Évaluation des réponses respiratoires, musculaires et perceptuelles lors d'un test d'aptitude aérobie chez le jeune en situation d'obésité

par Louis Toulouse

Thèse de doctorat en Sciences Humaines et Humanité. Sciences et techniques des activités physiques et sportives

Sous la direction de Hervé Devanne et de Gautier Zunquin.

Soutenue le 10-06-2021

à Littoral , dans le cadre de École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) , en partenariat avec Unité de recherche pluridisciplinaire Sport, Santé, Société (Ronchin, Nord ; 2010-....) (laboratoire) , Pôle métropolitain de la Côte d'Opale (Financeur) et de Unité de Recherche Pluridisciplinaire Sport- Santé- Société (URePSSS) - ULR 7369 - ULR 4488 / URePSSS (laboratoire) .

Le président du jury était Emilie Simoneau.

Le jury était composé de Pascale Duché, Fabrice Prieur, David Thivel, Rawad El Hage, Jean-Michel Lecerf.

Les rapporteurs étaient Pascale Duché, Fabrice Prieur.


  • Résumé

    L'optimisation des bénéfices d'un programme d'activité physique adaptée sur l'aptitude aérobie est conditionnée par la capacité du test à mesurer et détecter les changements dans les paramètres que l'on souhaite investiguer, qui sont principalement la vitesse maximale aérobie (VMA) et la consommation maximale en oxygène (VO₂max). Or, les jeunes en surpoids atteignent difficilement un état cardiorespiratoire maximal lors des test de marche/course d'intensité croissante, pouvant entraîner une sous-estimation de ces paramètres. L'implication des facteurs psychologiques et physiologiques dans la non-atteinte de VO₂max au cours d'un test de marche/course chez le jeune en surpoids restent peu clairs. L'objectif de ce travail de thèse fut ainsi d'apporter un éclairage sur les mécanismes susceptibles d'expliquer les abandons précoces lors des tests de marche/course d'intensité croissante chez le jeune en surpoids. Dans une première étude, notre travail s'est intéressé aux tests de marche ou de course en navette, qui sont les tests de terrain les plus pratiqués pour mesurer l'aptitude aérobie (VO₂max, VMA) en raison de leur rapport coût efficacité élevé. Nous avons supposé que la répétition d'un nombre croissant de Phases de Freinages-Réaccélérations (PFR) pouvait entraîner une augmentation exagérée du coût énergétique chez le jeune en surpoids, justifiant les abandons précoces décrits lors de ce type de test. Ainsi, nous avons mesuré VO₂ et la pénibilité de l'effort (RPE) chez 19 adolescents en surpoids de grade III lors de trois tests incrémentaux de 12 minutes par paliers successifs de 3 minutes aux allures de 3, 4, 5 et 6 km.h⁻¹ : un protocole continu comportant deux PFR par minute et un protocole intermittent 15-15. Les résultats ont indiqué que l'impact des PFR sur VO₂ et la RPE était non significatif à ces allures et que la modalité intermittente permet de diminuer le coût énergétique aérobie de 15-25%. Dans la seconde et la troisième étude, notre travail a porté sur les tests de marche d'intensité croissante sur tapis roulant. La littérature indique qu'une proportion importante de jeunes en surpoids ne parvient pas à atteindre les critères définissant l'atteinte de VO₂max lors de ce type de test. Pourtant, aucune étude n'a testé expérimentalement l'hypothèse selon laquelle des mécanismes musculaires pouvaient en être à l'origine. Dans notre seconde étude, nous avons mesuré conjointement les cinétiques d'oxygénation du gastrocnémien et de VO₂ chez 26 jeunes en surpoids âgés de 9-15 ans, lors d'un test de marche d'intensité croissante sur tapis roulant. Un point d'inflexion dans la désoxyhémoglobine musculaire a été observé chez 25 participants à 75-80 % de VO₂peak et son délai d'apparition était corrélé à la durée du test. Dans notre troisième étude, nous avons mesuré l'influence du sexe, de la maturation et du grade de surpoids sur la probabilité d'atteindre 4 critères de vérifications de VO₂max (plateau de VO₂, FC>200bpm, RER>1.0, RPE>5/10) chez 73 jeunes en surpoids âgés de 8 à 16 ans. Les enfants en surpoids de grade II avaient davantage de probabilité d'atteindre une RPE>5/10 ("dur" sur l'échelle de Borg CR-10) et avaient un pic de ventilation maximale inférieur à ceux en surpoids de grade I. Ensemble, ces deux études suggèrent que l'inaptitude à produire un effort maximal sur tapis roulant est en partie liée à la survenue d'un déséquilibre entre la demande énergétique et le niveau d'extraction de l'O₂ au niveau du gastrocnémien, ainsi qu'à de plus faibles capacités ventilatoires. En conclusion, ce travail de thèse apporte un éclairage sur l'influence des facteurs musculaires, respiratoires et perceptuels sur l'atteinte de VO₂max lors d'un test de marche d'intensité croissante chez le jeune en surpoids.

  • Titre traduit

    Impact of a high intensity interval training (HIIT) on aerobic energy cost, perceived exertion, cerebral and muscular oxygenation and on aerobic capacities of the obese child. applications for adapted clinical management


  • Résumé

    The optimization of the benefits of an adapted physical activity program on aerobic fitness is conditioned by the ability of the test to measure and detect changes in the parameters that we wish to investigate, which are mainly maximal aerobic speed (MAS) and maximal oxygen uptake (VO₂max). However, youths with obesity have difficulties to reach a maximum cardiorespiratory state during walking/running tests of increasing intensity, which may lead to an underestimation of these parameters. The involvement of psychological and physiological factors in the non-achievement of VO₂max during a walk/run test in youths with obesity remains unclear. The objective of this thesis was to shed light on the mechanisms that may explain early dropout during walking/running tests of increaseing intensity in youths with obesity. In a first study, our work focused on shuttle walking/running tests, which are the most commonly used field tests to measure aerobic fitness (VO₂max, VMA) because of their high cost effectiveness. We assumed that the repetition of an increasing number of Braking-Reacceleration Phases (BRS) could lead to an exaggerated increase in energy cost in youths with obesity, justifying the early dropouts often described during this type of test. Thus, we measured VO₂ and ratings of perceived exertion (RPE) in 19 grade III obesity adolescents performing three 12-minute incremental tests in successive 3-minute increments at paces of 3, 4, 5, and 6 km.h⁻¹ : a continuous protocol with two BRPs per minute, and a 15-15 intermittent protocol. The results indicated that the impact of BRPs on VO₂ and RPE was non-significant at these paces and that the intermittent modality decreased aerobic energy cost by 15-25%. In the second and third study, our work focused on treadmill walking tests of increasing intensity.The literature indicates that a significant proportion of youths with obesity fail to reach the criteria defining the achievement of VO₂max during this type of test. However, no study has experimentally tested the hypothesis that muscular mechanisms could be at the origin of this. In our second study, we jointly measured gastrocnemius oxygenation and pulmonary VO₂ kinetics in 26 overweight youths aged 9 to 15 years, during a treadmill walking test of increasing intensity. A breakpoint in muscle deoxyhemoglobin was observed in 25 participants at 75-80% of VO₂peak and its time of onset correlated with test duration. In our third study, we measured the influence of gender, maturation, and grade of overweight on the likelihood of achieving 4 VO₂max verification criteria (VO₂ plateau, HR>200 bpm, RER>1.0, RPE>5/10) in 73 overweight youths aged 8 to 16 years. Overweight grade II children were more likely to achieve an RPE>5/10 ("hard" according to the Borg CR-10 scale) and had a lower peak of maximal ventilation than grade I obesity children. Together, these two studies suggest that the inability to produce maximal treadmill effort may be related to an imbalance between O₂ supply and utilization in the gastrocnemius, potentially related to lower ventilatory capacities. In conclusion, this thesis work provides new knowledge on the influence of muscular, respiratory and perceptual factors on the achievement of VO₂max during a walking test of increasing intensity in youths with obesity. For clinicians, whishing to set up this type of test, we thus encourage the implementation of strategies intended to 1) attenuate muscular solicitations and 2) promote optimal ventilatory adaptation.


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