Effets de la naloxone et rôle du système nerveux central dans la performance d'endurance en normoxie et hypoxie aiguë: Un essai randomisé contrôlé en double aveugle

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Thesis

Reference

Effets de la naloxone et rôle du système nerveux central dans la performance d'endurance en normoxie et hypoxie aiguë: Un essai

randomisé contrôlé en double aveugle

KOGLIN, Laurent

Abstract

Traditionnellement, la limitation à l'effort en endurance est expliquée par les capacités cardiorespiratoires et musculaires. Cependant, ce paradigme ne peut pas expliquer la limitation de l'exercice en endurance en altitude où l'exercice est arrêté à l'épuisement avant une fatigue musculaire et avec un débit cardiaque sous-maximal. Un modèle alternatif prenant en compte le modèle classique propose le système nerveux central (SNC) comme facteur limitant principal à la performance maximale. Le but du système nerveux central est de moduler le recrutement des unités motrices locomotrices et respiratoires en fonction de notre perception de l'effort. Le système d'opiacés endogènes pourrait jouer un rôle dans ce système nerveux central en influençant la perception de l'effort. En effet, Sgherza (Sgherza, Axen et al. 2002) a montré que la naloxone, un antagoniste des récepteurs opiacés, diminue la performance et augmente la perception de l'effort pendant un test d'effort en normoxie. Ces résultats supportent l'hypothèse d'une implication du système d'opiacés endogènes dans la perception de l'effort [...]

KOGLIN, Laurent. Effets de la naloxone et rôle du système nerveux central dans la performance d'endurance en normoxie et hypoxie aiguë: Un essai randomisé contrôlé en double aveugle. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2009, no. Méd. 10581

URN : urn:nbn:ch:unige-24558

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:2455

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:2455

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UNIVERSITE DE GENEVE FACULTE DE MEDECINE Section de médecine clinique Institut des sciences du mouvement et de la médecine du sport

Thèse préparée sous la direction du Professeur Bengt Kayser

EFFETS DE LA NALOXONE ET ROLE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL DANS LA PERFORMANCE D’ENDURANCE EN NORMOXIE ET HYPOXIE AIGUE:

UN ESSAI RANDOMISE CONTROLE EN DOUBLE AVEUGLE

THESE

présentée à la Faculté de médecine de l’Université de Genève pour obtenir le grade de Docteur en médecine

par

Laurent KOGLIN de

Collonge-Bellerive (GE)

Thèse no 10581

Genève, 2009

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2 REMERCIEMENTS

Mes remerciements particuliers ;

• Au Professeur Bengt Kayser pour sa grande aide, patience et rigueur qu’il a apporté durant toute la réalisation de ce travail. Il a aussi su inspirer une nouvelle motivation quand celle-ci s'est avérée nécessaire.

• A l’équipe du Professeur Armin Schnider et Dr Maximilien Jung de la clinique de rééducation qui m’ont aidé et permis d’effectuer la préparation et la partie pratique de ce projet lors de mes années d’assistanat.

• Au physiothérapeute Edmund Biason pour son aide dans la partie pratique.

• A Mireille Wenger pour son assistance administrative.

• Aux nombreux participants et amis qui ont accepté chacun de faire 6 tests d’effort.

• A mon épouse Lien dont le support, l’aide et les encouragements m'ont permis de réaliser ce fantastique projet.

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3 Résumé

EFFETS DE LA NALOXONE ET ROLE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL DANS LA PERFORMANCE D’ENDURANCE EN NORMOXIE ET HYPOXIE AIGUE

Introduction

Traditionnellement, la limitation à l’effort en endurance est expliquée par les capacités cardiorespiratoires et musculaires. Cependant, ce paradigme ne peut pas expliquer la limitation de l’exercice en endurance en altitude où l’exercice est arrêté à l’épuisement avant une fatigue musculaire et avec un débit cardiaque sous-maximal. Un modèle alternatif prenant en compte le modèle classique propose le système nerveux central (SNC) comme facteur limitant principal à la performance maximale. Le but du système nerveux central est de moduler le recrutement des unités motrices locomotrices et respiratoires en fonction de notre perception de l’effort. Le système d’opiacés endogènes pourrait jouer un rôle dans ce système nerveux central en influençant la perception de l’effort. En effet, Sgherza (Sgherza, Axen et al. 2002) a montré que la naloxone, un antagoniste des récepteurs opiacés, diminue la performance et augmente la perception de l’effort pendant un test d’effort en normoxie. Ces résultats supportent l’hypothèse d’une implication du système d’opiacés endogènes dans la perception de l’effort et dans la performance en endurance.

L’étude de Sgherza concerne seulement les effets de la naloxone sur la performance et la perception de l’effort en normoxie. Or, la perception de l’effort survient plus vite pendant un exercice en hypoxie aiguë. Dans ce contexte, le premier but de notre étude est de répéter l’étude de Sgherza en normoxie et de faire l’expérience également en hypoxie aiguë. Nous pensons qu’en hypoxie aiguë, l’effet de la naloxone est accru vu que le stress induit par l’hypoxie pourrait augmenter la sécrétion des opiacés endogènes. Deuxièmement, nous voulons comparer le recrutement des unités motrices en normoxie et hypoxie aiguë. Nous pensons que la diminution de la puissance maximale en hypoxie aiguë est liée à une altération du recrutement des unités motrices par le système nerveux central. Troisièmement, nous supposons qu’à l’épuisement en hypoxie aiguë, les sujets sont capables de continuer l’exercice en normoxie jusqu’à un nouvel épuisement, car la fatigue centrale et périphérique en hypoxie aiguë est rapidement réversible par un apport supplémentaire d’oxygène.

Notre première hypothèse est que la naloxone diminue la performance maximale non seulement en normoxie, mais aussi en hypoxie aiguë.

Notre seconde hypothèse est qu’en hypoxie aiguë, la performance maximale est diminuée par une réduction du recrutement des unités motrices.

Notre troisième hypothèse est qu’à l’épuisement en hypoxie aiguë, le sujet est capable de continuer l’exercice en normoxie.

Méthodes

13 athlètes ont pris part à l’étude. Age 29 ± 2 ; taille 183 ± 6 cm ; poids 76 ± 6 kg ; VO2

max 3.9 ± 0.7 l/min. 2 sujets ont été exclus de l’étude à cause d’un malaise vaso-vagal en hypoxie aigue au repos. 1 sujet a abandonné.

Les sujets ont fait des exercices incrémentales sur ergocycle en normoxie et hypoxie aiguë normobarique (10.7% FIO₂) jusqu’à l’épuisement en recevant en double aveugle de la

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naloxone (30mg i.v.) ou le placebo (NaCl 0.9%) 5 minutes avant le début de l’exercice. A l’épuisement en hypoxie, les sujets ont été encouragés à poursuivre l’exercice en normoxie jusqu’à un nouvel épuisement.

Les paramètres mesurés furent: les échanges gazeux, la puissance, la fréquence cardiaque, la perception de l’effort (échelle de Borg), les lactates artérialisés, la saturation en oxygène et l’électromyographie de surface (iEMG normalisé, MPF et CMF) mesuré sur le muscle vaste latéral du quadriceps droit.

Résultats

Effet de la naloxone en normoxie et hypoxie aiguë : Pour tous les paramètres testés en normoxie et en hypoxie aiguë, il n’y a pas de différences significatives entre les tests avec la naloxone et le placebo.

Comparaison des paramètres entre la normoxie et l’hypoxie aiguë à la performance maximale : La puissance, la VO₂, la VCO_2, la fréquence cardiaque et la saturation en O₂ sont significativement plus élevées en normoxie qu’en hypoxie. Par contre, les différentes perceptions maximales (dans les jambes, respiratoire et globale), les valeurs EMG (iEMG normalisé, MPF, CMF), les paramètres respiratoires (VE, VA, la fréquence respiratoire, MEFR, Vt) et la lactatémie ne montrent pas de différences significatives entre l’hypoxie et la normoxie.

A l’épuisement en hypoxie aiguë, tous les sujets ont pu continuer l’exercice en normoxie jusqu’à un nouvel épuisement.

Discussion

Notre première hypothèse a été réfutée. La naloxone n’a pas d’impact sur la performance des sujets en normoxie et en hypoxie aiguë pendant leurs tests d’effort incrémental sur ergocycle.

L’administration de naloxone n’augmente ni la perception ni la durée de l’effort. On en déduit que le système d’opiacés endogènes n’a pas de rôle dans la performance dans un exercice incrémental en hypoxie aiguë ou en normoxie.

Notre deuxième hypothèse a également été réfutée. A l’épuisement en normoxie et en hypoxie aiguë, les valeurs de l’iEMG normalisé du muscle quadriceps latéral ne montrent pas de modifications significatives. On en conclut qu’à l’épuisement dans un exercice incrémentale en hypoxie aiguë, il n’y a pas d’altération du recrutement des unités motrices.

Notre troisième hypothèse a été confirmée. Après avoir atteint l’épuisement en hypoxie aiguë, les sujets ont pu poursuivre l’exercice en normoxie. Cela prouve que l’oxygénation est un facteur important dans le développement de la fatigue périphérique et centrale. La fatigue précoce centrale et périphérique induite par l’hypoxie aiguë est rapidement réversible par une transition en normoxie.

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5 Table des matières

1. Introduction 6

1.1. Facteurs déterminants de la performance d’endurance 6

1.2. Théorie du gouverneur central 6

1.3. Les opiacés endogènes 7

1.4. Les 3 hypothèses de notre étude 8

2. Matériel et méthode 11

2.1. Méthodologie 11

2.2. Les sujets 11

2.3. Les expériences 13

2.4. L’hypoxie aiguë normobarique 15

2.5. La naloxone 16

2.6. L’électromyographie de surface 17

2.7. Comité d’éthique et Swissmedic 19

2.8. Statistiques 19

3. Résultats 20

3.1. Comparaison de toutes les valeurs entre la naloxone et le placebo 20 3.2. Comparaison des valeurs entre l’hypoxie aiguë et la normoxie 30

3.3. Comparaisons des valeurs de tous les paramètres testés en normoxie et hypoxie

aiguë avec le placebo et la naloxone 32

4. Discussion 54

4.1. Les opiacés endogènes jouent-il un rôle dans la performance maximale et sous-

maximale en hypoxie et en normoxie ? 54

4.2. La diminution de la performance en hypoxie aiguë est-elle liée à une diminution du recrutement des unités motrices ? Qu’en est-il des autres paramètres à l’épuisement et en sous-maximal ? 56

4.3. Normoxie post hypoxie : Les sujets peuvent-ils continuer leur exercice en normoxie à l’épuisement en hypoxie aiguë ? 62

4.4. Limitations de notre étude 64

5. Conclusions 65

6. Références 66

7. Annexes 71

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1. INTRODUCTION

1.1. Facteurs déterminants de la performance d’endurance

Quels sont les mécanismes physiologiques limitant la performance maximale d’un athlète en endurance ? Sont-il à chercher au niveau central (cerveau) ou plutôt au niveau périphérique (musculaire, pulmonaire, cardiaque) ? Plusieurs chercheurs se sont penchés sur ces questions, sans toutefois pouvoir aboutir à une conclusion claire et univoque (Hill 1924;

Ferretti and di Prampero 1995; Bassett and Howley 2000; Noakes 2000; Wagner 2000;

Noakes, Peltonen et al. 2001; Peltonen, Tikkanen et al. 2001; Calbet, Boushel et al. 2003;

Kayser 2003; Noakes, St Clair Gibson et al. 2004; St Clair Gibson and Noakes 2004;

Lambert, St Clair Gibson et al. 2005; Amann, Eldridge et al. 2006; Amann, Romer et al.

2006; Degens, Sanchez Horneros et al. 2006; Romer and Dempsey 2006; Romer, Dempsey et al. 2006; Romer, Haverkamp et al. 2006; St Clair Gibson, Lambert et al. 2006; Weir, Beck et al. 2006; Amann, Romer et al. 2007; Peltonen, Kowalchuk et al. 2007; Romer, Haverkamp et al. 2007; Romer, Miller et al. 2007; Amann and Dempsey 2008; Amann and Dempsey 2008).

Il est désormais établi que les facteurs limitant la performance sont multiples, et sont liés tant aux capacités physiologiques des divers organes périphériques, qu’au système nerveux central (St Clair Gibson and Noakes 2004; Amann, Romer et al. 2006; St Clair Gibson, Lambert et al.

2006). Au niveau périphérique, les facteurs cardiovasculaires, pulmonaires et musculaires sont généralement évoqués pour expliquer la fatigue et la performance dans les efforts d’endurance. Il est aussi communément admis que la consommation maximale d’oxygène (VO₂max) - c’est à dire la capacité des athlètes à transporter et à consommer l’oxygène au cours d’exercices d’endurance - joue un rôle primordial dans la performance (Noakes 2000).

Récemment de nombreuses études ont aussi montré que des facteurs d’origine centrale peuvent également expliquer des différences de performance entre les sportifs (Wagner 2000;

Nielsen and Nybo 2003; Nybo and Secher 2004; St Clair Gibson and Noakes 2004; Dalsgaard and Secher 2007; Nybo and Rasmussen 2007; Rasmussen, Secher et al. 2007; Nybo 2008;

Secher, Seifert et al. 2008). La performance dépend notamment de la motivation du sportif et de sa capacité à utiliser les unités motrices à disposition (Tod, Iredale et al. 2003; St Clair Gibson, Lambert et al. 2006).

Traditionnellement, la limitation à l’effort en endurance est expliquée par les capacités cardiorespiratoires et musculaires. Si en conditions de normoxie le model de la limitation de la consommation maximale d’oxygène selon une limite maximale au transport d’oxygène de l’air à la mitochondrie reste en accord avec les observations experimentales, en conditions d’hypoxie ce model ne tient plus (Brink-Elfegoun, Kaijser et al. 2007). En effet, un exercice maximal en hypoxie est arrêté à l’épuisement avec moins ou pas de fatigue musculaire et avec un débit cardiaque sous-maximal. En effet, en hypoxie le débit cardiaque maximal diminue fur et à mesure que le degré d’hypoxie devient plus important. A l’épuisement en hypoxie une rapide oxygénation permet le sujet ensuite de continuer son effort et d’atteindre la même intensité d’effort qu’en normoxie(Calbet, Boushel et al. 2003; Amann, Eldridge et al. 2006;

Subudhi, Lorenz et al. 2008). Il en découle que la limite à l’effort d’endurance en hypoxie est très probablement d’origine centrale avec une diminution du recrutement musculaire suite à des afférences au système nerveux central.

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7 1.2. Théorie du gouverneur central

Professeur Timothy Noakes, un chercheur sud-africain, suppose que le cerveau joue un des principaux rôles dans la limitation de la performance (Noakes, Peltonen et al. 2001). Sa théorie repose sur l’idée que le cerveau comprend une fonctionnalité de gouverneur central.

Au cours de l’exercice, le gouverneur central reçoit des informations provenant du système périphérique - telles que les muscles, le cœur et le système respiratoire - les analyse, et répond en modulant l’activité des différentes unités motrices. Ainsi, le gouverneur central limite le recrutement maximal des unités motrices des muscles squelettiques dès que le sujet atteint un niveau d’intensité et de durée d’exercice où les organes vitaux peuvent être en danger, alors que les muscles squelettiques ne fonctionnent pas au maximum de leurs capacités physiologiques (Noakes, Peltonen et al. 2001; St Clair Gibson and Noakes 2004).

Quel est donc ce mécanisme qui empêche les muscles de fonctionner au maximum ? Où se trouve le gouverneur central ? Et comment fonctionne-t-il ? Amann et Chaudhuri (Chaudhuri and Behan 2000; Amann, Eldridge et al. 2006) présument que le gouverneur central se trouve dans le système thalamo-limbique-corticofrontal qui opère en différant circuits. Selon ces auteurs, une dysfonction du système thalamo-limbique-corticofrontal entraîne une augmentation de la perception de l’effort qui amène le sujet à ménager son effort en modifiant le recrutement des unités motrices de certains muscles. Cette dysfonction est liée à un changement de la concentration des neurotransmetteurs et des métabolites cellulaires ou extracellulaires (Nielsen and Nybo 2003; Nybo and Secher 2004; Dalsgaard and Secher 2007;

Nybo and Rasmussen 2007; Nybo 2008; Secher, Seifert et al. 2008).

Les neurotransmetteurs impliqués dans le système thalamo-limbique-corticofrontal sont la dopamine, la sérotonine, les endorphines endogènes, la noradrénaline, l’adénosine, les endocannabinoides, l’acétylcholine, ou d’autres substances qu’on ne connaît pas encore. Ces substances jouent un rôle dans la transmission des signaux d’un neurone à l’autre par les différentes synapses interneuronales. Les métabolites impliqués sont le glucose, le glycogène, certains acides aminés, l’ammonium et d’autres substances (Dalsgaard and Secher 2007).

Le changement de la concentration des différents neurotransmetteurs ou métabolites cérébraux pourrait s’expliquer par (i) un apport insuffisant d’O_{2 ;}(ii) un changement de l’influx sympathique/parasympathique au niveau des vaisseaux (Subudhi, Lorenz et al. 2008;

Subudhi and Roach 2008) ; (iii) un changement du débit sanguin cérébral (Secher, Seifert et al. 2008) ; (iv) un changement de l’apport nutritif.

1.3. Les opiacés endogènes

Il est communément admis que dans une situation de stress (telle que l’exercice d’endurance) ou de douleur, l'organisme humain produit des substances qui semblent avoir un rôle analgésique et sédatif. Ces substances sont les opiacés endogènes. Le corps humain possèdent plusieurs différentes molécules d’opiacés endogènes (Bodnar 2007) dont les plus connues et plus étudiées dans l’exercice d’endurance sont les béta-endorphines. En effet, comparé aux autres opiacés endogènes comme les dynorphines ou les enképhalines qui ont une demi-vie de quelques secondes, les béta-endorphines ont une demi-vie de plusieurs dizaines de minutes (Grossman and Sutton 1985). Différentes études ont montré que les béta- endorphines augmentent dans le sang à partir d’une certaine intensité et durée de l’exercice

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(Morgan, Horstman et al. 1979; Oyama, Jin et al. 1980; Carr, Bullen et al. 1981; Colt, Wardlaw et al. 1981; Farrell, Gates et al. 1982; Markoff, Ryan et al. 1982; Grossman 1984;

Grossman, Bouloux et al. 1984; Harber and Sutton 1984; Janal, Colt et al. 1984; Grossman 1985; Grossman and Sutton 1985; Morgan 1985; Goldfarb, Hatfield et al. 1987; Hatfield, Goldfarb et al. 1987; Schwarz and Kindermann 1989; Goldfarb, Hatfield et al. 1990;

Goldfarb, Hatfield et al. 1991; Daniel, Martin et al. 1992; Schwarz and Kindermann 1992;

Goldfarb and Jamurtas 1997; Goldfarb, Jamurtas et al. 1998; Jarvekulg and Viru 2002;

Bodnar 2007). Mais quel est le vrai rôle des opiacés endogènes dans l’exercice d’endurance ? Selon certains auteurs et l’opinion publique les opiacés endogènes créent un sentiment d'euphorie ou de bien être pendant un exercice prolongé. Ce phénomène est couramment appelé le « running high ». Mais les avis sur le rôle des opiacés endogènes dans cette sensation de bien-être divergent (Harber and Sutton 1984). Certains auteurs estiment que les opiacés endogènes améliorent notre humeur, diminuent l’anxiété et la perception de la douleur (Morgan, Horstman et al. 1979; Grossman 1985; Morgan 1985; Hatfield, Goldfarb et al. 1987; Jarvekulg and Viru 2002). D’autres considèrent qu’ils n’ont aucun effet sur l’humeur (Markoff, Ryan et al. 1982; Grossman, Bouloux et al. 1984; Hatfield, Goldfarb et al.

1987).

Plusieurs chercheurs se sont intéressés aussi au rôle possible des opiacés endogènes dans la performance en endurance. Afin de bloquer les éventuels effets des opiacés endogènes, la majorité des chercheurs ont administré la naloxone, un inhibiteur non-spécifique au différents récepteurs opiacés (mu, delta, gamma et autres) localisés dans le système nerveux central, dans le système nerveux périphérique et dans d’autres organes périphériques (Martin 1976;

Willer, Boureau et al. 1979; Bodnar 2007). Les résultats et les conclusions des études sont également discordants (McMurray, Sheps et al. 1984; Surbey, Andrew et al. 1984; Sgherza, Axen et al. 2002).

En 2002, Sgherza (Sgherza, Axen et al. 2002) a mené une expérience afin d’évaluer le rôle des opiacés endogènes dans la limitation de la performance d’endurance en normoxie.

Sgherza a utilisé une dose de 30mg de naloxone, afin de bloquer complètement les différents récepteurs opiacés. Sgherza a constaté (i) que la performance maximale de l’effort d’endurance en normoxie est diminuée chez les sujets ayant reçu 30mg de naloxone 5 minutes avant l’exercice ; et (ii) que ceci est lié à une augmentation de la perception de l’effort suite à l’administration de la naloxone qui empêche l’action des opiacés endogènes au niveau cérébral.

1.4. Hypothèses de notre étude

1.4.1. Première hypothèse

Comme Sgherza, nous supposons que les endorphines endogènes influencent positivement la performance d’endurance, notamment en agissant sur la perception de l’effort. Ainsi, nous présumons qu’en bloquant les récepteurs aux opiacés endogènes par la naloxone, la performance sera diminuée.

L’étude de Sgherza concerne seulement les effets de la naloxone sur la performance et la perception de l’effort en normoxie. Or, la perception de l’effort survient plus vite pendant un exercice en hypoxie aiguë. Dans ce contexte, le premier but de notre étude est de répéter l’étude de Sgherza en normoxie et de faire l’expérience également en hypoxie aiguë. Nous

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pensons qu’en hypoxie aiguë, l’effet de la naloxone est accru vu que le stress induit par l’hypoxie pourrait augmenter la sécrétion des opiacés endogènes.

Hypothèse 1 :

Les endorphines endogènes diminuent la perception de l’effort et augmentent la performance d’endurance. Le rôle des endorphines endogènes est encore plus prononcé durant un exercice effectué en hypoxie aiguë.

→ TEST : Voir si la naloxone diminue la performance maximale en normoxie et en hypoxie en augmentant la perception de l’effort. Voir si la naloxone diminue plus intensément la performance maximale en hypoxie qu’en normoxie.

1.4.2. Deuxième hypothèse

Selon Noakes, lorsqu’un sujet atteint le niveau maximal dans un exercice d’endurance incrémental, le cerveau limite le recrutement des muscles afin de protéger les organes vitaux (Noakes, St Clair Gibson et al. 2004; St Clair Gibson, Lambert et al. 2006).

Selon Amann et Dempsey, dans un exercice d’endurance maximal à vélo, le feedback neural des muscles respiratoires et des membres inférieurs vers le cerveau joue un rôle important dans la détermination du recrutement musculaire maximale par le cerveau et ainsi de la performance. Ils ajoutent également que cette détermination du recrutement musculaire maximale est dépendant du niveau du sujet et de l’oxygénation artérielle (Amann and Dempsey 2008; Amann and Dempsey 2008; Dempsey, Amann et al. 2008). En effet, en ce qui concerne l’oxygénation artérielle, leurs expériences ont montré, qu’un exercice d’endurance maximale en hypoxie sévère (FIO₂ = 0.1) induit une diminution du recrutement maximal des unités motrices (Amann, Romer et al. 2006). Par contre, un exercice d’endurance maximale en hypoxie légère et modérée (FIO₂ > O.15) n’entraîne pas une diminution du recrutement maximal des unités motrices. Ces différences sont liées au fait qu’en hypoxie sévère, la limitation de la performance est liée à une fatigue cérébrale (ou centrale) précoce. Cette fatigue cérébrale précoce semble apparaître à partir d’un seuil de FIO2 entre 0.1 et 0.15.

En nous appuyant sur ces résultats, nous pensons que lorsqu’un sujet est à l’épuisement dans un exercice d’endurance incrémental en hypoxie aiguë sévère, l’activité électrique de ses muscles n’est pas à son maximum, car le cerveau ne recrute pas au maximum (temporellement et spatialement) les unités motrices à disposition.

Le deuxième objectif de notre étude est d’analyser les changements du recrutement des unités motrices recrutées au niveau du muscle vaste latéral (quadriceps) pendant l’activité physique sur ergocycle avec une électromyographie de surface.

Hypothèse 2 :

Si le sujet effectue un exercice incrémental en hypoxie aiguë sévère jusqu’à l’épuisement (situation dans laquelle les organes vitaux sont menacés plus rapidement vu le déficit en oxygène), le recrutement maximal des unités motrices est diminué par rapport aux valeurs maximales du même type d’exercice en normoxie à cause d’un renforcement du rôle protecteur du cerveau.

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→ TEST : Comparer les valeurs maximales de l’électromyogramme de surface durant l’exercice effectué en normoxie et en hypoxie aigue.

1.4.3. Troisième hypothèse

Troisièmement, nous supposons qu’à l’épuisement en hypoxie aiguë, les sujets sont capables de continuer l’exercice en normoxie jusqu’à un nouvel épuisement, car la fatigue centrale et périphérique en hypoxie aiguë est rapidement réversible par un apport supplémentaire d’oxygène. Ainsi, nous présumons que l’apport supplémentaire d’oxygène modifie rapidement la perception de l’effort par une modification des informations provenant du système périphérique et central.

Hypothèse 3 :

Après un effort d’endurance maximal en hypoxie aiguë, le sujet est capable de continuer l’exercice en normoxie, car la perception de l’effort a diminué étant donné que les informations provenant du système périphérique et central se sont modifiées en quelques secondes.

→ TEST : Voir si à l’épuisement en hypoxie, les sujets sont capables de continuer l’exercice en normoxie.

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11 2. MATERIEL et METHODE

2.1. Méthodologie

1. Acceptation du protocole de l’étude par le comité d’éthique des Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG) et par Swissmedic.

2. Recrutement, information, sélection, anamnèse et examen clinique des sujets par moi-même à l’Hôpital Beau-Séjour (fait partie des HUG).

3. Les sujets pédalent sur un ergocycle de type Monark dans la salle de réentrainement de l’Hôpital Beau-Séjour. Chaque sujet réalise 6 tests en résistance croissante à une fréquence de pédalage constante (70 tours/min) jusqu'à l'épuisement. A l’épuisement en hypoxie, les sujets continuent l’exercice sans arrêt, si possible, en normoxie.

4. Les échanges gazeux sont mesurés par le système Vmax29c, SensorMedics, connecté au masque respiratoire des sujets.

5. La saturation en oxygène est mesurée par un saturomètre à l’index.

6. Les lactates sanguins provenant du lobe de l’oreille sont mesurés par un appareil portable Accupress analyzer (Bishop 2001).

7. La fréquence cardiaque est mesurée par un système télémétrique de type Polar (Polar, Kempele, Finlande).

8. Les sujets respirent à travers un masque l’air ambiant de la salle d’entraînement ou un gaz hypoxique (10,65% O₂ ; 89% N₂) provenant d’un réservoir (SMTEC).

9. L’activité musculaire est étudiée par l’électromyographie de surface (EMG). Les électrodes de l’EMG sont placées sur le muscle vaste latéral droit des sujets.

10. Les flacons de naloxone (30mg dans 30ml de NaCl 0.9%) ou du placebo (30ml de NaCl 0.9%) sont fournis et randomisés en double aveugle par la pharmacie de l’Hôpital Universitaire de Genève.

11. Les sujets utilisent l’échelle de Borg modifiée (maximum de 10) pour quantifier leur perception d’effort global, respiratoire et dans les jambes.

2.2. Les sujets

a) Recrutement des sujets

Les sujets de l’expérience ont été recrutés par moi-même. Il s’agit de personnes de sexe masculin qui pratiquent régulièrement des sports d’endurance. Les sujets intéressés ont été convoqués dans mon cabinet de l’Hôpital Beau-Séjour où j’ai effectué les démarches suivantes sur 2 rendez-vous :

Explication de l’étude et des risques encourus par écrit et oral. Les sujets ont reçu une feuille d’information écrite (cf. annexe 1).

Visite de la salle d’entraînement avec explication détaillée du matériel utilisé pendant l’étude.

Anamnèse et examen clinique complet par moi-même (cf. annexe 2).

Signature d’une la feuille de consentement (cf. annexe 3) par les sujets répondants aux critères d’inclusion et consentants à la participation.

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12 b) Sélection des sujets

Les sujets ont été sélectionnés selon les critères d’inclusion et d’exclusion suivants : Critères d’inclusion

Etre un homme âgé entre 18 et 40 ans.

Etre entraîné dans les sports en endurance en pratiquant plus de 4h par semaine d’exercices de longue durée tels que le vélo, la natation, la course à pied ou le ski de fond.

Critères d’exclusion

Présence d’une maladie.

Antécédent de maladie.

Avoir fait une course ou entraînement à capacité maximale dans les 48h précédant le test.

Symptômes et signes de viroses dans la semaine précédant le test.

Dès que les sujets ont signé la feuille de consentement, 6 tests ont été planifiés tout en évitant les deux derniers critères d’exclusion (symptômes de viroses durant la semaine précédant le test ou avoir fait un exercice intense dans les dernières 48h avant les tests).

c) Caractéristiques des sujets sélectionnés

Sujets Poids (kg) Taille (cm) Age (ans) VO₂ max (l/min)

1 78 182 29 4.70

2 62 174 27 2.53

3 76 190 29 4.17

4 80 188 29 3.52

5 66 175 30 3.10

6 81 187 28 4.22

7 79 189 26 5.03

8 74 184 28 3.46

9 73 178 29 2.95

10 81 180 33 4.03

11 80 177 30 4.20

12 79 185 28 4.31

13 81 190 28 4.13

Moyenne 76.15 183.00 28.77 3.87

SD 6.04 5.74 1.69 0.72

d) Précautions vis-à-vis des sujets et risques encourus Test d’effort maximum

(14)

13

Un test d’effort jusqu’au maximum de capacité physique chez un sujet sain ayant l’habitude de l’effort d’endurance expose un très faible risque de malaise en normoxie et en hypoxie. Les précautions suivantes ont été prises :

Chaque sujet a fait l’objet d’une visite médicale préalable, avec une anamnèse et un examen clinique complet (cf. annexe 2).

Seuls les sujets adhérents aux critères de sélection (voir ci-dessus) ont pu participer à l’étude. En choisissant des hommes sains, sportifs et âgés entre 20 et 30 ans, le risque d’un malaise est réduit à un minimum.

Les sujets ont signé une feuille de consentement après avoir pris connaissance d’une feuille d’information détaillée comprenant : les noms des investigateurs, le but de l’étude, le lieu de l’étude, le type d’étude, la méthodologie, les critères d’inclusion et d’exclusion, les risques encourus et les bénéfices de l’étude.

Les expériences ont été menées sous surveillance d’un médecin (moi-même).

L’expérience est immédiatement arrêtée si le moindre signe ou symptôme d’une pathologie se manifestait.

L’expérience a été menée conformément aux lignes directrices de l’ « American College of Sports Medicine » (Whaley 2005).

La naloxone

Nous avons administré aux sujets une dose de 30mg de naloxone dans 30ml de NaCl 0.9%.

La naloxone a été utilisée dans d’autres études et a été bien supportée par les sujets (Willer, Boureau et al. 1979; Surbey, Andrew et al. 1984; Sgherza, Axen et al. 2002). Les potentiels effets indésirables après l’exercice sont nausée, fatigue, vertiges et maux de tête. Pas d’autres risques sont connus pour la dose de naloxone utilisée (Documed 2008).

e) Lieu et période de l’étude

Tous les tests ont été effectués dans la salle d’entraînement de l’Hôpital Beau-Séjour pendant la période de juin à septembre 2003.

f) Assistance pendant l’expérience

Lors de chaque expérience, j’ai été assisté d’une autre personne. Il s’agissait, par intervalle, des personnes suivantes : Bengt Kayser, Benoît Delapierre, Edmund Biason, Maximilien Jung et Mireille Wenger.

g) Nombre de sujets ayant participé à l’étude jusqu’à la fin

10 sujets ont effectué toutes les expériences.

h) Nombre de sujets exclus pendant l’étude

2 sujets ont été exclus en cours de l’étude en raison d’un malaise vaso-vagal au repos pendant un test en hypoxie. 1 sujet a abandonné de son propre gré après le premier test en normoxie.

2.3. Les expériences a) Général

(15)

14

Les sujets ont fait 6 sessions d’exercices incrémentaux sur un vélo à résistance mécanique.

Pour chaque session, après 15 minutes d’échauffement contre une résistance de 40W, la charge a été augmentée de 20W ou 40W toutes les 3 minutes. L’exercice a pris fin quand le sujet indiquait qu’il ne pouvait plus continuer ou s’il ne pouvait plus maintenir une fréquence minimale de 70 tours/min (après avoir été verbalement encouragé).

Les 2 premières sessions ont été des tests en hypoxie et en normoxie pour se familiariser avec le matériel et l’exercice en laboratoire. Les 4 sessions suivantes ont été faites alternativement en hypoxie et en normoxie après l’injection intra-veineuse dans la veine basilique du coude d’un des 2 produits en double aveugle (30mg de naloxone dans 30ml de NaCl 0.9% ou 30ml de NaCl 0.9%) 5 minutes avant le début de l’exercice.

En normoxie, le sujet a respiré l’air ambiant. En hypoxie, il a respiré le gaz provenant de l’AltiTrainer (89% N₂ et 10,65% O₂).

Les échantillons de naloxone et du placebo ont été préparés par la pharmacie des HUG. Nous avons reçu les flacons 1 semaine avant le début de l’expérience. Les flacons ont été maintenus à une température de 20 degrés jusqu’au moment de l’utilisation.

Nous avons standardisé la durée des tests d’effort à environ 20-25 minutes pour chaque sujet.

Nous avons adapté les résistances incrémentales selon les capacités physiques de chaque sujet.

b) Modèle de l’étude et randomisation

Il s’agit donc d’une étude prospective randomisée en double aveugle. Moi-même et les sujets ne connaissaient pas le produit injecté pendant les différents tests. La randomisation a été effectuée par la pharmacie des HUG. Chaque flacon comportait un numéro correspondant à un des 2 produits. La feuille de randomisation comportant l’association entre le numéro du flacon et la nature du produit a été gardée secrètement par la pharmacie des HUG jusqu’à la fin de toutes les expériences (cf. annexe 4). Le niveau d’évidence de l’étude est de type 2.

1. Tableau des sessions

Sessions Produit

1. Normoxie Rien

2. Hypoxie, puis normoxie Rien

3. Normoxie * Naloxone

4. Hypoxie, puis normoxie * Naloxone

5. Normoxie * Placebo

6. Hypoxie, puis normoxie * Placebo

* ordre randomisé 2. Paramètres testés

i) Nous avons mesuré dans chaque expérience, pour chaque palier de l’effort : 1. Temps du début à la fin de l’exercice.

(16)

15

2. Ventilation et échanges gazeux (VE, VA, VO₂, VCO₂, PetCO₂, RR, Vt, MEFR).

3. Saturation en oxygène.

4. Fréquence cardiaque.

5. Lactate sanguin.

6. Perception de l’effort global, respiratoire et dans les jambes avec l’échelle de Borg modifiée (0 à 10) durant les 30 dernières secondes de chaque palier jusqu’à l’effort maximal.

7. Electromyogramme de surface.

ii) Nomenclature des paramètres :

P (watt) est la puissance développée sur le vélo en watt.

T (min) est le « time » ou la durée de l’exercice en minutes.

HR (pouls/min) est le « heart rate » ou nombre de battements cardiaques par minute.

La (mmol/l) est la lactatémie artérialisée en milli-mole par litre au niveau du lobe de l’oreille gauche.

GP (Borg) est le « global perception » ou la perception globale de l’effort. On utilise l’échelle de Borg de 0 à 10.

RP (Borg) est le « respiratory perception » ou la perception respiratoire de l’effort. On utilise l’échelle de Borg de 0 à 10.

LP (Borg) est le « leg perception » ou la perception au niveau des membres inférieurs de l’effort. On utilise l’échelle de Borg de 0 à 10.

SatO2 (%) est la saturation en oxygène au niveau de l’index.

FIO₂ (%) est la fraction inspirée d’oxygène.

PetCO₂ (kPa) est la pression en gaz carbonique de fin d’expiration en kilo-Pascal qui permet une évaluation indirecte de la pression artérielle en gaz carbonique.

VO₂ (l/min) (l/min) est la consommation d’oxygène en litres par minute (STPD).

VCO2 (l/min) est l’expiration de gaz carbonique en litres par minute (STPD).

VE (l/min) est la ventilation en litres par minute (BTPS).

VA (l/min) est la ventilation alvéolaire en litres par minute (BTPS).

Vt (litre) est le « tidal volume » ou le volume courant respiratoire en litre (BTPS).

RR (bpm) est le « respiration rate » ou la fréquence respiratoire par minute.

MEFR (l/sec) est le « maximal expiratory flow rate » ou le débit expiratoire maximal en litres par seconde (BTPS).

iii) Analyses des données :

Nous avons fait les moyennes des différents paramètres à chaque palier à l’aide du programme Excell :

1. Moyenne pour chaque paramètre des dernières 30 secondes pour chaque palier et sujet.

2. Moyenne des sujets en fonction du même pourcentage de la puissance maximale individuelle.

2.4. L’hypoxie aiguë normobarique a) Principe

(17)

16

L’AltiTrainer est un appareil qui permet de créer un état d’hypoxie tout en restant en plaine.

Le sujet inhale un mélange appauvri en oxygène, qui reproduit des conditions d’hypoxie comme en altitude, mais à pression ambiante.

En altitude on est confronté à une hypoxie à cause de la diminution de la pression barométrique (Pb) et non pas à cause d’une diminution de la fraction d’oxygène (FIO2) qui reste constante à 20,93%.

Pour simuler la montée en altitude, il existe deux solutions : on peut diminuer la pression (généralement dans des caissons hermétiques); c’est l’hypoxie hypobare. On peut également diminuer la fraction inspirée d’oxygène (FIO2) et dans ce cas c’est l’hypoxie normobare.

C’est ce second moyen de simuler l’altitude qui est utilisé par l’AltiTrainer.

L’AltiTrainer dilue l’air ambiant en augmentant la quantité d’azote depuis un réservoir. Un microprocesseur intégré à la commande électronique surveille toutes les fonctions d’analyses et de contrôle du système et veille à la sécurité pendant l’activité en hypoxie. Le contrôle de la concentration en oxygène se fait par une sonde à oxygène.

b) Conduite de l’étude

Nous avons utilisé l’AltiTrainer200®, commercialisé par la société suisse Sport and Medical Technologies, basée à Nyon (SMTEC). L’AltiTrainer200® permet de choisir une fraction inspirée d’oxygène entre 10 et 18% d’oxygène correspondant à une altitude simulée entre 1200m et 5500m. La quantité d’air respirable est ajustée automatiquement en fonction des besoins de l’utilisateur jusqu’à un maximum de 200 litres/min.

Pour notre étude, nous avons simulé une altitude de 5000m correspondant, à Genève, à une FIO2 moyenne de 10.65%.

2.5. La naloxone a) Principe

La naloxone est un antagoniste des opiacés. Elle empêche les opiacés et plus particulièrement la morphine, d’agir par l’intermédiaire de ces récepteurs qu’elle bloque au niveau des neurones. La naloxone est utilisée pour lever des états de d’intoxication d’origine opioïde tels que les overdoses d’héroine ou de morphine. Le dosage utilisé chez l’adulte est généralement de 0.4mg en injection intraveineuse.

Le principe actif de la naloxone est le chlorhydrate de naloxone (Documed 2008). Le chlorhydrate de naloxone est un antagoniste pur des opioïdes, c’est-à-dire que la naloxone ne possède elle-même aucune propriété agoniste ou morphinomimétique. En l'absence d'opioïdes ou d'agonistes d'action mixte, la naloxone est pratiquement dépourvue d'activité pharmacologique.

Après administration intraveineuse, la demi-vie d'élimination est de quelque 70 minutes chez l'adulte. La naloxone est principalement métabolisée par le foie et éliminée par les reins; son métabolite principal est le glucuronide de naloxone.

(18)

17

Deux minutes après une injection i.v. de 0.4mg de chlorhydrate de naloxone à des volontaires sains, une concentration sérique de 0.01 µg/ml a été établie; au bout de 5 minutes, celle-ci n'était que de 0.0043 µg/ml (Documed 2008).

Une étude récente montre que la naloxone passe la barrière hémato-encéphalique puisque 50% des récepteurs opiacés du cerveau sont occupés par la naloxone après une injection intraveineuse de 1mg de naloxone (Melichar, Nutt et al. 2003).

La marge thérapeutique de la naloxone est très grande. Des doses unitaires de 10mg de chlorhydrate de naloxone en injection intraveineuse ou des doses cumulées allant jusqu'à 90mg/jour en injection sous-cutané ont été supportées sans survenue d'effets secondaires ou d’altérations des résultats des analyses de laboratoire. Aucun cas de symptômes d'intoxication n'a été observé jusqu'à présent (Documed 2008).

b) Administration de naloxone dans l’étude

Pour notre étude, nous avons utilisé la naloxone afin de bloquer les récepteurs opiacés dans le système neurologique. Comme Sgherza (Sgherza, Axen et al. 2002), nous avons utilisé une dose de 30mg de naloxone afin d’être sûr de bloquer tous les récepteurs opiacés vu la différente sensibilité des diverses récepteurs à la naloxone.

2.6. L’électromyographie de surface (EMG) a) Principe

L’EMG mesure la variation du potentiel électrique émané par un muscle lors de sa contraction. L’EMG permet de quantifier le travail total du muscle, puisque la mesure de l’amplitude du signal EMG reflète le niveau d’excitation du muscle. Le tracé de l’EMG de surface dépend à chaque moment du nombre d’unités motrices actives, de leur fréquence de décharge, de leur degré de synchronisation et de la forme et vitesse de leurs potentiels d’action.

Rappelons qu’une unité motrice est l’ensemble des fibres musculaires innervé par un motoneurone. Le cerveau recrute les unités motrices spatialement et temporellement en fonction de la contraction musculaire désirée (Henneman, Somjen et al. 1965).

b) Mesures de l’étude

Nous avons utilisé l’EMG pour étudier l’activité électrique produite par le muscle vaste latéral droit des sujets pendant leur effort d’endurance sur l’ergocycle. Les valeurs de l’EMG ont été mesurées par des électrodes de surface (type Kendall H59P; Mansfield, MA). Nous avons installé les électrodes sur la peau avec l’aide d’un chablon pour nous assurer qu’elles ont été chaque fois mises au même endroit. Le chablon est une feuille transparente qui nous a permis de noter à l’aide d’un stylo indélébile le positionnement des électrodes en fonction des démarcations anatomiques de chaque sujet (bords de la rotule et nævus). Avant la position des électrodes, nous avons dégraissé la peau avec de l’éther et abrasé avec du papier de verre, afin de diminuer l’impédance de la peau et d’obtenir une résistance inter-électrode inférieure à 4 kilo-ohm. Nous avons attaché les câbles des électrodes à la peau avec l’aide d’une bande adhésive et d’une bande élastique.

(19)

18

Les signaux électriques ont été amplifiés et filtrés en utilisant un filtre de type bande passante Butterworth 10<Hz< 200 (BMA-830; CWE, Ardmore, PA). Le signal analogique a été ensuite digitalisé à l’aide d’une carte d’acquisition (NI-Daqcard) à une fréquence de 1000 Hz. L’activité EMG enregistrée au niveau du muscle vaste latéral a été stockée sur un disque dur et analysée à posteriori en Matlab (USA).

c) Analyse

L’EMG est un signal d’amplitude et de fréquence variable au cours d’une contraction musculaire. Pour quantifier le signal afin de rendre compte du nombre d’unités motrices actives, de leur fréquence de décharge, de leur degré de synchronisation et de la forme et vitesse de leurs potentiels d’action (PA) nous avons analysé l’enregistrement de l’EMG à partir de 3 paramètres : l’électromyographie intégrée (iEMG), la fréquence de la puissance moyenne (MPF) et la fréquence de la puissance médiane (CMF).

1. L’EMG intégrée (iEMG)

L’iEMG calcule l’intégrale du signal EMG après sa normalisation, c’est-à-dire sa valeur absolue. Elle correspond à la surface sous la courbe de l’EMG à chaque contraction musculaire. Elle mesure une différence de potentiel dans le temps. L’iEMG permet de déterminer le degré d’activation de l’ensemble des unités motrices sous les électrodes (Taylor and Bronks 1995; Taylor and Bronks 1996; Taylor, Bronks et al. 1997; Taylor, Bronks et al.

1997; Farina, Fattorini et al. 2002; Farina, Fosci et al. 2002; Farina, Merletti et al. 2002).

L’iEMG dépend du nombre et de la fréquence de décharges des unités motrices, de la surface des potentiels des unités motrices et aussi du degré de synchronisation entre les décharges.

L’iEMG est exprimé en milli-Volt * sec (mV*s) et calculé selon la formule :

où m est le signal EMG brut.

Nous avons ensuite exprimé l’iEMG en normalisant ses valeurs par rapport au signal obtenu à une intensité d’exercice léger, ainsi permettant la comparaison intra et inter sujet.

2. La fréquence de la puissance moyenne (MPF)

Après une transformation de Fourier du signal brut de l’EMG, la fréquence de la puissance moyenne (« mean power frequency » ou MPF) correspond à la fréquence des signaux électriques de puissance moyenne à chaque contraction musculaire. C’est un indice de la vitesse de propagation des potentiels d’action des fibres musculaires (Taylor, Bronks et al.

1997). Ce paramètre est exprimé en Herz et calculé selon la formule suivante :

où Sm(f) est la densité de la fréquence du signal brut du spectre de l’EMG selon une transformation rapide de Fourier.

(20)

19

3. La fréquence de la puissance médiane (CMF)

La fréquence de la puissance médiane (« median power frequency » ou CMF ou CPF) partage le spectre de fréquences en deux partis d’énergie égale. Elle correspond à la fréquence des signaux électriques de puissance égale sur le spectre à chaque concentration. Elle fournit aussi des informations relatives au nombre et à la localisation des unités motrices actives (Taylor, Bronks et al. 1997). Elle est exprimée en Herz et calculée selon la formule :

∫ Sm(f)df = ∫ Sm(f) df

où Sm(f) est la densité de la fréquence du signal brut du spectre de l’EMG selon une transformation rapide de Fourier.

d) Commentaires

Le MPF et le CMF peuvent être utilisés comme des indices de fatigue neuromusculaire (Taylor, Bronks et al. 1997). Quand la fatigue se développe, la contribution des signaux électriques à basse fréquence augmente, tandis que les spectres à haute fréquence diminuent.

Une fatigue musculaire se manifeste donc par une diminution de ces 2 paramètres. Le procédé physiologique est probablement le résultat d’une baisse de la vitesse de conduction des potentiels d’actions dans le muscle, de l’acidose lactique, d’un changement de la synchronisation des unités motrices, d’un déséquilibre ionique ou encore des changements au niveau de la jonction neuromusculaire.

L’iEMG est un indicateur fiable en ce qui concerne le recrutement des différentes unités motrices. Selon l’étude de Taylor, dans un exercice incrémental, il y a une corrélation linéaire entre l’iEMG du muscle vaste latéral du quadriceps et l’intensité de l’exercice (Taylor and Bronks 1995). De plus, cette corrélation linéaire a été reproduite sur plusieurs différents tests.

Quand la force contractile musculaire augmente, le recrutement des unités motrices augmente.

La conséquence est une augmentation des valeurs de l’iEMG. Une augmentation de l’iEMG à une charge de travail constante est aussi un indicateur de fatigue musculaire reflétant le recrutement d’unités motrices supplémentaires pour contrecarrer la fatigue des autres unités déjà activées.

2.7. Le comité d’éthique et Swissmedic

Le protocole de l’étude a été accepté en mars 2003 par le comité d’éthique de la recherche du département des neurosciences des Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG). Le protocole a également été accepté en mai 2003 par Swissmedic, le service d’inspection suisse des essais cliniques avec des produits pharmaceutiques, nous donnant la permission d’utiliser la naloxone.

2.8. Les analyses statistiques

Pour les analyses statistiques de nos résultats, nous avons utlisé le programme SPSS 15.0 de Windows. Les résultats des différents tests sont comparés en pair par le modèle linéaire général des mesures répétées d’ANOVA en utilisant la procédure séquentielle de Bonferroni.

Les résultats sont exprimés en moyenne ± déviation standard. Un P<0.05 est requit afin d’avoir une signification statistique.

(21)

20 3. RESULTATS

3.1. Comparaison naloxone / placebo pour tous les paliers en normoxie, en hypoxie et en normoxie post hypoxie

Méthodologie : Nous comparons la moyenne des sujets en fonction du même % de la puissance maximale individuelle de chaque sujet. Les valeurs P sont indiquées dans les tableaux suivants seulement si les P sont inférieurs ou égales à 0.05. Si les valeurs P sont au- dessus de 0.05, nous indiquons « ns », pour non significatif.

a) Normoxie 1. Au repos

Tableau 1 : Valeurs moyennes des paramètres de tous les sujets au repos en normoxie.

Repos

Normoxie Placebo SD± Naloxone SD± P

P (watt) 0.00 0.00 0.00 0.00 ns

T (min) 3.00 0.00 3.00 0.00 ns

iEMGnorm (%) 0 0 0 0 ns

MPF (Hz) 0 0 0 0 ns

CMF (Hz) 0 0 0 0 ns

HR (pouls/m) 68.67 8.53 72.56 14.00 ns

La (mmol/l) 1.54 0.47 1.46 0.35 ns

GP (Borg) 0.00 0.00 0.00 0.00 ns

RP (Borg) 0.10 0.21 0.10 0.21 ns

LP (Borg) 0.00 0.00 0.00 0.00 ns

SatO₂ (%) 98.32 0.39 98.26 0.70 ns

FIO2 (%) 20.57 0.21 19.14 3.76 ns

PetCO2 (kPa) 4.89 0.51 4.63 1.10 ns

VO2 (l/min) 0.40 0.12 0.47 0.19 ns

VCO2 (l/min) 0.40 0.16 0.44 0.16 ns

VE (l/min) 16.30 6.58 18.75 9.87 ns

VA (l/min) 12.48 5.55 20.67 23.72 ns

Vt (litre) 1.31 0.67 1.13 0.47 ns

RR (rpm) 15.06 6.46 16.28 4.73 ns

MEFR (l/sec) 0.49 0.27 0.45 0.18 ns

Commentaires : Il n’y pas de différences significatives pour tous les paramètres testés.

2. A 26% de la puissance maximale

Tableau 2 : Valeurs moyennes des paramètres de tous les sujets à 26% de leur puissance maximale en normoxie.

26% Wmax

P (watt) 76.00 12.65 76.00 12.65 ns

(22)

21

T (min) 6.00 0.00 6.00 0.00 ns

iEMGnorm (%) 96.66 10.03 96.62 10.14 ns

MPF (Hz) 55.65 4.32 54.54 3.94 ns

CMF (Hz) 62.81 4.10 61.85 3.90 ns

HR (pouls/m) 98.00 9.61 97.20 11.79 ns

La (mmol/l) 1.72 0.58 1.56 0.29 ns

GP (Borg) 0.65 0.47 0.55 0.44 ns

RP (Borg) 0.75 0.63 0.55 0.44 ns

LP (Borg) 0.65 0.47 0.55 0.44 ns

SatO2 (%) 96.32 2.88 96.40 2.07 ns

FIO₂ (%) 20.60 0.11 20.60 0.09 ns

PetCO2 (kPa) 5.67 0.40 5.66 0.39 ns

VO₂ (l/min) 1.38 0.32 1.38 0.30 ns

VCO2 (l/min) 1.22 0.23 1.22 0.30 ns

VE (l/min) 33.23 5.41 35.46 6.43 ns

VA (l/min) 29.64 5.38 27.62 13.96 ns

Vt (litre) 1.92 0.71 1.98 0.38 ns

RR (rpm) 19.09 5.86 19.59 5.15 ns

MEFR (l/sec) 1.02 0.20 1.09 0.20 ns

68% Wmax

P (watt) 211.11 53.95 211.11 53.95 ns

T (min) 12.67 2.00 12.67 2.00 ns

iEMGnorm (%) 157.05 35.07 147.04 24.47 ns

MPF (Hz) 56.70 5.29 57.20 5.06 ns

CMF (Hz) 65.03 4.52 64.86 4.90 ns

HR (p/m) 136.56 48.29 138.89 12.37 ns

La (mmol/l) 3.32 0.57 2.87 0.50 ns

GP (Borg) 3.67 0.87 3.89 1.05 ns

RP (Borg) 3.56 1.10 3.67 1.32 ns

LP (Borg) 3.78 0.83 3.89 1.27 ns

SatO₂ (%) 95.89 2.41 96.10 2.41 ns

FIO2 (%) 20.56 0.11 20.57 0.07 ns

PetCO₂ (kPa) 5.85 0.57 6.05 0.47 ns

VO2 (l/min) 2.92 0.65 3.04 0.68 ns

VCO₂ (l/min) 3.17 0.75 3.24 0.78 ns

VE (l/min) 79.40 22.14 79.26 21.49 ns

VA (l/min) 76.76 22.17 76.61 21.39 ns

Vt (litre) 2.87 0.42 3.10 0.43 ns

RR (bpm) 27.92 6.54 26.04 5.80 ns

MEFR (l/sec) 2.48 0.80 2.47 0.75 ns

(23)

22 4. A 78% de la puissance maximale

78% Wmax

P (watt) 242.22 48.42 242.22 48.22 ns

T (min) 15.67 2.00 15.67 2.00 ns

iEMGnorm (%) 174.89 27.69 166.26 24.38 ns

MPF (Hz) 56.80 3.77 56.24 4.85 ns

CMF (Hz) 64.83 3.07 64.61 4.79 ns

HR (p/m) 156.13 52.59 154.11 10.89 ns

La (mmol/l) 4.58 0.74 4.24 0.71 ns

GP (Borg) 5.50 1.27 5.67 1.50 ns

RP (Borg) 5.11 1.27 5.33 1.50 ns

LP (Borg) 5.83 1.12 5.89 1.54 ns

SatO2 (%) 95.37 2.87 96.12 3.04 ns

FIO₂ (%) 20.55 0.10 20.54 0.06 ns

PetCO2 (kPa) 5.81 0.66 5.80 0.59 ns

VO₂ (l/min) 3.37 0.65 3.29 0.81 ns

VCO2 (l/min) 3.77 0.69 3.72 0.96 ns

VE (l/min) 96.07 21.84 95.00 29.05 ns

VA (l/min) 94.53 22.59 94.27 30.96 ns

Vt (litre) 3.14 0.47 3.19 0.50 ns

RR (bpm) 30.96 6.73 29.79 6.45 ns

MEFR (l/sec) 3.03 0.80 3.22 0.92 ns

85%Wmax

P (watt) 25 52.32 256.00 52.32 ns

T (min) 18.30 2.21 18.30 2.21 ns

iEMGnorm (%) 180.63 30.80 172.66 31.87 ns

MPF (Hz) 57.36 6.41 57.95 4.92 ns

CPF (Hz) 65.76 5.40 65.50 4.66 ns

HR (p/m) 168.22 6.04 165.90 7.43 ns

La (mmol/l) 6.23 1.19 5.66 1.39 ns

GP (Borg) 6.70 1.25 6.75 1.59 ns

RP (Borg) 6.50 1.27 6.50 1.78 ns

LP (Borg) 7.20 1.14 7.00 1.78 ns

SatO₂ (%) 94.79 2.93 96.36 2.12 ns

FIO2 (%) 20.59 0.10 20.57 0.05 ns

PetCO₂ (kPa) 5.36 0.56 5.35 0.55 ns

(24)

23

VO₂ (l/min) 3.52 0.87 3.50 0.79 ns

VCO2 (l/min) 4.16 1.02 4.16 0.85 ns

VE (l/min) 112.05 28.66 112.95 26.21 ns

VA (l/min) 112.69 31.73 113.19 29.06 ns

Vt (litre) 3.12 0.53 3.27 0.39 ns

RR (bpm) 36.01 6.79 34.66 7.20 ns

MEFR (l/sec) 3.73 0.96 3.85 0.85 ns

93% Wmax

P (watt) 278.00 48.49 278.00 48.49 ns

T (min) 21.11 2.32 21.18 2.26 ns

IEMGnorm(%) 192.06 31.21 175.39 31.11 ns

MPF (Hz) 57.31 6.15 57.84 5.62 ns

CPF(Hz) 65.61 5.02 65.98 5.06 ns

HR (p/m) 177.33 5.34 177.67 7.30 ns

La (mmol/l) 8.99 1.88 8.69 2.89 ns

GP (Borg) 8.80 0.63 8.80 0.92 ns

RP (Borg) 8.55 0.76 8.70 1.16 ns

LP (Borg) 9.20 0.42 9.05 0.83 ns

SatO₂ % 93.59 3.83 93.41 6.08 ns

FIO2 % 20.58 0.11 20.57 0.05 ns

PetCO₂ (kPa) 4.94 0.43 4.81 0.56 ns

VO2 (l/min) 3.63 0.77 3.80 0.81 ns

VCO2 (l/min) 4.46 1.04 4.74 0.90 ns

VE (l/min) 128.63 26.96 137.92 25.86 ns

VA (l/min) 130.56 32.82 144.28 32.93 ns

Vt (litre) 3.04 0.51 3.23 0.45 ns

RR (bpm) 42.70 8.10 43.25 8.08 ns

MEFR (l/sec) 4.34 0.83 4.75 0.97 ns

7. A la puissance maximale

Tableau 7 : Valeurs moyennes des paramètres de tous les sujets à leur puissance maximale en normoxie.

Wmax

P (watt) 296.00 47.89 292.00 51.81 ns

T (min) 22.54 2.63 22.25 2.40 ns

iEMGnorm (%) 200.18 35.25 179.16 31.46 ns

MPF (Hz) 56.37 6.59 58.03 6.21 ns

(25)

24

CMF (Hz) 64.83 4.44 65.84 5.39 ns

HR (p/m) 184.30 4.81 181.30 6.83 ns

La (mmol/l) 11.25 3.71 10.45 2.39 ns

GP (Borg) 9.70 0.48 9.60 0.52 ns

RP (Borg) 9.50 0.71 9.40 0.97 ns

LP (Borg) 9.90 0.32 9.65 0.67 ns

SatO₂ (%) 91.73 4.13 93.28 6.40 ns

FIO2 (%) 20.58 0.09 20.58 0.05 ns

PetCO₂ (kPa) 4.44 0.70 4.56 0.48 ns

VO2 (l/min) 3.77 0.80 3.85 0.76 ns

VCO₂ (l/min) 4.92 1.12 4.86 0.80 ns

VE (l/min) 150.22 32.59 146.44 20.52 ns

VA (l/min) 158.96 43.17 154.26 27.22 ns

Vt (litre) 2.98 0.39 3.16 0.41 ns

RR (bpm) 50.48 8.31 46.74 6.78 ns

MEFR (l/sec) 5.07 1.21 4.96 0.79 ns

b) Hypoxie aiguë normobarique 1. Au repos

Tableau 8 : Valeurs moyennes des paramètres de tous les sujets au repos en hypoxie.

Repos

Hypoxie Placebo SD± Naloxone SD± P

P (watt) 0.00 0.00 0.00 0.00 ns

T (min) 3.00 0.00 3.00 0.00 ns

iEMGnorm (%) 0 0 0 0 ns

MPF (Hz) 0 0 0 0 ns

CMF (Hz) 0 0 0 0 ns

HR (p/m) 83.38 7.87 81.25 6.80 ns

La (mmol/l) 1.71 0.48 1.79 0.28 ns

GP (Borg) 0.05 0.16 0.00 0.00 ns

RP (Borg) 0.30 0.35 0.25 0.26 ns

LP (Borg) 0.05 0.16 0.00 0.00 ns

SatO2 (%) 88.64 3.70 89.28 3.04 ns

FIO2 (%) 11.64 0.19 11.57 0.36 ns

PetCO₂ (kPa) 4.51 0.14 4.72 0.50 ns

VO2 (l/min) 0.41 0.11 0.42 0.12 ns

VCO2 (l/min) 0.45 0.10 0.49 0.15 ns

VE (l/min) 16.84 3.03 17.61 4.74 ns

VA (l/min) 14.01 2.84 15.01 4.70 ns

Vt (litre) 1.29 0.38 1.40 0.40 ns

RR (bpm) 14.99 4.92 14.03 3.20 ns

MEFR (l/sec) 0.49 0.12 0.51 0.18 ns

(26)

25

Tableau 9 : Valeurs moyennes des paramètres de tous les sujets à 23% de leur puissance maximale en hypoxie.

23% Wmax

P (watt) 42.00 6.32 42.00 6.32 ns

T (min) 6.00 0.00 6.00 0.00 ns

IEMGnorm (%) 80.54 9.66 78.98 12.13 ns

MPF (Hz) 55.91 6.89 52.57 6.36 ns

CMF (Hz) 63.55 6.44 60.08 6.29 ns

HR (p/m) 112.56 10.06 110.22 11.43 ns

La (mmol/l) 1.86 0.37 1.92 0.37 ns

GP (Borg) 0.85 0.34 0.90 0.70 ns

RP (Borg) 1.25 0.86 1.10 0.70 ns

LP (Borg) 0.65 0.41 0.70 0.54 ns

SatO2 (%) 77.17 5.92 77.95 4.73 ns

FIO2 (%) 11.07 0.23 10.93 0.40 ns

PetCO2 (kPa) 4.62 0.22 4.69 0.30 ns

VO₂ (l/min) 1.05 0.11 1.03 0.21 ns

VCO₂ (l/min) 1.12 0.11 1.16 0.23 ns

VE (l/min) 36.85 4.86 37.87 7.19 ns

VA (l/min) 33.42 4.73 34.52 7.54 ns

Vt (litre) 1.87 0.41 1.94 0.42 ns

RR (bpm) 21.43 5.56 20.35 2.50 ns

MEFR (l/sec) 1.15 0.20 1.15 0.21 ns

58% Wmax

Hypoxie Placébo SD± Naloxone SD± P

P (watt) 115.56 29.63 115.56 29.63 ns

T (min) 12.33 2.78 12.33 2.78 ns

iEMGnorm (%) 124.72 17.90 125.31 17.65 ns

MPF (Hz) 55.15 6.38 52.37 5.87 ns

CMF (Hz) 63.00 6.30 60.39 6.32 ns

HR (p/m) 138.56 7.60 134.67 5.05 ns

La (mmol/l) 3.37 0.72 3.44 0.79 ns

GP (Borg) 3.25 1.04 2.88 0.64 ns

RP (Borg) 3.67 1.41 3.28 1.30 ns

LP (Borg) 3.56 1.13 3.11 1.45 ns

SatO2 (%) 69.00 5.54 71.62 7.54 ns

FIO₂ (%) 10.83 0.09 10.89 0.31 ns

PetCO₂ (kPa) 4.49 0.20 4.62 0.37 ns

VO₂ (l/min) 1.77 0.40 1.64 0.17 ns

(27)

26

VCO2 (l/min) 2.07 0.49 1.98 0.25 ns

VE (l/min) 67.37 15.88 63.46 7.82 ns

VA (l/min) 64.80 16.63 60.78 8.13 ns

Vt (litre) 2.50 0.32 2.55 0.44 ns

RR (bpm) 27.05 5.10 25.54 4.47 ns

MEFR (l/sec) 2.16 0.58 1.98 0.23 ns

69% Wmax

P (watt) 135.56 29.63 135.56 29.63 ns

T (min) 15.33 2.78 15.33 2.78 ns

iEMGnorm (%) 137.38 20.54 138.75 16.11 ns

MPF (Hz) 54.74 6.85 53.30 6.91 ns

CMF (Hz) 63.03 7.03 61.16 7.04 ns

HR (p/m) 148.33 6.20 145.67 4.47 ns

La (mmol/l) 4.57 1.00 4.56 1.04 ns

GP (Borg) 5.00 1.41 4.56 1.51 ns

RP (Borg) 5.22 1.48 4.67 1.50 ns

LP (Borg) 5.67 1.41 4.78 1.56 ns

SatO2 (%) 67.19 5.84 69.08 8.92 ns

FIO2 (%) 10.77 0.11 10.79 0.24 ns

PetCO2 (kPa) 4.37 0.21 4.39 0.32 ns

VO₂ (l/min) 1.97 0.40 1.91 0.19 ns

VCO₂ (l/min) 2.37 0.52 2.33 0.29 ns

VE (l/min) 79.35 16.92 79.22 10.16 ns

VA (l/min) 77.93 18.65 75.99 11.12 ns

Vt (litre) 2.81 0.37 2.81 0.48 ns

RR (bpm) 28.38 5.07 29.19 5.84 ns

MEFR (l/sec) 2.55 0.60 2.45 0.27 ns

78% Wmax

P (watt) 148.00 36.76 148.00 36.76 ns

T (min) 17.40 3.95 17.40 3.95 ns

iEMGnorm (%) 156.76 20.84 154.34 30.05 ns

MPF (Hz) 56.54 3.65 55.48 4.79 ns

CMF (Hz) 65.30 2.84 63.21 4.89 ns

Effets de la naloxone et rôle du système nerveux central dans la performance d&#039;endurance en normoxie et hypoxie aiguë: Un essai randomisé contrôlé en double aveugle

Thesis

Reference