Mesure des impulsions du sytème nerveux autonome à partir des variations du diamètre pupillaire et du volume sanguin ventriculaire gauche par l'application du modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt

Measurement of autonomic nervous system impulses from variations in pupil diameter and left ventricular blood volume through the application of the Kelvin-Voigt viscoelastic model

• Auteur / Autrice : Cyril Giovannangeli
• Direction : Robin Candau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - MPL
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du mouvement humain
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DMEM - Dynamique du Muscle et Métabolisme

Mots clés

Mots clés libres

Réflexe pupillaire à la lumière

Hippus

Système nerveux autonome

Propriétés viscoélastiques

Suivi athlètes

Ventricule gauche

Pupil light reflex

Hippus

Autonomic nervous system

Viscoelastic properties

Athletes monitoring

Left ventricular

Résumé

L'analyse de l'activité du SNA consiste en l'appréciation des voies autonomes crânienne au travers de la pupillométrie (Levy et al., 1992, Venkata Sivakumar et al., 2020) et des voies autonomes cardiaque au travers de la VFC (Okutuku et al., 2016, Venkata Sivakumar et al., 2020). Lorsqu'un athlète est en position clinostatique ou orthostatique, nous pouvons détecter les variations de l'activité sympathique et parasympathique grâce à la VFC, cependant chaque mesure nécessite une analyse de 5 minutes. Le RPL pourrait permettre d'obtenir les mêmes résultats en 3,5 secondes, durée classique d'un enregistrement d'un réflexe pupillaire isolé. Les études de Lowenstein et Loewenfeld publiées en 1950 sur l'animal sympathectomisé et parasympathectomisé servent de référence pour l'explication du RPL et montrent que cette courbe en forme de V est sous l'influence des deux branches du SNA. Nous supposons que les différentes phases du RPL pourraient être influencées par les variations de l'activité du SNA à l'état basal ou en réponse à l'entraînement. En effet, la littérature indique (i) qu'une augmentation du temps de latence s'observe lorsque l'activité efférente parasympathique diminue (Gavriysky, 1995 ; Ishikawa, 2020), (ii) qu'une augmentation du temps de constriction est présente chez les coureurs d'endurance connus pour avoir une activité parasympathique accrue (Capão Filipe et al., 2003), (iii) qu'une réduction du temps de redilatation jusqu'à 75% est un marqueur d'une prédominance de l'activité sympathique (Capão Filipe et al., 2003). Plus récemment, deux études conduites par des ingénieurs ont intégré les propriétés viscoélastiques des muscles constricteurs et dilatateurs dans l'analyse du signal pupillaire grâce à sa modélisation mathématique de Kelvin-Voigt (Fan et al., 2015 ; Yan et al., 2021). Nous supposons que ce modèle nous permettrait de mieux dissocier les parties du réflexe qui reviennent aux propriétés viscoélastiques de celles qui proviennent de l'activité du SNA ce qui nous permettra d'avoir une interprétation plus précise des mécanismes du RPL car non biaisé par les propriétés élastiques des muscles pupillaires.

The analysis of the SNA activity involves assessing the autonomous cranial pathways through pupillometry (Levy et al., 1992, Venkata Sivakumar et al., 2020) and the autonomous cardiac pathways through HRV (Okutuku et al., 2016, Venkata Sivakumar et al., 2020). When an athlete is in a clinostatic or orthostatic position, we can detect variations in sympathetic and parasympathetic activity thanks to HRV, but each measurement requires a 5-minute analysis. The PLR could achieve the same results in 3.5 seconds, the standard duration of an isolated pupillary reflex recording. Studies by Lowenstein and Loewenfeld published in 1950 on sympathectomized and parasympathectomized animals serve as a reference for explaining the PLR and show that this V-shaped curve is influenced by both branches of the ANS. We assume that the different phases of the PLR could be influenced by variations in ANS activity at baseline or in response to training. Indeed, the literature indicates (i) that an increase in latency time is observed when efferent parasympathetic activity decreases (Gavriysky, 1995; Ishikawa, 2020), (ii) that an increase in constriction time is present in endurance runners known to have increased parasympathetic activity (Capão Filipe et al., 2003), (iii) that a reduction in redilation time up to 75% is a marker of sympathetic activity predominance (Capão Filipe et al., 2003). More recently, two studies conducted by engineers have incorporated the viscoelastic properties of constrictor and dilator muscles into the analysis of the pupillary signal thanks to its Kelvin-Voigt mathematical modeling (Fan et al., 2015; Yan et al., 2021). We assume that this model would allow us to better distinguish the parts of the reflex that are due to viscoelastic properties from those that come from ANS activity, allowing us to have a more precise interpretation of the PLR mechanisms because it is not biased by the elastic properties of the pupillary muscles.