Resting and premotor brain activity seems to be decisive for numerous motor behaviors. The literature has shown that acute endurance exercise may modulate the brain activity and reduce the motor performances. The aim of this thesis is to investigate the links between the modulations in resting and premotor electroencephalographic activity, and the knee-extensor neuromuscular function and the autonomic cardiovascular activity changes after an endurance exercise performed on an ergocycle. In parallel, this work aims to bring to the field of exercise sciences a new analysis method of the functional state of the resting brain, namely, the microstate analysis.
In the first article, we reported a reduction in premotor potential amplitude and maximal voluntary contraction force after exercise. The decrease in premotor brain activity shows links with the neuromuscular function and suggests that mechanisms implicated in a voluntary contraction may reside at the premotor level, even before movement arises.
In the second article, we reported a main effect of exercise on microstate C stability, which was characterized by an increase in its duration, time coverage and explained variance, and a greater percentage of transition towards this microstate. This study suggests that the modulations of microstate C may reflect a dominance of the salience resting-state network, likely under the influence of muscle afferents and endogenous stimuli, which could affect the voluntary motor command.
In the third article, we showed that the increase in microstate C mean duration and the modulations in heart rate variability persist during the 1 hour after exercise. The modifications in microstate C temporal properties may reflect the adjustment of the autonomic cardiovascular activity and/or an increase in exercise-related cardiovascular arousal.
By investigating the resting and premotor brain activity, the present thesis provides a better understanding of the motor response modulations after endurance exercise and opens up novel opportunities for exploring the interactions between the global functional state of the brain and the exercise-related physiological responses.
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L’activité cérébrale de repos et pré-motrice semble être déterminante pour de nombreux comportements moteurs. La littérature a montré qu’un exercice physique d’endurance aigu pouvait moduler l’activité cérébrale et réduire les performances motrices. Le but de cette thèse est d’investiguer les liens entre les modulations de l’activité électroencéphalographique de repos et pré-motrice, et les modifications de la fonction neuromusculaire des muscles extenseurs du genou et de l’activité cardiaque autonome à la suite d’un exercice d’endurance réalisé sur ergocycle. En parallèle, ce travail vise à apporter au champ des sciences de l’exercice une nouvelle méthode d’analyse de l’état fonctionnel global du cerveau au repos, à savoir l’analyse de micro-état.
Dans le premier article, nous avons observé une réduction de l’amplitude du potentiel pré- moteur et de la force maximale volontaire après l’exercice. La réduction de l’activité cérébrale pré-motrice présente des liens avec les modulations de la fonction neuromusculaire, suggérant que des mécanismes impliqués dans une contraction volontaire pourraient résider au niveau pré-moteur, avant même que le mouvement soit produit.
Dans le deuxième article, nous avons observé un effet principal de l’exercice sur la stabilité du micro-état C, caractérisé par une augmentation de sa durée, du temps couvert et de sa variance expliquée, ainsi qu’un pourcentage de transition vers ce micro-état plus important. Cette étude suggère que les modulations du micro-état C pourraient refléter une dominance du réseau de repos saillant, probablement sous l’influence d’afférences musculaires et de stimuli endogènes, qui exercerait une influence sur la commande motrice volontaire.
Dans le troisième article, nous avons montré que l’augmentation de la durée moyenne du micro- état C persiste 1 heure après l’arrêt de l’exercice, tout comme les modulations de la variabilité de la fréquence cardiaque. Les modifications des propriétés temporelles du micro-état C pourraient refléter l’ajustement de l’activité cardiaque autonome et/ou une augmentation de l’éveil cardiovasculaire lié à l’exercice.
En étudiant l’activité cérébrale de repos et pré-motrice, cette thèse fournit une meilleure compréhension des modulations de la réponse motrice à la suite d’un exercice physique d’endurance et ouvre de nouvelles opportunités pour explorer les interactions entre l’état fonctionnel global du cerveau au repos et les réponses physiologiques liées à l’exercice.