Le vieillissement et la ménopause sont associés à de multiples modifications physiologiques caractérisées par une augmentation de la masse grasse et de l’inflammation, ainsi qu’une diminution de la masse musculaire. Ces changements ont été associés à un risque accru de problèmes métaboliques et fonctionnels, notamment une augmentation des maladies métaboliques (diabète de type 2 et maladies cardiovasculaires) et des incapacités fonctionnelles (incapacités physiques) affectant la santé et la qualité de vie des personnes âgées. La littérature s’est longtemps attardée au rôle de l’augmentation de la masse grasse dans l’apparition de ces maladies et incapacités, mais peu de recherches ont été faites autour du tissu musculaire, plus particulièrement sur ses propriétés métaboliques et fonctionnelles. En effet, les études qui se sont intéressées aux propriétés métaboliques et fonctionnelles présentent des inconsistances dans la méthodologie ou des résultats divergents. Par exemple, concernant la sensibilité à l’insuline, des articles démontrent l’importance d’avoir une masse musculaire importante afin d’obtenir une bonne sensibilité à l’insuline tandis que d’autres démontrent l’inverse ou qu’il n’existe pas de relation entre la masse musculaire et la sensibilité à l’insuline. Par ailleurs, en ce qui concerne la capacité fonctionnelle, plus exactement la capacité physique, la littérature a démontré que la perte de la capacité physique était associée à différents déterminants tels que la masse grasse, la masse musculaire ou encore l’inflammation. Cependant, toutes ces variables ont surtout été étudiées individuellement et il n’existe actuellement aucune étude qui confronte tous ces déterminants dans une seule et même étude. Ces inconsistances de la littérature ne permettent pas, pour le moment, d’avoir une bonne compréhension des relations entre les propriétés métaboliques ou fonctionnelles du muscle squelettique lors du vieillissement et les changements de la composition corporelle et à l’augmentation de l’inflammation qui y sont associés. Il serait donc intéressant de faire avancer les connaissances sur les propriétés du tissu musculaire, d’une part, au niveau de sa capacité à contrôler la glycémie et à générer une bonne sensibilité à l’insuline et, d’autre part, sur ses capacités physiques suite aux changements se produisant lors du vieillissement. Cette réflexion permettra ainsi de développer des stratégies d’intervention plus efficaces pour prévenir ces altérations. La présente thèse tente donc de déterminer, d’une part, comment les changements de la composition corporelle et de la variation des niveaux d’inflammation qui sont associés au vieillissement, affectent la capacité fonctionnelle et la santé métabolique et, d’autre part, l’impact de l’exercice sur ces concepts. Dans le but d’explorer ces questions, quatre études ont été menées examinant : 1) la relation entre la masse musculaire squelettique et la sensibilité à l’insuline, 2) les principaux déterminants (entre la composition corporelle et l’inflammation) de la capacité physique d’un point de vue longitudinal, 3) l’impact de la combinaison de l’exercice physique et la prise d’isoflavones sur les marqueurs inflammatoires impliqués dans les changements qui affectent les propriétés fonctionnelles (capacité physique) et métaboliques (sensibilité à l’insuline et résistance à l’insuline) des muscles squelettiques et, finalement, 4) l’effet à long terme d’une consommation d’isoflavones et d’un programme d’exercices physiques sur l’inflammation, la distribution du tissu adipeux et l’utilisation du glucose par les muscles. Pour répondre à ces questions, la présente thèse s’appuie sur les données provenant de plusieurs études, soit l’essai contrôlé randomisé PHYTO, l’étude longitudinale NuAGE et un colligé de données obtenues dans le cadre d’autres études menées antérieurement dans le cadre des activités du Laboratoire de recherche sur la composition corporelle et le métabolisme. Bien que chaque étude avait des critères de sélection et une méthodologie précise, la population étudiée était principalement constituée de femmes âgées ménopausées ou d’hommes et de femmes âgés, sédentaires et présentant soit une large variation de la composition corporelle (étude NuAGE et études antérieures), soit un surplus de poids (PHYTO). Les divers résultats obtenus permettent globalement de dire qu’au niveau métabolique, la masse musculaire a un faible effet sur la santé métabolique, principalement en ce qui concerne sa capacité à contrôler la glycémie et la sensibilité à l’insuline. Cette observation ouvre la porte à la qualité musculaire, le tissu adipeux ou encore le niveau d’inflammation comme variables à considérer pouvant mieux expliquer les liens entre la santé métabolique et le tissu musculaire. Au niveau fonctionnel, les résultats confirment l’importance de la masse grasse du tronc mais elle ne peut cependant expliquer à elle seule les changements ayant lieu au fil du temps. L’inflammation pourrait être un autre des facteurs pouvant expliquer ces changements. Enfin, l’intervention proposée démontre un impact positif des isoflavones associés avec une pratique régulière de l’exercices physiques sur les marqueurs inflammatoires démontrés pour être impliqués dans les changements affectant les propriétés fonctionnelles (capacité physique) et métaboliques (sensibilité à l’insuline/résistance à l’insuline) du muscle squelettique à court terme. Cependant, à long terme, cette intervention pourrait induire une atteinte des propriétés métaboliques (sensibilité à l’insuline) du muscle squelettique de la personne âgée suite à une perte de certaines propriétés métaboliques protectrices (graisse glutéo-fémorale), si la composition chimique des isoflavones n’est pas adéquate (Daidzein > Genistine). À la lumière des résultats obtenus, il est possible de conclure brièvement que : 1) Avoir une petite masse musculaire squelettique n’est pas nécessairement délétère dans le maintien d’une bonne sensibilité à l’insuline chez des femmes âgées, ménopausées et sédentaires; 2) Bien que l’augmentation de la masse grasse corporelle et de l’inflammation soit associée négativement aux changements de la capacité physique (données transversales), ces variables ne semblent pas pouvoir expliquer les changements de la capacité physique chez des personnes âgées (données longitudinales); 3) La consommation d’isoflavones semble augmenter les effets bénéfiques d’un programme d’exercices physiques mixtes sur la composition corporelle et certains marqueurs inflammatoires chez des femmes âgées. 4) La perte de la masse grasse glutéo-fémorale conjuguée à un gain de la masse musculaire des jambes aurait un effet délétère sur la glycémie et l’inflammation chez des femmes âgées. L’ensemble de ces résultats engendre aussi de nouvelles perspectives en ce qui concerne la recherche sur les mécanismes d’action qui permettraient le maintien des propriétés métaboliques et fonctionnelles du muscle squelettique chez les personnes vieillissantes. De futures recherches dans ces domaines devront être conduites afin de confirmer nos résultats et permettre de mieux comprendre les mécanismes musculaires impliqués au niveau de la santé métabolique et fonctionnelle de la personne âgée.

L'objectif de ce travail de thèse est de déterminer l'influence des propriétés musculaires des membres inférieurs sur l'adaptation du patron locomoteur. Les deux premières études (études n°l et n°2) analysent la relation entre le niveau de force maximale des muscles extenseurs des membres intérieurs et le choix d'un patron locomoteur lors d'un exercice de pédalage. Nos résultats indiquent que, chez le sujet sain, le patron locomoteur n'est pas affecté par les caractéristiques musculaires. En revanche, les propriétés musculaires modifient la synergie des plans de coopération musculaire ainsi que les critères d'efficience énergétique ou neuromusculaire de la locomotion. Les trois études suivantes (3, 4 et 4bis) ont pour objectif de caractériser les effets de différentes altérations musculaires sur un exercice de locomotion. Deux méthodes sont utilisées pour générer ces altérations. La première consiste à induire une fatigue musculaire à partir de deux types de contractions (concentriques vs. excentriques) répétées des membres inférieurs (étude 3). La seconde méthode est comparative, et a pour objectif d'analyser les effets d'un exercice fatigant sur la locomotion dans deux populations dont les caractéristiques musculaires diffèrent (sujets jeunes vs. sujets âgés) (étude 4 et 4bis). Les résultats de l'étude 3 montrent, d'une part, que les altérations musculaires sont directement dépendantes du type de contraction et d'autre part, que ces altérations modifient spécifiquement le patron locomoteur. Les deux dernières études apportent deux résultats originaux. Le premier indique que l'altération des propriétés musculaires après un exercice fatigant est amplifiée lorsque les sujets présentent une déficience musculaire préalable. Le second montre que, quel que soient les caractéristiques de la fonction musculaire, le patron locomoteur est modifié de façon identique à la suite d'un exercice fatigant. Cette modification s'accompagne cependant d'une réorganisation des plans de coopération musculaire spécifique à chaque population. L'ensemble de ces travaux expérimentaux suggère que les propriétés musculaires des membres inférieurs, altérées ou non, n'influencent pas la cinématique du patron locomoteur. Toutefois, celles-ci semblent déterminer une organisation des synergies musculaires particulière pour produire le mouvement.