Avant d’aborder les travaux entrepris au cours de cette thèse, nous avons jugé nécessaire de préciser le parcours réalisé au cours de ces trois années de manière à mieux situer les différentes études dans leur contexte. Tout d’abord, cette thèse a bénéficié d’une allocation du Conseil Régional de Franche-Comté. Elle a débuté en Octobre 2010 et s’inscrivait dans le cadre des travaux réalisés par l’Equipe d’Accueil (EA) 3920 « Physiopathologie Cardiovasculaire et Prévention ». A son origine, elle se rattachait à la troisième thématique de recherche de l’EA 3920 : les régulations de l'homéostasie circulatoire à travers, l’activité neurovégétative et le réglage de la perfusion tissulaire, de la pression artérielle et de la vasomotricité. Dans l’Equipe d’Accueil 3920, ces régulations ont été étudiées en immersion (Brechat et al. 1999; Regnard et al. 2001; Mourot et al. 2004; Boussuges et al. 2007; Mourot et al. 2008; Boussuges et al. 2009; Jimenez et al. 2009) et au cours ou au décours de l'activité physique (Mourot et al. 2004; Mourot et al. 2004; Mourot et al. 2004; Tordi et al. 2006; Mourot et al. 2009; Mourot et al. 2009; Tordi et al. 2009; Tordi et al. 2010). Le projet initial avait pour objectif d’étudier l’impact sur les fonctions cardiovasculaires de différentes modalités d’exercice et de récupération, à des fins de prévention cardiovasculaire. La caractéristique de ce projet était de réunir différents indicateurs fonctionnels des « étages » de l’appareil cardiovasculaire : l’activité de la « pompe cardiaque », celle de son ajustement neurovégétatif, les caractéristiques des fonctions vasculaires et des déterminants de leur régulation (neurovégétative et endothéliale), et d’autres qui constituent un reflet de la perfusion tissulaire périphérique. Parce que ces différents « étages » interagissent (travail cardiaque dépendant des résistances vasculaires, modulation de l’excitabilité et de l’inotropisme cardiaque par le monoxyde d’azote d’origine vasculaire, mise en jeu de catécholamines lorsque la fonction cardiaque est défaillante, etc.), leur mise en relation devait être étudiée au travers des stimuli que sont les modalités d’exercice (exercices aérobies de plus ou moins longues durées, constant ou intermittent) et de récupération (immersion à différentes températures, compression élastique). Cette approche mécanistique trouvait alors toute sa place dans le troisième axe de recherche de l’EA 3920 (centré sur les adaptations à l’exercice et en immersion) et permettait de fédérer l’ensemble de ces membres.
Différents éléments conjoncturels nous ont amenées à revoir au cours de notre formation doctorale le projet de thèse tel qu’il avait été initialement proposé. En effet les remaniements d’équipes (l’EA 3920 devenue « Marqueurs Pronostiques et Facteurs
de Régulations des Pathologies Cardiaques et Vasculaires », le départ des principaux animateurs de l’axe adaptations à l’exercice et en immersion vers d’autres laboratoires) et l’opportunité de collaborer avec la société Compressport nous ont conduit à repenser notre parcours de formation et les travaux qui l’ont jalonné. L’approche mécanistique très large et complexe initialement envisagée a donc évolué vers une approche plus descriptive technique et pratique. Toutefois nous avons souhaité resté aussi proche que possible de notre thématique d’intérêt à savoir les fonctions cardiovasculaires. C’est pourquoi ce travail de thèse se situe dans une double perspective, d’une part mécanistiques en ce qui concerne les adaptations cardiovasculaires à l’exercice. Dans cette première partie, nous avons cherché à collaborer avec d’autres équipes de recherche (Stéphane Nottin – Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse ; Alain Boussuges – Université d’Aix Marseille ; Mark Rakobowchuk – Université de Brunel, Royaume Uni ; etc.) pour développer des compétences à l’approche scientifique et maîtriser des techniques déjà utilisées (évaluation des débits sanguins locaux par pléthysmographie, évaluation de l’activité neurovégétative par l’analyse de la variabilité de l’intervalle R-R, mesure de la vitesse d’onde de pouls par tonométrie d’applanation, etc.) ou non au laboratoire (mesures de l’oxygénation musculaire par spectroscope de proche infrarouge, techniques d’échographie doppler cardiaque et vasculaire (qui a été réutilisé à de nombreuses reprise dans ces travaux), etc.). Et d’autre part dans une perspective plus ergonomique et technologique pour étudier l’efficacité de différentes techniques de récupération dont l’utilisation est grandissante durant la dernière décade chez les sportifs.
Ainsi avons tenté de considérer les différents « étages » de l’appareil cardiovasculaire au travers de problématiques de terrain actuelles, à savoir les bénéfices et les risques liés à la pratique de l’exercice dans un contexte de prévention cardiovasculaire. En effet, il est admis qu’un exercice mal dosé, imposé à un organisme mal préparé ou déficient, et dont la récupération est inadaptée peut avoir des conséquences graves sur la santé (Neilan et al. 2006; Shave et al. 2010). Inversement les effets sont positifs lorsque l’exercice est adapté et accompagné d’une récupération appropriée (Warburton et al. 2006; Gaesser 2007). Dès lors, la prévention des risques liés à certaines pratiques sportives spontanées et l’optimisation des effets de l’exercice utilisé comme outil thérapeutique impose de connaitre les effets de ces modalités d’exercice sur l’organisme. De la même façon, les conditions dans lesquelles se déroule la
récupération post-exercice nécessite une attention toute particulière. C’est en effet pendant cette période qu’une partie des effets de l’exercice se révèle. Ce travail de thèse s’est donc articulé autour de deux grandes problématiques : les réponses cardiovasculaires consécutives à 1/ différents protocoles d’exercice et 2/ différentes techniques de récupération. En aidant à la compréhension des réponses sous-jacentes, les résultats de ce travail dépassent le seul cadre de l’enrichissement des connaissances scientifiques pour aider à la définition des modalités de l’exercice utilisé comme outil thérapeutique, prévenir certains effets délétères de l’exercice, et proposer à bon escient l’usage de techniques de récupération pratiques. Si les travaux que nous avons proposés
dans ces deux grandes thématiques n’ont pas été dessinés pour illustrer leurs liens potentiels,
les résultats montrent clairement des perspectives qui vont dans ce sens. Nous verrons par
exemple que certaines passerelles peuvent être faites tant entre les mécanismes physiologiques qui sous-entendent les observations réalisées que pour les bénéfices cliniques envisageables. Nos travaux ouvrent par exemple des perspectives de recherche quant à l’utilisation de techniques de récupération pour optimiser les effets de l’exercice utilisé comme outil thérapeutique ou prévenir certains effets délétères de l’exercice.
Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à des exercices aérobies de courtes durées (moins d’une heure) constant ou intermittent, couramment utilisés dans le cadre de la prévention et de la réadaptation par l’exercice dans les maladies à composante et à risque cardiovasculaires (Calanca et al. 2010). En analysant la rigidité artérielle, qui est un marqueur pronostique du risque de survenue de ces maladies (O'Rourke et al. 2002), et ses réglages, au cours et au décours de ces deux types d’exercice, ce travail fournit des éléments pour guider le choix des modalités d’exercice utilisé comme outil thérapeutique. Cette partie du travail a fait l’objet d’une étude approuvée par le Comité de Protection des Personnes EST II et réalisée dans le service d’Exploration fonctionnelles du CHRU de Besançon. Nous avons aussi considéré des exercices intenses de plus longues durées – deux à trois heures, rappelant certaines pratiques sportives spontanées. En effet, une méta-analyse a mis en évidence que des dysfonctions cardiaques transitoires étaient effectives à partir de ces durées d’effort (Middleton et al. 2006). L’identification précise de ces dysfonctions est une nécessité pour prévenir les risques liés à ce type d’exercice. Cette partie du travail a fait l’objet de deux études, réalisées à Besançon en collaboration avec Stéphane Nottin, maître de conférence à l’Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse – EA 4278 « Pharm-Ecologie
Cardiovasculaire ». Si nous avons principalement œuvré sur la mise en place du protocole et au bon déroulement des études, les compétences de Stéphane Nottin et de son équipe ont été mises à profit pour les mesures échocardiographiques et leur analyse. Nos travaux consacrés à l’étude des réponses à l’exercice ont volontairement considérés différents points d’impact : d’une part des aspects vasculaires ainsi que les déterminants de leur régulation (neurovégétatifs et endothéliaux) après des exercices intenses et courts et d’autre part l’activité de la « pompe cardiaque » après des exercices de plus longues durées. Cette approche confirme notre volonté d’interroger différents « étages » de l’appareil cardiovasculaire, et de se rapprocher de l’objectif initial. Le choix des exercices prend, par ailleurs, tout son sens au regard des données de la littérature. En effet, les adaptations cardiaques que nous avons étudié n’apparaissent qu’à partir d’une certaine durée d’effort (deux à trois heures) (Middleton et al. 2006). De la même manière puisque la durée de l’exercice ne semble pas être déterminante dans les modifications de la rigidité artérielle au décours de l’exercice (Rakobowchuk et al. 2009), nous avons utilisé des exercices de courtes durées pour l’étude de cette variable.
Pour ce qui est des techniques favorisant la récupération après un exercice musculaire, les effets physiologiques de l’immersion sont depuis longtemps étudiés dans l’Equipe d’Accueil 3920 (Brechat et al. 1999; Regnard et al. 2001; Mourot et al. 2004; Boussuges et al. 2007; Mourot et al. 2008; Boussuges et al. 2009; Jimenez et al. 2009), et d’autres groupes ont obtenu des résultats qui semblent prometteurs (Wilcock et al. 2006; Hausswirth et al. 2010; Bleakley et al. 2012; Versey et al. 2013). C’est pourquoi, nous nous sommes naturellement intéressés aux effets de cette dernière. Une autre technique de récupération a aussi mobilisé toute notre attention, il s’agit de la compression élastique. Comme l’immersion, les effets de la compression résultent en partie de la pression exercée sur la surface du corps (Bringard et al. 2007). L’un des objectifs de ce travail de thèse visait à mieux comprendre les adaptations (notamment vasculaires) induites par ces techniques de récupération chez le sportif. Les conditions de la perfusion musculaire (très peu abordées jusqu’à présent) ont été tout particulièrement étudiées. Cette partie du travail a fait l’objet de cinq études approuvées par le Comité de Protection des Personnes EST II et réalisée dans le service d’Exploration fonctionnelles du Centre Hospitalier Régional Universitaire de Besançon ou considérées comme pratique courante et réalisées sur le terrain. Les vêtements de compression ont été fournis, suite à un appel d’offre, par la société Compressport
International (1 Rue des Tuilières, 119 6 Gland, Suisse), spécialisée dans la fabrication et la vente de vêtements compressifs pour le sportif. Cette collaboration a évolué à partir du moment, où je me suis vu proposer, d’accompagner le coordinateur distribution en Russie en Juin 2012, pour présenter les résultats de mes travaux au Comité Olympique Russe en vue des Jeux Olympiques de Londres. Cet événement a marqué une nouvelle étape dans ce travail de thèse et a débouché lors des 9 derniers mois sur un poste de « doctorant conseil ». Ce type de mission en entreprise est destiné aux doctorants allocataires du Conseil Régional de Franche-Comté et est vivement encouragé par ce dernier. La volonté de la société Compressport étant d’enrichir ses connaissances sur les effets physiologiques de la compression élastique, ma principale mission a été d’apporter une expertise scientifique sur les propriétés des produits Compressport et attester de leur validité. Une autre mission était de valoriser les résultats de la recherche auprès des partenaires nationaux et internationaux. C’est dans ce contexte et pour répondre à ces attentes que ce travail de thèse s’oriente davantage sur les questions relatives à la récupération post-exercice. Cette collaboration a également élargi notre champ d’investigation qui s’étend parfois en dehors du cadre initial, à savoir l’approche cardiovasculaire (cf. protocole « Récupération 5 »).
Si nous avons conscience que le parcours réalisé au cours de ces trois années de thèse peut paraitre atypique, en raison notamment de l’étendue et de la segmentation des travaux, il a toutefois le mérite d’aboutir à une embauche avant même sa soutenance finale. En effet, la collaboration avec la société Compressport Internationale ayant été fructueuse et constructive, je suis depuis début novembre responsable du département scientifique pour cette société. Le cadre général étant posé, rentrons à présent dans le vif du sujet.