Mécanismes

Les circuits impliqués dans les mécanismes de neuromodulation à la base des observations précédemment décrites sont encore mal connus. Les études d’IRMf chez l’humain démontrent que les projections centrales émises par la branche auriculaire du vague ciblent le noyau du tractus solitaire ainsi que le noyau spinal trigéminal.364 Des, structures telles que le locus coeruleus l’amygdale et le noyau accumbens semblent également mises en jeu.414 Comme évoqué précédemment, l’activation du NTS, concomitante à la stimulation du méat acoustique interne, est le point de départ des efférences parasympathique se projetant sur le cœur. Des observations faites chez l’animal ont montré que la fréquence de décharge des neurones du NTS est synchronisée avec la fréquence cardiaque, suggérant que ces neurones reçoivent aussi des afférences provenant des barorécepteurs.364,364,415 Dans la boucle baroréflexe en effet, ces neurones communiquent avec le noyau ambigu qui émet des efférences cardioinhibitrices afin de ralentir l’activité sinusale lors d’une hausse de pression artérielle. Chez l’animal anesthésié, la vagotomie bilatérale élimine l’effet anti-arythmique d’une stimulation auriculaire droite après induction expérimentale d’une fibrillation atriale, ce qui atteste du rôle effectif des efférences vagales dans les réflexes auriculo-cardiaques.364 Par ailleurs, en plus du rôle du nerf vague, il est nettement probable que la stimulation auriculaire influence également les voies orthosympathiques, comme démontré par la baisse d’activité musculaire sympathique mesurée par microneurographie dans l’étude de Clancy et al (2014).364,397 Ces données sont d’autant plus probantes que des études animales ont montré une diminution des concentrations de noradrénaline circulante suite à une neurostimulation auriculaire bilatérale, ainsi qu’une atténuation de l’accélération de la fréquence cardiaque et de l’activité du ganglion stellaire droit lors de la stimulation simultanée de ce dernier et du tragus.364,409 Ainsi, parallèlement à la mise en jeu des efférences vagales, il est probable que l’activation du NTS, induite par la stimulation du tragus, provoque aussi l’excitation du bulbe caudal ventrolatéral, un site inhibiteur du bulbe ventrolatéral rostral dans lequel siègent les neurones excitateurs des efférences orthosympathiques préganglionnaires.364 En synthèse, la stimulation transcutanée auriculaire évoque probablement une excitation parasympathique couplée à une inhibition orthosympathique cardiovasculaire.

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Figure 54. Principaux circuits neuraux mis en jeu lors d'une neurostimulation vagale transcutanée. D’après Deuchars et al., 2018.⁴¹⁶

DVN: Dorsal vagal nucleus; NA: Nucleus ambiguous; CVLM: Caudal ventrolateral medulla, RVLM: Rostral ventrolateral medulla; IML: Intermediolateral cell column; DH: Dorsal horn.

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OBJECTIFS

120 1-Rationnel

Dans la première partie de ce travail nous avons présenté les principaux aspects du vieillissement du système nerveux autonome ainsi que les bénéfices que peuvent apporter, d’une part, la pratique d’une activité physique régulière et, d’autre part, la stimulation transcutanée du nerf vague. Le déclin du contrôle autonomique cardiaque se manifeste de façon caractéristique par une diminution et une altération de la variabilité de la fréquence cardiaque et de la sensibilité baroréflèxe à laquelle s’associent une hausse des risques d’événements cardiovasculaires et une augmentation des rythmes erratiques biaisant l’analyse de la VFC. Ces phénomènes, associés au déclin des autres systèmes conduisent progressivement l’individu à une perte d’autonomie pouvant l’amener à terme à son institutionnalisation. L’activité physique de type endurance permet d’améliorer l’activité du SNA par un mécanisme de surcompensation. L’entrainement est efficace même après 60 ans, bien que les réponses s’atténuent avec l’avancée en âge.417 L’entrainement permet par ailleurs de retarder l’entrée dans la dépendance, ou de limiter son développement, en renforçant l’ensemble des systèmes de l’organisme. La neurostimulation transcutanée du nerf vague représente une approche novatrice non invasive de prévention du déclin de l’activité autonomique lié à l’âge. Elle permet de rétablir la balance sympathovagale au profit d’un meilleur contrôle parasympathique et son effet, avéré en aigu, semble également prometteur en chronique.

De ce bilan théorique émergent plusieurs questions :

1) Quels sont les facteurs clé de l’entrainement, en termes de fréquence, d’intensité, et durée d’exercice, qui déterminent les gains d’activité de SNA chez le sujet âgé ?

2) Comment évolue l’activité du SNA après un exercice aigu chez le sujet âgé ?

3) La neurostimulation vagale permet-elle d’apporter un bénéfice sur la récupération parasympathique post exercice, et permet-elle d’améliorer les mécanismes de surcompensation ?

4) La pratique d’une activité physique régulière chez le sujet institutionnalisé permet-elle de prévenir la baisse du contrôle autonome cardiovasculaire ainsi que l’augmentation des rythmes erratiques ?

5) Quels sont les bénéfices d’un entrainement sur les autres systèmes et sur les capacités fonctionnelles du sujet âgé dépendant ?

Pour répondre à ces questions, le projet intitulé « Marche Rapide en EHPAD » fut initié en Juillet 2016 au sein du laboratoire SNA-EPIS (Système Nerveux Autonome – Epidémiologie, Prévention, Ingénierie, Santé, directeur : Professeur Frédéric Roche) en partenariat avec la Mutualité Française Loire Haute-Loire (directeur : Monsieur Rémi Bouvier). Quatorze établissements de la région furent recrutés afin de conduire une étude contrôlée et randomisée portant sur les effets de l’exercice et de la neurostimulation vagale transcutanée chez les personnes âgées de plus de soixante ans vivant en institution (EHPAD, foyers-logement).

121 2-Methode

Ce projet répond à deux objectifs principaux, ainsi qu’à plusieurs objectifs secondaires :

2.1. Objectifs principaux

1) Etudier les effets de deux stratégies d’entrainement de neuf mois en marche rapide, une fois et trois fois par semaine, sur l’activité du SNA.

2) Mesurer l’effet d’une seule session d’exercice sur l’activité du SNA, associée ou non à de la neurostimulation vagale transcutanée.

2.2. Objectifs secondaires

3) Evaluer la force et l’endurance musculaire.

4) Evaluer l’amélioration de l’aptitude maximale aérobie (VȮ₂ max) en lien avec l’amplitude d’amélioration du SNA amenée par l’entraînement.

5) Mesurer l’évolution des capacités fonctionnelles évaluée à partir de la vitesse de marche, du test time up and go, et du test de marche de six minutes (TM6).

6) Modéliser les réponses à l’entrainement sur la performance au TM6.

7) Mesurer l’évolution de l’activité physique quotidienne mesurée par questionnaire validé. 8) Mesurer l’évolution de l’activité physique mesurée par actimétrie.

9) Comparer ces différentes stratégies d’entraînement sur l’évolution plasmatique de l’Insulin-Like Growth Factor I (IGFI), la protéine C-Réactive, du TNFalpha, et d’iL17.

10) Corréler le statut plasmatique en vitamine D avec le gain de performance du SNA. 11) Comparer le gain cognitif.

12) Apprécier la qualité de vie.

Le recrutement des participants fut effectué via les médecins coordonnateurs des établissements selon les critères suivants :

2.3. Critères d’inclusion

Les sujets inclus devaient remplir les critères suivants : - Résident de plus de 60 ans en EHPAD de la Mutualité Française Loire et Haute Loire - Maîtrise du français à l’écrit et à l’oral ; - Niveau sédentaire ou peu actif (moins de 2 heures d’activité physique régulière pratiquée par semaine) ; - Rythme cardiaque sinusal ; - Affiliation ou ayant droit d’un régime de Sécurité Sociale ; - Signature du consentement éclairé.

2.4. Critères de non inclusion

Les sujets inclus ne devaient pas présenter au moins l’un des critères suivant : - Pathologies cardiaques ou respiratoires indiquant la pratique d’activité physique ; - Importantes comorbidités contre-indiquant la pratique d’activité physique ; - Pathologies cardiaques diagnostiquées : insuffisance cardiaque congestive, stimulateur cardiaque, défibrillateur automatique cardiaque implanté, troubles du rythme ventriculaire graves, arythmie complète par fibrillation auriculaire, flutter atrial, empêchant

122

l’analyse de la variabilité sinusale ; - Maladies neuro-dégénératives modérées à sévères (MMS<20) ; - Allergies au rhodium et à l’or.

2.5. Critères d’exclusion

Les sujets ne pouvaient pas prendre part à l’étude ou en ont été exclus s’ils présentaient l’un des critères suivants : - Modifications de l’état de santé ;- Evènements indésirables graves ; - Absences répétées aux séances d’entrainement.

2.6. Vue d’ensemble du projet

Etablissements

Les participants ont été sélectionnés au sein des 14 résidences de la Mutualité Française Loire Haute-Loire dont la figure ci-dessous offre un aperçu. Ils ont ensuite été randomisés en trois groupes afin de satisfaire aux objectifs du protocole : un groupe entrainé une fois par semaine, un groupe entrainé trois fois par semaine, et un groupe contrôle non entrainé.

Figure 55. Aperçu géographique des résidences de la Mutualité Loire Haute-Loire.

Protocole d’entrainement en marche rapide et évaluations

Le programme d’entrainement d’une durée de neuf mois était constitué d’exercices fractionnés en marche rapide associés à du renforcement musculaire à partir du troisième mois d’entrainement (programme complet détaillé présenté en annexes). Les mesures expérimentales étaient effectuées à l’inclusion puis tous les trois mois. L’ensemble du protocole est schématisé dans la figure ci-après.

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Figure 56. Protocole d'entrainement en marche rapide et évaluations.

Procotole de neurostimulation vagale

L’effet de la neurostimulation vagale sur la récupération nerveuse post exercice fut testé lors de deux sessions de marche rapide sur une partie des participants sélectionnée au hasard. Le protocole est illustré dans la figure ci-dessous.

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Article 1 (publié): Fifteen Minutes daily brisk walk may be a new best target in very old adults: