Impact aigu et chronique de l'exposition à la chaleur sur les propriétés et les interactions muscle-tendon : du muscle au mouvement

Acute and chronic impact of heat exposure on muscle-tendon properties and interplay : from muscle to movement

• Auteur / Autrice : Adèle Mornas
• Direction : Gaël Guilhem, Sébastien Racinais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du mouvement humain
• Date : Soutenance le 14/03/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Sport, Expertise et Performance (Paris ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Nicol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Caroline Nicol, Janet Taylor, Michal Horowitz, Olivier Seynnes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Nicol, Janet Taylor

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles dus à la chaleur

Muscles squelettiques

Performance (sports)

Tendons

Mots clés libres

Exposition à la chaleur

Interactions muscle-tendon

Propriétés force-vitesse

Propriétés force-longueur

Raideur des tissus

Performance musculaire

Échographie ultrarapide

Heat exposure

Muscle-tendon interactions

Force-velocity properties

Force-length properties

Tissue stiffness

Muscle performance

Ultrafast ultrasound

Résumé

De nos jours, les athlètes sont de plus en plus exposés à des températures environnementales élevées. Bien que de nombreuses études aient étudié les effets de la chaleur sur la physiologie humaine, les effets induits par un stress aigu ou chronique sur les propriétés musculaires et tendineuses sont encore méconnus in vivo. L'objectif de cette thèse de doctorat était de décrire les réponses des systèmes neuromusculaires et musculo-tendineux (i.e., production de force maximale et explosive électro-induite et volontaire, relations force-vitesse et force-longueur, et raideurs des tissus) in vivo, à l'aide de l'échographie ultrarapide, suite à un stress thermique. La partie expérimentale de cette thèse est basée sur trois études, focalisées sur l'unité muscle-tendon du gastrocnemius medialis. La première étude avait pour objectif de déterminer les effets d'une exposition passive à la chaleur sur les propriétés de l'unité muscle-tendon. Les résultats montrent une accélération du taux de montée en force dans sa phase précoce, alors que la raideur des tissus était diminuée après une exposition passive à la chaleur. La deuxième étude a investigué les effets d'une exposition aiguë à la chaleur sur les interactions muscle-tendon et la dynamique des faisceaux lors d'un exercice de course à pied. Nos résultats ont démontré que les propriétés de l'unité muscle-tendon et que la longueur d'action des faisceaux pendant la course ne sont pas affectées par les températures environnementales au cours de l'exercice (i.e., 40 min à 10 km.h-1). Enfin, la troisième étude de cette thèse consistait à mesurer les effets d'une acclimatation active à la chaleur sur les propriétés de l'unité muscle-tendon. Bien que le protocole d'entraînement (i.e., des sessions répétées de pédalage à faible intensité) ait effectivement induit des adaptations physiologiques, les propriétés musculaires et tendineuses ainsi que la performance lors de sauts verticaux n'ont pas été modifiées. Ces résultats offrent l'opportunité d'améliorer notre compréhension de la motricité humaine en réponse au stress thermique et nous permettent d'apporter des recommandations pratiques aux entraîneurs et aux athlètes confrontés à des environnements chauds.

Nowadays, athletes are increasingly exposed to high environmental temperatures. While many studies investigated the effects of heat stress on human physiology, the effects of acute or repeated heat exposure on muscle-tendon properties and function are not fully understood in vivo. Therefore, the purpose of this PhD thesis is to describe the responses of the neuromuscular and musculotendinous system (i.e., voluntary and electrically-evoked maximal and explosive force production, force-velocity and force-length relationships and elastic properties) in vivo, using ultrafast ultrasound, under heat stress. The experimental part of this work is based on three studies, focused on gastrocnemius medialis muscle-tendon unit. The first study aimed to determine the effects of passive heat exposure on muscle-tendon unit properties. Our results showed an acceleration of rate of force development in the early phase, while soft tissue stiffness decreased. The second study investigated the acute effects of heat exposure on muscle-tendon interactions and fascicle dynamics in active participants (i.e., during running). We demonstrated that muscle-tendon unit properties and operating fascicle lengths during running were unaffected by environmental temperatures up to 40 min of running at 10 km.h-1. The third study measured the impact of active heat acclimation on muscle-tendon unit properties. While the training protocol (i.e., repeated low-intensity cycling sessions) induced effective physiological adaptations, the properties of muscle-tendon unit assessed and the performance in vertical jump were unchanged. These findings offer the opportunity to improve our understanding of human motor skills responses to heat stress and to provide practical recommendations to coaches and athletes exposed to hot environments.