3.1.1. Les aspects éthiques et les animaux
Conformément à la réglementation française relative à l’expérimentation sur animaux vertébrés, les procédures de ce protocole expérimental ont reçu un avis favorable du comité d’éthique (C2EA-02, Auvergne, France).
Soixante rats Wistar mâles, âgés de neuf semaines et pesant entre 300 et 360 g à leur arrivée à l’animalerie de Theix (INRAE, France), ont été impliqués dans le cadre de cette étude (Janvier Labs, Le Genest-Saint-Isle, France). Chaque rat a été placé en cage individuelle dans un environnement thermo-régulé à 22 ± 3°C en cycle inversé jour/nuit de 12h. Tout au long du protocole, les animaux ont eu libre accès à de l’eau et à une alimentation standard non obésogène (A04 ; Safe, Augy, France). Une phase d’habituation d’une semaine a précédé le début de la période d’entrainement.
3.1.2. Le protocole d’entrainement et le
design de l’étude
Les animaux ont été répartis par randomisation dans l’un des quatre groupes expérimentaux suivants (n = 15 par groupe) :
- groupe contrôle (CTRL), les rats n'ont subi aucune intervention particulière mais ont été manipulés et investigués à la même fréquence et de la même manière que les rats des groupes entrainés ;
- groupe concentrique (CON), les rats ont couru en monté sur un tapis incliné à une pente de +15 % ;
- groupe excentrique 15 (ECC15), les rats ont couru en descente sur un tapis incliné à une pente de -15 % ;
Page | 50 - groupe excentrique 30 (ECC30), les rats ont couru en descente sur un tapis incliné à une
pente de -30 %.
Ces conditions ont été sélectionnées sur la base de résultats antérieurs montrant une puissance mécanique similaire lors d’une course en montée avec une pente de +15 % (CON) et en descente avec une pente de −15 % (ECC15) permettant ainsi des comparaisons à iso-puissance (Chavanelle et al., 2014; Isner-Horobeti et al., 2014). De son côté le coût métabolique de la course en montée (CON) étant similaire à celui de la course en descente avec une pente de −30 % (ECC30) des comparaisons à iso-V̇O2 sont rendues possibles (Chavanelle et al., 2014). Le coût métabolique dans le groupe ECC30 est alors le double de celui du groupe ECC15 (Figure 7).
Figure 7 – Modèle expérimental de l’étude STARTREX. Un entraînement à la même puissance mécanique (iso-puissance) a été réalisé par les groupes concentrique (CON) et excentrique -15% (ECC15); un entrainement au même niveau de V̇O2 (iso- V̇O2) a été réalisée par CON et excentrique -30% (ECC30).
L'étude a été réalisée sur une période de huit semaines avec des mesures obtenues avant le début de la phase d’entrainement (T0), après 20 séances (T1) et à l’issue des 40 séances d’entrainement (T2) (Figure 8). La durée des séances a été progressivement augmentée de 5 à 45 minutes au cours de la première semaine et maintenue à 45 minutes par séance sur les sept semaines suivantes. La fréquence des entraînements était de cinq jours consécutifs par semaine et deux jours de repos le week-end. Les animaux randomisés dans les groupes d’exercice ont tous couru sur un tapis roulant à une vitesse fixe de 15 m·min−1 (Quinton Instruments, Seattle, Washington, Etats-Unis).
Page | 51
Figure 8 – Design expérimental de l’étude STARTREX. La durée des entraînements a été progressivement augmentée au cours des cinq premières séances d'exercice pour atteindre 45 min. Cette durée a ensuite été maintenue les semaines suivantes. Les valeurs basales ont été mesurées à T0; T1
reflète le point médian du protocole auquel le poids et la composition corporelle ont été réévalués; T2 a été considéré comme la fin de la période de 8 semaines, après laquelle les animaux ont été sacrifiés et des échantillons de tissus ont été obtenus.
3.1.3. Les mesures in vivo
3.1.3.1. La composition corporelle
La masse et la composition corporelle ont été évaluées à T0, T1 et T2. Les masses maigres et les masses grasses ont été déterminées par résonance magnétique quantitative (EchoMRI™, Echo Medical Systems, Houston, Texas, Etats-Unis). Les mesures d’une durée approximative de 90 secondes par passage n’ont pas nécessité de sédation ou d'anesthésie, et n'ont pas exposé les animaux à des radiations ou procédures invasives.
3.1.3.2. La dépense énergétique
À T0 et à T2 (24h après la dernière séance d'exercice et simultanément pour le groupe CTRL), les animaux ont été placés en cage calorimétrique individuelle (PhenoMaster/LabMaster, TSE Systems, Bad Homburg, Allemagne). Les conditions similaires de contrôle de la température, de cycle jour/nuit inverse, d’accès libre à l’eau et à la nourriture ont été maintenues pendant une période de 48h afin de déterminer le métabolisme de base et la dépense énergétique totale des animaux (kJ·jour-1). La V̇O2 et la V̇CO2 mesurées ont permis le calcul du QR (V̇CO2/ V̇O2). Les apports alimentaires (g·jour-1) et en eau (ml·jour-1) ont été obtenus à partir des variations de masse et de volume des rations mises à disposition. L'activité motrice spontanée (m·jour-1) a été évaluée grâce à la détection des mouvements par des capteurs infrarouges.
Page | 52
3.1.4. Le sacrifice et les prélèvements
50 minutes avant leur sacrifice, les animaux à jeun ont reçu une injection sous-cutanée d'un isotope stable de valine à raison de 300 μM pour 100 g de poids corporel (L- [1-13C] valine, Eurisotop Saint-Aubin, France). La surcharge en valine du pool précurseur d’acides aminés permet d’étudier l'impact de l'entraînement physique sur la synthèse des protéines musculaires. À l’issue du temps d’incorporation, les rats ont été anesthésiés par inhalation d'isoflurane à 3 % à un débit d’O2 de 1 L·min−1 dans une boîte d'induction. Ils ont ensuite été maintenus sous anesthésie à l'aide d'un masque facial (1,5 % d'isoflurane, 1 L·min−1 d’O2) pendant que l’exsanguination au niveau de l'aorte abdominale été réalisée. Les muscles Vastus Intermedius des deux membres inférieurs ont été prélevés et coupés en fragments de 50 mg. Un fragment a été immédiatement placé dans une solution de conservation pour des mesures d’oxygraphie sur tissu frais. Les autres portions ont été immédiatement congelées à -80°C pour des analyses ultérieures d’activités enzymatiques et d’ARN. Les fémurs ont également été prélevés rapidement après l'arrêt cardiorespiratoire de l'animal, nettoyés des tissus adjacents et conservés à +4°C dans une solution saline standard (9 g de NaCl·L-1) jusqu'à leur analyse.