Les principaux substrats oxydés à l’exercice, soit les glucides, les lipides et les pro- téines ne contribuent pas tous au même niveau à la fourniture d’énergie lors de l’effort prolongé. De plus, le glucose peut provenir de différentes sources endogènes (muscle, foie) et exogènes. Plusieurs facteurs peuvent influencer leur contribution respective incluant : la masse musculaire impliquée et l’entraînement préalable, le sexe, l’état nutritionnel et les conditions environnementales. L’utilisation d’isotopes stables, tels que le carbone 13 (13C), combinée à la calorimétrie indirecte respiratoire corrigée pour l’excrétion d’urée dans l’urine et la sueur, permet de différencier les substrats endogènes et exogènes et d’évaluer la contribution de leur oxydation à la fourniture d’énergie. Ces méthodes d’investigation permettant d’apprécier la sélection des substrats lors de l’exercice prolongé avec ingestion de glucose ont permis d’effectuer les comparaisons qui ont fait l’objet des trois études de cette thèse. Dans la première étude, la sélection des substrats au cours d’un effort prolongé effectué avec les membres inférieurs ou les membres supérieurs a été comparée avec et sans ingestion de glucose. Une différence modeste fut observée entre la sélection des substrats selon le mode d’exercice avec l’ingestion d’eau, celle-ci favorisant légèrement l’oxydation des glucides lors de l’effort avec les membres supérieurs. La quantité de glucose exogène oxydée était plus faible lors de l’exercice avec les membres supérieurs qu’avec les membres supérieurs, mais sa contribution plus importante, conséquence d’une dépense énergétique plus faible. Dans la deuxième étude, on a comparé la sélection des substrats chez des sujets mas- culins et féminins et les effets d’une alimentation enrichie en glucides ou de l’ingestion de glucose, au cours d’un exercice prolongé d’une durée de deux heures. On reconnaît généralement que, pour une même puissance relative, les femmes utilisent moins de glucides et davantage de lipides que les hommes. Les effets séparés d’une alimentation riche en glucides ou de l’ingestion de glucose pendant l’exercice sur la sélection des substrats furent pourtant similaires chez les deux sexes. L’effet combiné des deux procédures de supplémentation est toutefois plus important chez la femme que chez l’homme, soutenant l’hypothèse qu’un léger déficit en glucides soit présent chez les femmes. Dans la troisième étude, l’oxydation des substrats et particulièrement celle d’amidon exogène au cours d’une marche prolongée à une faible puissance de travail a été décrite. Les individus qui pratiquent des activités physiques prolongées à des intensités faibles (< 40 %VO2max) sont encouragés à ingérer des glucides et de l’eau pendant l’effort, mais la contribution de leur oxydation à la fourniture d’énergie est relativement peu connue. Nous avons montré que, contrairement aux observations précédemment effectuées à jeun sans ingestion de glucides pendant l’effort, les glucides (incluant de source exogène) peuvent fournir une très grande partie de l’énergie lorsqu’ils sont ingérés à des intervalles réguliers au cours de l’exercice prolongé. Dans l’ensemble, les résultats des études expérimentales présentées dans cette thèse montrent que les glucides ingérés peuvent fournir une grande proportion de l’énergie pendant l’exercice prolongé. Toutefois, le mode d’exercice, le sexe et la puissance de travail mènent à des variations qui sont en grande partie liées à une dépense énergétique variable selon les conditions et les groupes d’individus ayant des caractéristiques différentes. / The main substrates oxidized during prolonged exercise, whether carbohydrates, fats or proteins, do not contribute equally to the energy supply. In addition, glucose can originate from different endogenous (muscle, liver) and exogenous sources. Many factors can affect their respective contribution including: active muscle mass, training, sex, nutritional state and environmental conditions. The use of stable isotopes, such as carbon 13 (13C), combined with indirect respiratory calorimetry corrected for urea excretion in urine and sweat, allows the differentiation of endogenous and exogenous substrates and the estimation of their contribution to the energy yield. These methods, allowing the measurement of fuel selection during prolonged exercise with glucose ingestion, enabled the comparisons found in the three experimental studies part of this thesis. In the first study, fuel selection was compared during prolonged upper- and lower-body exercise with or without glucose ingestion. The difference in fuel selection between upper- and lower-body exercise when water was ingested was modest with a slightly higher reliance on carbohydrate oxidation during upper-body exercise. The amount of exogenous glucose oxidized was lower but its contribution to the energy yield was higher during upper-body exercise due to the lower energy expenditure. In the second study of the thesis, the effects on fuel selection in women and men of a diet rich in carbohydrate and glucose ingestion during prolonged exercise were compared. It is generally recognized that for a given relative workload, women rely less on carbohydrates and more on fat than men. The separate effects of a diet rich in carbohydrates or glucose ingestion during exercise on fuel selection were indeed similar in men and women. However, the combined effects of both procedures were larger in women than in men, supporting the suggestion that a small carbohydrate deficit could be present in women. In the third study, substrate oxidation and particularly that of exogenous starch during prolonged walking at a low workload was described. Subjects engaged in prolonged exercise at low workload (<40 %VO2max) are encouraged to ingest carbohydrate along with water before and during exercise but there is currently few data on the contribution to the energy yield of ingested carbohydrate in this situation. In contrast to what is observed in fasted subjects without carbohydrate ingestion during exercise, we have shown that carbohydrate (including exogenous starch) can supply a very large proportion of the energy yield when ingested before and at regular interval during prolonged exercise. Taken together, the results of the experimental studies show that ingested carbohydrates can supply a large fraction of the energy yield during prolonged exercise. However, the exercise mode, the sex and the workload sustained has shown some differences that are mostly due to variations in energy expenditure between experimental conditions or groups of individuals with different characteristics.

Objective: The aim of this study was to compare equations used to calculate BMR to values of BMR obtained from measurements in order to determine the most suitable equation to be used on children and adolescents with CF. Design: The participants where children and adolescents with CF. Data was collected from the division of Clinical Nutrition at Uppsala Akademiska Sjukhus. Age, weight, height, BMI, BMR, FFM and FM was recorded from 27 measurements. BMR from the participants collected from the indirect respiratory calorimetry was compared to the results obtained from five equations used to obtain a calculated value of BMR. Results: Tverskayas equation was best correlated with the measured BMR for the whole group. The equation underestimated BMR for the participants with a measured BMR over 1400 kcal/24h and overestimated BMR for participants with a measured BMR under 1400 kcal/24h. Similar results could be seen in the subgroups boys, girls and adolescents. Maffeis equation can be applied on the subgroup children. However, larger studies are needed to guarantee the results. Conclusion: It is desirable that an equation for calculating BMR would be developed that is specifically developed for children and adolescents with a low to normal BMI that takes into consideration a heightened metabolism and is therefore suitable for children and adolescents with CF. / Syfte: Att utifrån uppmätt BMR jämföra olika ekvationer för att hitta den mest lämpliga ekvationen för beräknandet av ett förutsätt värde av basalmetabolism hos en grupp barn och ungdomar med cystisk fibros. Metod: Deltagarna var barn och ungdomar med CF. Data till arbetet hämtades från enheten för klinisk nutrition vid Uppsala Akademiska sjukhus. Ålder, vikt, längd, BMI, BMR, FFM och FM samlades in från totalt 27 mättillfällen. Deltagarnas BMR, som uppmätts genom indirekta respiratorisk kalorimetri, jämfördes med fem ekvationer som räknar ut BMR utifrån olika antropometriska mått. Resultat: Tverskayas ekvation överensstämde bäst med uppmätt BMR i gruppen som helhet. Ekvationen underskattade dock BMR hos deltagare med ett BMR-behov över 1400 kcal/dygn och överskattade BMR hos deltagare med ett BMR-behov lägre än 1400 kcal/dygn. Liknande resultat sågs i undergrupperna pojkar, flickor och ungdomar. Maffeis ekvation skulle möjligen kunna tillämpas på gruppen barn, dock behöver större studier utföras för att kunna dra säkra slutsatser. Slutsats: Det vore önskvärt att det utvecklas en ekvation för BMR, särskilt utvecklad för barn och ungdomar med lågt till normalt BMI, som tar hänsyn till förhöjt BMR och som därmed lämpar sig särskilt för barn och ungdomar med CF.

Les principaux substrats oxydés à l’exercice, soit les glucides, les lipides et les pro- téines ne contribuent pas tous au même niveau à la fourniture d’énergie lors de l’effort prolongé. De plus, le glucose peut provenir de différentes sources endogènes (muscle, foie) et exogènes. Plusieurs facteurs peuvent influencer leur contribution respective incluant : la masse musculaire impliquée et l’entraînement préalable, le sexe, l’état nutritionnel et les conditions environnementales. L’utilisation d’isotopes stables, tels que le carbone 13 (13C), combinée à la calorimétrie indirecte respiratoire corrigée pour l’excrétion d’urée dans l’urine et la sueur, permet de différencier les substrats endogènes et exogènes et d’évaluer la contribution de leur oxydation à la fourniture d’énergie. Ces méthodes d’investigation permettant d’apprécier la sélection des substrats lors de l’exercice prolongé avec ingestion de glucose ont permis d’effectuer les comparaisons qui ont fait l’objet des trois études de cette thèse. Dans la première étude, la sélection des substrats au cours d’un effort prolongé effectué avec les membres inférieurs ou les membres supérieurs a été comparée avec et sans ingestion de glucose. Une différence modeste fut observée entre la sélection des substrats selon le mode d’exercice avec l’ingestion d’eau, celle-ci favorisant légèrement l’oxydation des glucides lors de l’effort avec les membres supérieurs. La quantité de glucose exogène oxydée était plus faible lors de l’exercice avec les membres supérieurs qu’avec les membres supérieurs, mais sa contribution plus importante, conséquence d’une dépense énergétique plus faible. Dans la deuxième étude, on a comparé la sélection des substrats chez des sujets mas- culins et féminins et les effets d’une alimentation enrichie en glucides ou de l’ingestion de glucose, au cours d’un exercice prolongé d’une durée de deux heures. On reconnaît généralement que, pour une même puissance relative, les femmes utilisent moins de glucides et davantage de lipides que les hommes. Les effets séparés d’une alimentation riche en glucides ou de l’ingestion de glucose pendant l’exercice sur la sélection des substrats furent pourtant similaires chez les deux sexes. L’effet combiné des deux procédures de supplémentation est toutefois plus important chez la femme que chez l’homme, soutenant l’hypothèse qu’un léger déficit en glucides soit présent chez les femmes. Dans la troisième étude, l’oxydation des substrats et particulièrement celle d’amidon exogène au cours d’une marche prolongée à une faible puissance de travail a été décrite. Les individus qui pratiquent des activités physiques prolongées à des intensités faibles (< 40 %VO2max) sont encouragés à ingérer des glucides et de l’eau pendant l’effort, mais la contribution de leur oxydation à la fourniture d’énergie est relativement peu connue. Nous avons montré que, contrairement aux observations précédemment effectuées à jeun sans ingestion de glucides pendant l’effort, les glucides (incluant de source exogène) peuvent fournir une très grande partie de l’énergie lorsqu’ils sont ingérés à des intervalles réguliers au cours de l’exercice prolongé. Dans l’ensemble, les résultats des études expérimentales présentées dans cette thèse montrent que les glucides ingérés peuvent fournir une grande proportion de l’énergie pendant l’exercice prolongé. Toutefois, le mode d’exercice, le sexe et la puissance de travail mènent à des variations qui sont en grande partie liées à une dépense énergétique variable selon les conditions et les groupes d’individus ayant des caractéristiques différentes. / The main substrates oxidized during prolonged exercise, whether carbohydrates, fats or proteins, do not contribute equally to the energy supply. In addition, glucose can originate from different endogenous (muscle, liver) and exogenous sources. Many factors can affect their respective contribution including: active muscle mass, training, sex, nutritional state and environmental conditions. The use of stable isotopes, such as carbon 13 (13C), combined with indirect respiratory calorimetry corrected for urea excretion in urine and sweat, allows the differentiation of endogenous and exogenous substrates and the estimation of their contribution to the energy yield. These methods, allowing the measurement of fuel selection during prolonged exercise with glucose ingestion, enabled the comparisons found in the three experimental studies part of this thesis. In the first study, fuel selection was compared during prolonged upper- and lower-body exercise with or without glucose ingestion. The difference in fuel selection between upper- and lower-body exercise when water was ingested was modest with a slightly higher reliance on carbohydrate oxidation during upper-body exercise. The amount of exogenous glucose oxidized was lower but its contribution to the energy yield was higher during upper-body exercise due to the lower energy expenditure. In the second study of the thesis, the effects on fuel selection in women and men of a diet rich in carbohydrate and glucose ingestion during prolonged exercise were compared. It is generally recognized that for a given relative workload, women rely less on carbohydrates and more on fat than men. The separate effects of a diet rich in carbohydrates or glucose ingestion during exercise on fuel selection were indeed similar in men and women. However, the combined effects of both procedures were larger in women than in men, supporting the suggestion that a small carbohydrate deficit could be present in women. In the third study, substrate oxidation and particularly that of exogenous starch during prolonged walking at a low workload was described. Subjects engaged in prolonged exercise at low workload (<40 %VO2max) are encouraged to ingest carbohydrate along with water before and during exercise but there is currently few data on the contribution to the energy yield of ingested carbohydrate in this situation. In contrast to what is observed in fasted subjects without carbohydrate ingestion during exercise, we have shown that carbohydrate (including exogenous starch) can supply a very large proportion of the energy yield when ingested before and at regular interval during prolonged exercise. Taken together, the results of the experimental studies show that ingested carbohydrates can supply a large fraction of the energy yield during prolonged exercise. However, the exercise mode, the sex and the workload sustained has shown some differences that are mostly due to variations in energy expenditure between experimental conditions or groups of individuals with different characteristics.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Background: Cerebral Palsy is usually divided into three subgroups: ataxic, spastic and dyskinetic, where children and adolescents can, because of misestimation in nutrition and energy intake, suffer from weight problems. Aim: To compare calculations with equations with the individual's measured RMR in the subgroups, to see if any equation is more suitable. This could be used as a tool to calculate the resting metabolism at times when it is not possible to perform clinical measurements. Method: The RMR has been measured in 37 children and adolescents aged 3-15 years through indirect respiratory calorimetry. Those values have been compared with calculations from five equations. The results were then analyzed in order to find if any equation is better to apply for calculating resting metabolism for each subgroup. Results: The ataxic group was overestimated by 56.5% of the calculated values. WHO/FAO/UNU’s equation indicates a significantly strong correlation between the measured and calculated values (r=0.85, p&lt;0.05). The spastic group was underestimated by 53.3%. There is significance for all equations, however it is a relatively low correlation (r=0.63–0.66, p=0.02–0.03). The dyskinetic group was underestimated by 95%. There was no significant association between clinically measured values and the calculated resting metabolism (r=0.21–0.45, p=0.26–0.61). Conclusion: The equations are not reliable for calculation of energy need for all subgroups. There is a substantial risk of over- and underestimation, therefore awareness of the equations insufficiency is needed. Studies should be performed with additional basic data, and with more equations. Especially equations including further variables that involves the body composition. / Bakgrund: Cerebral Pares brukar delas in i undergrupper: ataktisk, spastisk och dyskinetisk, där barn och ungdomar kan, beroende på felskattningar av näringsintag och energiberäkning, lida av över- eller undervikt. Syfte: Att jämföra uträkningar med ekvationer med individernas uppmätta vilometabolism i de tre undergrupperna, för att se om någon ekvation lämpar sig bättre. Detta skulle kunna ge ett verktyg för att kunna räkna ut vilometabolismen vid de tillfällen då det inte är möjligt att utföra kliniska mätningar. Metod: Mätningar av vilometabolismen har utförts på 37 barn och ungdomar i åldern 3-15 år genom indirekt respiratorisk kalorimetri. Värdena har jämförts med uträkningar från fem ekvationer. Resultatet har sedan analyserats, för att hitta någon ekvation som är bättre lämpad för att räkna ut vilometabolismen, för respektive undergrupp. Resultat: Den ataktiska gruppen överskattades i 56,5% av uträkningarna av vilometabolism. WHO/FAO/UNUs ekvation påvisar ett signifikant starkt samband mellan det uppmätta och uträknade värdena (r=0,85, p&lt;0,05). Den spastiska gruppen underskattades 53,3% av de uträknade värdena. Det föreligger signifikans för alla ekvationer, dock ett relativt lågt samband (r=0,63–0,66, p=0,02–0,03). Den dyskinetiska gruppen underskattades i 95 %. Det förelåg inget signifikant samband mellan kliniskt uppmätt och uträknad vilometabolism (r=0,21–0,45, p=0,26–0,61). Slutsats: Ekvationerna är inte tillförlitliga för uträkning av energibehov för alla undergrupper. Risk för över- och underskattning är överhängande, och en ökad medvetenhet om ekvationernas ofullständighet måste belysas. Studier bör göras med större underlag och med fler ekvationer. Framförallt ekvationer med fler variabler som tar hänsyn till kroppssammansättning.

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Depuis les années 1970, de nombreuses études ont rapporté l’oxydation des substrats énergétiques exogènes au repos ou pendant l’exercice. Les glucides ont gagné en popularité, puisque leur oxydation a été associée avec une amélioration de la performance. Pour étudier l’oxydation des glucides exogènes pendant l’exercice, deux techniques sont nécessaires : la calorimétrie indirecte respiratoire couplée au traçage isotopique. Ce mémoire décrit, dans un premier temps, la calorimétrie indirecte respiratoire en présentant et démontrant les équations utilisées dans cette méthode. La technique de traçage par isotope 13C ou 14C est ensuite présentée en insistant sur le développement des équations sur lesquelles elle repose. Dans un deuxième temps, les facteurs pouvant influencer le taux d’oxydation et la contribution à la fourniture d’énergie du glucose exogène pendant l’exercice prolongé sont rapportés dans les analyses de régressions multiples. L’objectif de cette analyse est d’identifier les facteurs expliquant le mieux la variation de ces deux variables. La grande variabilité existante dans les conditions expérimentales de la littérature rend difficiles les comparaisons. Par conséquent, les analyses sont effectuées sur une condition standard représentant les caractéristiques les plus communes de la littérature. La grande majorité des études ayant été effectuées sur une population semblable (hommes, entre 65 et 80 kg, âgés entre 20 et 40 ans), davantage de travaux sont nécessaires sur d’autres types de population active et sur des sujets d’âge et de masse corporelle différents. Les résultats de cette méta-analyse pourront aider à améliorer les recommandations sur l’ingestion de glucides au cours de l’exercice prolongé. / Since the 1970s, numerous studies have reported the oxidation of exogenous energy substrates at rest or during exercise. Carbohydrates have gained popularity, as their oxidation has been associated with improved performance. To study the oxidation of exogenous carbohydrates during exercise, two techniques are required: indirect respiratory calorimetry coupled with isotope tracing. This dissertation first describes the respiratory indirect calorimetry by presenting and demonstrating the equations used in this method. The 13C or 14C isotope tracing technique is then presented with emphasis on the development of the equations on which it is based. Second, factors that may influence the oxidation rate and contribution to energy supply of exogenous glucose during prolonged exercise are reported the multiple regression analysis. The objective of this analysis is to identify the factors that best explain the variation in these two variables. The large variability existing in the experimental conditions in the literature makes comparisons difficult. Therefore, the analyses are performed on a standard condition representing the most common characteristics in the literature. Because most of the studies were performed on a similar population (men, between 65 and 80 kg, aged between 20 and 40 years), more work is needed on other types of working populations and on subjects of different ages and body mass. The results of this meta-analysis may help improve recommendations for carbohydrate intake during prolonged exercise.

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