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. 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). 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. 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. Les métaborécepteurs et les chémorécepteurs contribuent directement aux ajustements cardio-vasculaires et ventilatoires durant un exercice statique réalisé en situation d’hypoxie 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. 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. L’activation du système nerveux sympathique en réponse à un exercice en hypoxie est principalement médiée par les métaborécepteurs. Ces derniers jouent également un rôle prépondérant dans l’élévation tensionnelle. L’élévation de la ventilation est médiée aussi bien par les métaborécepteurs que par les chémorécepteurs. Par contre, les métaborécepteurs jouent un rôle mineur dans l’élévation de la fréquence cardiaque lors d’un exercice isométrique en hypoxie. 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. 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. 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. 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. Dans une troisième étude, nous avons souhaité mettre en évidence les effets de l’hyperoxie sur la sensibilité du métaboréflexe. Au repos, l’hyperoxie est responsable d’une inhibition du chémoréflexe périphérique et d’une diminution de l’activité sympathique, de la tension artérielle et de la fréquence cardiaque. Tandis que, durant l’exercice, l’hyperoxie augmente les décharges des afférences musculaires des fibres chémosensitives du groupe IV et diminue la production de lactate. Nous avons donc voulu tester l’hypothèse selon laquelle l’hyperoxie prolongée accentue les réponses sympathiques et tensionnelles à l’exercice isométrique et ce, même en présence d’une production de lactate diminuée. Nous avons observés que l’hyperoxie amplifie les réponses sympathiques et tensionnelles durant l’exercice. Cette activation du système nerveux sympathique et cette augmentation de la tension artérielle, plus importantes sous hyperoxie, sont dues à une augmentation de la sensibilité des métaborécepteurs par l’hyperoxie. Cette sensibilisation des métaborécepteurs par l’hyperoxie, compense les effets sympathicolytiques et hypotenseurs engendrés par l’inhibition du chémoréflexe. Ceci survient en dépit d’une diminution de la production d’acide lactique durant l’exercice en hyperoxie. Il semble donc que le lactate ne soit pas le médiateur principal de l’activation des métaborécepteurs.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La littérature scientifique démontre clairement que les femmes perçoivent davantage de douleur que les hommes que la douleur soit clinique ou expérimentale. De plus, les femmes diffèrent des hommes quant aux réactions autonomiques à la douleur. Cependant, les mécanismes exacts engendrant ces différences restent méconnus. Plusieurs mécanismes peuvent expliquer ces différences, mais ce sont les hormones sexuelles (HS), qui selon plusieurs auteurs, joueraient un rôle de premier plan. L'objectif principal de ce projet était donc de vérifier si les HS affectent la perception de la douleur expérimentale (mécanismes excitateurs) et les mécanismes endogènes de contrôles de la douleur (les contrôles inhibiteurs diffus nociceptifs - CIDN) chez des femmes saines. Dans un deuxième temps, nous voulions également déterminer si la réactivité du système nerveux autonome à la douleur est influencée par les HS. Méthodologie. 32 femmes ayant un cycle menstruel régulier (RMW) ont été rencontrées à trois reprises au cours de leur cycle menstruel (CM), soit entre les jours 1-3, les jours 12-14 et les jours 19-23. Aussi, 20 femmes ménopausées (PMW) ont été rencontrées à une fois. À chaque rencontre, celles-ci ont reçu les mêmes procédures douloureuses qui consistaient en deux applications d'une douleur thermique (thermode) à l'avant-bras durant deux minutes (à une température engendrant une douleur de 50/100), séparées par une immersion douloureuse du bras opposé dans l'eau froide (12[degrés]C). Le test d'immersion nous a permis de déclencher les CIDN (mécanisme analgésique endogène) et de mesurer la perception d'un différent type de douleur tonique. La perception de la douleur a été mesurée avec une échelle visuelle analogue afin de mesurer les seuils de douleur et de tolérance, et la [sic] l'intensité moyenne de la douleur. L'efficacité analgésique des CIDN a été quantifiée en calculant la différence entre la douleur thermique avant et après l'immersion. Les niveaux plasmatiques d'HS ont été obtenus lors de chaque visite. Un électrocardiogramme nous a permis d'obtenir la fréquence cardiaque pendant le test d'immersion où nous avons mesuré la réactivité autonomique par le biais de l'analyse de la variabilité cardiaque. Résultats. Aucune différence ne fut observée pour les seuils de douleur et de tolérance ainsi que pour la perception de la douleur durant le test d'immersion et le test de douleur thermique lors des trois visites (p>0.05). Cependant, nous avons observé que l'efficacité analgésique des CIDN (analgésie endogène) était significativement plus forte lors de la phase ovulatoire, comparativement aux phases menstruelle et lutéale (p=0.04). Chez les PMW, l'efficacité des CIDN est comparable aux RMW durant leur phase menstruelle, mais le pic de douleur normalement observé durant le test de la thermode était absent. Finalement, nous n'avons pas observé de différence dans la réactivité autonomique à la douleur au cours des trois phases du cycle menstruel. Conclusion. Les résultats démontrent donc une implication certaine des HS (via le CM) dans la perception de la douleur, mais seulement au niveau des mécanismes inhibiteurs de la douleur (CIDN), ce qu'aucune étude n'avait examiné auparavant. Cette modulation de l'efficacité des CIDN au cours du cycle menstruel pourrait donc fournir une explication partielle des différences hommes/femmes dans la douleur. Finalement, nous avons noté que le CM ne semble pas affecter les mécanismes excitateurs de douleur ainsi que la réactivité autonomique à la douleur.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le stress oxydatif est impliqué dans la genèse de nombreuses pathologies, dont plusieurs maladies cardiaques et circulatoires. De par l'action du monoxyde d'azote, ainsi que des dérivés réactifs de l'oxygène et des antioxydants influençant sa biodisponibilité, sur le système nerveux autonome, le stress oxydatif peut induire certaines pathologies de par son influence sur les fonctions autonomes cardiaques. D'autre part, la variabilité du rythme cardiaque (VRC), une mesure fiable et non invasive, peut facilement être utilisée pour mesurer l'activité du système nerveux autonome au niveau cardiaque. L'objectif de cette étude était d'explorer les liens entre les valeurs de stress oxydatif et de variabilité du rythme cardiaque, par une analyse a posteriori, dans le but de mieux comprendre leurs interactions. Des valeurs de variabilité du rythme cardiaque ont été mesurées sur 270 participants recrutés dans six communautés ripariennes de l'Amazone au Brésil. Des valeurs de monoxyde d'azote, de malondialdehyde, de catalase et de glutathion peroxydase ont aussi été recueillies, en plus de la pression artérielle, du rythme cardiaque et de l'indice de masse corporelle. Nous avons pu observer de faibles corrélations inverses significatives entre le monoxyde d'azote et le SDNN (r = -0,219 p = 0,006), les basses fréquences (ms2) (r = -0,181 p = 0,024) et les très basses fréquences (r = -0,201 p = 0,012) de l'analyse de VRC. Nous avons aussi pu observer une faible corrélation significative entre le malondialdehyde est les très basses fréquences (r = 0,140 p = 0,032). Nous n'avons pu observer aucune corrélation significative entre la catalase, le glutathion peroxydase et les valeurs de VRC. Les résultats ne permettent pas d'atteindre les objectifs fixés, malgré la démonstration de certaines corrélations. L'étude des interactions entre le stress oxydatif demeure toutefois pertinente et des études expérimentales sur une population homogène seraient intéressantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : stress oxydatif, variabilité du rythme cardiaque, antioxydants, monoxyde d'azote, système nerveux autonome

Résumé: La maladie cardiovasculaire (MCV), une des maladies les plus prévalentes en Amérique du Nord, est associée à une augmentation du risque de collisions d'automobile. Une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette relation est nécessaire. Le but de ce mémoire est d'étudier le rôle des fonctions cognitives et du système nerveux autonome comme médiateurs potentiels de la performance de conduite chez des individus atteints de MCV. Dix-neuf individus ayant récemment subi un évènement cardiaque et seize individus sans antécédent de MCV ont complété une évaluation de la conduite automobile simulée avec un simulateur. La fréquence cardiaque a été enregistrée tout au long des procédures à l'aide d'un moniteur de fréquence cardiaque, permettant de dériver des mesures de l'activité du système nerveux autonome. Des mesures de la composante attentionnelle exécutive, de l'orientation et de la vigilance ont aussi été obtenues à l'aide de l'administration de l'Attention Network Test. Les effets potentiellement médiateurs de l'activité du système nerveux autonome et de composantes attentionnelles dans la relation entre la MCV et la conduite automobile ont été évalués selon la méthode de Baron et Kenny. Les résultats de cette étude montrent que les sujets atteints de MCV ont une performance de conduite plus faible (p < 0,05) que les sujets témoins. Parmi les médiateurs potentiels examinés, la composante exécutive était le seul à être statistiquement associé à la performance de conduite (p < 0,01) et à la MCV (p < 0,05). Cependant, la composante exécutive ne semblait pas jouer un rôle médiateur dans la relation entre la MCV et la conduite (p -= 0,28). Ces résultats suggèrent que les individus atteints de MCV obtiennent de moins bons résultats lors de tâches cognitives complexes, comme la conduite automobile, et que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes responsables de cette relation.||Abstract: Cardiovascular disease (CVD), one of the most prevalent diseases in North America, has been linked to unsafe driving. A better understanding of the mechanisms underlying this relationship is needed. The aim of this paper is to investigate the role of the autonomic nervous system and cognitive functions as potential mediators of driving performance in individuals with CVD. Nineteen individuals having recently suffered a cardiac event and sixteen individuals with no history of CVD completed a simulated drive using a fixed based simulator to assess driving performance. Heart rate was recorded throughout testing using a heart rate monitor in order to derive measures of autonomic nervous system activity. Measures of executive, orienting and alerting functions were obtained through the administration of the Attention Network Test. We used the Baron and Kenny mediation analysis method to assess potential mediating effects of the relationship between CVD and driving performance. Subjects with CVD performed poorer on a simulated driving task (p < 0.05) than healthy subjects. Of the potential mediators investigated, executive functioning was the only one to be statistically associated with driving performance (p < 0.01) and cardiovascular disease (p < 0.05). However, executive function did not appear to play a mediating role in the relationship between CVD and driving (p = 0.28). These results suggest that individuals with CVD exhibit decrements in complex cognitive tasks such as driving and that further research is needed to better understand the mechanisms underlying this relationship.

La prise en charge des maladies cardiovasculaires vise à lutter contre les anomalies du système nerveux autonome cardiaque (SNA) en restaurant la balance sympatho-vagale avec l'aide de moyens pharmacologiques ou non pharmacologiques. Nous avons montré que l'exercice physique intermittent (EI) chez l'insuffisant cardiaque chronique (IC) permettait de majorer le tonus vagal. L'EI était plus efficace que l'exercice continu pour obtenir une réduction des arythmies. Dans un deuxième travail nous avons montré que l'électrostimulation musculaire des membres inférieurs chez l'IC permettait de réduire le tonus sympathique en lien avec une stimulation des afférences. Dans l'artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI) enfin, nous montrons que l'électrostimulation sensitive des membres inférieurs permettait d'améliorer la distance de marche via des mécanismes potentiellement sympatho-inhibiteur. / The management of cardiovascular disease is to fight against abnormal heart autonomic nervous system (ANS) by restoring sympatho-vagal balance with the help of pharmacological or non-pharmacological means. We have shown that intermittent exercise (IE) in patients with chronic heart failure (CHF) allowed to increase the vagal tone. The IE was more effective than continuous exercise for reducing arrhythmias. In a second work we have shown that electrical muscle stimulation of the lower limbs in CHF reduced sympathetic tone related to stimulation of afferents. In peripheral arterial disease (PAD) finally, we showed that the sensitive electrostimulation of lower limbs improved the walking distance via potentially sympatho-inhibitor mechanisms.

Un stress intense et répété peut être à l'origine de troubles émotionnels majeurs. Les pathologiques cardiorespiratoires liées aux troubles anxieux et dépressifs constituent un problème sanitaire de grande ampleur. Au terme d'une procédure consistant à soumettre des rats à un protocole de défaite sociale, tous les animaux présentent un profil de type anxieux 5 jours après le stress (D10). Environ la moitié des rats stressés ont montré des atteintes cardiovasculaires et respiratoires persistantes à long terme, à savoir une hyperactivité sympathique, une inhibition du baroréflexe cardiovagal et une bradypnée, à D10 mais aussi à D30 lorsque le profil anxieux avait disparu. Ces modifications s'accompagnent d'altérations cardiaques électriques (arythmies) et morphologiques (hypertrophie). Deux principales zones cérébrales à l'origine de la persistance des modifications cardiorespiratoires ont été identifiées, le noyau dorsomédian de l'hypothalamus (DMH) et le noyau du tractus solitaire (NTS). Cette population d'animaux présentant des altérations cardiorespiratoires persistantes est aussi caractérisée par un taux de BDNF sanguin faible, marqueur d'une vulnérabilité à la dépression, et par une augmentation de BDNF dans la RVL et le NTS, conséquence possible de l'existence d'un stress oxydant. L'angiotensine II semble également impliquée dans ces atteintes cardiorespiratoires. Ainsi, ce travail a permis de mettre en évidence un circuit central impliqué dans les atteintes cardiorespiratoires liés aux troubles anxiodépressifs afin d'envisager des cibles thérapeutiques plus spécifiques. / Chronic stress can cause major emotional disorders. Cardiorespiratory diseases related to anxiety and depression is a major health problem. After a social defeat paradigm, all animals exhibited an anxiety-like state five days after stress (D10). About half of the stressed rats have shown long term persistent cardiovascular and respiratory modifications, namely a sympathetic hyperactivity, an inhibition of cardiovagal baroreflex and a bradypnea, at D10 but also D30 when anxiety profile disappeared. They were associated to electric (arrhythmias) and morphologic (hypertrophy) cardiac alterations. Two main brain areas involved in the persistence of cardiorespiratory changes were identified, the dorsomedial nucleus of the hypothalamus (DMH) and the nucleus of the solitary tract (NTS). This population with persistent cardiorespiratory alterations were also characterized by a lower blood level of BDNF, a marker of vulnerability to depression, and by higher BDNF expression in the RVL and NTS. Angiotensin II may also be involved in these modifications. Thus, this study has highlighted a central pathway in cardiorespiratory modifications related to anxiety and depression to consider more specific therapeutic targets.

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