Effets de l'hyperthermie sur la proprioception et la cinématique de la course à pied

The effect of hyperthermia on proprioception and running gait kinematics

• Auteur / Autrice : Khouloud Mtibaa
• Direction : Christophe Hautier, Sébastien Racinais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives
• Date : Soutenance le 21/12/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Millet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Hautier, Sébastien Racinais, Vincent Pialoux, Violaine Sevrez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Tourny, Julien Periard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Température

Cinématique

Sensibilité proprioceptive

Course à pied

Mots clés libres

Température

Stress thermique

Proprioception

AMEDA

Cinématique

Temperature

Thermal stress

Proprioception

AMEDA

Kinematics

Résumé

L'objectif de ce travail de thèse était d'étudier les effets de l'hyperthermie sur la proprioception et leurs répercussions sur la cinématique de la course à pied. Nous avons élaboré un protocole expérimental composé de deux études pour répondre à cette question. La première expérimentation a exploré l'hyperthermie induite en mode passif et son effet sur la proprioception. Notre hypothèse était que les perturbations neuromusculaires induites par une hyperthermie passive générale pourraient affecter la proprioception et l'équilibre. 14 participants ont réalisé une série de tests de la fonction neuromusculaire ainsi que des tests de proprioception et d'équilibre statique et dynamique dans une chambre environnementale en conditions chaude (44°C-50°C) et contrôle (24°C). Les résultats de cette 1ère étude ont montré qu'une augmentation de la température rectale (39.0°C vs. 36.9°C) et cutanée (37.9°C vs. 32°C) en ambiance chaude par rapport à la situation de contrôle était associée à une réduction de l'amplitude du reflexe H, une diminution de l'acuité proprioceptive et des perturbations de l'équilibre statique et dynamique. Ces résultats suggèrent que l'hyperthermie passive détériore la proprioception et l'équilibre, ce qui pourrait affecter le geste sportif. Afin d'explorer les effets de l'hyperthermie active sur la proprioception, nous avons par la suite réalisé le test de proprioception active chez 12 coureurs entrainés avant et après un test de 30 minutes en course à pied dans des conditions chaude (39°C) et contrôle (22°C). Les résultats de cette étude ont montré une augmentation plus importante des contraintes thermiques, perceptives et cardiovasculaires en ambiance chaude comparé à la condition tempérée. En plus, nous avons observé une diminution de l'acuité proprioceptive suite à l'exercice en ambiance chaude mais pas tempérée. Ces résultats montrent que les altérations identifiées en situation d'hyperthermie passive lors de la première étude sont également spécifiques à un exercice en ambiance chaude. Lors de ce protocole expérimental, nous avons également exploré les répercussions de ces perturbations de la proprioception sur la cinématique de la course à pied. Pour ce faire, les paramètres spatio-temporels et cinématiques angulaires de la foulée ont été mesurés à vitesse constante (i.e., 70% de la vitesse maximale aérobie) lors de la première et dernière minute de l'exercice (la vitesse étant librement choisie de la 2ème à la 29ème minute). Nous avons ainsi montré une diminution de la fréquence et une augmentation de la longueur des foulées avec la fatigue dans les deux conditions ; accompagnée de changement des paramètres angulaires limités à un redressement du bassin et une diminution de l'angle de la cheville. Cependant, Il n'y avait aucun effet de la condition thermique ou d'interaction entre la fatigue et l'environnement thermique pour les paramètres spatio-temporels et cinématiques angulaires. Ces résultats suggèrent que l'hyperthermie induite par un exercice de course à pied affecte la proprioception de la cheville, mais que cette altération n'affecte pas la cinématique de la course à pied. Suite à ces travaux, nous pouvons donc conclure que la proprioception est affectée par l'hyperthermie induite soit par des méthodes passives ou actives. Ces altérations pourraient provenir des effets de l'hyperthermie sur les fonctions neuromusculaire et cognitive. Cependant, la dégradation de l'acuité proprioceptive avec une augmentation de la température rectale au-delà de 39°C n'affecte pas la cinématique de la course à pied, ce qui suggère une forte stabilité du pattern de course malgré une proprioception et des fonctions neuromusculaires affectées

The objective of this PhD was to investigate the effects of hyperthermia on proprioception and their impact on running gait kinematics. We developed an experimental protocol consisting of two studies to answer this question.The first experiment explored passive hyperthermia and its effects on proprioception and balance. We hypothesized that neuromuscular disturbances induced by passive hyperthermia would impair proprioception and balance. 14 participants performed a series of tests of neuromuscular function, proprioception, as well as static and dynamic balance in an environmental chamber under hot (44°C - 50°C) and control (24°C) conditions. The results of this first study showed that an increase in rectal (39.0°C vs. 36.9°C) and skin (37.9°C vs. 32°C) temperatures in hot compared to control ambient conditions was associated with a reduction in the amplitude of the Hoffman reflex, a decrease in the proprioceptive acuity and impairments in static and dynamic balance. These results suggest that passive hyperthermia deteriorates proprioception and balance, something that could potentially affect sports movement. ln order to explore the effects of active hyperthermia on proprioception, we subsequently performed the active discrimination test in 12 trained runners before and just after a 30-minute running time-trials under hot (39°C) and control (22°C) conditions. The results of this study showed a larger increase in thermal, perceptual and cardiovascular stresses when running in the heat as compared to running in a temperate environment. ln addition, we observed a decrease in proprioceptive acuity following exercising in the heat only. This showed that the proprioceptive impairments identified during the first study are also present following exercise-induced hyperthermia, but not exercise-induced fatigue without hyperthermia. During this study, we have also explored the impact of hyperthermia-induced alterations in proprioception on running gait kinematics. To do so, we measured angular kinematics and spatiotemporal stride parameters at a constant speed (i.e., 70% of the maximum aerobic speed) during the first and last minute of the exercise (whilst speed was freely chosen from the 2nd to the 29th minute). Results showed that fatigue decreased step frequency and increase step length under both conditions, along inducing a few little changes in the angular kinematic parameters limited to an increase of the PELVlS angle and a decrease of the ANKLE angle. However, no interaction effect was found for any of the spatiotemporal or angular stride parameters. These results suggest that exercise-induced hyperthermia impairs ankle proprioception, but that this alteration does not affect running kinematics. ln summary, proprioception is affected by hyperthermia induced either by passive or active methods. These alterations could be due to the effects of hyperthermia on neuromuscular and cognitive functions. However, the degradation of proprioceptive acuity with an increase in rectal temperature above 39 °C does not affect the kinematics of running, suggesting that running pattern remains stable despite proprioception and neuromuscular functions impairments