Déterminants centraux et périphériques de la cinétique des échanges gazeux au début de l'exercice : application aux sujets insuffisants cardiaques et transplantés cardiaques

par Samuel Mbouh

Thèse de doctorat en Sciences et techniques des activités physiques et sportives

Sous la direction de Jean Lonsdorfer.

Soutenue en 2004

à Strasbourg 2 .

mots clés

• Insuffisance cardiaque
• Oxymétrie
• Épreuve d'effort

Résumé

Les insuffisants cardiaques (IC) et les transplantés cardiaques (TC) se caractérisent par l'intolérance à l'effort. Les mécanismes expliquant ce handicap demeurent inconnus. Nous avons déterminé les caractéristiques de la O2 et de la FC de la phase globale (GL), de la phase1 (ph1) et de la phase 2 (ph2) chez 20 IC, 27 TC et 6 sujets sains (NX). Les gaz expirés ont été analysés cycle par cycle durant 3 épreuves d'effort rectangulaires d'une durée de 10 min chacune. Les exercices constants ont été réalisés à 75% de SV1 chez les IC et TC et à 40W chez les NX. Les cinétiques de la FC et la O2 augmentaient jusqu'à l'obtention d'un état stationnaire. La modélisation monoexponentielle a permis de déterminer le tFC et le t O2. T O2 GL était identique chez les IC et TC. La différence était significative entre IC, TC et NX (p<0. 01). Une différence significative (p<0. 01) de tFC GL était observée entre tous les groupes. TFC de la ph1 était significativement différente (p<0. 05) entre IC, TC et NX. La durée de la ph1 était plus longue chez les patients (31. 4 ± 7. 6 (IC), 31. 6 ± 7. 6 (TC), 20. 9 ± 7. 9 sec (NX)) mais t O2 de la ph1 tendait à être plus élevée chez les NX (308. 0 ± 68. 4 (NX), 242. 3 ±99. 4(IC), 217. 5 ±105. 8 (TC) ml/min). Les caractéristiques de la ph2 demeuraient similaires chez les IC et TC mais plus rapides chez les NX. Un ralentissement et une diminution de la ph1 " cardiodynamique " contribuent à expliquer le retard de la cinétique de la O2 au début d'un exercice chez les IC et les TC. Chez les TC, ce retard est dû à l'incompétence chronotrope et chez les IC, il serait dû à une combinaison de la FC et les réponses anormales de Frank-Starling. Les facteurs périphériques contribuent aussi à l'intolérance à l'exercice chez ces patients comme le montrent les anomalies de la ph2.

Titre traduit

Central and peripheric factors of gas exchange kinetics at exercice onset : application for heart failure and cardiac transplant patients

Résumé

Abnormal O2 kinetics contribute to the exercise impairment in both heart failure (CHF) and heart transplant (HTR) patients. Nevertheless their mecanisms remain unknown. We have determined the global (GL), the phase 1 (ph1) and the phase 2 (ph2) O2 and heart rate (HR) kinetics in 20 CHF and 27 HTR of similar peak O2, and in 6 matched controls (NX). Breath-by-breath gas exchange analysis during 3 identical 10 min constant rate exercises. The constants rate exercises were set at 75% of the work rate at the SV1 in patients and at 40W in NX. Thus HR and O2 increased monoexponentially and reached a steady state. Thus monoexponential modelization yielded to determine tHR and t O2. T O2 GL were similar in CHF and HTR) but faster in NX (p<0. 01). The GL tHR differed significantly (p<0. 01) among groups. The ph1 HR response differed significantly (p<0. 05) among groups. The ph1 duration were prolonged in patients (31. 4 ± 7. 6 (IC), 31. 6 ± 7. 6 (TC), 20. 9 ± 7. 9 sec (NX)), but the ph1 O2 response only tended to be higher in NX (308. 0 ± 68. 4 (NX), 242. 3 ±99. 4 (IC), 217. 5 ±105. 8 (TC) ml/min). The ph2 characteristics remained similar in CHF and HTR and faster in NX. An abnormal cardiodynamic ph1 response contributes to the delayed O2 kinetics in both CHF and HTR, but results mostly from chronotropic incompetence in HTR, and from combined HR and Frank-Starling abnormal responses in CHF. Peripheral factors also contribute to the exercise to the exercise impairment in both patients groups, as shown by the ph2 abnormalities.