– CERVOX

Dans le paradigme classique de la physiologie de l?exercice, les capacités cardio-respiratoires et la fatigue musculaire fixent les limites de la tolérance à l?effort physique. Cependant, il existe des situations expérimentales où il n?est pas possible d?expliquer la limitation de la performance à l?exercice au travers de ce paradigme, et il apparait ainsi nécessaire de chercher un cadre conceptuel alternatif. Des études récentes ont souligné les modifications induites au niveau du cerveau par la réalisation d?un exercice, comme une modification de la perfusion cérébrale, de l?oxygénation cérébrale et de l?excitabilité neuronale. Aussi, plusieurs études suggèrent que dans certaines conditions, le système nerveux central pourrait stimuler de façon inadéquate les motoneurones, phénomène qualifié de ?fatigue centrale?. Cependant, le phénomène de limitation centrale à l?exercice et ses mécanismes physiologiques sous-jacents restent à clarifier. Le métabolisme cérébral et la réponse neurohumorale à un exercice fatigant sont ainsi à étudier de façon à proposer un nouveau paradigme susceptible d?expliquer les phénomènes de limitation à l?effort. Parmi les situations où le paradigme classique de limitation des performances à l?effort n?apparait pas correspondre aux observations expérimentales, l?exercice en environnement hypoxique est particulièrement intéressant. Certaines données suggèrent en effet que la réponse cérébrale à l?effort est modifiée de façon substantielle en hypoxie par rapport à la condition normoxique. Ainsi, dans le présent projet, nous nous proposons d?évaluer l?effet de l?hypoxie sur l?adaptation du cerveau à l?exercice chez le sujet sain. En particulier, l?objectif est d?évaluer la réponse neurophysiologique du cerveau, incluant la perfusion et l?oxygénation cérébrales, l?activation cérébrale, l?excitabilité corticale, ainsi que la commande motrice résultante, au cours d?un exercice fatigant réalisé en inhalant un mélange gazeux normoxique ou hypoxique. Pour atteindre cet objectif, des approches méthodologiques complémentaires seront utilisées en situation d?exercice en normoxie ou en hypoxie : l?imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sera utilisée pour évaluer l?activation cérébrale, la technique d??arterial spin labelling? (ASL) par résonance magnétique nucléaire permettra la mesure de la perfusion cérébrale régionale, la technique de ?near-infrared spectroscopy? (NIRS) sera utilisée afin de mesurer l?oxygénation tissulaire, l?enregistrement des potentiels moteurs évoqués en réponse à une stimulation magnétique transcraniale (TMS) permettra l?évaluation de l?excitabilité corticale, la mesure du niveau d?activation centrale (par TMS) et du signal électromyographique (EMG) seront utilisés afin d?évaluer la commande centrale. De plus, de façon à prendre en compte l?effet de la masse musculaire impliquée dans l?exercice et la durée de l?exposition à l?hypoxie, l?adaptation du cerveau à l?exercice en hypoxie sera évaluée pour des taches motrices impliquant des petites (adduction du pouce) et des grosses (doubles extensions des genoux, cycloergométrie) masses musculaires ainsi que pour une exposition hypoxique aigue (<1 h) ou prolongée (plusieurs heures : 6 h). L?approche multi-techniques proposée sera rendue possible par la collaboration de trois partenaires experts dans l?évaluation du cerveau et en physiologie de l?exercice (Institut Fédératif de Recherche ?RMN Biomédical et Neurosciences? Université Joseph Fourier et Centre Hospitalier Universitaire, Grenoble; Laboratoire de ?Physiologie de l?exercice?, Centre Hospitalier Universitaire, St Etienne; Laboratoire ?Efficience et déficience motrice?, Université Montpellier I, Montpellier). Notre hypothèse est que l?hypoxie augmente les perturbations cérébrales associées avec la réalisation d?un exercice fatigant, en induisant une réduction de la perfusion et de l?oxygénation cérébrale, une altération de l?excitabilité corticale et de l?activation centrale ainsi qu?une plus grande modification de la commande centrale, et ce particulièrement lorsque qu?une grosse masse musculaire est sollicitée et lorsque l?exposition hypoxique est prolongée. Ce projet vise à renouveler notre vision de la limitation des performances humaines à l?effort physique ainsi que notre compréhension de la tolérance à l?effort en conditions hypoxiques. Ce dernier aspect est particulièrement intéressant pour la médecine du sport et d?altitude traitant de la tolérance à l?effort et à l?hypoxie d?altitude, ainsi que dans le cadre des pathologies caractérisées par une hypoxémie et une intolérance à l?effort telles que les pathologies respiratoires comme la broncho-pneumopathie chronique obstructive par exemple.