Centre des pressions dans le plan sagittal (CPx)

L’évolution des paramètres mesurés à partir des oscillations du centre des pressions selon l’axe antéro-postérieur (CPx), pendant les tests d’hyperventilation induite (HI) et d’hyperventilation volontaire (HV), est illustrée sur la figure 63.

Figure 63 : Paramètres calculés à partir des oscillations du centre des pressions dans le plan sagittal (CPx) en hyperventilation induite (HI) et en hyperventilation volontaire (HV) avant et après les perturbations. En A : l’amplitude moyenne des oscillations (∆m ; mm) et en B : le chemin d’oscillation (Xm ; mm). Pour

chaque type d’hyperventilation, les barres d’histogramme représentent dans l’ordre le Pré-test, PT0, PT1, PT2, PT3 et PT4. Les valeurs sont présentées sous la forme de moyenne ± écart type. *P<0,05 et **P<0,01 dénotent les différences significatives entre les situations Pré et Post-test.

Comme pour la composante verticale de la force de réaction du sol (Fz), HI et HV entraînent une augmentation significative (P<0,05) de ∆m (54% et 57% respectivement) et de Xm (168% et 38% respectivement). ∆m retrouve sa valeur dès la première minute qui succède à l’arrêt de l’hyperventilation, quel que soit son mode. En revanche, Xm reste significativement plus élevé que sa valeur de Pré-test (21%) 4 minutes après l’arrêt de HI, alors qu’il récupère sa valeur de Pré-test dès la première minute de récupération qui succède à HV. Par conséquent en HI, par l’analyse de corrélation entre ∆m ou Xm et les paramètres cardio-ventilatoires ainsi que la composante verticale de la force de réaction du sol (Fz), on a pu déduire de fortes interactions (P<0,0001) entre Xm, les paramètres cardio-ventilatoires (V& ,e V&O₂,V_T , f, V_T/%CV etFC) et ∆Fz (Tab. 10). Les corrélations entre Xm et les paramètres ventilatoires ( eV& , f et V_T/%CV) sont illustrées sur la figure 64.

Tableau 10 :Corrélations entre les évolutions de l’amplitude moyenne des oscillations (∆m) ou le chemin

d’oscillation (Xm) du centre des pressions (CPx) dans le plan sagittal avec les paramètres cardio-ventilatoires ainsi qu’avec l’amplitude moyenne des variations de Fz au cours des tests d’hyperventilation induite (HI).

HI

Corrélation - Xm P Corrélation - ∆m P 2 O V& 0,78 <0,0001 0,44 0,001 e V& 0,82 <0,0001 0,42 0,0003 f 0,78 <0,0001 0,35 0,003 V_T 0,51 <0,0001 0,24 0,04 VT/%CV 0,55 <0,0001 0,28 0,02 FC 0,65 <0,0001 0,39 0,001 ∆m 0,48 <0,0001 ∆Fz 0,79 <0,0001 0,4 0,0006

Figure 64 : Relations obtenues à partir des tests posturaux pour l’ensemble de la population entre le chemin d’oscillation (Xm) et les paramètres ventilatoires (En A : débit ventilatoire (V&e), en B : fréquence respiratoire (f) et en C : volume courant exprimé en pourcentage de la capacité vitale (VT/%CV) en hyperventilation induite (HI)). La valeur moyenne des sujets obtenue en hyperventilation volontaire (HV) est notée par ■.

C’est avec V& et e V&O₂ que Xm et ∆m sont le plus liés (r = 0,82 et r = 0,78 respectivement pour Xm) et (r = 0,42 et r = 0,44 respectivement pour ∆m). Les corrélations entre les paramètres cardio-ventilatoires et ∆m sont moins fortes mais restent significatives (P<0,05). Par ailleurs, on peut également noter une forte interaction entre ∆Fz et Xm(r = 0,79).

En hyperventilation volontaire, de moins bonnes corrélations entre ∆m ou Xm et les paramètres ventilatoires (V& ,e V&O₂,V_T , f et V_T/%CV), ainsi qu’entre ∆m ou Xm et ∆Fzont été trouvées (0,28 < r < 0,47), mais restent cependant significatives (P<0,05). En revanche, il existe une forte corrélation entre ∆m et Xm (r = 0,72 P<0,0001), beaucoup plus forte par rapport à HI (r = 0,48 P<0,0001). Les corrélations les plus grandes ont été observées avec eV& , avec f, avec V&O₂ (pour Xm) et enfin avec ∆Fz (Tab. 11).

Tableau 11 :Corrélations entre les évolutions de l’amplitude moyenne des oscillations (∆m) ou le chemin

d’oscillation (Xm) du centre des pressions (CPx) dans le plan sagittal avec les paramètres cardio-ventilatoires ainsi qu’avec l’amplitude moyenne des variations de Fz au cours des tests d’hyperventilation volontaire (HV).

HV

Corrélation - Xm P Corrélation - ∆m P 2 O V& 0,43 <0,001 0,28 0,02 e V& 0,43 <0,001 0,39 <0,01 f 0,47 <0,001 0,34 <0,01 VT 0,3 0,03 0,29 0,02 V_T/%CV 0,31 0,01 0,31 0,01 FC 0,15 >0,05 -0,26 >0,05 ∆m 0,72 <0,0001 ∆Fz 0,45 <0,001 0,43 <0,001

Puisque dans un même test postural, les durées des cycles respiratoires et de leurs phases expiratoires et inspiratoires varient peu (10% en moyenne), un moyennage des signaux obtenus à chaque cycle respiratoire d’un test postural a pu être effectué. Ce traitement nous a permis d’identifier des déplacements de CPx synchronisés dans les phases expiratoires et inspiratoires (Fig. 65). L’expiration apparaît être accompagnée d’un déplacement antérieur de CPx (Xexp) alors qu’à l’inspiration, CPx se déplace vers l’arrière (Xins). HI entraîne, en phases expiratoire et inspiratoire, une augmentation significative (P<0,05) de ces déplacements (88% et 97% respectivement). Ces valeurs diminuent ensuite progressivement et restent significativement différentes après une minute de récupération (PT1). L’analyse de corrélation révèle des interactions significatives entre les déplacements de CPx et les paramètres cardio-ventilatoires reflétant une déformation de la cage thoracique (VT : r = 0,44, P<0,01 et VT/%CV : r = 0,41, P<0,01). Bien que les évolutions observées ne soient pas significatives (P>0,05), l’hyperventilation volontaire entraîne également une augmentation des déplacements de CPx en phases expiratoire et inspiratoire, moins importantes que celles observées en HI (20% et 25% respectivement). Quel que soit le test postural et le mode d’hyperventilation, les déplacements maximaux tendent à se produire en milieu de phase mais montrent une grande variabilité inter sujet.

Figure 65 : Evolution moyenne du centre des pressions dans le plan sagittal (CPx) au cours d’un cycle respiratoire moyen à la fin de l’hyperventilation induite (HI) chez un sujet. Les unités sont en volts (V) pour le Cosmed K2 et en millimètres (mm) pour CPx. L’axe horizontal représente la durée moyenne du cycle respiratoire en millisecondes (msec).

À partir des spectres de puissance (Fig. 66), l’analyse fréquentielle des oscillations du centre des pressions (Fig. 67), nous a permis de mettre en évidence que HI génère, par rapport au Pré-test, une augmentation significative de l’énergie spectrale (572%, P<0,01) et de la MPF (44,7%, P<0,01). Ces deux paramètres spectraux restent significativement plus élevés qu’en Pré-test 4 minutes après l’arrêt de l’exercice incrémental (P<0,01 pour En et MPF). Au cours du test HI, les variations de l’énergie spectrale sont corrélées avec celles des paramètres cardio-ventilatoires (P<0,0001), notamment avec V& (r = 0,69), e V&O₂ (r = 0,72) et FC (r = 0,68) ainsi qu’avec celles des paramètres mécaniques (P<0,0001) : Xm (r = 0,74) et ∆m (r = 0,51). De même, bien qu’elles soient moins apparentes, les variations de la MPF sont

0,24), V&O₂ (r = 0,25), VT (r = 0,25) et VT/%CV (r = 0,24) mais pas avec les paramètres mécaniques.

L’hyperventilation volontaire n’engendre aucune modification de l’énergie spectrale et, bien que cela ne soit pas significatif, tend à augmenter les valeurs de MPF. Cette augmentation persiste 4 minutes après l’arrêt de l’hyperventilation volontaire. Pour le test d’HV, la variation de l’énergie spectrale est corrélée avec celle de ∆m (r = 0,3, P<0,05) et Xm (r = 0,41, P = 0,003) mais pas avec celles des paramètres cardio-ventilatoires. La MPF n’est corrélée avec aucun paramètre.

Figure 66 : Spectre de puissance du centre des pressions dans le plan sagittal (CPx) obtenu par transformée de Fourier (FFT) chez un sujet en Pré-test (⎯) et en fin d’hyperventilation induite (- -).

Figure 67 : Paramètres spectraux obtenus à partir de l’analyse fréquentielle des oscillations du centre des pressions (CPx) en hyperventilation induite (HI) et en hyperventilation volontaire (HV). En A : énergie spectrale (En V².Hz) et en B : Mean Power Frequency (MPF Hz). Pour chaque type d’hyperventilation, les barres d’histogramme représentent dans l’ordre le Pré-test, PT0, PT1, PT2, PT3 et PT4. Les valeurs sont présentées sous la forme de moyenne ± écart type. *P<0,05 et **P<0,01 dénotent les différences significatives entre les situations Pré et Post-tests.

En Pré-test, la répartition de l’énergie spectrale en bandes de fréquences montre que la majorité de l’énergie spectrale (73,6% en moyenne) se situe dans la bande de basses fréquences, 24,8% se situent dans la bande de fréquences 0,5-2Hz et 1,5% dans la bande de hautes fréquences (2-20Hz). Lors du test d’hyperventilation induite, on observe des modifications significatives (P<0,01) dans la répartition de l’énergie spectrale (Fig. 68). HI tend à diminuer l’énergie dans les basses fréquences et à augmenter celles des deux autres bandes de fréquences. Ces variations s’accentuent une minute après l’hyperventilation induite (PT₁) et les différences par rapport aux valeurs de Pré-test deviennent significatives. L’énergie spectrale dans la bande 0-0,5 Hz ne représente plus que 48,5% de l’énergie totale (soit une diminution de 34%), alors que dans la bande 0,5-2 Hz, elle s’élève à 40% de l’énergie totale et que dans la bande 2-20 Hz, elle augmente à 8% de l’énergie totale (soit des augmentations de 48,5% et 43,8% respectivement). Au bout de deux minutes de récupération (PT2), la répartition de l’énergie spectrale tend à reprendre ses caractéristiques de Pré-test mais qui ne sont pas totalement retrouvées 4 minutes après l’hyperventilation induite (à PT4). Néanmoins, les différences observées au niveau des valeurs d’énergie spectrale dans les trois bandes de fréquences entre le Pré-test et les Post-tests ne sont plus significatives.

En hyperventilation volontaire (Fig. 68), aucun changement significatif n’a été constaté dans la répartition de l’énergie spectrale dans les trois bandes de fréquences (P>0,05) mais des modifications similaires à celles observées en hyperventilation induite tendent à apparaître, à savoir une diminution de l’énergie spectrale (15%) dans la bande de basses fréquence (0-0,5Hz) et une augmentation de l’énergie (43%) dans la bande de fréquences 0,5-2Hz ainsi que dans la bande de hautes fréquences 2-20Hz (62%). Ces modifications apparaissent en fin d’hyperventilation volontaire et persistent une minute après arrêt de l’hyperventilation (PT1).

Figure 68 : Répartition de l’énergie spectrale du centre des pressions dans le plan sagittal (CPx) avant et après l’exercice incrémental par bande de fréquences. En A : bande de fréquences 0-0,5Hz. En B : bande de fréquences 0-2Hz. En C : bande de fréquences 2-20Hz. Pour chaque type d’hyperventilation, les barres d’histogramme représentent dans l’ordre le Pré-test, PT0, PT1, PT2, PT3 et PT4. Moyenne ± écart type. **P<0,01 dénote les différences significatives entre les situations Pré et Post-tests.

En résumé :

L’analyse mécanique des oscillations de la composante verticale de réaction du sol (Fz) a

permis de mettre en évidence que :

ª L’hyperventilation induite (HI) entraîne une augmentation significative de ∆Fz, de l’énergie spectrale et de la MPF. L’augmentation de ∆Fz et de l’énergie spectrale persiste 4 minutes après l’arrêt de l’exercice incrémental alors que la

MPF diminue pour retrouver des valeurs normales dès l’arrêt de HI. Les

variations de ∆Fz sont corrélées avec celles des paramètres fréquentiels et cardio-ventilatoires.

ª L’hyperventilation volontaire (HV) entraîne également une augmentation

significative de ∆Fz et de l’énergie spectrale, moins prononcées que celles trouvées en HI, et qui disparaît dès l’arrêt de HV. La MPF tend à diminuer en

HV, mais augmente à des valeurs significativement supérieures à celles de

Pré-test dans les 4 minutes qui suivent l’arrêt de HV. Les variations de ∆Fz sont corrélées avec celles de En, MPF, eV& , V&O₂.

L’analyse mécanique des oscillations du centre des pressions dans le plan sagittal (CPx) à

montré que :

ª HI entraîne une augmentation significative des paramètres Xm, En et MPF qui

persiste 4 minutes après l’arrêt de l’exercice incrémental. L’amplitude moyenne

des oscillations (∆m) subit aussi une augmentation mais retrouve sa valeur de Pré-test dès l’arrêt de HI. Les évolutions de ∆m et Xm sont corrélées avec celles de En et des paramètres cardio-ventilatoires. Par l’analyse des cycles moyens,

l’expiration s’accompagne d’un déplacement vers l’avant du centre des

l’arrière. Ces déplacements augmentent de manière significative en fin

d’hyperventilation induite. La répartition de l’énergie spectrale du signal CPx

en bandes de fréquences montre une diminution de l’énergie dans les basses

fréquences (0-0,5Hz) et une augmentation de l’énergie dans les plus hautes

fréquences (0,5-2Hz et 2-20Hz). Ces variations deviennent significatives une

minute après l’arrêt de HI.

ª HV entraîne une augmentation significative de ∆m et Xm qui disparaît dès l’arrêt de HV. Les évolutions de ∆m et Xm sont corrélées entre elles ainsi qu’aux paramètres cardio-ventilatoires. L’analyse des cycles moyens montre que les

déplacements du centre des pressions en expiration et en inspiration tendent à

augmenter. HV n’a pas d’influence significative sur les paramètres fréquentiels,

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