Le système nerveux autonome (SNA) contribue de façon importante aux régulations des fonctions cardiovasculaires. Pendant des décennies, les chercheurs ont essayé de comprendre comment la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et le gain du baroréflexe cardiaque pouvaient être utilisés comme marqueurs significatifs du contrôle neurovégétatif cardiaque, et parfois de son altération. L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre le rôle du SNA dans la modulation et les adaptations des fonctions cardiaques et vasculaires. Le projet comprenait quatre études.Dans la première étude, nous avons analysé les effets de l'accélération gravitationnelle graduées sur la régulation neurovégétative de la fréquence cardiaque et de la vasomotricité artériolaire. Dans ces expositions expérimentales des variables cardiovasculaires et respiratoires ont été modifiées de façon spécifique. Nos résultats ne sont pas compatibles avec la mise en jeu d’une régulation sympathique au niveau cardiaque en situation d’hypergravité brève. Nous avons supposé que seule la branche sympathique du SNA était active durant une exposition à une accélération de gravité élevée. La réponse adaptative de la vasomotricité artérielle vasculaire est observée en condition de grande décharge des barorécepteurs. Notre deuxième travail eu pour objet l'effet de la dénervation pulmonaire sur la VFC, et a donc été conduit chez des patients ayant subi une greffe pulmonaire complète. Le greffon n'étant plus relié au SNA, il s'agit d'un excellent modèle expérimental pour l'étude de la régulation cardiovasculaire en l’absence de modulation de l'activité cardiaque par des afférences nerveuses pulmonaires parasympathiques et/ou sympathiques. Puisque la VFC dans les hautes fréquences est reconnue comme largement déterminée par le profil ventilatoire, on s’attend à ce que la composante à haute fréquence de la VFC soit absente chez les sujets transplantés bi-pulmonaires. Les résultats montrent que cette dénervation pulmonaire implique une forte réduction de la VFC totale et dans les deux bandes de fréquence étudiées, hautes et basses. Cela indique donc qu’une large contribution de la modulation nerveuse de la VFC répond aux afférences pulmonaires. La sensibilité du baroréflexe est réduite. Le rapport plus élevé entre les basses et les hautes fréquences traduit une réduction de puissance totale principalement due à la diminution de la composante haute fréquence. Ces résultats montrent que les afférences pulmonaires contribuent largement à la à la modulation neurovégétative de la composante à hautes fréquences de la VFC. La variabilité de la pression artérielle est beaucoup moins modifiée que celle de la VFC par la transplantation bipulmonaire, ce qui met en évidence que les afférences pulmonaires contribuent spécifiquement à la modulation de la VFC. Cette observation est un argument fort pour reconnaître des voies de régulation différentes pour les variabilités de fréquence cardiaque d’une part et de pression artérielle d’autre part. Le troisième article traite des effets sur la modulation cardiovasculaire de blocages pharmacologiques du SNA sur les régulations de fréquence cardiaque et de vasomotricité périphérique, au repos et pendant l'exercice. / Autonomic nervous system (ANS) and cardiovascular regulation are closely linked. For decades, researches have tried to understand how heart rate variability (HRV) and baroreflexes can be used as significant markers of the autonomic nervous control, and sometimes of its impairments. The general aim of this thesis is to gain further insights into the role of ANS in modulating cardiac and vascular functions. The project consisted of four studies.In the first study, we analysed the effects of gravitational acceleration on cardiovascular autonomic control. This special condition showed interesting results for cardiorespiratory variables. Our results did not agree with the notion of sympathetic up-regulation in hypergravity. We speculated that only the sympathetic branch of the ANS might have been active during elevated gravitational acceleration exposure. Furthermore, the vascular response occurred in a condition of massive baroreceptor unloading.Our second work targeted the effect of lung denervation on HRV in bilateral lung transplant recipients. As the graft is no longer connected to the ANS, this is an excellent experimental model for the study of cardiovascular regulation without modulation of heart activity by parasympathetic and/or sympathetic lung afferents. The hypothesis was that the modulation of the high frequency component of HRV by the breathing frequency is mediated by the ANS. This hypothesis would be supported by the results if the high frequency component of HRV is suppressed in bilateral lung transplant recipients. Lung denervation implied strong HRV reduction, all indices being decreased, indicating that neural modulation from lung afferents contributes largely to HRV. Baroreflex sensitivity was reduced. The higher low-versus-high frequency ratio implied that the total power drop was mostly due to the high frequency component, indicating that neural modulation from lung afferents largely contributes to the high frequency component of HRV. The changes in blood pressure variability were smaller than those in HRV, suggesting that the effects of lung denervation were specific to HRV modulation. This finding confirms that blood pressure variability and HRV are under different control mechanisms.The third article concerns the effects of autonomic blockades on cardiovascular modulation, at rest and during exercise. We hypothesized that HRV should decrease with vagal or sympathetic blockades, and disappear during simultaneous blockade of both ANS branches. The results suggest that the parasympathetic outflow to the heart is the main determinant of HRV, while the role of the sympathetic branch is less important. Indeed, sympathetic blockades failed in changing HRV indices at rest, indicating that a selective blockade of cardiac ß-adrenergic receptors has no effects on spontaneous heart rate oscillations. These effects are specific to HRV, as the effects observed on blood pressure variability are indirectly related to the action of the administered drugs. The changes in baroreflex sensitivity were consistent with the changes in arterial blood pressure variability, suggesting that baroreflexes may modulate the LF power of arterial blood pressure.

L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la réactivité autonomique cardiaque à des stimulations aversives au cours du sommeil et les phénomènes pouvant la moduler. Pour ce faire, nous avons utilisé une technique d’analyse temps-fréquence de la variabilité du signal RR (inverse de la fréquence cardiaque), basée sur des transformées en ondelettes de ce signal, lors de stimuli nociceptifs chez des sujets sains et en réponse à des évènements respiratoires obstructifs chez des patients apnéiques. Notre première étude suggère que la réactivité autonomique cardiaque en réaction à des stimuli nociceptifs est dépendante d’une activation sympathique qui est préservée dans tous les stades du sommeil. De plus, bien que cette réactivité cardiaque soit présente même lorsque la stimulation ne donne pas lieu à une réaction d’éveil, elle est plus importante si la stimulation est suivie d’une réaction d’éveil cortical, et ceci quelque soit le stade de sommeil. La deuxième étude, réalisée chez des patients apnéiques, montre que la réactivité autonomique en réponse aux évènements respiratoires obstructifs est dépendante essentiellement de la réactivité sympathique qui est modulée par le processus de réaction d’éveil plutôt que par les stades de sommeil ou par la sévérité des évènements respiratoires. Enfin, la troisième étude révèle qu’un niveau d’activité sympathique cardiaque élevé avant les stimulations nociceptives ou pendant les évènements respiratoires obstructifs peut favoriser l’apparition de réactions d’éveil. En conclusion, nos résultats sont en faveur du maintien de la réactivité sympathique cardiaque à des évènements aversifs au cours du sommeil et ceci dans tous les stades de sommeil. Cette réactivité sympathique est essentiellement modulée par le processus qui mène à la réaction d’éveil cortical, processus auquel semble participer un niveau sympathique basal élevé / The aim of this work was to study cardiac autonomic reactivity to aversive stimulations during sleep and the phenomena that could modulate this reactivity. We used time-frequency method of RR intervals variability (or heart rate variability), based on wavelet transform during nociceptive stimulations in healthy subjects and obstructive respiratory events in apnoeic patients. Our first study showed that the cardiac autonomic reactivity to nociceptive stimulations is sympathetically-driven cardiac activation in reaction, and preserved during all sleep stages. Furthermore, albeit cardiac reactivity persisted even in the absence of arousals, it was higher when a cortical arousal followed the noxious stimulus whatever the sleep stages. Our second work showed, in apnoeic patients, that cardiac autonomic reactivity in response to obstructive respiratory events was also dependent on sympathetic reactivity, mainly modulated by arousal process rather than sleep stages or severity of respiratory events. At last, our third work showed that cardiac sympathetic level before nociceptive stimuli or during respiratory events could favour cortical arousal. In conclusion, cardiac sympathetic reactivity in response to aversive stimuli during sleep is preserved during all sleep stages. This sympathetic reactivity is modulated by arousal process rather than sleep stages or severity of respiratory events. Cardiac sympathetic activity during sleep could take part in arousal process, by favouring cortical arousal