Entraînement par intervalles à haute intensité pour les personnes obèses

Signification L'épidémie d'obésité est un problème mondial de santé publique. Des données récentes indiquent que plus de 650 millions d'adultes dans le monde (~13%) sont considérés comme obèses. L'obésité est l'un des principaux facteurs de risque du diabète sucré de type 2 (DT2) et 90 % des cas de DT2 sont attribuables à un excès de masse grasse. On pense que le lien entre l'obésité et le DT2 est intrinsèquement lié à la résistance à l'insuline (IR). L'IR se caractérise par un effet atténué de l'insuline sur la diminution de la glycémie circulante au niveau de tout le corps et/ou une réponse plus faible de certains tissus à l'action de l'insuline. Par exemple, le muscle squelettique est responsable d'environ 70 % de l'absorption de glucose postprandiale stimulée par l'insuline et joue un rôle clé dans le maintien de la sensibilité à l'insuline du corps entier et de l'homéostasie glycémique. De plus, l'IR est l'un des premiers défauts détectables précédant l'hyperglycémie, présent jusqu'à 10 ans avant le diagnostic du diabète.

Bien que la cause de la RI induite par l'obésité soit complexe et multifactorielle, les effets bénéfiques de l'entraînement physique dans la prévention et le traitement de la RI sont bien établis. Chez les personnes atteintes d'IR, une amélioration de l'action de l'insuline sur le métabolisme du glucose dans le muscle squelettique est l'un des principaux effets induits par l'entraînement physique. Par exemple, des recherches antérieures ont démontré qu'une seule séance d'exercice réduisait le stress cellulaire, ce qui pouvait contribuer à l'augmentation de la sensibilité à l'insuline induite par l'exercice. Malgré l'efficacité de l'entraînement physique sur la RI, la majorité des individus n'atteignent pas les niveaux d'activité physique minimum recommandés : 30 minutes ou plus d'activité physique d'intensité modérée au moins 5 jours par semaine, ou 20 minutes d'activité physique vigoureuse au moins 3 jours par semaine, ou une combinaison de ceux-ci, en plus des activités de la vie quotidienne. Il convient de noter que le manque de temps et la difficulté d'accès aux installations pour faire de l'exercice sont souvent cités comme des obstacles à l'activité physique.

Dans ce contexte, l'entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT), qui consiste en de courtes périodes d'exercice intense (≥ 80 % de la fréquence cardiaque maximale) alternées avec des périodes de récupération active ou de repos, est une stratégie d'entraînement relativement efficace en termes de temps pour améliorer santé métabolique et a été considéré comme plus agréable qu'un entraînement continu d'intensité modérée à vigoureuse. Le HIIT augmente la capacité oxydative des muscles squelettiques et induit un remodelage physiologique comme les changements favorisés par un entraînement aérobie continu d'intensité modérée. Le HIIT semble efficace pour améliorer la sensibilité à l'insuline, en particulier chez les personnes à risque ou atteintes de DT2. Une étude précédente utilisant 10 x 60 secondes d'intervalles de cyclisme (∼90% de la fréquence cardiaque maximale) entrecoupées de 60 secondes de récupération active, trois fois par semaine sur une période de deux semaines, réduit l'hyperglycémie et augmente la capacité oxydative des muscles squelettiques chez les patients atteints de DT2. Des données récemment publiées ont montré qu'un programme HIIT de 8 semaines entraînait une diminution de l'IR chez les personnes obèses et favorisait également une plus grande expression des protéines liées au métabolisme oxydatif dans le muscle squelettique. Bien que le HIIT puisse être une option efficace pour améliorer la sensibilité à l'insuline et le contrôle glycémique chez les personnes à risque de DT2, la plupart des études HIIT ont été menées principalement en laboratoire traditionnel et peuvent ne pas être pratiques pour la population générale.

Innovation L'approche courante pour étudier les effets de l'exercice consiste soit à utiliser des tapis roulants ou des ergomètres à vélo. Ces approches ont limité la traduction à un scénario de "vrai mot". Parmi les obstacles généralement signalés pour un programme d'activité physique régulier figurent le manque de temps, la difficulté d'accéder à des installations pour faire de l'exercice et une faible motivation. L'objectif de l'étude proposée est d'étudier les effets d'un programme HIIT utilisant une alternative d'exercice appropriée (montée d'escaliers) sur l'IR chez les personnes obèses et à risque de DT2. Monter des escaliers peut être considéré comme une activité de la vie quotidienne et est facilement accessible. Des études antérieures ont montré qu'une courte montée d'escaliers (<6 min) augmentait considérablement l'absorption de glucose postprandiale chez les hommes d'âge moyen présentant une tolérance au glucose altérée et les sujets âgés atteints de DT2. Une autre étude a montré que 6 semaines d'un bref programme intermittent de montée d'escaliers à haute intensité étaient efficaces pour améliorer la condition cardiorespiratoire chez les individus en bonne santé, mais n'amélioraient pas l'IR. Plus récemment, une étude préliminaire a examiné l'effet de 6 semaines de brefs exercices intermittents de montée d'escaliers sur le contrôle glycémique chez les personnes atteintes de DT2. Les auteurs ont rapporté que le protocole (3 épisodes de 1 minute de montée et de descente répétées d'un seul escalier) était insuffisant pour induire des améliorations du contrôle de la glycémie. Dans ce contexte, le volume était trop faible (environ 50 marches) et il n'y avait pas de progression du volume d'entraînement dans le temps. De plus, les auteurs ont compté le temps passé à descendre les escaliers dans le cadre du combat d'une minute, ce qui a peut-être réduit encore plus le temps passé à monter les escaliers. Pour remédier à ces limitations, l'étude proposée mettra en œuvre un protocole plus prolongé avec une augmentation progressive du volume d'exercice et ne comptera que le temps passé à monter les escaliers. À la connaissance de l'auteur, aucune étude n'a testé cette approche utilisant le HIIT chez des personnes obèses et à risque de DT2. Les résultats de cette étude aideront à traduire les preuves fondées sur la recherche en pratique clinique et contribueront à prévenir ou à traiter les personnes à risque de DT2 avec une approche non pharmacologique et peu coûteuse. Ce sujet fait partie du domaine d'intervention "Cellule et organisme" du Nouveau-Mexique - Réseau d'idées d'excellence en recherche biomédicale (NM-INBRE) pour faire progresser la compréhension de la santé humaine.

Approche L'étude est une conception d'intervention intra-sujet de 8 semaines où les participants seront testés avant et après l'intervention. 20 participants (10 hommes et 10 femmes) seront recrutés dans la communauté locale par le biais d'affiches publicitaires et d'interactions individuelles. Avant d'accepter de participer à l'étude, les participants recevront un consentement éclairé écrit, qui sera approuvé par le comité d'examen institutionnel de l'institution locale. Les critères d'inclusion comprennent un indice de masse corporelle (IMC) ≥ 30 kg/m2 ; évaluation du modèle d'homéostasie pour la résistance à l'insuline (HOMA-IR) ≥ 2,71 ; aucune crainte d'être totalement submergé sous l'eau; absence de blessures orthopédiques, diagnostics de DT2 ou d'intolérance au glucose, maladies aiguës ou chroniques connues et utilisation actuelle d'anti-inflammatoires, d'hypoglycémiants ou d'autres médicaments connus pour affecter le métabolisme. Les sujets qui répondent aux exigences initiales subiront une prise de sang à jeun. Les personnes dont le métabolisme du glucose est altéré (glycémie à jeun > 126 mg/dL) seront exclues. Les chercheurs veilleront à l'inclusion d'hommes et de femmes d'origines ethniques différentes. La taille d'échantillon requise a été calculée a priori en fonction des changements dans le HOMA-IR en utilisant un niveau alpha de 0,05 et une puissance de 80 %. Avant l'entraînement physique, les participants subissent : une prise de sang à jeun pour les mesures de la glycémie et de l'insuline, une analyse anthropométrique et de la composition corporelle, et un test d'effort gradué maximal.

Le protocole d'entraînement physique consiste en 8 semaines de HIIT utilisant la montée d'escaliers avec une fréquence de 3 fois par semaine, totalisant 24 séances d'entraînement. Pendant la première semaine du programme d'exercices d'entraînement d'escalier, les sujets se réuniront au bâtiment de formation pédagogique de l'UNM (Escalier 2). Les 7 semaines suivantes, les sujets peuvent effectuer le programme d'exercices dans l'escalier qui leur convient le mieux et approuvé par l'équipe de recherche. L'échauffement consistera en 2 minutes de montée et de descente des escaliers à un rythme confortable. L'exercice intermittent de haute intensité comprendra 6-12 x 30 secondes d'ascension à un effort total à un rythme modéré. Une récupération de marche de 30 secondes se produira entre les séances d'exercice. Après la séance d'exercices, le sujet marchera pendant une période de récupération de 2 minutes. Chaque séance durera entre 10 et 15 minutes. Le nombre de combats (6-12) sera augmenté progressivement au fil des semaines. Au cours de la première (semaine 1) et de la dernière semaine (semaine 8) du programme d'exercices, les sujets seront surveillés par un physiologiste de l'exercice qualifié. Au cours de ces visites supervisées, la fréquence cardiaque et l'évaluation de l'effort perçu (échelle OMNI) seront mesurées à la fin de chaque montée d'escalier et après la récupération active. Les sujets auront la possibilité de demander une surveillance supplémentaire s'ils le souhaitent. Les semaines 2 à 7 OMNI seront auto-enregistrées par les sujets.

Mesures Résistance à l'insuline - Après un jeûne de 10 heures et au moins 72 heures avant et après l'entraînement, des échantillons de sang veineux seront prélevés pour la mesure de la glycémie et de l'insuline. HOMA-IR (calculé par [glucose (mmol)] x [insuline (µU/ml)] ÷ 22,5) sera déterminé à partir des concentrations de glucose et d'insuline à jeun.

Mesures anthropométriques et de composition corporelle - La taille et la masse corporelle seront mesurées à l'aide d'une balance analogique avec stadiomètre couplé. L'IMC sera calculé en utilisant la taille en m et la masse corporelle en kg. Les valeurs de graisse corporelle relative (% BF) seront déterminées par pesée sous-marine (UWW) au volume pulmonaire résiduel mesuré. Les 3 essais UWW les plus élevés ± 100 g seront moyennés et utilisés pour le calcul du volume corporel. Le volume corporel sera corrigé du volume pulmonaire résiduel à l'aide de la technique de dilution de l'oxygène des terres sèches afin que la densité corporelle puisse être calculée et convertie en formule %BF.

Consommation maximale d'oxygène - La consommation maximale d'oxygène sera mesurée à l'aide d'un protocole de test à rampe maximale effectué sur un tapis roulant. La vitesse sera augmentée toutes les 60 secondes à un rythme individuel, qui sera basé sur le questionnaire d'historique d'exercice du participant (Veterans Specific Activity Questionnaire), pour induire la fatigue dans les 8 à 12 minutes. Les gaz expirés seront analysés à l'aide d'un chariot métabolique. La fréquence cardiaque (FC) sera enregistrée en continu à l'aide d'une ceinture émettrice de FC (série S810i, Polar, USA).

Calculs et analyses statistiques Les données seront présentées sous forme de moyenne ± écart type. Un logiciel statistique sera utilisé pour l'analyse statistique. Le test de Shapiro-Wilk sera utilisé pour analyser la normalité des données. L'aire sous la courbe (AUC) pour l'insuline et le glucose sera calculée à l'aide de la méthode trapézoïdale. Pour l'étude 1, un test t de Student sera utilisé pour analyser les effets de la formation (pré vs post). Pour l'étude 2, une analyse de variance bidirectionnelle (ANOVA) sera utilisée pour tester l'effet des deux protocoles d'exercice (facteur 1 = avant et après 8 semaines d'entraînement et facteur 2 = séance unique vs séances multiples). Si des valeurs F statistiquement significatives sont observées, un test post hoc de Tukey sera effectué. Le niveau alpha est fixé à P ≤ 0,05 pour la signification statistique.

Problèmes potentiels et stratégies : L'abandon et l'observance sont des limites aux interventions d'entraînement physique. Les chercheurs offriront des séances de formation à trois moments différents par jour (tôt le matin, l'après-midi et le soir) pour s'adapter aux personnes ayant des horaires différents. De plus, les participants seront indemnisés pour le temps.