Plasticité induite par l'entraînement physique des mécanismes de contrôle moteur chez les patients atteints de la maladie de Parkinson

I. Objectifs du projet de recherche

Objectif 1. Caractériser une influence du cycle HIIT de 8 semaines sur les fonctions neurophysiologiques (NPF) de : (i) les structures corticales motrices (qui dépendent de manière critique de la disponibilité présynaptique de la DA), en utilisant l'EEG, et (ii) les muscles squelettiques engagés dans une tâche motrice. , en utilisant l'EMG de surface. Les fonctions neurophysiologiques suivantes du SNC seront testées lors de l'exécution des tâches motrices bimanuelles auto-initiées dépendant de la disponibilité de l'AD : (i) un niveau d'activation des structures corticales et (ii) la force du couplage fonctionnel entre les structures neurales. Pour les FNP des muscles squelettiques, les chercheurs étudieront une stratégie d'activation des unités motrices. De plus, étant donné que les enquêteurs enregistreront simultanément l'EEG et l'EMG, les enquêteurs évalueront la force du couplage cortico-musculaire.

Hypothèse 1. Les NPF s'amélioreront après le cycle HIIT de 8 semaines par rapport à la ligne de base dans le groupe PD-TR, et se maintiendront un mois après le HIIT. À savoir, les enquêteurs spéculent que pour le moteur dans l'activité du SNC, ce sera : (1) le cortex moteur primaire (M1), la zone motrice supplémentaire (SMA) ; (2) diminution de l'activation du cortex prémoteur latéral (PMC) et du cervelet ; avec augmentation simultanée (3) du couplage fonctionnel de : cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) avec M1, PMC, SMA et cervelet ; (4) diminution du couplage fonctionnel entre M1, PMC, SMA, cervelet et cortex pariétal. Pour la fonction musculaire squelettique, il s'agira d'une amélioration de la stratégie de recrutement des unités motrices. Prenant en compte les données de l'enregistrement simultané de l'activité électrique du cortex cérébral et des muscles squelettiques engagés dans des tâches motrices, les chercheurs supposent un renforcement du couplage corticomusculaire. Dans le groupe PD-NTR, les FPN ne s'amélioreront pas ou même se détérioreront dans le même intervalle de temps.

Objectif 2. Caractériser une influence du cycle HIIT de 8 semaines sur les comportements psychomoteurs (PMB), dépendant de manière critique de la disponibilité du DA et des NPF du cerveau. Les PMB suivants seront testés au cours de plusieurs expériences : (1) tâches de mouvement antiphase bimanuelles auto-initiées pendant les enregistrements simultanés EEG, EMG et de force (2) évaluation de tous les symptômes moteurs et non moteurs de la MP, basée sur l'évaluation neurologique, (3 ) la fonction cognitive globale et plus particulièrement les aspects de la fonction exécutive à l'aide de tests psychologiques.

Hypothèse 2. Les PMB s'amélioreront après le cycle HIIT de 8 semaines par rapport à la ligne de base dans le groupe PD-TR, et se maintiendront un mois après le HIIT, en raison de l'amélioration de la disponibilité de l'AD striatale présynaptique et des NPF. L'amélioration des PMB ne sera pas être présent dans le groupe PD-NTR, ou même les PMB seront aggravés dans le même intervalle de temps.

Objectif 3. Évaluer : (i) l'effet du cycle HIIT de 8 semaines sur le niveau de sécrétion de BDNF, NGF, IGF-1 dans le sang traité comme des marqueurs de l'efficacité de la neuroplasticité (exprimée par l'augmentation induite par l'exercice du niveau de DA présynaptique et l'amélioration des NPF' et des PMB).

Hypothèse 3. Le niveau de sécrétion du BDNF, du NGF et de l'IGF-1 augmentera après le premier et le deuxième cycle du cycle HIIT par rapport à la ligne de base dans le groupe PD-TR, et se maintiendra un mois après le HIIT. Contrairement au groupe PD-TR, l'amélioration du niveau de sécrétion de BDNF, NGF et IGF-1 ne sera pas présente dans le groupe PD-NTR ou même leur niveau diminuera.

II. Justification de la résolution de problèmes scientifiques spécifiques par le projet proposé.

II.1. Application EEG et EMG pour évaluer les NPF des structures corticales cérébrales et des muscles squelettiques II.1.1. Un niveau d'activation des structures corticales neurales sera évalué avec la moyenne EEG et l'analyse des sources (circuits des neurones corticaux).

II.1.2. La force du couplage fonctionnel entre les structures corticales neurales sera évaluée avec une analyse de cohérence EEG-EEG :

II.1.3. La stratégie d'activation des unités motrices du muscle squelettique engagé pendant la tâche motrice sera testée avec une analyse standard EMG de surface et SSA.

II.1.4. La force du couplage cortico-musculaire fonctionnel sera évaluée avec une analyse de cohérence entre les signaux EEG et EMG :

II.2. Les PMB seront évalués sur la base de la performance des tâches motrices et cognitives, et des tests/échelles neurologiques et psychologiques :

II.2.1. Les mouvements de l'index anti-phase bimanuels auto-initiés et les tâches de dextérité bimanuelles seront évalués lors d'enregistrements EEG, EMG et de force simultanés basés sur l'analyse du développement de la force, respectivement.

II.2.2. Évaluation des symptômes moteurs et non moteurs de la MP, basée sur une évaluation neurologique à l'aide de l'échelle d'évaluation unifiée de la maladie de Parkinson (UPDRS) et de l'échelle Hoehn et Yahr (H&Y). Aussi, aux fins d'estimation de la corrélation entre la fonction de dextérité bimanuelle décrite aux points II.2.1, les enquêteurs choisiront dans l'UPDRS les scores dédiés à la fonction manuelle et bimanuelle. À savoir, les enquêteurs analyseront les scores de bradykinésie parkinsonienne du membre supérieur affecté/plus affecté sur la base des éléments 23 à 25 de l'UPDRS (tapotements des doigts, ouverture et fermeture des mains, mouvement des mains pronation-supination ; respectivement). Les enquêteurs analyseront également : (i) une performance des fonctions manuelles de la vie quotidienne basée sur les items 8-11 de l'UPDRS (écriture manuscrite, couper les aliments et manipuler les ustensiles, habillage, hygiène ; respectivement). De plus, les enquêteurs évalueront la qualité de vie à l'aide de l'échelle d'activité quotidienne de Schwab et d'Angleterre (S&E DLA) (Fahn et Elton, 1987).

II.2.3. Évaluation psychologique de la fonction exécutive à l'aide de deux tests : le Trail Making Test (TMT) et le Stroop Test (ST). Dans les tests TMT et ST, le temps nécessaire pour terminer le test est utilisé comme mesure de performance, un temps plus court correspondant à une meilleure performance. De plus, pour exclure les patients atteints de démence, les enquêteurs appliqueront le test Mini Mental State Examination (MMSE) (Folstein et al., 1975).

II.3. Sécrétion de facteurs neurotrophiques dans le sang En utilisant le dosage immuno-enzymatique (technique ELISA), les chercheurs évalueront la sécrétion de BDNF, NGF, IGF-1 sériques dans le sang, responsables de la neurogenèse, de la synaptogenèse et de l'angiogenèse.

III. Plan de travail La réalisation du projet est prévue sur 24 mois. Le projet recrutera deux groupes de patients parkinsoniens : PD-TR - les patients parkinsoniens qui effectueront un cycle d'entraînement physique ; PD-NTR - patients PD non formés et un H-CO - groupe témoin sain qui n'effectuera pas les cycles HIIT.

Le projet commencera par une session de test de base (PRE-HIT) dans les deux groupes PD. Ensuite, le groupe PD-TR effectuera le cycle HIIT de 8 semaines et le groupe PD-NTR n'effectuera pas le cycle HIIT pendant cette période. Ensuite, une semaine et un mois après l'arrêt du cycle HIIT, les enquêteurs effectueront des séances de test dans les groupes PD-TR et PD-NTR. Le groupe témoin en bonne santé ne sera testé qu'à un moment donné, lorsque l'espace du laboratoire ne sera pas occupé par des tests de patients atteints de MP.

IV. Méthodologie de recherche

IV.1. Conception de la recherche Ce projet sera une étude contrôlée longitudinale randomisée (randomisation des enveloppes opaques) à 3 bras. Les enquêteurs recruteront 40 personnes atteintes de MP, qui seront réparties au hasard en deux groupes égaux : PD-TR (N = 20) et PD-NTR (N = 20). Les enquêteurs compareront les résultats de ces deux groupes pour explorer un effet longitudinal des cycles HIIT sur les résultats de mesure. De plus, les enquêteurs recruteront un groupe témoin en bonne santé (H-CO ; N = 20) qui ne sera testé qu'une seule fois et constituera une condition "d'état sain" pour les comparaisons avec les deux groupes de patients atteints de MP. La comparaison de PD-NTR avec H-CO nous montrera les mécanismes des changements pathologiques chez les patients parkinsoniens et la comparaison de PD-TR avec H-CO nous donnera l'occasion d'explorer le caractère des mécanismes (restauration ou compensation) du HIIT induit. changements chez les patients parkinsoniens.

Les 40 personnes atteintes de MP seront qualifiées pour notre étude après avoir reçu un diagnostic de MP idiopathique, sur la base d'une évaluation neurologique. Le diagnostic de la maladie de Parkinson sera basé sur les antécédents médicaux, les examens physiques et neurologiques et la réponse à la L-dopa. IV.2.2. Recrutement des sujets. Les sujets de la MP seront recrutés à la clinique de neurologie de l'Université médicale de Wroclaw (WMU) à Wroclaw, en Pologne, où la personne effectuant l'évaluation des patients neurologiques de la MP dans notre projet (Budrewicz Slawomir, M.D, Ph.D.) est employée comme neurologue des troubles du mouvement. et y consulter des patients parkinsoniens. Compte tenu des capacités et de la position de tête de l'UMG, les enquêteurs sont sûrs que les enquêteurs sont en mesure de recruter et finalement de qualifier 40 patients parkinsoniens. Le groupe témoin de personnes âgées en bonne santé sera recruté sur la base : (i) d'une annonce publique et (ii) de contacts avec les universités du troisième âge et les clubs de personnes âgées de la ville de Varsovie.

IV.2. Procédures d'entraînement Les patients du groupe PD-TR effectueront un cycle HIIT de 8 semaines. Le programme HIIT de 8 semaines consistera en trois séances d'entraînement hebdomadaires d'une heure (chacune consistant en un échauffement de 10 minutes, 40 minutes d'exercices à intervalles de haute intensité et une phase de récupération de 10 minutes à une vitesse volontaire lente ) effectuée sur un vélo ergomètre stationnaire (MONARK, Ergomedic 874E, Suède) qui mesurera la cadence (tours par minute ; [rpm]) et la puissance [W]. Lors de chaque séance d'entraînement, l'exercice fractionné consistera en 8 séries d'intervalles de 5 min, dont 3 min de vélo à ≥ 60 [rpm] mais de préférence à 80-90 [rpm] (phase rapide d'intervalle) et 2 min de vélo à ≤ 60 [tr/min] (phase lente de l'intervalle). Les patients du groupe PD-TR seront rythmés par un métronome et verbalement encouragés par un instructeur à pédaler à la vitesse définie appropriée pour les phases rapide et lente. Les valeurs de cadence seront présentées à chaque sujet en temps réel sur un écran en guise de retour pour contrôler le régime pendant les différentes phases d'intervalle. La fréquence cardiaque (FC ; battements par minute [bpm]) mesurée à l'aide d'un système Polar (Polar, Finlande), la cadence [tr/min] et la puissance [W] seront surveillées et recueillies au cours de chaque séance d'entraînement. Le superviseur de la formation ajustera la résistance pour chaque patient afin d'assurer le cyclisme à la fréquence cardiaque cible (THR) de chaque patient et à une vitesse appropriée. Les patients parkinsoniens pédaleront à 60 % à 75 % de leur FCmax individualisée (fréquence cardiaque maximale). Les patients parkinsoniens seront encouragés à pédaler plus vite (80-90 tr/min soit 30 % plus vite que leur rythme de pédalage volontaire) pendant la phase d'intervalle rapide et à augmenter leur THR toutes les 2 semaines de 5 % (60 % de la FCmax pendant 1 à 2 semaines, 65 % pendant 3 à 4 semaines, 70 % pendant 5 à 6 semaines et 75 % pendant 7 à 8 semaines de période d'entraînement). De plus, les perceptions des patients de l'intensité de l'exercice (pour les phases rapides et lentes de l'intervalle) seront évaluées à l'aide de l'évaluation Borg de l'effort perçu (RPE) (Borg, 1982).

IV.3. Procédures de mesure Tous les sujets parkinsoniens seront examinés pendant leur arrêt médicamenteux, c'est-à-dire après un sevrage nocturne de 12 heures de médicaments anti-parkinsoniens (24 heures pour les médicaments à libération prolongée). La séquence des séances de test pour des méthodes spécifiques est la suivante : 1er jour - (i) prélèvement sanguin ; (ii) tests psychologiques, neurologiques et fonctionnels -> 2ème jour - (i) EEG + EMG + force.

IV.4. Analyse statistique Les enquêteurs effectueront d'abord une comparaison entre les groupes pour toutes les caractéristiques démographiques et cliniques afin de vérifier les différences de base. Cela sera fait en utilisant le test t de Student bilatéral ou les tests U de Mann-Whitney pour les données distribuées normalement et non normalement ou le test exact de Fisher pour les données de contingence. Une analyse de variance à mesures répétées sera utilisée pour effectuer une comparaison entre les groupes des changements dans les points de test. Les effets principaux significatifs seront ensuite soumis à une comparaison post-hoc par paires principalement entre PD-TR et PD-NTR, et PD-TR et H-CO. Une analyse de corrélation (coefficient de corrélation de Pearson ou de Spearman) sera effectuée entre les résultats de l'EEG, de l'EMG (décrivant les NPF), des PMB et des marqueurs de neuroplasticité. Pour toutes les analyses, un niveau de signification sera fixé à α = 0,05 avec des ajustements de Bonferroni pour les comparaisons multiples si nécessaire.