Ce projet de thèse avait pour objet d’étudier la régulation de la biodisponibilité du monoxyde d’azote (NO) à travers la supplémentation en nitrate (NO3-) chez l’homme, et la perfusion d’ADMA chez l’animal. Nous avons essayé de déterminer les répercussions de la modulation de la biodisponibilité du NO sur la perfusion musculaire à l’exercice, et l’effet de l’aptitude aérobie sur cette modulation. Dans notre méta-analyse, nous avons rapporté une diminution de la consommation d’oxygène (V̇O2) lors d’exercices d’intensité modérée à élevée, avec une amélioration de la tolérance à l’exercice sans réduction du V̇O2 chez les sujets présentant une pathologie. Dans une seconde étude, aucune amélioration de la tolérance à l’effort n’a été observée chez des athlètes [consommation maximale d’oxygène (V̇O2max) > 65 mL.min-1.kg-1] au cours d’un exercice intermittent d’intensité supramaximale après une supplémentation en NO3- et sans modification au niveau du V̇O2 et de la perfusion musculaire. Une troisième étude montre que l’aptitude aérobie et l’apport en O2 aux muscles, dépendante de la perfusion musculaire, ne sont pas associés à la concentration plasmatique d’ADMA chez des sujets jeunes et sains. Enfin, notre quatrième étude ne rapporte pas d’effet de la perfusion de l’ADMA sur la perfusion musculaire au cours d’un exercice de course chez des rats. En conclusion, la supplémentation en NO3- peut contribuer à une amélioration de la performance à travers une réduction du coût en O2 pour des exercices sous-maximaux. Cependant, les sujets entraînés en endurance avec une aptitude aérobie élevée ne présentent ni d’effet ergogénique, ni d’amélioration de la perfusion musculaire à la suite d’une supplémentation en NO3- lors d’exercices intermittents supramaximaux, contrairement aux sujets modérément entraînés. En outre, l’ADMA, en tant inhibiteur de la synthèse du NO, ne semble pas jouer un rôle dans la régulation du débit sanguin et de l’apport en O2 aux muscles actifs, en l’absence de conditions pathologiques. / We aimed to determine whether dietary nitrate (NO3-) supplementation and ADMA modulate NO bioavailability and muscle blood flow during exercise. The second purpose was to establish whether aerobic fitness alters the effects of dietary NO3- supplementation and ADMA on muscle blood flow during exercise. In our meta-analysis, we found that dietary NO3- supplementation decreases V̇O2 during exercise performed in the moderate and heavy intensity domains in healthy subjects, and enhances exercise tolerance in subjects with chronic diseases, but no change in V̇O2. Our second study showed that dietary NO3- supplementation did not increase the number of repetitions completed during supramaximal intensity intermittent exercise in endurance athletes with high aerobic fitness (V̇O2max > 65 mL.kg-1.min-1), and did not increase muscle blood volume. In the third study, aerobic fitness is not related to muscle O2 delivery and plasma ADMA concentrations in young male subjects with a wide range of aerobic fitness level. In the fourth study, increased plasma ADMA levels did not decrease muscle blood flow during low-treadmill running exercise in healthy rats. In conclusion, dietary NO3- supplementation could contribute to an improved tolerance to exercise by reducing O2 cost during exercises at submaximal intensities. However, endurance-trained athletes with high V̇O2max level do not benefit from the effects of dietary NO3- supplementation on exercise performance and muscle blood flow as reported in moderately trained subjects. Moreover, ADMA did not regulate muscle blood flow and O2 delivery during exercise in conditions free from cardiovascular and metabolic diseases in humans and in the rat with pharmacological-induced increase in plasma ADMA levels.

La décompensation cardiaque se manifeste par une symptomatologie de dyspnée et de fatigue, et par une diminution de l’aptitude aérobie. La décompensation cardiaque peut être globale ou gauche (DCG), ou droite comme dans le cas de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Les mesures fonctionnelles de repos (fonction ventriculaire gauche ou pression artérielle pulmonaire moyenne) sont peu corrélées à l’aptitude aérobie, qui est cependant un élément important de la mise au point et du suivi clinique des patients atteints de DCG ou d’HTAP. L’aptitude aérobie est évaluée par une ergospirométrie. Réalisée sur cycloergomètre ou sur tapis roulant elle mesure l’évolution des variables ventilatoires (ventilation, consommation en oxygène et production de CO2), la fréquence cardiaque et la tension artérielle lors d’un effort à intensité croissante jusqu’à l’effort maximal. Elle apporte une analyse fine du comportement à l’exercice des patients, de la cause de la limitation à l’effort et permet la détermination précise de la consommation d’oxygène maximale (VO2max). Plus simple que l’ergospirométrie, le test de marche de 6 minutes (TDM6) mesure la distance maximale parcourue en marchant 6 minutes. Il évalue la réponse intégrée des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et musculaire à l’effort, mais, contrairement à l’ergospirométrie, il ne permet pas d’identifier les facteurs déterminants l’aptitude aérobie. Le TDM6 est corrélé de façon significative, mais non étroite, à la VO2 max et à la classe fonctionnelle telle qu’évaluée par l’échelle à 4 points de la New York Heart Association. Les travaux réunis dans le présent travail ont eu pour but de contribuer à l’étude de la pathophysiologie de l’aptitude aérobie et à la compréhension des tests utilisés pour l’évaluer dans l’HTAP et de la DCG. Dans une première étude, nous avons comparé le profil ergospirométrique et le périmètre de marche de 6 minutes chez les patients DCG ou HTAP. Les résultats montrent que la VO2 max et le TDM sont diminués dans les mêmes proportions chez des patients à handicap fonctionnel (NYHA) comparable, avec toutefois une propension plus marquée à l’hyperventilation dans l’HTAP. Dans une seconde étude, nous avons mesuré la réponse métabolique au TDM6 au moyen d’un ergospiromètre portable chez des patients HTAP. Les résultats montrent que le TDM6 est réalisé à une VO2 correspondant à la VO2max mesurée à l’ergospirométrie sur cycloergomètre, avec cependant une ventilation, un quotient respiratoire et une fréquence cardiaque inférieures. Durant le TDM6, les patients stabilisent leur effort à un quotient respiratoire légèrement inférieur à 1. Ces résultats s’expliquent soit par la cinétique de la VO2 durant l’ergospirométrie à protocole standardisé comportant un incrément de charge trop rapide par minute, soit par une différence des masses musculaires mises en œuvre durant la marche ou l’effort sur bicyclette. Ces résultats suggèrent que le TDM6 pourrait être un test plus adéquat que l’ergospirométrie pour évaluer l’aptitude aérobie dans l’HTAP. Dans un troisième travail, plus modeste, nous avons réalisé la réplique du précédent, dans la DCG. Nous y avons observé les mêmes résultats. Dans un dernier travail nous avons évalué la valeur pronostique de l’ergospirométrie et du TDM6 dans l’HTAP. Nous avons analysé les ergospirométries et TDM6 de 65 patients atteints d’HTAP et discerné un sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. Le TDM6 et le produit « distance x poids » étaient pronostiques de mortalité dans le groupe entier de patients et dans le sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La pente VE/VCO2 n’était facteur pronostique de mortalité que dans le groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La VO2pic n’était prédictive de mortalité dans aucun des groupes de patients. En conclusion, nos travaux ont montré que la DCG et l’HTAP menaient à une diminution similaire de la capacité à l’exercice. Ils ont également contribué à montrer l’intérêt du TDM6 (avec mesures ergospirométriques) dans l’évaluation de cette amputation de l’aptitude à l’effort. Le TDM6 paraît plus adéquat pour la mesure de l’aptitude purement aérobie (quotient respiratoire < 1). Ceci permet probablement de comprendre la supériorité du TDM6 par rapport à l’ergospirométrie en tant que facteur pronostique et en sensibilité aux effets d’interventions thérapeutiques.

Les relations entre les fonctions cognitives (FCog), les variables d’effort maximal et les facteurs de risques cardiovasculaires ont été peu étudiées chez des sujets obèses. Les objectifs de notre étude étaient: 1) de comparer les FCog chez des sujets obèses ayant une aptitude aérobie plus ou moins grande (HF-OB et LF-OB) aux FCog de sujets sains appariés par l’âge (SSAA) et 2) de trouver des prédicteurs indépendants des FCog parmi les variables d’effort et les facteurs de risques cardiovasculaires mesurés. Quarante-neuf sujets obèses et 14 SSAA ont été recrutés. Les participants ont effectué un test d’effort cardiopulmonaire incrémental maximal (avec mesure d’échanges gazeux et bioimpédance cardiographique) sur ergogycle. Les FCog ont été mesurées à l’aide d’une batterie de tests neuropsychologiques. Les sujets obèses étaient divisés en deux groupes selon que leur V ̇O2pic/masse maigre était au-dessus ou en-dessous de la médiane du V ̇O2pic /masse maigre du groupe (HF-OB ou LF-OB, respectivement). La flexibilité, la vitesse de traitement et la mémoire à court-terme n’étaient pas statistiquement différentes entre les HF-OB et les SSAA et ces deux groupes démontraient de meilleures performances dans ces domaines que les LF-OB. Les SSAA avaient de meilleures performances aux tests d’inhibition que les LF-OB et les HF-OB. En résumé, une plus grande aptitude aérobie chez des sujets obèses était associée à des FCog préservées dans tous les domaines évalués, sauf l’inhibition. / The relationship between cognitive function (CF), peak exercise parameters and cardiovascular risk factors has been poorly studied in obese subjects (OB). The goals of this study were: 1) to compare CF in higher-fitness and lower-fitness OB (HF-OB and LF-OB) vs. age-matched healthy controls (AMHC) according to their aerobic fitness level (V ̇O2peak) and 2) to find independent predictors of CF within the measured cardiovascular risk factors and peak exercise parameters. Forty nine OB and 14 AMHC were recruited. Maximal cardiopulmonary exercise test (with gas exchange analysis and impedance cardiography) was performed during an incremental ergocycle test. As well, CF was measured with a neuropsychological test battery. Obese subjects were divided into 2 groups according to the median V ̇O2peak divided by lean body mass (V ̇O2peak/LBM): the obese lower-fitness (LF-OB, n=22) and the obese higher-fitness (HF-OB, n=27). Cognitive flexibility, processing speed and short-term memory were not statistically different in HF-OB vs. AMHC and those two groups showed better performances in these domains when compared to the LF-OB group. The AMHC group performed better in tests measuring inhibition compared to the LF-OB and HF-OB groups. In summary, higher aerobic fitness in obese subjects was associated with preserved CF in every evaluated domains except for inhibition.

La décompensation cardiaque se manifeste par une symptomatologie de dyspnée et de fatigue, et par une diminution de l’aptitude aérobie. La décompensation cardiaque peut être globale ou gauche (DCG), ou droite comme dans le cas de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Les mesures fonctionnelles de repos (fonction ventriculaire gauche ou pression artérielle pulmonaire moyenne) sont peu corrélées à l’aptitude aérobie, qui est cependant un élément important de la mise au point et du suivi clinique des patients atteints de DCG ou d’HTAP. <p>\ / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’objectif général de ce travail était d’évaluer l’effet du diabète de Type 1 et de l’hyperglycémie chronique (reflétée par un niveau élevé d’HbA1c), chez des patients indemnes de complications micro et macrovasculaires, sur la disponibilité en oxygène (O2) au niveau musculaire et cortical et ses répercussions sur l’aptitude physique aérobie. Dans un premier temps, nous nous sommes attardés à étudier l’effet du diabète et des niveaux élevés d’HbA1c sur les différentes étapes de la cascade d’oxygène (à savoir la diffusion alvéolo-capillaire, le transport artériel et la libération de l’O2 au niveau musculaire) ainsi que sur l’oxygénation musculaire estimée par la Spectroscopie dans le proche Infra-Rouge (NIRS) durant un exercice incrémental et voir les répercussions possibles sur la consommation maximale d’oxygène (&#12310;V &#775;O&#12311;_2max). Nous avons montré que les patients DT1 présentent une capacité de diffusion alvéolo-capillaire ainsi qu’une capacité de transport artériel d’O2 comparable aux sujets sains. En revanche, les patients ayant un niveau élevé d’HbA1c présentent une altération de &#12310;V &#775;O&#12311;_2max ainsi qu’une réduction du volume sanguin musculaire (reflétée par une baisse de l’hémoglobine totale) et une nette baisse de la déoxyhémoglobine (HHb) au niveau du muscle actif aux intensités proches de l’exercice maximal. Ce dernier résultat pourrait s’expliquer par l’affinité plus importante de HbA1c pour l’O2 et/ou une altération de la redistribution de débit sanguin entre les vaisseaux nutritifs et non nutritifs. L’altération du volume sanguin au niveau musculaire chez les patients présentant un mauvais contrôle glycémique peut prévenir les cliniciens du dysfonctionnement de la microcirculation survenant avant même qu’une microangiopathie se manifeste à l’état clinique (Étude 1). Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la fonction cérébrale. Notre objectif étant d’évaluer l’hémodynamique cérébrale durant un exercice incrémental maximal. Nous avons trouvé une altération de l’hémodynamique cérébrale (baisse de l’hémoglobine totale) aux intensités proches de l’exercice maximal chez les patients DT1 qui présentent un mauvais contrôle glycémique (Étude 2). Ces deux travaux nous montrent bien que les sujets diabétiques de type 1 indemnes des complications micro et/ou marcovasculaires présentent une faible aptitude physique aérobie qui peut s’expliquer à la fois par une altération de l’oxygénation musculaire et cérébrale. Ces études mettent également en évidence l’intérêt d’associer la NIRS avec un exercice maximal. Ce dernier place les tissus en situation de besoin maximal en O2 ce qui permet de mettre en exergue des altérations fonctionnelles de la microcirculation avant même l’apparition de complications microvasculaires détectables par les tests cliniques habituels. / This study sought to investigate whether type 1 diabetes and high levels of glycated hemoglobin (HbA1c) influence oxygen supply including alveolar capillary diffusion, oxygen delivery and release, to active muscle and prefrontal cortex during maximal exercise. We first studied the effect of high level of HbA1c on oxyhemoglobin dissociation at the active muscle measured by Near Infra-Red Spectroscopy (NIRS) during maximal exercise. We found that alveolar capillary diffusion and arterial oxygen content was comparable between patients with type 1 diabetes and healthy subjects. However, patients with inadequate glycemic control but without any clinically detectable vascular complications displayed an impaired aerobic capacity as well as a reduction in blood volume and a dramatic impairment in deoxyhemoglobin (HHb) increase in active skeletal muscle during intense exercise. The latter supports the hypotheses of an increase in O2 affinity induced by hemoglobin glycation and/or of a disturbed balance between nutritive and nonnutritive muscle blood flow. Furthermore, reduced exercise muscle blood volume in poorly controlled patients may warn clinicians of microvascular dysfunction occurring even before overt microangiopathy (Study 1). Secondly, we aimed at investigating prefrontal cortex hemodynamic during an incremental maximal exercise in patients with uncomplicated type 1 diabetes, taking into account chronic glycemic control. We observed that levels and changes in regional cerebral blood volume – as reflected by change in total hemoglobin – were lower at high intensities of exercise in patients with inadequate glycemic control (Study 2).In summary, the physiological stimulus of maximal exercise coupled with NIRS measurement highlighted subclinical disorders of both cerebral hemodynamic and muscle oxygenation in poorly-controlled patients with type 1 diabetes albeit free from any clinical microangiopathy.