Titre de l'écran-titre (visionné le 28 mars 2024) / L'obésité est une maladie chronique qui ne cesse d'augmenter, avec une prévalence de 13% en 2016. L'obésité augmente les risques de développer plusieurs comorbidités, dont le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires, l'hypertension artérielle, l'apnée du sommeil, la dyslipidémie, plusieurs types de cancers, et une multitude de problèmes musculosquelettiques. De plus, les patients avec obésité sévère ont une capacité cardiorespiratoire (CCR) diminuée, qui se traduit par une tolérance réduite à l'exercice. Les limitations physiques, physiologiques et psychologiques qu'entraine l'obésité peuvent en être la cause. Une faible CCR représente un facteur de risque pour les maladies cardiovasculaires et la mortalité. Une des mesures objectives afin de caractériser la CCR à la suite d'un programme d'entraînement est l'épreuve d'effort maximal. La mesure utilisée pour la CCR est la consommation maximale en oxygène (VO$_\textup{2max}$). Le test de marche de 6 minutes (TM6M) est utilisé dans les milieux de réadaptation physique et peut être considéré comme une épreuve d'effort maximal chez les patients avec des pathologies pulmonaires et cardiaques. Cependant, très peu d'études en obésité sévère utilisent le TM6M pour évaluer l'effet d'un programme d'exercice physique sur les paramètres de marche ainsi que la consommation maximale en oxygène (VO$_\textup{2max}$). Ce mémoire vise à étudier l'effet d'un programme d'entraînement supervisé de 12 semaines en aérobie et en résistance suivant une chirurgie bariatrique sur la CCR et la distance parcourue lors du TM6M. Un autre objectif est d'évaluer la demande physiologique, soit l'évolution des paramètres tels que la fréquence cardiaque (FC), le pouls d'O$_\textup{2}$ et le ratio d'échanges gazeux respiratoires (RER), lors du TM6M aux différents moments d'interventions, c'est-à-dire, avant la chirurgie, à 3, à 6 et à 12 mois post-chirurgie. Notre recherche suggère qu'un programme d'entraînement supervisé de 12 semaines n'est pas associé avec des améliorations statistiquement significatives de la CCR, de la distance de marche au TM6M, ainsi que les paramètres physiologiques (FC, pouls d'O$_\textup{2}$ et RER) chez les patients avec obésité sévère suivant la chirurgie bariatrique. La perte de poids importante qu'entraine la chirurgie bariatrique surpasse les effets d'un programme d'entraînement supervisé de 12 semaines. / Obesity is a chronic disease that continues to increase worldwide. Obesity increases the risk of developing comorbidities such as type 2 diabetes, cardiovascular diseases, systemic hypertension, sleep apnea, dyslipidemia, numerous types of cancers, and a multitude of muscular disorders. Furthermore, patients with severe obesity have a reduced cardiorespiratory fitness (CRF) resulting in a reduced exercise tolerance. Physical, physiological, and psychological limitations may be the cause of the phenomenon. Low CRF is a risk factor for cardiovascular disease and mortality. In conjunction with bariatric surgery, physical exercise is an important component of an exercise program regarding weight loss in severe obesity. To measure the efficiency of the exercise program, one can rely on the assessment of the CRF as well as weight loss. The cardiopulmonary exercise testing (CPET) is the gold standard method of evaluation for assessing the CRF whereas the 6-minute walk test (6MWT) is commonly used to assess the functional capacity mainly in cardiac and pulmonary populations. Meanwhile, very few studies in severe obesity population have used the 6MWT to assess the effects of an exercise program on the walking parameters as well as the CRF. The main objective of this master's degree thesis is to assess if a 12-week exercise program post bariatric surgery improves CRF as well as the distance walked during the 6MWT. The secondary objective is to assess the physiological demand during the 6MWT through the heart rate, O$_\textup{2}$ pulse and RER, at different times of intervention; baseline, and 12 months. Our research has shown that a 12-week exercise program was not associated with further improvements in CRF, walking distance as well as physiological parameters in severely obese patients following bariatric surgery. The important weight loss associated with bariatric surgery seems to overcome the effects of a 12-week exercise program.

Dans ce mémoire, on présente une nouvelle architecture d’un chandail intelligent pour surveiller la respiration en temps réel. Ce vêtement intelligent comporte une architecture qui offre une méthode de détection innovante assurant une suivie de l’activité respiratoire en continue. Tout d’abord le chandail détecte la déformation du haut du thorax pendant la respiration à l’aide d’une antenne intégrée dans le chandail. L’antenne a été conçue dans les laboratoires du centre d’optique, photonique et laser de l’université Laval. Un capteur Bluetooth intégré dans le même chandail détecte par la suite la variation du signal RSSI (indicateur d’intensité du signal reçu) et l’envoie à une unité de traitement et d’analyse de données sans fils (un ordinateur ou une tablette). Une interface d’analyse des données a été crée pour permettre la détermination du rythme respiratoire et le caractériser selon le signal de respiration reçu. En plus, le chandail intelligent est alimenté par une source d’énergie sans fils et hybride fonctionnant avec une batterie rechargeable ou par un lien inductif. Deux versions de chandail ont été testées. La première contient un seul capteur alors que la deuxième possède six capteurs positionnés sur la partie frontal du vêtement. En plus, différents paramètres ont été pris en considération durant les tests citant entre autres la morphologie, l’âge et le sexe des utilisateurs. Des tests ont démontré une détection réussie de plusieurs informations pertinentes comme les cycles de respiration (inspiration, expiration), la fréquence respiratoire et d’autres mesures statistiques pour les diagnostics. / In this thesis, we present a new architecture of a smart T-shirt to monitor breathing in real time. This smart garment has an architecture that offers an innovative detection method ensuring continuous monitoring of respiratory activity. First the T-shirt detects deformation of the upper chest during breathing using an antenna built into the T-shirt. The antenna was designed in the laboratories of the optics, photonics and laser center of Laval University. A Bluetooth sensor integrated in the same T-shirt subsequently detects the variation of the RSSI signal (indicator of received signal strength) and sends it to a wireless data processing and analysis unit (a computer or tablet). A data analysis interface has been created to allow determination of the respiratory rate and characterization according to the received breathing signal. In addition, the smart T-shirt is powered by a wireless, hybrid power source powered by a rechargeable battery or by an inductive link. Two versions of the T-shirt were tested. The first contains a single sensor while the second has six sensors positioned on the front of the garment. In addition, different parameters were taken into account during the tests, citing among others the morphology, age and sex of the users. Tests have demonstrated successful detection of several relevant information such as breathing cycles (inspiration, expiration),respiratory rate and other statistical measures for diagnosis.

La leucémie est un cancer qui touche les cellules souches du sang. Il existe plusieurs types de leucémies, toutefois nous nous sommes intéressés à la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) pédiatrique. L’anomalie se trouve au niveau des cellules souches lymphoïdes, et se développe de manière soudaine, en quelques jours ou quelques semaines. De nombreuses conséquences néfastes sont connues au niveau cardiorespiratoire, musculaire, de l'énergie et de l’activité physique d’enfants en fin de chimiothérapie. L’objectif premier de l’étude était de mesurer les capacités cardiorespiratoires et musculaires réelles d’enfants atteints d’une LLA à trois temps de la chimiothérapie : l’induction (T1), la consolidation 2 (T2) et l’entretien (T3). Un deuxième objectif était de tester la faisabilité d’une épreuve d’effort maximal cardiorespiratoire pendant ou après l’induction. Le protocole de l’étude comprenait une épreuve d’effort physique sur ergocycle pour évaluer la consommation maximale d’oxygène (V ̇ O2max) un questionnaire sur la qualité de vie et un sur l’activité physique. La force musculaire était évaluée par un audit des dossiers (N=16) de physiothérapie d’anciens patients et des participants à l’étude. Une patiente a complété le test V ̇ O2max aux T1 et T2, et s’est améliorée de 54,5% entre les deux tests, mais restait nettement sous les valeurs normales. Pour l’ensemble des données de force musculaire : force de préhension, moment de force des extenseurs du genou et des fléchisseurs dorsaux de la cheville, les valeurs étaient inférieures à celles d’enfants sains, et avaient diminuées entre l’induction et la consolidation 2. Les résultats de ce mémoire démontrent que certains enfants atteints d’une LLA présentent un déconditionnement cardiorespiratoire et musculaire dès l’induction. Elles démontrent également la faisabilité d’un exercice cardiorespiratoire soutenu après la phase d’induction. Ces données importantes serviront aux professionnels de la santé dans la mise en place d’interventions en activité physique adaptée aux capacités d’enfants atteints d’une LLA. / Leukemia is a blood cancer and can be expressed in many forms, but the main focus of this thesis will be on acute lymphoblastic leukemia (ALL) in the pediatric population. The anomaly develops in the lymphoid stem cells and the disease develops rapidly, within a few days to a few weeks. Leukemia and chemotherapy have been shown to have many deleterious on the children cardiorespiratory and muscular status, energy level and engagement in physical activity mainly reported for children in the last phase of chemotherapy. The first aim of our work was to collect data on their cardiorespiratory and muscular status during three phases of the chemotherapy: induction (T1), consolidation 2 (T2) and maintenance (T3). The second aim was to test the feasibility of maximal oxygen consumption test ((V ̇ O2max) during or post induction. The protocol comprised a (V ̇ O2max) test on ergocycle, a quality of life and physical activity questionnaires. Data on muscular strength was collected through auditing the physical therapy files (n=16) of past and current patients. One participant completed the T1 and T2 (V ̇ O2max) testing and showed a 54.5% increase from T1 to T2. Despite this improvement, her score at T2 was still poor compared to her expected value. Data collected on muscular strength were: grip strength, moments of force of the knee extensors and the ankle dorsiflexors. They all showed lower values than expected compared to normative value at T1 and a decline from T1 to T2. The results outlined in this thesis show that children with ALL may present with decreased cardiorespiratory and muscular fitness with an onset as early as induction chemotherapy. Nonetheless, the results showed that high intensity cardiorespiratory exercise was feasible post induction. The data are of importance as they will help health care professionals build physical activity interventions adapted to the physical capacities of children with ALL.

La capacité cardiorespiratoire est la composante primaire de la condition physique, elle englobe les systèmes: cardiovasculaire, pulmonaire, musculaire et mécanique, tous affectés en présence d’obésité sévère. L’interprétation de la capacité cardiorespiratoire chez l’obèse sévère est encore mal comprise du domaine scientifique. Jusqu’à maintenant, le seul traitement jugé efficace pour contrer l’obésité sévère est la chirurgie bariatrique. À la suite d’une chirurgie bariatrique, plusieurs paramètres influençant la capacité cardiorespiratoire sont modifiés. L’hétérogénéité des méthodes d’évaluation de cette dernière dans la littérature ne nous permet pas de statuer sur son effet. De plus, rien ne nous informe sur la prise en charge en activité physique suite à une chirurgie bariatrique. L’objectif général de ce mémoire était d’évaluer l’impact d’un programme d’entraînement structuré et supervisé sur la capacité cardiorespiratoire des patients ayant subi une chirurgie bariatrique, à partir de la mesure directe de la consommation d’oxygène au pic d’effort (VO2pic). Selon les évaluations effectuées, nous avons démontré que chez les obèses sévères le déterminant majeur de la VO2pic est la ventilation minute au maximum de l’effort. Suite à l’intervention, nous avons été en mesure de démontrer l’impact positif d’une intervention en activité physique sur la VO2pic des patients. Cet effet semblerait être causé par une meilleure gestion de la ventilation minute, possiblement en lien avec le maintien de la masse musculaire, dans le groupe intervention. Les résultats obtenus dans le cadre de cette maîtrise démontrent l’importance de la prise en charge en activité physique des individus ayant subi une chirurgie bariatrique. L’analyse approfondie de la littérature actuelle sur le sujet, combinée à nos résultats permet d’émettre des hypothèses fondées quant à la prescription idéale d’entraînement suivant une chirurgie bariatrique. D’autres recherches seront nécessaires afin de mieux comprendre les paramètres physiologiques impliqués, comme l’évaluation des propriétés physico-histochimiques de la masse musculaire. / Cardiorespiratory fitness is the primary element of a good physical condition. It regroups several systems: cardiovascular, pulmonary, muscular and mechanical, all of which are affected in the presence of severe obesity. The interpretation of the cardiorespiratory fitness among severe obese is still misunderstood. Up to now, the only effective treatment to counter severe obesity is bariatric surgery. Following a bariatric surgery, several parameters influencing cardiorespiratory fitness are affected. In the scientific literature, the heterogeneity of the evaluation methods to characterize cardiorespiratory fitness does not allow us to take position on its effect. In addition, there is no available information regarding the physical activity intervention following bariatric surgery. The general objective of this dissertation was to evaluate the impact of a structured and supervised training program on the cardiorespiratory fitness inpatients having been subject to bariatric surgery from the direct measure of their consumption of oxygen at the peak of effort (VO2peak). We have demonstrated that with severely obese individuals the major determinant of VO2peak was the pulmonary ventilation at maximum effort. Following the bariatric surgery, we were able to demonstrate the positive impact of a physical activity intervention on patients’ VO2peak. This effect seems to be caused by a better management of pulmonary ventilation, possibly linked to the maintained muscle mass in the intervention group. The results obtain in the context of this dissertation demonstrate the importance of the taking in charge in physical activity for individuals having been subject to bariatric surgery. A thorough analysis of the current literature, combined to our results, allows us to produce verified hypotheses regarding the ideal prescription of training following bariatric surgery. More research will be required in order to better understand the physiological parameters involved, such as the evaluation of physic-histochemical properties of muscle mass.

Le mouvement induit par la respiration dans la région thoraco-abdominale a été évalué à l'aide de séries d'images de tomodensitométrie en quatre dimensions (4DCT) pour un échantillon de 40 patients présentant principalement des tumeurs pulmonaires et gastro-intestinales. L'observation du déplacement des structures par rapport à leur position d'équilibre respective a révélé un déplacement en phase en supérieur-inférieur. L'amplitude est plus importante pour le diaphragme et les reins. Il n'y a pas de différences significatives entre les tumeurs pulmonaires et les autres sites étudiés. La méthodologie de planification dosimétrique actuelle (3D-CRT ou IMRT) s'est révélée adéquate en moyenne pour une population de 10 cas de tumeurs pulmonaires ayant une grande amplitude de déplacement. L'utilisation de la phase de mi-ventilation ne modifie pas significativement la couverture de dose, mais diminue les variable dosimétriques du poumon. La moyenne des phases du 4DCT n'apporte pas d'avantages par rapport à la méthodologie actuelle. / Respiration-induced motion in the thoracoabdominal region was studied with fourdimensional computed tomography (4DCT) for 40 patients mainly with lung and gastrointestinal tumours. Relative distance to mean amplitude position of internal structures showed an inphase motion in superior-inferior direction. Diaphragm and kidneys displayed in average the greatest amplitude. There were no significant amplitude differences between lung and other locations motion. The actual treatment planning method (3D-CRT or IMRT) turned out to be, in average, adequate for ten lung cases with large motion. The use of mid-ventilation phase for treatment planning does not change significantly dose coverage but lower lung dosimetric parameters. The use of 4DCT average showed not benefits over the actual procedure.