Le conditionnement hypoxique, nouvelle stratégie thérapeutique dans les maladies chroniques

Hypoxic conditionning, new therapeutic strategy in chronic diseases

• Auteur / Autrice : Abdallah Ghaith
• Direction : Samuel Vergès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mouvement et comportement pour la santé et l'autonomie
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hypoxie : physiopathologie cardiovasculaire et respiratoire (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Dubouchaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Dufour
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gaëlle Deley, Mathieu Gruet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insuffisance cardiaque

Obésité

Vieillissement

Activité physique adaptée

Anoxie

Mots clés libres

Age

Exercice

Prevention

Obesite

Entrainement

Insuffisance cardiaque

Conditionnement hypoxique

Exercise

Age

Obesity

Training

Heart failure

Prevention

Hypoxic conditioning

Résumé

Si l’hypoxie semble avoir des côtés bénéfiques, elle peut aussi être responsable de nombreux effets délétères pour notre organisme en générant par exemple des anomalies vasculaires, de l’inflammation et même la mort cellulaire. L’hypoxie est ainsi un élément clé de nombreuses situations pathologiques. L’hypoxie intermittente consiste en une alternance fréquente entre des périodes d’hypoxie et de normoxie. Elle peut induire des améliorations sur la santé cardiovasculaire et métabolique, mais ici se soulève la question de la durée minimale d’exposition (dose) pour induire ses améliorations. Récemment, des études pilotes chez le malade chronique indiquent que l’exposition à l’hypoxie modérée au repos ou à l’effort chez le patient est faisable, bien tolérée, et susceptible d’induire des gains significatifs en termes de santé cardiovasculaire, de composition corporelle, de statut métabolique de santé cardiovasculaire et cérébrovasculaire.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux effets cérébrovasculaires de l’exposition hypoxique normobarique chez le sujet sain âgé, aux effets cardiorespiratoires et métaboliques chez le sujet obèse ou en surpoids ainsi qu’aux effets cardiovasculaires chez le sujet présentant une insuffisance cardiaque. Nous avons, tout d’abord, en faisant une méta-analyse, essayé de chercher les effets de l’exposition hypoxique intermittente avec différents protocoles d’exposition sur la capacité maximale aérobique chez les sujets sains. Nous avons ensuite, étudié les effets cérébrovasculaires d’une exposition hypoxique à moyen terme (8 semaines) et à long terme (2 mois après l’intervention) au repos chez des sujets sains âgés (10 sujet pour l’instant). Ensuite, nous avons étudiés les effets cardiorespiratoires, tissulaires, vasculaires et métaboliques de l’exercice intermittent intense en hypoxie, à moyen terme (8 semaines), par rapport au même programme en normoxie chez 31 sujets en surpoids ou obèses. Enfin, pour terminer, une dernière étude a consisté à vérifier la faisabilité et la tolérance et à caractériser les réponses cardiorespiratoires, vasculaires et l’oxygénation tissulaire chez les insuffisants cardiaques. Le programme consistait à une exposition hyposique au repos ou combinée à l’exercice par rapport à la normoxie chez cette population.La méta-analyse réalisée met en évidence l’intérêt d’un conditionnement hypoxique au repos, la nuit ou combiné à l’exercice sur la capacité maximale aérobique chez le sujet sain. Ensuite l’effectif réduit chez le sujet sain âgé, nous n’a pas permis de montrer l’effet du conditionnement hypoxique passif sur la santé cérébrovasculaire. Nous attendons à finir cette étude pour en déduire une conclusion. Ensuite, chez le sujet en surpoids ou obèse, nous avons montré que le conditionnement hypoxique combiné à l’exercice intermittent intense induit une augmentation de la réponse ventilatoire normoxique et améliore l’aptitude maximale aérobie en diminuant la charge de l’effort.Les résultats obtenus au cours de cette thèse montrent la faisabilité de plusieurs conditionnements hypoxiques prometteurs chez le patient et/ou le sujet limité à l’exercice musculaire. Le conditionnement hypoxique actif montre également des bénéfices accrus sur l’aptitude aérobie. Ces protocoles de conditionnement doivent être affinés en vue d’optimiser leur efficacité en termes de perte de poids et d’amélioration des risques cérébrovasculaire, cardiovasculaire et métabolique dans des populations âgées, dans des populations présentant une obésité et dans des populations présentant une insuffisance cardiaque respectivement. Ils représentent également une piste thérapeutique innovante dans d’autres pathologies chroniques.Mots-clés : Hypoxie, conditionnement hypoxique, hypoxie intermittente, activité physique, vieillissement, obésité, insuffisance cardiaque, fonction cérébro-vasculaire, fonction cardiovasculaire, statut métabolique, oxygénation musculaire, oxygénation cérébrale.

If hypoxia seems to have beneficial sides, it can also be responsible for many deleterious effects for our body by generating for example vascular anomalies, inflammation and even cell death. Hypoxia is thus a key element of many pathological situations. Intermittent hypoxia consists of a frequent alternation between periods of hypoxia and normoxia. It can induce improvements in cardiovascular and metabolic health, but here arises the question of the minimum duration of exposure (dose) to induce its improvements. Recently, pilot studies indicate that exposure to moderate hypoxia at rest or exertion in the chronic patient is feasible, well tolerated, and likely to induce significant gains in cardiovascular health, body composition, metabolic status, cardiovascular and cerebrovascular health.In this work, we were interested in the cerebrovascular effects of normobaric hypoxic exposure in the healthy elderly subject, the cardiorespiratory and metabolic effects in the obese or overweight subject, and the cardiovascular effects in the subject with heart failure. First, by doing a meta-analysis, we tried to look for the effects of intermittent hypoxic exposure with different exposure protocols on maximum aerobic capacity in healthy subjects. We then investigated the cerebrovascular effects of medium-term (8 weeks) and long-term (2 months after intervention) hypoxic exposure to rest in healthy elderly subjects (10 subjects at present). Next, we studied the cardiorespiratory, tissue, vascular and metabolic effects of intense intermittent exercise in hypoxia, in the medium term (8 weeks), compared to the same normoxia program in 31 overweight or obese subjects. Finally, to conclude, a final study consisted in verifying the feasibility and tolerance and characterizing cardiorespiratory, vascular responses and tissue oxygenation in people with heart failure. The program consisted of hyposic exposure at rest or combined with exercise compared to normoxia in this population.The meta-analysis carried out highlights the interest of hypoxic conditioning at rest, at night or combined with exercise on the maximum aerobic capacity in the healthy subject. Then the reduced number in the healthy elderly subject, we did not allow us to show the effect of passive hypoxic conditioning on cerebrovascular health. We are waiting to finish this study to deduce a conclusion. Then, in the overweight or obese subject, we showed that hypoxic conditioning combined with intense intermittent exercise induces an increase in normoxic ventilatory response and improves maximum aerobic fitness by decreasing the load of effort.The results obtained during this thesis show the feasibility of several promising hypoxic conditionings in the patient and/or the subject limited to muscle exercise. Active hypoxic conditioning also shows increased benefits on aerobic fitness. These conditioning protocols need to be refined to optimize their effectiveness in terms of weight loss and improved cerebrovascular, cardiovascular and metabolic risks in elderly populations, in populations with obesity and in populations with heart failure respectively. They also represent an innovative therapeutic avenue in other chronic pathologies.Keywords: Hypoxia, hypoxic conditioning, intermittent hypoxia, physical activity, aging, obesity, heart failure, cerebrovascular function, cardiovascular function, metabolic status, muscle oxygenation, brain oxygenation.