III.2.1 Cinétiques de la bradycardie et de la saturation périphérique en oxygène
Les cinétiques moyennes de la bradycardie (%Fc), de la saturation périphérique en oxygène (SpO2) et des interpolations par spline cubique de la racine carrée des différences au carré des intervalles R-R successifs (RMSSD) au cours de l’apnée à l’air libre et en immersion sont illustrées dans les figures 56 et 57. Dans les deux conditions, les apnées sont séparées en une phase normoxique et une phase hypoxique en fonction du « point d’économie d’O2 » décrit par le modèle de régression non-linéaire. Au « point d’économie d’O2 », les Fc exprimées en valeurs absolues sont plus basses lors de l’apnée en immersion que l’apnée à l’air libre (58,7 ± 11,0 vs. 67,9 ± 14,8 bpm, respectivement; p < 0,001), alors que les
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pourcentages de la SpO2 sont similaires entre les deux conditions (95,2 ± 3,0 % vs. 95,1 ± 2,1, respectivement ; p = 0,49). Dans les deux conditions, les SpO2 enregistrées pendant les phases normoxiques des apnées sont supérieures aux SpO2 enregistrées pendant les phases hypoxiques des apnées (air libre : 97,9 ± 1,0 vs. 89,3 ± 3,6 %, respectivement; p < 0,001 ; immersion : 98,3 ± 1.0 vs. 85,0 ± 3,4 %, respectivement; p < 0,001). Enfin, les temps nécessaires pour atteindre SpO2min après reprise de la ventilation sont similaires entre les deux conditions (11,2 ± 6,6 vs. 16,0 ± 8,0 s, respectivement; p = 0,37).
Figure 56 : Cinétiques (moyenne ± erreur-type) de la bradycardie (%Fc), de la saturation périphérique en oxygène (SpO2) et de l’interpolation par spline cubique de la racine carrée des différences au carré des intervalles R-R successifs (RMSSD) au cours de l’apnée à l’air libre. L’apnée est séparée en deux phases par une ligne verticale en pointillé passant par le « point d’économie d’O2 » (d’après Costalat et coll. 2015).
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Figure 57 : Cinétiques (moyenne ± erreur-type) de la bradycardie (%Fc), de la saturation périphérique en oxygène (SpO2) et de l’interpolation par spline cubique de la racine carrée des différences au carré des intervalles R-R successifs (RMSSD) au cours de l’apnée en immersion. L’apnée est séparée en deux phases par une ligne verticale en pointillé passant par le « point d’économie d’O2 » (d’après Costalat et coll. 2015).
III.2.2 Qualité d’ajustement des modèles et comparaison au modèle mono-phasique de Caspers
Le modèle non-linéaire tri-phasique appliqué à la cinétique de Fc a toujours convergé avec succès (< 20 itérations, tableau 11) tout en satisfaisant le pas d’itération que nous avions fixé à 10-9. Les estimations des paramètres décrivant la cinétique de la bradycardie obtenues à partir du modèle tri-phasique sont présentées dans le tableau 12, accompagnées de leurs intervalles de confiance (cf. annexe 3 pour le calcul des [IC] des paramètres dérivés du modèle, i.e. Tmin et A%Fc). Les indicateurs statistiques tels que l’AIC, la SCR et la RMSE
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dérivés du modèle tri-phasique sont inférieurs à ceux du modèle mono-exponentiel (mono-phasique) dans les deux conditions expérimentales (tableau 12). À l’inverse, le R̅2 du modèle tri-phasique est supérieur à celui du modèle mono-exponentiel dans les deux conditions
(tableau 12).
Tableau 11 : Comparaison statistique de la qualité d’ajustement du modèle mono-phasique et du modèle tri-phasique décrivant la cinétique de la bradycardie dans les deux conditions expérimentales.
Modèles SCR R̅2 RMSE χ2red Itérations AIC
Apnée à l'air libre
Mono-phasique* (mono-exponentiel) 4984,8 0,75 4,1 16,78 10 851,1 Tri-phasique 396,30 0,98 1,16 1,34 11 95,5 Apnée en immersion Mono-phasique* (mono-exponentiel) 2649,3 0,85 2,99 8,92 6 661,5 Tri-phasique 713,0 0,96 1,55 2,41 19 271,8
SCR, somme des carrés des résidus ; R̅2, coefficient de détermination ajusté ; RMSE, racine carrée de la somme des carrés des erreurs ; χ2red, khi-carré réduit ; AIC, critère d’information d’Akaike. * : modèle proposé par Caspers et coll. (2011) lors de courtes apnées (d’après Costalat et coll. 2015).
Tableau 12 : Estimation des paramètres de la bradycardie du modèle tri-phasique et leurs intervalles de confiance respectifs.
Paramètres Apnée (air libre) Intervalle de Confiance [IC] Apnée (immersion) Intervalle de Confiance [IC] τ (min) 0,36 [0,31 - 0,42] 0,29 [0,25 - 0,32] A (%) 42,7 [37,37 - 48,12] 48,28 [45,44 - 51,12] B (%.min-1) 5,00 [1,80 - 8,19] 3,08 [1,39 - 4,78] O2bp (min) 2,1 [1,77 - 2,21] 2,36 [2,10 - 2,61] C (%.min-1) 8,27 [6,87 - 9,67] 4,8 [3,71 - 5,89] Tmin 1,15 [1,05 - 1,25]a 1,16 [1,07 - 1,24]a A%Fc 35,17 [34,26 – 36,08]a 43,82 [43,19 - 44,45]a
τ, constante de temps de la décroissance exponentielle ; A, amplitude théorique de la décroissance exponentielle ; B, sensibilité de la hausse de la Fc après la décroissance exponentielle ; O2bp, « point d’économie d’O2 » ; C, sensibilité de la seconde baisse de la Fc après O2bp ; Tmin, temps auquel la Fc atteint sa valeur la plus basse lors de la décroissance exponentielle ; A%Fc, Amplitude de la décroissance exponentielle réellement observée. a : cf. annexe 3 (d’après Costalat et coll. 2015).
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III.2.3 Variabilité de la fréquence cardiaque
Les résultats de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) au cours des apnées sont présentés dans le tableau 13. Les ANOVA révèlent des effets significatifs entre le type de phase (normoxique / hypoxique) pour les RMSSD et les DFAα1 dans les deux conditions environnementales (p < 0,001, respectivement). La phase de repos à l’air libre a des RMSSD plus élevés que la phase normoxique de l’apnée à l’air libre (p < 0,05). En revanche, la phase de repos en immersion a des RMSSD plus élevés que la phase normoxique de l’apnée en immersion (p = 0,83) (tableau 13). Lors de la phase hypoxique des deux apnées, les RMSSD sont plus élevés que leurs valeurs respectives de repos (apnée air libre : +39,5 ± 31,4 % p <
0,001 ; apnée immersion : +93,9 ± 102 % p < 0,001). Les RMSSD calculés pendant les phases hypoxiques des deux apnées sont plus importantes que leurs phases respectives en normoxie (apnée air libre : +109,0 ± 47,8 % p < 0,001 ; apnée immersion : +112,6 ± 55,8 % p < 0,001). Les Fc enregistrées lors de la phase hypoxique des deux apnées sont inférieures à celles de leurs phases respectives en normoxie (p < 0,001) (tableau 13).
Pendant la phase hypoxique des deux apnées, les DFAα1 sont inférieures aux DFAα1 calculées lors des phases de repos (apnée air libre : -13,6 ± 21,4 % ; p < 0,001 ; apnée immersion : -29,2 ± 14,3 %; p < 0,001). Les DFAα1 calculées pendant les phases hypoxiques des deux apnées sont inférieures à celles de leurs phases respectives en normoxie (apnée air libre : -18,0 ± 17,4 % ; p < 0,05 ; apnée immersion : -26,0 ± 12,0 % ; p < 0,001). Enfin, les ANOVA sur mesures répétées à deux facteurs ne montrent pas d’interactions sur les indices de la VFC entre les deux conditions par rapport au type de phase.
Tableau 13 : Indices de la variabilité de la fréquence cardiaque au cours des périodes de repos et des deux phases de l’apnée.
Indices de la VFC
Repos (air)
Apnée à l'air libre Repos (immersion)
Apnée en immersion
Phase NX Phase HX Phase NX Phase HX
RMSSD (ms) 38,2 ± 13,3 27,5 ± 14,0* 54,3 ± 23,0# 40,1 ± 22,2 32,9 ± 17,0 67 ± 27,9# DFAα1 1,35 ± 0,16 1,40 ± 0,20 1,16 ± 0,30# 1,46 ± 0,22 1,39 ± 0,22 1,02 ± 0,20#
𝐅𝐜
̅̅̅ (bpm) 64 ± 7 70 ± 11 58 ± 13§ 72 ± 10 65 ± 9 54 ± 12§ Moyenne ± Ecart-type. VFC, variabilité de la fréquence cardiaque ; RMSSD, racine carrée des différences au carré des intervalles R-R successifs ; DFAα1, analyse des fluctuations redressées ; Fc̅̅̅, fréquence cardiaque moyenne ; NX, normoxique ; HX, hypoxique. *p < 0,05 vs périodes de repos respectives. §p < 0,05 vs. phases normoxiques respectives #p < 0,05 vs. périodes de repos et phases normoxiques respectives.
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