Le syndrome métabolique (SM) est une entité clinique caractérisée par le regroupement d’un ensemble de facteurs de risque, dont l’accumulation contribue à un accroissement de la morbi-mortalité cardiovasculaire. Sa prévalence n’a cessé de croître au cours de ces dernières décennies au niveau de la population mondiale, en lien notamment avec des changements du style de vie incluant une plus grande sédentarité et une alimentation riche en graisses. Le SM est classiquement associé à un remodelage et à des anomalies diastoliques qui concernent le coeur gauche ; et des travaux récents ayant eu recours à l’imagerie de déformation témoignent également d’une dysfonction régionale systolique précoce. Le coeur droit est très peu documenté et pour l’ensemble de la pompe cardiaque les mécanismes explicatifs des atteintes fonctionnelles restent largement inexpliqués. Nos connaissances quant à l’impact de mesures hygiéno-diététiques sur la fonction myocardique régionale, gauche comme droite, sont également très pauvres. Ainsi, les objectifs majeurs du présent travail sont d’évaluer dans le SM l'effet d’une intervention reposant sur une diète alimentaire couplée à un programme d’activités physiques sur la fonction myocardique régionale ventriculaire droite et gauche, et d'étudier les interrelations, à l’inclusion et en réponse aux modifications du style de vie, entre les principaux facteurs du SM et la fonction myocardique régionale. La population est composée de 100 sujets SM asymptomatiques répartis aléatoirement en 3 groupes selon la modalité d‘exercice physique (dominante « résistance » ou « endurance à intensité élevée, mixte à intensité modérée), la restriction calorique (de 500 à 700 kcal/j) étant commune à tous les patients. Un groupe témoin (n=40) apparié en âge et sexe est également étudié. Le recours à l’échographique transthoracique en mode « speckle tracking imaging » permet l’évaluation des déformations longitudinales myocardiques du ventricule gauche (VG) et de la paroi libre du ventricule droit (VD). Nos résultats confirment les anomalies régionales diastoliques et systoliques VG mais démontrent pour la première fois qu’elles concernent également le coeur droit. Notre programme interventionnel réduit la prévalence du SM et de ses facteurs individuels, et améliore significativement la fonction régionale VG et VD, tant systolique que diastolique. Le tissu adipeux viscéral, et en particulier le tissu adipeux épicardique, l’inflammation systémique, impliquant à la fois les adipocytokines pro- (PAI-1, TNF-α) et anti-inflammatoires (adiponectine) et l’hyperglycémie chronique, facteurs impactés par le SM et améliorés en réponse à l’intervention, apparaissaient comme des contributeurs indépendants importants de la dysfonction régionale droite et gauche. Le rôle du tissu adipeux épicardique semble central, potentiellement via des effets autocrines et paracrines, ce tissu devrait ainsi constituer une cible thérapeutique future d'intérêt majeur dans le traitement des maladies cardiométaboliques. / The metabolic syndrome (MetS) is a clinical entity which is characterized by the combination of a set of risk factors, the accumulation of which contributes to a high risk of cardiovascular disease. Its prevalence has grown steadily during the past decades, principally as a result of poor eating habits and sedentary lifestyle. The SM is classically associated with cardiac remodeling and diastolic abnormalities involving the left heart; and recent studies using cardiac imaging deformation also reflect a regional early systolic dysfunction. The right heart is poorly documented and for both right and left heart underlying mechanisms of functional impairments remain largely unknown. Our knowledge about the impact of lifestyle changes on left and right myocardial function are also very poor. Thus, the main objectives of this thesis were to evaluate in MetS patients the effect of lifestyle intervention based on food diet with exercise training on right and left ventricular regional myocardial function, and to study the relationships, at baseline and in response to changes in lifestyle, among the main factors of MetS and regional myocardial function. The population consisted of 100 asymptomatic MetS male and female randomly divided into 3 groups according to exercise modality (dominant high-intensity "resistance" or " endurance”, or mixed of moderate intensity), caloric restriction (500 to 700 kcal / d) being common to all patients. A control group (n = 40) matched by age and sex was also evaluated. The use of transthoracic ultrasound in the "speckle tracking imaging" mode allowed the assessment of longitudinal myocardial deformations of the left ventricle (LV) and the free wall of the right ventricle (RV). Our results confirmed the regional LV diastolic and systolic abnormalities previously described in the literature but demonstrated for the first time they also concern the right heart. Our interventional program reduced MetS prevalence and its individual factors, and significantly improved both systolic and diastolic LV and RV regional dysfunction. Visceral adipose tissue, especially epicardial adipose tissue, systemic inflammation, involving both pro- (PAI-1, TNF-α) and anti-inflammatory (adiponectin) adipocytokines as well as chronic hyperglycemia, all factors affected by MetS and significantly improved in response to the intervention, appeared as significant independent contributors of the right and left regional dysfunction. The role of the epicardial adipose tissue seems central, potentially via autocrine and paracrine effects, and this tissue should thus be considered as future therapeutic target of major interest in the treatment of cardiometabolic diseases

Initiée par les travaux des lauréats du prix Nobel Krogh et Hill l’étude de l’adaptation du système cardiorespiratoire lors de la transition du repos à l’exercice représente un champ majeur en physiologie de l’exercice. En début d’effort, la consommation d’oxygène (VO2) doit rapidement s’adapter afin de minimiser le déficit en dioxygène (O2), les perturbations intracellulaires et par conséquent optimiser la performance. Pendant cette phase dite « cardiodynamique » le ventricule gauche (VG) doit rapidement augmenter l’apport en O2 aux muscles actifs. Le volume d’éjection systolique (VES) et les nombreux paramètres qui le conditionnent doivent aussi rapidement s’adapter malgré une réduction très importante de la durée de diastole. Comment le VG parvient-il à relever ce défi dans les premières minutes de l’exercice et comment ces différents paramètres interagissent ? L’objectif de ce travail de thèse est de répondre à ces questions en combinant l’utilisation des dernières avancées de l’échocardiographie en mode « Speckle Tracking » (STE), permettant d’apprécier finement la fonction myocardique régionale grâce à l’évaluation de la mécanique du VG, avec une approche originale caractérisée par des enregistrements à intervalles réguliers proches au cours de répétitions d’épreuves à charges constantes (épreuves dites « rectangulaires »). Une première partie va consister à décrire finement les cinétiques cardiaques chez le sujet jeune actif, alors qu’une deuxième partie s’attachera à évaluer l’impact de l’entraînement aérobie chez des cyclistes de très bon niveau rapportant de nombreuses années de pratique. Les résultats mettent en évidence que la fonction diastolique et ses mécanismes sous-jacents jouent un rôle clé dans l’adaptation du VES à l’exercice. En permettant l’augmentation de la vitesse de remplissage, la pression de remplissage et la relaxation favorisent l’adaptation du VES dans la première minute. L’adaptation de la vitesse de détorsion jusqu’à 120s prolonge l’adaptation de la vitesse de remplissage et permet le maintien du VES au-delà de la première minute. Par ailleurs, nos résultats indiquent que l’entraînement aérobie induit une adaptation du VES plus importante grâce à une amélioration de la vitesse et du débit de remplissage du VG. Ces améliorations sont le résultat d’une adaptation plus rapide et plus importante de la relaxation à la base et d’une adaptation plus importante de la vitesse de détorsion. Ce travail de thèse basé sur l’étude de la mécanique cardiaque à l’exercice d’intensité modérée a permis de montrer le rôle clé de la diastole, et plus particulièrement de la détorsion du VG, dans l’adaptation rapide du VES ainsi que son amélioration chez le sportif aérobie. En perspective, il serait intéressant d’étudier les cinétiques cardiaques à des intensités d’exercice supérieures ou dans des populations qui présentent des intolérances à l'effort. / Initiated by the pioneering works of Nobel laureates Krogh and Hill, the study of cardiorespiratory system adaptation from rest to dynamic exercise represents a major field in exercise physiology. Oxygen uptake (VO2) has to abruptly increase in order to optimize exercise performance and tolerance by minimizing oxygen deficit and intracellular perturbations. During this “cardiodynamic” phase the LV has to abruptly increase oxygen delivery to mitochondria of active muscles. The stroke volume (SV) and its underlying mechanisms have to rapidly increase despite an important reduction of LV diastolic time. How do LV mechanics address this challenge at the onset of exercise and how do these different factors interact? Therefore, the aim of the present thesis is to answer to these questions by combining the use of latest advances in speckle tracking echocardiography (STE), which allow accurate assessment of regional myocardial function by the evaluation of LV mechanics, with an original approach based on the repetition of five similar constant work-load exercises, each of them being used to record different parameters. The first part give an accurate description of LV kinetics in young healthy active males whereas the second part focus on the evaluation of endurance training effect in well-trained cyclists. Our result highlight the key role of diastolic function and its underlying mechanisms in SV adaptation to exercise. In the first 60s, LV filling pressure and relaxation promote increase of LV filling velocity and hence SV adaptation. Beyond the first 60s, peak untwisting rate continue to increase until 120s allowing for a further increase of LV filling velocity involving SV maintenance. Furthermore, our results indicate that endurance training involve more important adaptation of SV by the improvement of LV filling velocity and filling rate. These improvement are the result of faster and higher adaptation of relaxation at the base and untwisting rate. This thesis based on the assessment of cardiac mechanic at moderate intensity exercise show the key role of diastole and more specifically LV untwist in the fast adaptation of SV and its improvement with endurance training. It would be interesting to study cardiac kinetics in heavy exercise and in pathological population presenting exercise intolerance.

Thesis deals with ultrasonographic contrast examinations, that are performed to assess tissue perfusion and non-invasive ultrasound method speckle tracking, overcoming the weaknesses of Doppler techniques used to scanning the movement of the tissue.

Thesis deals with ultrasonographic contrast examinations, that are performed to assess tissue perfusion and non-invasive ultrasound method speckle tracking, overcoming the weaknesses of Doppler techniques used to scanning the movement of the tissue.