia (p<0.05). Both hyperventilation SI and the SI changes induced by apnea were attenuated after hemodilution (p<0.05). Quantitative assessment showed a negative correlation between T2* and hemoglobin concentration (r=-0.46, p<0.005). Conclusions: There are several confounders to the OS-CMR technique that require attention and optimization for future larger scale clinical implementation. The hydration status in particular may be a confounder in OS-CMR imaging. Hypervolemia leads to an increase in SI at baseline and attenuates the SI response during vasoactive breathing maneuvers. This attenuation in signal intensity would need to be accounted for and corrected in clinical assessment of OS-CMR images.

Existant en tant que pratique sportive, l’apnée est également de plus en plus utilisée dans d’autres activités sportives dont la natation, à l’entraînement et/ou en compétition. Toutefois, les réponses à l‘apnée dynamique ont été peu explorées lors d’efforts physiques intenses, en particulier en natation. L’objectif de ce travail de thèse est donc d’étudier sur le terrain en situation de nage (étude 1 et 2) et en laboratoire (étude 3) lors d’un exercice intermittent de pédalage, les réponses physiologiques, psychologiques et ergogéniques à l’apnée aiguë apparaissant lors d’efforts intenses. Le métabolisme a été notamment évalué à partir de la mesure de l’oxygénation tissulaire, de paramètres sanguins et de marqueurs hormonaux. Les principaux résultats de ces études montrent qu’en apnée la performance dépendrait de la capacité des sujets à maintenir leur fréquence cardiaque et que l’effort est globalement perçu comme plus dur. L’apnée n’induisait pas d’augmentation de la lactatémie, sans doute en lien avec l’absence de modification de l’extraction musculaire de l’oxygène. Au niveau cérébral, le maintien de l’oxygénation expliquerait la non modification du temps de réaction en apnée. Enfin toutes nos études ont révélé une désaturation artérielle significative en apnée, dès la première apnée de 10 secondes (étude 3) mais sans effet de la capacité d’apnée (étude 1) ou de l’intensité de nage (étude 2) suggérant que la durée compenserait l’intensité. Il serait donc intéressant d’étudier ultérieurement les effets respectifs du couple intensité/durée et les effets chroniques d’un entraînement comportant un exercice intermittent intense lors d’apnées dynamiques. / Existing as a sport practice, apnea is also increasingly used in other sports activities including swimming, training and/or competition. However, responses to dynamic apnea have been little explored during intense physical exercise, especially in swimming. The objective of this thesis is to study, in the field in swimming situations (study 1 and 2) and in the laboratory (study 3) during an intermittent cycling exercise, the physiological, psychological and ergogenic responses to acute apnea appearing during intense exercises. Metabolism was especially assessed by measurement of tissue oxygenation, blood parameters and hormonal markers. The main results of these studies show that in apnea the performance would depend on the ability of the subjects to maintain their heart rate and that the exercise is globally perceived as harder. Apnea did not induce an increase in lactatemia, probably related to the lack of modification of the muscle extraction of oxygen. At the cerebral level, the maintenance of the oxygenation would explain that the reaction time is not altered with apnea. Finally, all our studies revealed a significant arterial desaturation in apnea at the first repetition of the 10-second apnea (study 3) but without the effect of apnea capacity (study 1) or swimming intensity (study 2) suggesting that the duration would compensate for the intensity. It would therefore be interesting to study later the respective effects of the intensity/duration pair and the chronic effects of training involving intense intermittent exercise during dynamic apneas.