Méthode fréquentielle

Il a été proposé que l’analyse spectrale des fluctuations qui affectent Fc (Akselrod et coll. 1981) et PA (Pagani et coll. 1986) pouvait donner des indices sur leur régulation neuronale, et en particulier sur l’équilibre sympatho-vagal du réglage cardiovasculaire (Pagani et coll. 1986, Kamath et Fallen 1993). L’analyse spectrale peut aussi s’effectuer sur la mesure de l’activité neuronale sympathique à destinée musculaire (microneurographie, Pagani et coll. 1997).

La VarRR a été étudiée plus avant depuis que l’on a observé que les caractéristiques fréquentielles des intervalles RR pouvaient être utilisées comme un outil d’analyse des mécanismes de contrôle nerveux végétatif du système cardiovasculaire. L’analyse spectrale de

VarRR par une Tranformée de Fourrier ou par une méthode autorégressive donne un spectre de fréquence qui présente des bandes de fréquences spécifiques. Plus particulièrement, des analyses spectrales couplées avec des contrôles pharmacologiques (Akselrod et coll. 1981, Areskog 1985, Pomeranz et coll. 1985) ou des stimulations nerveuses directes ont révélé que :

- le spectre de fréquences supérieures à 0,15 Hz (Haute fréquence, HF) représentait uniquement une réponse du nœud sinusal à une activité parasympathique (Persson et coll. 1992). Les réflexes cardiaques orthosympathiques dus à une activation des barorécepteurs sont en effet plus lents que la réponse parasympathique (Coleman 1980).

- le spectre de basses fréquences inférieures à 0,15 Hz (basse fréquence, BF) représentait un amalgame d’activités parasympathique et orthosympathique contrôlant le nœud sinusal (Pomeranz et coll. 1985, Persson et coll. 1992, Houle et Billman 1999). D’autres auteurs (Pagani et coll. 1986) pensent toutefois que les BF ne reflètent qu’une activité du système sympathique et non pas mixte parasympathique et orthosympathique. Une relation étroite a été observée entre les bouffées d’activité orthosympathique au niveau du nerf péronier et les BF du spectre de fréquence (Saul et coll. 1990).

- par ailleurs, on peut aussi déterminer une bande de très basses fréquences (very low frequency ou VLF), qui représenterait l’activité à plus long terme du système rénine-angiotensine et de la thermorégulation (Task Force 1996).

Les études réalisées dans ce travail ont porté sur des enregistrements courts de la Fc (de l’ordre de 10 à 20 min) et les analyses n’ont porté que sur des périodes sélectionnées de 5 min à chaque fois. Nous n’avons donc jamais appréhendé ces très basses fréquences. Par ailleurs, il semble que sur les enregistrements de courte durée, nous connaissons plus de choses avec les analyses réalisées dans le domaine fréquentiel qu’avec celles réalisés dans le domaine temporel (Task Force 1996). A l’opposé, sur les enregistrements de 24 h, les corrélations sont étroites entre l’analyse fréquentielle et l’analyse temporelle et du fait de sa plus grande simplicité, il est conseillé d’utiliser l’analyse temporelle (Task Force 1996).

Les HF et BF peuvent être exprimées en unités normalisées (HFnu et BFnu), représentant ainsi la valeur relative de chaque composante en proportion de la puissance totale moins les VLF. Cette normalisation a pour effet de minimiser les changements dans la puissance totale du spectre de fréquence en ce qui concerne les HF et BF. Les unités normalisées et le rapport BF/HF sont mieux corrélés avec l’activité microneurographique (Pagani et coll. 1986).

48 Néanmoins, ces unités normalisées sont en général toujours accompagnées des valeurs

absolues des HF et BF dans le but de décrire complètement la distribution spectrale (Task Force 1996, Pagani et Malliani 2000).

Il faut souligner que les BF et HF ne correspondent pas à une mesure générale du tonus sympathique et/ou parasympathique. Elles correspondent aux fluctuations des stimuli végétatifs sur le cœur, plutôt qu’au niveau moyen de ces stimuli (Malik et Camm 1993, Persson et coll. 1992, Task Force 1996). Il se peut donc, par exemple, que le niveau moyen du tonus parasympathique augmente après un entraînement en endurance, mais que ce ne soit pas détectable par l’analyse de la variabilité RR effectuée (Boutcher et Stein 1995).

Sleight et collaborateurs (Sleight et coll. 1995) ont avancé que l’utilisation de l’analyse spectrale des variables circulatoires renseignait plus sur le gain, la sensibilité baroréflexe que sur le tonus spécifique des composantes parasympathique ou sympathique. Cela expliquerait pourquoi on ne trouve pas toujours une augmentation orthosympathique avec l’analyse spectrale alors que cette augmentation semble avérée (exercice, pathologie cardiaque). Le type de méthode utilisée (autorégressive, transformée de Fourier…) est peut être aussi à l’origine de ces différences.

2.3.2.1.2.1. Reproductibilité

Le principal intérêt de l’analyse de la variabilité de Fc ou de PA est sa non vulnérabilité, ce qui permet de répéter les mesures. La bonne reproductibilité de ces mesures est très importante si l’on veut comparer les effets d’une situation par rapport à une autre.

Les informations disponibles sur la reproductibilité des indices temporels et fréquentiels sont limitées, mais il semble que lorsque l’analyse est effectuée sur une courte période (quelques minutes), ce type d’analyse est très reproductible alors qu’elle l’est moins sur une période plus longue (24h), ce qui est en faveur de l’utilisation que nous en avons faite (Pitzalis et coll. 1996, van de Borne et coll. 1997, Kowaleski et Urban 2004).

2.3.2.1.2.2. Précautions d’utilisation

Les recommandations particulières concernant l’utilisation de ces méthodes sont les suivantes (Task Force 1996) :

1. Il faut essayer de ne pas avoir de modifications du contrôle du SNV durant l’enregistrement, ce qui signifie qu’un état stationnaire est requis. Il est à noter toutefois que la nécessité ou non d’avoir un état stationnaire pour effectuer l’analyse n’est toujours pas établie. En effet, sur une durée de 24 h, on ne peut pas considérer que la modulation

par le système nerveux végétatif soit stationnaire. Il en est de même lors d’un exercice incrémental ou on observe une dérive progressive de la fréquence cardiaque. Toutefois, l’analyse spectrale de VarRR a été utilisée au cours de différents protocoles (Bernardi et coll. 1990, Yamamoto et Hughson 1991), en effectuant l’analyse sur des temps relativement courts assimilés chacun à un état stationnaire.

2. La fréquence d’échantillonnage doit être convenablement choisie : on considère qu’il ne faut pas une fréquence inférieure à 250 voire 500 Hz. Yamamoto et collaborateurs (Yamamoto et Hughson 1991), avec leur méthode CGSA ont utilisé une fréquence de 1000 Hz, fréquence que nous avons utilisée au cours de nos expérimentations.

3. Il est nécessaire de définir avec une méthode sûre les points choisis sur l’électrocardiogramme (reconnaissance précise des pics R).

4. Il faut vérifier que les différentes corrections apportées au tachogramme (battements ectopiques, évènements arythmiques, artéfacts de mesure, « bruit »…) ne modifient pas significativement le spectre de fréquence obtenu par la suite. Il est important de quantifier et de préciser le nombre et la durée des intervalles RR qui ont été omis ou interpolés. 5. La fréquence respiratoire ne doit pas être inférieure à la fréquence limite entre les HF et

les BF, c’est à dire 0,15 Hz (ou 10 cycles.min^-1).

2.3.2.1.2.3. La méthode d’analyse spectrale « Coarse Graining Spectral Analysis » Durant notre travail, nous avons utilisé une méthode particulière d’analyse de la VarRR, méthode appelée « Coarse Graining Spectrale Analysis » ou CGSA (Yamamoto et Hughson 1991).

2.3.2.1.2.3.1. Principe

Le principe est le suivant : même au cours d’un enregistrement de courte durée, il existe une part importante du signal recueilli qui est inutilisable (« bruit »). Les auteurs ont pensé à éliminer ce bruit avant d’extraire HF et BF, afin de rendre l’analyse plus précise. Il est en effet particulièrement difficile d’extraire les BF qui sont noyées dans ce bruit. Grâce à cette méthode, on peut extraire du signal total les « fractales ». Seules les harmoniques restantes sont alors utilisées pour l’analyse spectrale du signal.

50 2.3.2.1.2.3.2. Avantages :

- Cette méthode semble donner de meilleurs résultats lors de l’exercice (Yamamoto et Hughson 1991; Yamamoto et coll. 1991; Nakamura et coll. 1993; Yamamoto et coll. 1992).

- La durée d’analyse n’a pas beaucoup d’importance, comparée aux autres méthodes (Yamamoto et Hughson 1991).

- Il a été préconisé que la fréquence respiratoire ne devait pas être inférieure à 0,15 Hz. Toutefois, il semble que ce ne soit pas la peine, avec cette méthode CGSA de faire des corrections par rapport à la fréquence respiratoire et au volume courant, au cours de l’exercice, contrairement aux autres méthodes (Yamamoto et coll. 1991). Nous avons contrôlé la fréquence respiratoire lors de notre première étude, mais cela semble provoquer une gêne chez certains sujets, notamment certains sujets entraînés en endurance pour qui la fréquence est difficile à maintenir car trop élevée. Nous avons dans la plupart des cas simplement vérifié que la fréquence respiratoire n’était pas trop basse (par exemple, Mourot et coll. 2004b, Mourot et coll. 2004c). Les résultats concernant le contrôle de la ventilation sont controversés, et dans nos conditions, l’effet de la ventilation (volume courant et fréquence) pouvait être considéré comme faible voire nul (Brown et coll. 1993, Cooke et coll. 1998).

2.3.2.1.2.3.3. Indices utilisables

Les différents indices proposés par les auteurs, sont les suivants : - en ce qui concerne les harmoniques :

BF, la puissance dans les BF, de 0 à 0,15 Hz pour l’activité du système nerveux parasympathique et sympathique.

HF, la puissance dans les HF, de 0,15 à 0,8 Hz : indice d’activité parasympathique (Pagani et coll. 1986).

PT, la puissance totale.

HF/PT (ou HFnu), un indicateur de l’activité parasympathique. BF/PT (ou BFnu), un indicateur de l’activité sympathique.

BF/HF, un indicateur de l’activité orthosympathique, parfois utilisé comme indicateur de l’équilibre de la balance sympatho-vagale (Pagani et coll. 1986). D’autres auteurs ont mis en doute la validité de ce rapport comme indicateur d’activité orthosympathique (Eckberg 2000).

- en ce qui concerne les fractals : DF, la dimension fractale.

β, « l’interprète » des fractals.

Nous n’avons utilisé que les indices qui concernent les harmoniques dans les travaux rapportés dans ce document.

2.3.2.1.3. Méthode du diagramme de Poincaré