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Déterminants physiologiques et neuromusculaires
de la réponse aigu et chronique à l’entraînement
Rationnel théorique :
Selon le modèle conventionnel, les adaptations positives associées à l’entraînement du sujet
sportif (approche performance), à la réhabilitation ou encore à l’exercice physique préventif chez le
patient ou le sujet sédentaire (approche santé) sont directement fonction des caractéristiques de la
charge externe d’entraînement / de travail, en terme notamment d’intensité, de volume et de
fréquence (Garber et al., 2011). De très récents travaux suggèrent cependant qu’il existe des
situations pour lesquelles la connaissance seule de la charge externe ne permet pas de prédire la
réponse adaptative du sujet. Par exemple, Burtin et al. (Burtin et al., 2012) ont évalué les bénéfices
d’un programme d’entraînement de 12 semaines sur la fonction cardiorespiratoire et métabolique de
46 patients souffrant de broncho-pneumopathie chronique obstructive. Ces auteurs ont montré que
seuls 63% d’entre eux ont répondu positivement à l’entraînement, alors que la charge de travail
externe était individualisé mais identique pour tous les patients. Le principal facteur discriminant les
sujets "répondeurs" au programme d’entraînement des sujets "non répondeurs" était le niveau de
fatigue musculaire post-exercice, significativement supérieur chez les répondeurs. Les résultats de
cette étude soulignent donc l’importance de développer un certain niveau de fatigue musculaire pour
optimiser les effets de l’exercice physique chronique et ainsi stimuler une réponse adaptative des
différents systèmes mis en jeu au cours de ce dernier (Coffey & Hawley, 2007). Cependant, de
nombreuses interrogations subsistent quant à la quantité de fatigue musculaire nécessaire à
l’obtention d’une réponse adaptative optimisée, notamment lorsque l’on considère que la tolérance à
la fatigue est très largement fonction de l’individu et de la nature de la tâche (Enoka & Stuart, 1992).
Ces interrogations interviennent dans un contexte scientifique où les mécanismes explicatifs de la
fatigue au cours de l’exercice font toujours débat (Amann & Secher, 2010), et où les effets d’un
processus d’entraînement / réentraînement sur cette variable clé du processus d’adaptation
physiologique sont encore méconnus. Notamment, la seule prise en compte d’une composante
physique / physiologique de la fatigue (i.e. réduction induite par l’exercice et réversible de la capacité
du muscle à générer une force) ne permet pas de tenir compte de la complexité de ce phénomène,
qui se traduit également par une limitation de la fonction psychologique. Dès lors, dans le cadre de ce
projet, nous aborderons la fatigue comme un symptôme induit par l’exercice à deux composantes :
une fatigabilité physique / physiologique, correspondant à une diminution objective de la performance
au cours de l’exercice (comme par exemple la réduction de la capacité du muscle à générer une
force) et une fatigabilité perçue, qui traduit un changement de la perception de la difficulté de l’effort
ou une altération de l’état psychologique du sujet (Enoka & Duchateau, 2016). L’utilisation du terme
de fatigabilité permet ici de normaliser le niveau de fatigue mesuré (objectivement ou subjectivement)
en fonction de la demande physique / psychologique de la tâche effectuée. Un éclairage particulier
sera accordé aux conséquences de l’exercice aigu et chronique sur la fonction neuromusculaire.
Objectifs du programme de recherche :
Celui-ci consistera à renforcer le socle de connaissances théoriques et à développer de nouveaux
outils pratiques permettant de :
§
déterminer l’influence de l’exercice aigu et de l’exercice chronique sur les mécanismes de
contrôle de la fatigabilité (dimension physiologique / neuromusculaire (objectif primaire) et
dimension cognitive (objectif secondaire)).
§
définir et quantifier le rapport optimal « dose d’exercices / fatigabilité » et « fatigabilité / réponse
adaptative de l’organisme » qui favorise des adaptations fonctionnelles positives,
§
proposer de nouveaux critères de discrimination des sujets répondeurs / non répondeurs à un
programme d’entraînement / réentraînement.
Répondre à ces différents enjeux est indispensable à l’optimisation de la prescription
individualisée de l’exercice et à l’obtention de bénéfices majorés dans un contexte de performance et
de santé.
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Membre de
Modalités du doctorat :
§
Le candidat sera basé à l’Université Nice Sophia-Antipolis, dans le laboratoire Motricité Humaine
Expertise Sport Santé (LAMHESS ; EA 6312) (http://www.unice.fr/ufrstaps/lamhes/). §
Le candidat sera inscrit dans l’école doctorale Sciences du Mouvement Humain (ED 463 :
http://www.edsmh.univ-mrs.fr). Pour postuler (avant le 20/06/2016) :
Envoyer un CV, une lettre de motivation et les diplômes nécessaires à :
Grégory Blain, Université Nice Sophia Antipolis
UFR STAPS | 261, Rte de Grenoble | BP 3259 | 06205 Nice Cedex 03 | France
[email protected]
Serge Colson, Université Nice Sophia Antipolis
UFR STAPS | 261, Rte de Grenoble | BP 3259 | 06205 Nice Cedex 03 | France
[email protected]
References :
Amann M & Secher NH (2010). Point: Afferent feedback from fatigued locomotor muscles is an
important determinant of endurance exercise performance. J Appl Physiol Bethesda Md 1985 108,
452–454; discussion 457; author reply 470.
Burtin C, Saey D, Saglam M, Langer D, Gosselink R, Janssens W, Decramer M, Maltais F & Troosters
T (2012). Effectiveness of exercise training in patients with COPD: the role of muscle fatigue. Eur
Respir J 40, 338–344.
Coffey VG & Hawley JA (2007). The molecular bases of training adaptation. Sports Med Auckl NZ 37,
737–763.
Enoka RM & Duchateau J (2016). Translating Fatigue to Human Performance: Med Sci Sports Exerc
(in press).
Enoka RM & Stuart DG (1992). Neurobiology of muscle fatigue. J Appl Physiol 72, 1631–1648.
Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee I-M, Nieman DC & Swain DP
(2011). Quantity and Quality of Exercise for Developing and Maintaining Cardiorespiratory,
Musculoskeletal, and Neuromotor Fitness in Apparently Healthy Adults. Med Sci Sports Exerc 43,
1334–1359.
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Physiological and neuromuscular responses to acute and chronic physical training
Rational:
According to the classical model, the health benefits related to exercise depend on the
characteristics of the physical activity and notably the intensity, volume and frequency (i.e. external
workload) (Garber et al., 2011). Recent works have demonstrated, however, that knowledge of the
external workload might not be sufficient to predict the exercise-induced adaptive responses of a given
subject. For example, Burtin et al. (Burtin et al., 2012) evaluated the benefits of a 12-week exercise
rehabilitation program on cardiorespiratory and metabolic functions of 46 patients suffering from
chronic obstructive pulmonary disease. They found that only 63% of the patients demonstrated
positive responses to the program despite the fact that all of them exercised at a similar external
workload. The main factor discriminating between the responsive (to the exercise program) patients
and the non-responsive was the level of peripheral (i.e. muscle) fatigue developed after one session of
training, which was significantly superior in the group of responsive patients. The results of the study
underline the importance of developing a level of peripheral fatigue to trigger an adaptive response of
the different physiological systems involved during physical activity and thus to optimize the beneficial
effects of exercise (Coffey & Hawley, 2007). However, the amount of peripheral fatigue which is
necessary to obtain an optimized individualized response to exercise remains to be determined,
especially when we consider that the tolerance to muscle fatigue may vary considerably from one
subject to another (Enoka & Stuart, 1992). These questions are raised in the scientific framework in
which the mechanisms underlying the regulation of muscle fatigue are still under debate (Amann &
Secher, 2010) and where the effects of an exercise rehabilitation/training program on this key
parameter of the physiological adaptation process are unknown.
Main objectives:
The aim of this project is to reinforce the theoretical knowledge and develop new practical tools
allowing to:
§
Better define and quantify the optimal ratio: “exercise dose / physiological responses” which
allows positive functional adaptations.
§
Better discriminate between the subjects who are responsive to an exercise rehabilitation /
training program and those who are non-responsive.
Answering these challenges is essential to optimize the individualized exercise prescription and
to maximize the health benefits associated with physical activity.
§
§
Requirements / Thesis modalities:
The successful candidate will be based at the University of Nice Sophia Antipolis in the
Laboratoire Motricité Humaine Expertise Sport Santé (LAMHESS, EA 6312)
(http://www.unice.fr/ufrstaps/lamhes/)
The successful candidate will be enroled in the doctorate school post-graduate course program at
the Ecole Doctorale Sciences du Mouvement Humain (ED 463: http://www.edsmh.univ-mrs.fr)
To apply: (application deadline: 20/06/2016)
Send a CV, letter of motivation and relevant grades to:
Grégory Blain, Université Nice Sophia Antipolis
UFR STAPS | 261, Rte de Grenoble | BP 3259 | 06205 Nice Cedex 03 | France
[email protected]
Serge Colson, Université Nice Sophia Antipolis
UFR STAPS | 261, Rte de Grenoble | BP 3259 | 06205 Nice Cedex 03 | France
[email protected]
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References :
Amann M & Secher NH (2010). Point: Afferent feedback from fatigued locomotor muscles is an
important determinant of endurance exercise performance. J Appl Physiol Bethesda Md 1985 108,
452–454; discussion 457; author reply 470.
Burtin C, Saey D, Saglam M, Langer D, Gosselink R, Janssens W, Decramer M, Maltais F & Troosters
T (2012). Effectiveness of exercise training in patients with COPD: the role of muscle fatigue. Eur
Respir J 40, 338–344.
Coffey VG & Hawley JA (2007). The molecular bases of training adaptation. Sports Med Auckl NZ 37,
737–763.
Enoka RM & Duchateau J (2016). Translating Fatigue to Human Performance: Med Sci Sports Exerc
(in press).
Enoka RM & Stuart DG (1992). Neurobiology of muscle fatigue. J Appl Physiol 72, 1631–1648.
Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee I-M, Nieman DC & Swain DP
(2011). Quantity and Quality of Exercise for Developing and Maintaining Cardiorespiratory,
Musculoskeletal, and Neuromotor Fitness in Apparently Healthy Adults. Med Sci Sports Exerc 43,
1334–1359.