Lors d’un exercice à une intensité au-dessous du seuil ventilatoire 1 (V1), la réponse fondamentale de la cinétique de la consommation de dioxygène (V̇ O2) s'élève de manière mono- exponentielle, atteignant un état stable après quelques minutes. Cependant, lors de l'exercice à une charge de travail constante au-dessus de V1, la cinétique de V̇ O2 est caractérisée par un début de l’état stable retardé et une deuxième augmentation de V̇ O2 superposée à la réponse initiale de V̇ O2.Cette augmentation lente de V̇ O2 est appelée la composante lente (V̇ O2sc). Il a été proposé que cet excès de V̇ O2, reflet de l'inefficacité musculaire, provienne principalement des muscles exercitant; cependant, à ce jour, les mécanismes putatifs à cette augmentation sont toujours mal compris. Plusieurs théories ont été proposées, parmi lesquels : a) la combinaison de processus liés à la fatigue nécessitant un recrutement supplémentaire de fibres pour compenser les fibres déjà fatiguées, et b) l'influence potentielle des différents profils métaboliques de différentes populations de types de fibres.
Le but de cette thèse est de clarifier et de nourrir le débat sur les causes de V̇ O2sc, en particulier pour ces deux derniers paradigmes. Trois expérimentations ont été réalisées pour mesurer la concordance et les interférences de différentes cinétiques de fibres musculaires et la fatigue musculaire avec la V̇ O2sc.
Les résultats de cette thèse sont les suivants :
1) Lors d’un exercice difficile, l'altération des propriétés neuromusculaires des extenseurs du genou (reflétant les processus de fatigue) n’a été significativement réduite qu’après 20-30 min d'exercice, alors que la V̇ O2sc avait fini de croitre. Ce résultat suggère qu'une relation temporelle entre la fatigue et la V̇ O2sc ne semble pas exister et, par conséquent, le développement de la fatigue n'est pas une condition essentielle pour le développement de la V̇ O2sc.
2) La fonction neuromusculaire évaluée à l’aide d’une stimulation double (Ddb, 100 Hz) pendant l'exercice d'extension du genou n'a pas été altérée dans le domaine difficile. En revanche, dans le domaine intense, la diminution significative de la force maximale et du taux maximal de développement de la force lors de la Ddb, reflétaient des processus de fatigue et étaient partiellement corrélées au développement de V̇ O2sc relatif. Par conséquent, les résultats suggéraient que la V̇ O2sc dans les domaines difficiles et intenses n'est pas le produit d'un mécanisme identique.
3) Afin de construire une nouvelle courbe combinant les principes de Henneman et de superposition, les trois courbes de transitions (repos-modérée, modérée-difficile et difficile-intense) ont été alignées dans le temps et sommées. Les résultats ont montré que globalement les paramètres de la cinétique de la courbe reconstruite n'étaient pas significativement différents d'une transition depuis le repos à un exercice d'intensité intense. Cela suggère que le recrutement supplémentaire de fibres n'était pas présent
et que l'apparition de V̇ O2sc est au moins liée, sinon le résultat, des différentes propriétés métaboliques des fibres musculaires.
Ces résultats évidence, lors de l'exercice chez l'homme, que les processus de fatigue représentés par des altérations des propriétés neuromusculaires ne sont pas une condition sine qua non pour le développement de la V̇ O2sc dans le domaine difficile, et que l'apparition du V̇ O2sc pourrait être le iétés métaboliques des fibres musculaires.
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Below the gas exchange threshold (GET), the fundamental response of O2 consumption (V̇ O2) kinetics rises monoexponentially, reaching a steady state after a few minutes. However, at a constant work rate exceeding the GET, the response is characterized by a delayed onset and a second rise in V̇ O2 superimposed on the initial V̇ O2 response. This slowly developing rise in V̇ O2 is termed the slow component (V̇ O2SC). This excess of V̇ O2, a reflection of muscle inefficiency, has been proposed to arise primarily from the exercising muscles; however, to date, the putative mechanisms are poorly understood. Several theories have been proposed, including the combination of fatigue-related processes requiring additional fiber recruitment to compensate for the already fatigued fibers and the potential influence of the different metabolic profiles of different fiber-type populations.
The aim of this thesis is to clarify and nourish the debate on the causes of the V̇ O2SC, especially for these last two paradigms. Three different experiments were performed to measure the concordance and interferences of different kinetics of muscle fibers and muscle fatigue with the V̇ O2SC.
The findings of this thesis are as follows:
1) During exercise at heavy intensity, the alteration in the neuromuscular properties of the knee extensors (reflecting fatigue processes) was significantly reduced after only 20-30 min of exercise, while the V̇ O2SC was stable. The results suggest that a temporal relationship between fatigue and the V̇ O2SC does not appear to exist; therefore, the development of fatigue is not an essential requirement to elicit the V̇ O2SC.
2) Neuromuscular function assessed through doublet stimulation (Ddb, 100Hz) during knee extension exercise was not altered in the heavy domain. In contrast, in the severe domain, the significant diminution in maximal force and maximal rate of force development during the Ddb, reflected fatigue processes and were partially correlated with the development of the relative V̇ O2sc. Therefore, the results suggest that the V̇ O2sc in the heavy and severe domains is not the product of an identical mechanism.
3) After constructing a new kinetics curve combining the Henneman and superposition principles, the three different intensity curves (moderate, heavy and severe) were time aligned and summed. The results showed that overall kinetics parameters from the reconstructed curve were not significantly different from one transition to severe-intensity exercise. This suggests that additional fiber recruitment was not present and that the appearance of the V̇ O2sc is at least related to, if not the result of, the different metabolic properties of muscle fibers.
These results provide evidence in exercising humans that fatigue processes portrayed by alterations in neuromuscular properties are not a sine qua non for the development of the slow component in the heavy domain, and that, the appearance of the V̇ O2sc could be the result of the different metabolic properties of muscle fibers.