Les travaux conduits dans le cadre de cette thèse avaient pour objectif d’étudier les mécanismes psychophysiologiques impliqués dans la mobilisation et la gestion des ressources nécessaires à la réalisation d’une performance de haut niveau en cyclisme sur route. Les mécanismes centraux et les paramètres psychologiques susceptibles d’influencer la commande motrice ont ainsi été analysés dans le contexte de compétitions cyclistes de haut-niveau.L’ensemble des résultats obtenus mettent en évidence que les mécanismes de régulation de l’intensité d’exercice, évalués à l’aide de la nouvelle méthode « Exposure Variation Analysis » (EVA) développée dans le cadre de cette thèse, seraient des paramètres déterminants pour la performance cycliste en contre-la-montre (CLM). En compétition officielle, la capacité du cycliste à exploiter au mieux ses qualités physiques et donc à développer la plus haute puissance moyenne possible était directement reliée à sa capacité à maintenir un niveau d’intensité d’exercice constant sur l’ensemble du CLM. De plus, cette justesse de régulation de l’intensité de l’effort serait également liée aux paramètres psychologiques de plaisir ressenti et de focus attentionnel : plus l’athlète ressentait un plaisir important et était capable de focaliser ses pensées sur des éléments extérieurs pertinents pour la performance et plus il était capable de maintenir un niveau de puissance constant sur l’ensemble de l’effort. Ainsi, la performance cycliste serait dépendante de l’interaction complexe entre les paramètres psychologiques, les mécanismes de régulation de l’effort et les qualités physiques des athlètes.Cependant, les résultats des études menées dans le cadre de cette thèse mettent également en évidence que les mécanismes de régulation de l’intensité d’exercice et les paramètres psychologiques associés varient selon le contexte environnemental et les caractéristiques de l’effort réalisé. Par exemple, la présence d’un équipier en montée permettrait au cycliste de ressentir un plaisir plus élevé pendant l’effort et de puiser davantage dans ses réserves afin de réaliser un sprint final plus important dans les derniers mètres avant l’arrivée. A l’inverse, les cyclistes de niveau élite possèderaient des qualités de gestion de l’effort remarquables leur permettant de réguler l’effort de manière identique lors de plusieurs montées répétées que lors d’un effort unique. L’étude de la performance cycliste doit donc prendre en compte le contexte environnemental ainsi que les caractéristiques des athlètes et de l’effort réalisé afin de réellement permettre une compréhension complète de la performance cycliste de haut-niveau.De plus, ces résultats mettent également en évidence que les mécanismes de régulation de l’effort peuvent évoluer entre les différentes compétitions, et pourraient ainsi expliquer les variations journalières de performance pour un même niveau de qualité physique. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont ainsi tenté d’optimiser la méthode EVA afin de permettre le suivi de la justesse des mécanismes de régulation de l’effort du cycliste lors de plusieurs CLM. Cette méthode pourrait se révéler très intéressante pour les entraîneurs et les athlètes sur le terrain afin de tenter d’optimiser leurs mécanismes de régulation de l’effort avec l’entraînement dans le but d’exploiter au mieux leurs qualités physiques. Des techniques psychologiques pourraient notamment être utilisées afin d’augmenter le plaisir ressenti des athlètes ou d’optimiser leur gestion des pensées pendant l’effort, leur permettant ainsi de mieux réguler l’intensité d’exercice et d’améliorer leurs performances en CLM. / The studies conducted during this PhD thesis aimed to analyse the psychophysiological mechanisms of effort regulation during elite road cycling performance. Central mechanisms and psychological parameters influencing motor units recruitment were studied in different contexts of elite road cycling competitions.All the results show that exercise intensity regulation, quantified using the “Exposure Variation Analysis” method developed during this PhD, is a key parameter of cycling individual time-trial (ITT) performance. During official competitive ITT, the cyclists’ abilities to have a maximal use of their physical capacities in order to develop the highest mean power output possible was strongly related to their abilities to maintain a constant level of exercise intensity during the entire ITT. These exercise intensity regulation mechanisms were also strongly related to pleasure and attentional focus psychological parameters: the more the athletes felt a high level of pleasure and were able to focus mainly on external thoughts salient to the performance, the more they were able to maintain a constant power output over the entire ITT. Cycling performance seems related to the complex interaction between psychological parameters, exercise intensity regulation mechanisms and physical capacities.However, the studies conducted also revealed that exercise intensity regulation mechanisms and psychological parameters varied depending on the environmental context and the characteristics of the effort. For example, a leading teammate in uphill cycling allowed the athlete to increase their pleasure and to dig deeper into their physiological reserves in order to perform a greater end-spurt. Conversely, elite cyclists exhibited outstanding exercise intensity regulation capacities which allowed them to regulate their effort during repeated uphill ITT in the same way that during single ITT. Consequently, the study of elite cycling performance must consider both environmental context and characteristics of the athletes concerned to allow a complete understanding of the mechanisms underlying performance.Furthermore, these results also underline that exercise intensity regulation mechanisms can vary between races, and consequently can explain the day-to-day variability in cycling performance despite similar physical capacities. Thus, the EVA method was optimised in order to monitor exercise intensity regulation mechanisms during several ITT performed by the same athletes. This method can be interesting for coaches and athletes on the field to try to improve their exercise intensity regulation with training. Specific psychological interventions can be added to the training programs in order to help the athlete to increase their pleasure or to improve their attentional focus, allowing them to improve their exercise intensity regulation and to have a greater use of their physical capacities during ITT.

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

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

De par son caractère multifactoriel, la lombalgie chronique (LC) reste difficile à définir et ce malgré le nombre important de travaux scientifiques qui y sont consacrés. Son traitement est complexe et a généré le développement de nombreuses approches thérapeutiques dont une option moderne est la prise en charge pluridisciplinaire (PECP). <br />Ce travail de thèse a été réalisé en collaboration avec le Réseau Nord-Pas de Calais du Dos (RENODOS). Les médecins de ce réseau ont mené une réflexion collective sur la faisabilité d'une harmonisation des prises en charge qu'ils proposent et la standardisation des méthodes d'évaluation des patients lombalgiques chroniques.<br />L'objectif principal de ce travail a été d'expérimenter l'applicabilité d'un protocole d'évaluation standardisé au sein du RENODOS à travers l'étude de l'efficacité d'une PECP harmonisée. Il s'agissait également de mettre en exergue l'apport d'une organisation en réseau pour le traitement de la LC. <br />Une première étude a démontré qu'il était possible d'instaurer un langage commun pour l'évaluation du patient lombalgique chronique. Une seconde a quant à elle mis en évidence que les PECP proposées dans les différents centres du réseau se révélaient efficaces et qu'un fonctionnement en réseau apportait une dynamique supplémentaire au bénéfice du patient. <br />Enfin, ce travail présente des perspectives relatives à l'évolution du fonctionnement et à la poursuite de la démarche qualité du réseau.

Le maintien ou le renforcement de la masse et de la fonction musculaire, altérées chez les patients BPCO, est un objectif primordial pour préserver, voire améliorer leur tolérance à l'effort, leur qualité de vie et leur survie. Afin d'optimiser la prise en charge de cette dysfonction musculaire, la réhabilitation est complétée par des interventions nutritionnelles, encore appelées réhabilitations nutritionnelles. Dans ce contexte, l'apport d'acides gras polyinsaturés de la série n-3, et plus particulièrement d'acide docosahexaénoïque (DHA), pourrait s'avérer intéressant en raison de leurs effets bénéfiques démontrés dans plusieurs pathologies chroniques. L'objectif de ce travail était donc de caractériser les effets d'une supplémentation en DHA sur la tolérance à l'effort et sur le métabolisme énergétique des muscles squelettiques de rats adultes exposés à une hypoxie comme modèle de muscle de patient BPCO au stade de l'insuffisance respiratoire chronique. La tolérance à l'effort est améliorée par le DHA, que les rats soient conditionnés en normoxie ou en hypoxie. En normoxie, les mécanismes impliqués seraient liés à un effet du DHA mimétique de celui d'un exercice d'endurance, avec une activation de l'AMPK et une amélioration de la fonction mitochondriale étudiée sur fibres musculaires perméabilisées. En hypoxie, le DHA agirait différemment, réduisant les effets de l'hypoxie sur le muscle, sans que les mécanismes mimétiques de l'exercice d'endurance ne soient clairement retrouvés. La prise de DHA chez des rats entrainés et conditionnés en hypoxie permet également un gain d'endurance mais les mécanismes à l'origine de cet effet ne sont pas élucidés et nécessitent des travaux complémentaires. Au vu des résultats sur le muscle, la supplémentation en DHA pourrait donc être bénéfique dans la prise en charge de la dysfonction musculaire dans les maladies chroniques telles que la BPCO. / The maintenance and reinforcement of skeletal muscle mass and function, impaired in COPD patients, is a crucial aim to preserve, and even improve, their exercise tolerance, quality of life and survival. In order to optimize the management of such a muscular dysfunction, rehabilitation could be completed by nutritional interventions, also called nutritional rehabilitation. In this context, the intake of polyunsaturated fatty acids of the n-3 class, and particularly of docosahexaenoic acid (DHA), could be interesting, due to their benefic effects demonstrated in many chronic pathologies. Therefore, the aim of our work was to characterize the effects of DHA supplementation on exercise tolerance and skeletal muscle metabolism in rats exposed to hypoxia as a model of muscle dysfunction as seen in COPD patients suffering chronic respiratory failure. Results showed that exercise tolerance was improved by DHA in both normoxia and hypoxia conditions. In normoxia, the involved mechanisms may rely on an endurance exercise mimetic effect of DHA, including AMPK activation and improved mitochondrial function studied on permeabilized muscular fibers. In hypoxia, DHA acts differently, probably by minimizing hypoxia effects on muscle. However, the endurance exercise mimetic mechanisms were not clearly found. In hypoxia exposed-endurance trained-rats, DHA improved endurance exercise capacity but the involved mechanisms were not fully characterized and need further work. In conclusion, our results on muscle suggest that DHA supplementation could be beneficial in management of muscular dysfunction induced by chronic diseases such as COPD.

La dopamine du cortex préfrontal (PFC) est impliquée dans l’apprentissage et dans la prise de décision liée à l’effort. Comme l’apprentissage ne peut se faire sans effort, il n’est pas clair aujourd’hui si la dopamine est nécessaire pour l’apprentissage, ou pour l’engagement de l’effort pour apprendre. Dans ce travail, les rats apprenaient à pousser un levier pour obtenir de la nourriture, soit avec (apprentissage par observation, LeO) ou sans (essai-et-erreur, TE) observation préalable d’un congénère exécutant la tâche. TE et la phase d’exécution de LeO nécessitent l’effort physique (overt learning), l’observation dans LeO ne requiert pas d’effort physique (covert learning). Avant chaque session, les rats recevaient des injections de SCH23390 ou de la saline dans le cingulaire antérieur (ACC) ou l’orbitofrontal (OFC). Si la dopamine est nécessaire à l’apprentissage, le blocage des récepteurs D1 affecterait aussi bien l’apprentissage overt que covert. Si la dopamine n’est pas requise pour l’apprentissage mais pour l’engagement de l’effort, le blocage affecterait l’apprentissage overt, et non covert. Les résultats montrent que le blocage de la dopamine dans ACC ou OFC supprime l’apprentissage overt, laissant intact l’apprentissage covert. Une fois les injections arrêtées, les rats récupèrent la capacité d’apprendre, mais dans le cas de ACC, pas la tolérance à l’effort. Ces résultats suggèrent que la dopamine dans ACC et OFC n’est pas nécessaire pour l’apprentissage, et que les déficits d’apprentissage pourraient reflèter une réduction de la tolérance effort à l’effort liée au blocage de la dopamine. / Because prefrontal cortex (PFC) dopamine plays a pivotal role in associative learning and in effort-related decision making, it is not clear as of today whether PFC dopamine activity is required for learning per se, or rather for engaging the effort necessary to learn. In this work, we used observational learning (LeO) and trial-and-error (TE) learning to dissociate learning from physical effort. Both TE and the execution phase of LeO require physical effort (overt learning). Observation does not require physical effort (covert learning). Rats learned to push a lever for food rewards either with or without prior observation of an expert conspecific performing the same task. Before daily testing sessions, the rats received bilateral ACC or OFC microinfusions of SCH23390, or saline-control infusions. If dopamine activity is required for task acquisition, its blockade should impair both overt and covert learning. If dopamine is not required for task acquisition, but solely for regulating effort tolerance, blockade should impair overt learning but spare covert learning. We found that dopamine blockade in ACC or OFC suppressed overt learning selectively, leaving covert learning intact. In subsequent testing sessions without dopamine blockade, rats recovered their overt-learning capacity but, in ACC experiments, the animals did not recover their normal level of effort tolerance. These results suggest that ACC and OFC dopamine is not required for the acquisition of conditioned behaviours and that apparent learning impairments could instead reflect a reduced level of effort tolerance due to cortical dopamine blockade.

Le chémoréflexe périphérique est une des boucles réflexe contrôlant le système nerveux autonome et, de ce fait, impliquée dans le contrôle des variables respiratoires et hémodynamiques. Le système nerveux autonome présente deux parties :le système nerveux parasympathique et orthosympathique. L’activation du système nerveux orthosympathique entraine une élévation de la pression artérielle, une accélération du rythme cardiaque ainsi qu’une vasoconstriction des vaisseaux périphériques. Les chémorécepteurs périphériques détectent notamment des changements de la pression partielle en oxygène dans le sang mais sont également sensibles à de nombreuses drogues en raison de leur richesse en récepteurs. Les chémorécepteurs jouent un rôle dans la régulation de la ventilation à l’effort mais leur implication exacte reste obscure à ce jour. C’est pourquoi nous avons étudié l’implication de la boucle chémoréflexe périphérique dans la régulation de la ventilation à l’effort chez le sujet sain, en modulant sa sensibilité par l’administration de dopamine (diminution de la sensibilité des chémorécepteurs) et de digoxine (augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs). En outre, une dysfonction du système nerveux orthosympathique et de la boucle chémoréflexe périphérique a été documentée dans de nombreuses affections dont le syndrome d’apnée du sommeil. Les patients apnéiques du sommeil présentent une sensibilité accrue des chémorécepteurs périphériques et un taux plasmatique élevé d’ET. Nous avons tenté d’éclaircir le lien entre les deux. Les principales observations qui ressortent de nos études sont :1. Une réduction ou augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs périphériques entraine respectivement une diminution ou une augmentation de la réponse ventilatoire à l’effort sans altérer les capacités aérobies chez le sujet sain. 2. La contribution des chémorécepteurs périphériques dans le contrôle de la réponse ventilatoire à l’effort reste modeste. 3. L’endothéline contribue à l’élévation de la PAS en réponse à l’hypoxie aiguë chez des patients présentant un syndrome d’apnée du sommeil sévère. Ceci n’est pas dû à une moindre activation chémoréflexe par le bosentan. L’endothéline ne semble par conséquent pas participer au contrôle chémoréflexe chez les patients ayant un SASO. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une thèse CIFRE - Convention Industrielle de Formation - supervisée par la laboratoire LAMIH UMR CNRS 8201 Laboratoire et financé par l'entreprise SRDEP (Société de Ressources et de Développement pour les Entreprises et les Particuliers) et l'ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie).Il s'agit d'une thèse applicative dans le domaine de la commande robuste numérique des systèmes biomécaniques. L'objectif est de concevoir et de réaliser un appareil de ré-entraînement à l'effort physique pour contrôler les paramètres physiologiques de l'homme avec plusieurs finalités : diagnostic, l'optimisation des prescriptions et sécurisation de l'exercice.Le travail réalisé de divise en deux parties :1 - L'étude scientifique : Dans cette partie, un modèle non linéaire de fréquence cardiaque est proposé ainsi qu'une méthodologie d'identification. A partir des résultats obtenus dans l'étape précédente, est développé un algorithme de commande robuste. Ce dernier est validé à partir de plusieurs tests réalisés en temps réel sur l'homme à l'aide d'un prototype.2 - Réalisation et industrialisation : Cela comprend la conception de l'appareil, le dimensionnement des différentes parties, la conception du système embarqué temps réel, la fabrication des cartes électroniques, l'implantation des algorithmes de commandes ainsi que la gestion des relations avec les partenaires et les sous-traitants.Il s'agit donc clairement d'un projet multidisciplinaire incluant de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique, de l'automatique mais aussi le design, des relations clients-fournisseurs, des démarches de contacts avec des clients potentiels et de nombreux essais et mises au point. Dans cette thèse, seuls les aspects scientifiques seront discutés, en particulier ceux centrés autour des techniques de l'automatique : Modélisation, identification, commande et diagnostic même si l'ensemble des activités non liées à ces aspects ont pris un certain temps.

Le maintien ou le renforcement de la masse et de la fonction musculaire, altérées chez les patients BPCO, est un objectif primordial pour préserver, voire améliorer leur tolérance à l'effort, leur qualité de vie et leur survie. Afin d'optimiser la prise en charge de cette dysfonction musculaire, la réhabilitation est complétée par des interventions nutritionnelles, encore appelées réhabilitations nutritionnelles. Dans ce contexte, l'apport d'acides gras polyinsaturés de la série n-3, et plus particulièrement d'acide docosahexaénoïque (DHA), pourrait s'avérer intéressant en raison de leurs effets bénéfiques démontrés dans plusieurs pathologies chroniques. L'objectif de ce travail était donc de caractériser les effets d'une supplémentation en DHA sur la tolérance à l'effort et sur le métabolisme énergétique des muscles squelettiques de rats adultes exposés à une hypoxie comme modèle de muscle de patient BPCO au stade de l'insuffisance respiratoire chronique. La tolérance à l'effort est améliorée par le DHA, que les rats soient conditionnés en normoxie ou en hypoxie. En normoxie, les mécanismes impliqués seraient liés à un effet du DHA mimétique de celui d'un exercice d'endurance, avec une activation de l'AMPK et une amélioration de la fonction mitochondriale étudiée sur fibres musculaires perméabilisées. En hypoxie, le DHA agirait différemment, réduisant les effets de l'hypoxie sur le muscle, sans que les mécanismes mimétiques de l'exercice d'endurance ne soient clairement retrouvés. La prise de DHA chez des rats entrainés et conditionnés en hypoxie permet également un gain d'endurance mais les mécanismes à l'origine de cet effet ne sont pas élucidés et nécessitent des travaux complémentaires. Au vu des résultats sur le muscle, la supplémentation en DHA pourrait donc être bénéfique dans la prise en charge de la dysfonction musculaire dans les maladies chroniques telles que la BPCO.