le seuil ventilatoiresplf.fr/wp-content/uploads/2014/11/j2-1-rrichard... · isocapnic buffering…...

Le Seuil Ventilatoire

Ruddy RICHARD Service de Médecine du Sport et des Explorations Fonctionnelles CHU G. Montpied, 58 rue Montalembert, 63003 Clermont-Ferrand Cedex 1

[email protected]

Conflits d’intérêt

13 mars 2014

•  Intérêts financiers : néant

•  Liens durables ou permanents : néant

•  Interventions ponctuelles : néant

•  Intérêts indirects : néant

PLAN

Les constatations Les inflexions ventilatoires, la réponse ventilatoire à l’exercice en rampe Des inflexions au seuil Relation dyspnée – seuil ventilatoire L’utilisation du seuil ventilatoire

L’interprétation Inflexions ventilatoires et protocole d’exercice Relation VE / VCO2 Lactate et énergie d’origine anaérobie Déterminants de la dyspnée Seuil et entraînement

Conclusion

13 mars 2014

Les constatations : Les inflexions ventilatoires

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Graphique modifié à partir de : Principles of Exercise Testing and Interpretation. Wasserman K et al. Williams&Wilkins Ed 1994

Remarques spécifiques à cet exemple : 1)  Sujet contrôle « sportif » 285 W 2)  Cinétique des paramètres métaboliques et ventilatoires lors d’une épreuve en rampe d’exercice, incrément de 15 W/min (19 paliers) 3)  1er seuil 150 W (53% du max) 4)  2ème seuil 240 W (84% du max)

Les constatations : Entre les deux inflexions de la ventilation 1)  VE/Puissance est parallèle à VCO2/Puissance 2)  VE/VCO2 est stable 3)  Le lactate augmente 4)  Le pH est stable 5)  les HCO3

- diminuent

13 mars 2014

PLAN



Conclusion

13 mars 2014

Les constatations : Des inflexions au seuil


Lactate Threshold Anaerobic Threshold Seuil aérobie Seuil ventilatoire SV1…

Isocapnic Buffering… Zone de compensation ventilatoire…

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Les constatations :

Les questions suscitées par ces constatations ? 1)  L’ajustement ventilatoire (les cassures) est-il (sont-elles) lié(es) au

protocole d’exercice : la rampe d’incrément de charge, le sujet sportif.

2)  Le parallélisme des pentes de VE et VCO2 reflète-t-il une relation physiologique (mécanistique).

3)  L’augmentation de la lactatémie au-delà de la première cassure ventilatoire est-elle le reflet d’une contribution énergétique d’origine anaérobie.

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

00:00:00 00:07:12 00:14:24 00:21:36

VO2,

VCO

2 (m

l/min

)

VO2VCO2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0:00:00 0:05:46 0:11:31 0:17:17 0:23:02

VE

(l/m

in)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

00:00:00 00:07:12 00:14:24 00:21:36

VO2,

VCO

2 (m

l/min

)

VO2VCO2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0:00:00 0:05:46 0:11:31 0:17:17 0:23:02

VE

(l/m

in)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

00:00:00 00:07:12 00:14:24 00:21:36

VO2,

VCO

2 (m

l/min

)

VO2VCO2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0:00:00 0:05:46 0:11:31 0:17:17 0:23:02

VE

(l/m

in)

Les constatations : Relation Dyspnée / Seuil

Pic de puissance

Pic de VO2

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Les constatations : Relation Dyspnée / Seuil

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Les constatations :





4)  Quels sont les déterminants de la sensation de dyspnée perçue au dessus du seuil ventilatoire.

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014

Les constatations : Utilisation pratique du seuil

Intensité d’apparition de la dyspnée ! Compréhension des mécanismes impliqués dans la spirale du

déconditionnement.

! Quantification objective de la limitation fonctionnelle des patients.

! Critère de gravité en insuffisance cardiaque (11 ml·kg-1·min-1)

! Médecine du travail (aptitude au poste de travail)

Zone cible de l’entraînement / réentraînement

! Recommandation d’activité : 30 min, 3 × sem. en essoufflement

! Prescription du réentraînement des patients

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Les constatations :






5)  L’intensité associée au seuil est-elle une intensité cible de l’entraînement.

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014







L’interprétation : Question n°1

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

L’interprétation : Question n°1 La réponse est : oui et non

La méthode du V-slope est basée sur une épreuve en rampe d’incrément. Rampe qui va favoriser l’analyse du point d’inflexion ventilatoire. Une méthode, des abaques etc… sont applicables dès lors que nos sujets à évaluer :

1) Se situent dans la gaussienne de la population de référence.

2) Sont étudiés par une méthodologie similaire à la méthodologie de référence.

Beaver WL et al. J Appl Physiol. 1986; 60(6):2020-2027

10 Sujets sains âgés de 19 à 39 ans

Epreuve en rampe incrémentée de 15 W·min-1

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

L’interprétation : Question n°1 La réponse est : oui

A

De multiples publications font références à cette méthode pour la détermination d’un seuil ventilatoire PUBMED : Articles Ventilatory threshold 2234

Ventilatory threshold and exercise testing 1303

Ventilatory threshold and exercise testing and healthy subject 56

Ventilatory threshold and exercise testing and athletes 97

Ventilatory threshold and exercise testing and COPD 43

Ventilatory threshold and exercise testing and heart failure 193

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

L’interprétation : Question n°1 La réponse est : non

B

Vitesse : Fixe

Pente : 2 % / 2 min

Vitesse : 0,4 m·sec-1 / 3 min

Pente : 2 % / 3 min Vitesse : Fixe

Pente : 2% / 2min

Kang J et al. Eur J Appl Physiol. 2001; 84:291-295

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


Kang J et al. Eur J Appl Physiol. 2001; 84:291-295

B UM ♂ VO2 40-44 ml·kg-1·min-1

UW ♀ VO2 38-40 ml·kg-1·min-1

TM ♂ VO2 62-64 ml·kg-1·min-1

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014








13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


A

C3H6O3 C3H5O3- + H+

Acide lactique(La) Lactate(La-) + H+ pk=3,9 Acide fort

(K+ + HCO3-) + (H+ + La-) (K+ + La-) +(H2CO3)

pk=6,1 Acide faible, Acide carbonique

H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O pH=6.1 + log([HCO3-]/0,03×PCO2)

MAIS …

L’acide lactique n’est pas la seule source de protons à l’effort

Les bicarbonates ne sont pas la seule source de tamponnement à l’effort

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


A Autre source de production de protons, hydrolyse de l’ATP

ATP + 2H2O ADP + Pi + H3O+ Energie

Ion hydronium H3O+ - H+(aq)

Autres sources de tampons

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


13 mars 2014

0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes

Control Injection Electrolysis

pH

Minutes

0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes


pH

Minutes0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes


pH

Minutes0 5 10 15 20

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

0 5 10 15 200

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 2060

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 205

10

15

20

25

30

RER

VE L

/min

HR

(bpm

)

Minutes

CO

L/m

in

Minutes

0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes


pH

Minutes

0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes


pH

Minutes0 5 10 15 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

70

75

80

85

90

95

100

105

0 5 10 15 2022

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 5 10 15 20

7.18

7.20

7.22

7.24

7.26

7.28

7.30

7.32

7.34

7.36

7.38

7.40

7.42

Lact

ate

mm

ol/L

PaO

2 m

mH

g

PaC

O2

(mm

Hg)

Minutes


pH

Minutes0 5 10 15 20

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

0 5 10 15 200

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 2060

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 205

10

15

20

25

30

RER

VE L

/min

HR

(bpm

)

Minutes

CO

L/m

in

Minutes

pH

Lact

ate

(mm

ol/l)

PaC

O2 (

mm

Hg)

VE (l/

min

)

20 sujets VO2 ≠ 50-55 ml.kg-1.min-1

3 passages 60 enregistrements 100% de VO2max Données soumises Pour publication

B

"

"

"

"

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014








13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion



A

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


Données non publiées relatives à la publication :

Dufour S et al. J Appl Physiol. 2006; 100:1238-1248

18 sujets :

Epreuve par paliers de 2 min

En normoxie (FiO2=21%)

En hypoxie (FiO2=14%) VO2max (normoxie) 63,21,2 ml·kg-1·min-1

B

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014








13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

L’interprétation : Question n°4 La réponse est : de multiples facteurs

Forster HV et al. Compr Physiol. 2012; 2:743-777

A

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


Forster HV et al. Compr Physiol. 2012; 2:743-777

Traduit par F Péronnet et B Aguilaniu

A 1)  Aucun stimulus unique ni aucune combinaison de stimuli expliquant de

façon convaincante l’hyperpnée de l’exercice n’ont été identifiés.

2)  Le couplage de l’hyperpnée à la dépense métabolique n’est pas causale mais dû à ce que ces variables sont liées par un facteur commun qui relie les réponses circulatoire et ventilatoire à l’exercice.

3)  Les stimuli dont on pense qu’ils agissement au niveau de chémorécepteurs pulmonaires, cardiaques, carotidiens ou intracrâniens ne sont pas les principaux médiateurs de l’hyperpnée.

4)  Des stimuli provenant des membres qui travaillent et qui parviennent au cerveau par des afférences spinales contribuent à l’hyperpnée de l’exercice.

5)  L’hyperventilation observée à l’exercice intense n’est pas due de façon majeure à l’acidose lactique agissant sur les chémorécepteurs carotidiens.

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


Maladie de McArdle Glycogénose de type 5 Glycogène Glucose-1-Phosphate A l’effort : !  Pas de Pyruvate !  Pas de lactate !  Pas d’H+

!  Pas de diminution du pH !  QR=VCO2/VO2<1

B

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


Riley M et al. J Appl Physiol. 1993; 75(2):745-754

1 1c

2 2c

3 3c

1,2,3 McArdle

1c, 2c, 3c Témoins VE, Lactate en fonction de VO2 (ml·kg-1·min-1)

·  VE

■ Lactate

Ñ  Valeurs de récupération

Rôle important de la douleur, fatigue des MI à l’effort, dans l’apparition de l’hyperpnée

B

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014








13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


13 mars 2014

A

1) Le contrôle de la respiration mitochondriale est régulé par [ADP] cytoplasmique ([ADP]c) (Chance B 1955) 2) L’augmentation de [ADP]c stimule la glycolyse 3) L’augmentation du pyruvate est le reflet de l’augmentation de la glycolyse 4) Le pyruvate produit est soit consommé soit transformé en lactate 5) La formation de lactate est impliquée dans l’équilibre [NADH2]/[NAD] ! L’intensité d’exercice qui est associée à une augmentation de la lactatémie est une intensité à laquelle la respiration mitochondriale doit-être stimulée. ! Les facteurs de stimulation favorisent la réponse adaptative.

DESTABILISATION ! STIMULATION ! ADAPTATION

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


13 mars 2014

B

Abondante littérature dans la prescription de l’entraînement Réentraînement par rapport au seuil Interrogation PUBMED : !Lactate Threshold and Training 890 !Lactate Threshold and Training and COPD 20 !Lactate Threshold and Training and Heart Failure 22 !Ventilatory Threshold and Training and COPD 22 !Ventilatory Threshold and Training and Heart Failure 46 !Lactate Threshold and Endurance training 450

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

PLAN



Conclusion

13 mars 2014

Conclusion 1/2

13 mars 2014

Pour le premier seuil : EN PRATIQUE CLINIQUE RIEN NE CHANGE ! Une rupture ventilatoire est identifiable lors d’une épreuve d’effort incrémentée en rampe ou par paliers. ! Cette intensité est associée à un inconfort respiratoire qui correspond chez le sujet déconditionné à l’apparition de la dyspnée. ! Au dessus de cette intensité la respiration mitochondriale doit-être stimulée et ce facteur de stimulation favorise les mécanismes de biogenèse. C’est une intensité cible de l’entraînement.

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Conclusion 1/2

13 mars 2014

Pour le premier seuil : INTERPRETATION PHYSIOLOGIQUE ! Les stimuli à l’origine du décrochement ventilatoire sont multiples et les mécanisme impliqués incomplètement identifiés. ! La production énergétique est aérobie, la contribution anaérobie (minime) est limitée aux phases de transitions et aux intensités maximales lorsque les capacités aérobies ne peuvent plus augmenter (proche de VO2max). ! Le CO2 d’origine métabolique (différence entre RER et QR) n’est pas proportionnel aux protons de la dissociation de l’acide lactique (pas de rapport stoechiométrique). ! La lactatémie est un reflet d’un signal d’erreur mitochondrial.

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

Remerciements

13 mars 2014

F. Péronnet (Montréal / Ottawa – Canada)

J. Lonsdorfer (Strasbourg –France)

Wasserman -

Wasserman +

B. Wallaert – B. Aguilaniu

Le Seuil Ventilatoire

Ruddy RICHARD Service de Médecine du Sport et des Explorations Fonctionnelles CHU G. Montpied, 58 rue Montalembert, 63003 Clermont-Ferrand Cedex 1

[email protected]



Le modèle initialement proposé par K.Wasserman et ses collaborateurs repose sur 7 affirmations dont certaines sont inexactes ou incomplètes. Uniquement la n°1 fait l’objet d’un consensus. (F.Péronnet et B.Aguilaniu)

13 mars 2014

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


13 mars 2014

A

Lactate

Les constatations

L’interprétation

Conclusion


13 mars 2014

A

Les constatations

L’interprétation

Conclusion

le seuil ventilatoiresplf.fr/wp-content/uploads/2014/11/j2-1-rrichard... · isocapnic buffering…...

Documents