Implications de l'oxygénation musculaire et de l'état métabolique du muscle dans l'évolution de la fatigue aiguë à l'exercice et apport de la compression externe

• Auteur / Autrice : Aurélien Bringard
• Direction : Stéphane Perrey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques des activités physiques et sportives
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Montpellier 1. Faculté des sciences du sport et de l'éducation physique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Consommation d'oxygène

Bandages

Effort physique

métabolisme

Muscles

Fatigue musculaire

Oxygène dans l'organisme

Contention veineuse

Exercices physiques

Muscles -- Fatigue

Résumé

Il est maintenant admis que pour des exercices constants et sous-maximaux à intensité élevée, l'atteinte d'un état stable métabolique apprécié par la mesure de la consommation d'oxygène pulmonaire (VO2p) est retardée par rapport à un exercice constant d'intensité modérée. Les valeurs pulmonaires de VO2p mesurées en fin d'exercices sont majorées par rapport aux prédictions faites au regard de la relation VO2p/puissance lors d'un exercice progressif. Ce "surcoût énergétique" appelé phase de composante lente de VO2p (VO2sc) par opposition à la phase rapide d'augmentation au début de l'exercice, traduit une diminution de l'efficacité musculaire et affecte la tolérance à l'exercice. La dynamique de la fatigue musculaire est typiquement associée à VO2sc. Par conséquent, nous avons tenté de mettre en évidence chez l'homme sain les phénomènes à l'origine de la fatigue musculaire expliquant VO2sc (axe I) avant de proposer et tester un moyen ergonomique pour réduire la fatigue musculaire et donc VO2sc (axe II). L'axe I de ce travail de thèse consiste à apprécier de manière non invasive l'implication de facteur(s) périphérique(s) dans l'apparition de VO2sc lors de nouvelles modalités d'exercices. En mettant en relation l'apparition de VO2sc avec des modifications du niveau d'oxygénation et de l'état métabolique du muscle actif (techniques de spectroscopie SPIR et SRM au phosphore 31, respectivement), il est possible d'investiguer les mécanismes sous-jacents, responsables de l'apparition de la fatigue lors d'exercices localisés d'extension de genou. Nos résultats ont montré par l'analyse simultanée de VO2p et du niveau d'oxygénation musculaire que dans le cas d'exercices intenses, VO2p reflétait le déséquilibre entre les apports et l'utilisation d'O2 au niveau des muscles actifs (Étude 1). La compréhension des mécanismes responsables de l'apparition de VO2sc nécessite de considérer en sus les facteurs impliqués dans la baisse de l'efficience du système de production de l'ATP par phosphorylation oxydative mitochondriale et ceux impliqués dans la baisse de l'efficience de la machinerie contractile utilisant l'ATP. Ainsi, l'analyse simultanée de VO2p et de l'état métabolique du muscle permet de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents responsables de VO2sc, et notamment de vérifier l'hypothèse d'une altération du potentiel de phosphorylation de l'ATP (dimunition de l'enthalpie d'ATP) lors de VO2p (Étude 2). Après avoir apporté des éléments de réponses dans l'étiologie de VO2sc et la fatigue musculaire associée, l'axe II de ce travail propose des solutions techniques, basées sur le principe de compression externe des muscles actifs pour réduire la fatigue in situ. Dans cet axe, la fatigue est évaluée à travers l'analyse de VO2sc, mais également à travers le coût énergétique au cours d'exercices globaux sous-maximaux (course et cyclisme). L'application d'une compression externe autour du membre inférieur est utilisée pour permettre une amélioration des paramètres vasculaires chez les patients. Chez des sujets sains et sportifs, des effets bénéfiques peuvent être observés par le port de vêtements à base de compression pour diverses activités. Les premiers résulats de ce second axe ont mis en avant un coût énergétique diminué et une moindre amplitude de VO2sc avec le port d'un vêtement conçu et développé à cet effet (Étude 3). D'autres investigations, utilisant la technologie SPIR, nous ont permis de mettre en évidence des modifications du niveau d'oxygénation périphérique par l'application d'une compression externe spécifique (Étude 4) expliquant en partie les résultats observés précédemment. En conclusion, ce travail de thèse a permis de spécifier davantage l'origine périphérique du phénomène de VO2sc et de valider l'utilisation de la technologie de compression externe, comme moyen ergonomique pour réduire la fatigue.