Thérapie par la chaleur et étude de la fonction musculaire
Améliorer la puissance critique et la fonction musculaire chez les personnes âgées grâce à la thermothérapie
La tolérance à l'exercice diminue avec l'âge et la sédentarité. La puissance critique musculaire (CP) est une mesure sensible de la tolérance à l'exercice qui est encore plus pertinente et prédictive de la performance d'endurance que la VO2max.
Bien que des preuves récentes indiquent que la PC et la fonction musculaire diminuent avec l'âge, la cause de cette diminution de la PC et la meilleure façon d'atténuer la diminution de la PC sont inconnues.
Cette étude va :
- Mesurez la CP de l'extenseur du genou chez les individus jeunes et âgés et déterminez dans quelle mesure les changements dans l'apport d'oxygène musculaire (par ex. fonction artérielle de résistance, débit sanguin maximal à l'effort), masse musculaire et composition (par ex. la taille du muscle entier, la section transversale des fibres musculaires) et la consommation d'oxygène des mitochondries (par ex. respiration couplée maximale des fibres perméabilisées biopsiées des extenseurs du genou) contribuent à la diminution de la PC avec l'âge.
- Examiner l'efficacité de deux thérapies différentes (1. Entraînement par intervalles à haute intensité, HIIT et 2. Thérapie thermique musculaire) pour améliorer la fonction musculaire et la puissance critique chez les adultes jeunes et plus âgés.
- Examiner l'impact de l'inactivité musculaire (2 semaines d'immobilisation des jambes), un contributeur potentiel à la diminution de la fonction musculaire avec le vieillissement, sur la fonction musculaire et la puissance critique et déterminer si la thermothérapie est un moyen efficace de minimiser l'impact de l'inactivité sur la fonction musculaire et la puissance critique.
Aperçu de l'étude
Statut
Les conditions
Type d'étude
Inscription (Anticipé)
Phase
- N'est pas applicable
Contacts et emplacements
Coordonnées de l'étude
- Nom: Jayson Gifford, Ph.D.
- Numéro de téléphone: 8014223090
- E-mail: jaysongifford@byu.edu
Sauvegarde des contacts de l'étude
- Nom: Robert Hyldahl, Ph.D.
- Numéro de téléphone: 8014223090
- E-mail: robhyldahl@byu.edu
Lieux d'étude
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Utah
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Provo, Utah, États-Unis, 84602
- Recrutement
- Brigham Young University
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Contact:
- Robert Hyldahl, Ph.D.
- Numéro de téléphone: 8014223090
- E-mail: robhyldahl@byu.edu
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Contact:
- Jayson Gifford, Ph.D.
- Numéro de téléphone: 801-422-3090
- E-mail: jaysongifford@byu.edu
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Chercheur principal:
- Jayson Gifford, Ph.D.
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Chercheur principal:
- Robert Hyldahl, Ph.D.
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Chercheur principal:
- Chad Hancock, Ph.D.
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Critères de participation
Critère d'éligibilité
Âges éligibles pour étudier
Accepte les volontaires sains
Sexes éligibles pour l'étude
La description
Critère d'intégration:
- 18-95 ans
- Actuellement, aucune maladie cardiovasculaire ou métabolique (par ex. insuffisance cardiaque, diabète)
- capacité à effectuer des exercices d'extension du genou
Critère d'exclusion:
- Enceinte
- Maladie cardiovasculaire ou métabolique actuelle (par ex. insuffisance cardiaque, diabète)
- avoir participé à un entraînement physique au cours des 6 derniers mois
- incapacité à effectuer un exercice d'extension du genou
Plan d'étude
Comment l'étude est-elle conçue ?
Détails de conception
- Objectif principal: TRAITEMENT
- Répartition: ALÉATOIRE
- Modèle interventionnel: PARALLÈLE
- Masquage: SEUL
Armes et Interventions
Groupe de participants / Bras |
Intervention / Traitement |
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EXPÉRIMENTAL: Effet de l'entraînement par intervalles à haute intensité
Les sujets jeunes et plus âgés participeront à un entraînement par intervalles à haute intensité sur une jambe des extenseurs du genou droit (4 intervalles de 4 minutes à 80 % de la puissance aérobie maximale avec des intervalles de repos de 4 minutes entre les deux, 3x par semaine pendant 6 semaines). La fonction musculaire et la puissance critique des extenseurs du genou seront mesurées avant et après les 6 semaines de traitement. |
Les sujets effectueront des exercices intenses d'extension du genou sur une jambe 3 fois par semaine pendant 6 semaines. Plus précisément, les sujets seront assis dans un ergomètre d'extension de genou personnalisé et effectueront une extension dynamique du genou sur une jambe (similaire au cyclisme sur une jambe) pendant qu'ils effectueront l'exercice. Après un échauffement de 6 minutes à ~20% de la puissance aérobie maximale de cette jambe (déterminée lors d'un test d'effort gradué d'extension du genou sur une jambe), les sujets effectueront 4 épisodes de 4 minutes à ~80% de la puissance aérobie maximale. Une récupération de 4 minutes à ~40% se produira entre chaque séance d'exercice. Un retour au calme sera prévu à la fin de l'exercice. Au total, les sujets effectueront 40 minutes d'exercice d'extension du genou sur une jambe, 3 fois par semaine pendant 6 semaines. La puissance aérobie maximale (déterminée par un test d'effort gradué) sera déterminée à nouveau à 3 semaines pour ajuster de manière appropriée l'intensité de l'entraînement.
Autres noms:
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EXPÉRIMENTAL: Effet de la thermothérapie musculaire
Les sujets jeunes et plus âgés participeront à un entraînement de thérapie par la chaleur sur une seule jambe (quadriceps fémoral, 120 minutes de diathermie à ondes courtes pour élever la température musculaire à ~ 39 ° C) 3 fois par semaine pendant 6 semaines. La fonction musculaire et la puissance critique des extenseurs du genou seront mesurées avant et après les 6 semaines de traitement. |
Les sujets recevront une thermothérapie musculaire sur les muscles extenseurs du genou (diathermie à ondes courtes) pendant 120 minutes pour chaque visite.
Plus précisément, les sujets seront allongés sur le dos tandis que des unités de diathermie à ondes courtes (Megapulse II) seront placées sur le quadriceps fémoral et activées à 800 impulsions par seconde avec une durée d'impulsion de 400 microsecondes.
Nos recherches précédentes (ex.
Hafen et al 2018- Exposition répétée au stress thermique...) a indiqué que ce traitement élève la température musculaire à ~39C, une température similaire induite par l'exercice.
Autres noms:
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SHAM_COMPARATOR: Effet de la thérapie par la chaleur musculaire factice
Les sujets jeunes et plus âgés participeront à un simulacre de traitement d'entraînement de thermothérapie sur une jambe des extenseurs du genou droit (120 minutes avec une unité de diathermie à ondes courtes positionnée sur la jambe, mais non allumée) 3 fois par semaine pendant 6 semaines. La fonction musculaire et la puissance critique des extenseurs du genou seront mesurées avant et après les 6 semaines de traitement. |
Plus précisément, les sujets assignés au hasard au groupe fictif recevront le même traitement que le groupe de chaleur (même nombre de visites et mis en place avec les unités de chauffage appliquées à la jambe pendant 2 heures à chaque visite) sauf, à l'insu de l'un ou l'autre des groupes, les unités de chauffage seront ne jamais être activé pour le groupe fictif.
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SHAM_COMPARATOR: Effet de l'immobilisation avec la thérapie par la chaleur fictive quotidienne
Les jeunes sujets (18-35 ans) subiront 2 semaines d'immobilisation des jambes tout en recevant 2 heures d'un traitement de thermothérapie factice chaque jour. Pour le traitement fictif, l'appareil de chauffage sera appliqué sur le membre, mais, à l'insu du participant, il ne sera pas allumé. La fonction musculaire et la puissance critique des extenseurs du genou seront mesurées avant et après les 2 semaines d'immobilisation de la jambe. |
Plus précisément, les sujets assignés au hasard au groupe fictif recevront le même traitement que le groupe de chaleur (même nombre de visites et mis en place avec les unités de chauffage appliquées à la jambe pendant 2 heures à chaque visite) sauf, à l'insu de l'un ou l'autre des groupes, les unités de chauffage seront ne jamais être activé pour le groupe fictif.
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EXPÉRIMENTAL: Effet de l'immobilisation avec la thermothérapie quotidienne
Les jeunes sujets (18-35 ans) subiront 2 semaines d'immobilisation des jambes tout en recevant 2 heures de traitement de thermothérapie chaque jour. La thermothérapie consistera en 120 minutes de diathermie à ondes courtes pour élever la température du muscle quadriceps fémoral à ~ 39 ° C. La fonction musculaire et la puissance critique des extenseurs du genou seront mesurées avant et après les 2 semaines d'immobilisation de la jambe. |
Les sujets subiront 2 semaines d'immobilisation des membres (un modèle de désuétude musculaire).
Plus précisément, une genouillère sera placée sur l'une des jambes des sujets et pliée à une flexion de 60 degrés pour empêcher le pied de toucher le sol en position debout.
Les sujets recevront une paire de béquilles et on leur demandera de marcher avec des béquilles pendant 2 semaines, en évitant de porter du poids avec la jambe immobilisée.
Autres noms:
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Que mesure l'étude ?
Principaux critères de jugement
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Puissance critique musculaire
Délai: 3-8 semaines
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La tolérance à l'effort musculaire, quantifiée en puissance critique, sera évaluée avant et après chaque intervention. Le résultat principal sera le changement de puissance critique, exprimé en Watts, suscité par chaque intervention. Plus précisément, les participants effectueront 3 à 5 puissances différentes d'exercice d'extension du genou sur une jambe aussi longtemps qu'ils le pourront. Par la suite, la ligne de meilleur ajustement entre le travail total effectué et la durée de chaque essai de puissance de sortie sera utilisée pour quantifier la puissance critique, exprimée en watts. |
3-8 semaines
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Mesures de résultats secondaires
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Fonction de l'artère de résistance
Délai: 3-8 semaines
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La fonction artérielle de résistance sera évaluée avec la technique Passive Leg Movement (PLM) avant et après chaque intervention. La principale variable d'intérêt sera le changement du débit sanguin de pointe provoqué par le PLM d'avant à après chaque intervention. Plus précisément, le PLM sera effectué avec un membre de l'équipe de recherche déplaçant l'articulation du genou d'un sujet dans une amplitude de mouvement de 90 degrés, à une fréquence de 1 Hz pendant 60 secondes. Ce mouvement passif provoque une réponse hyperémique qui sera quantifiée par échographie Doppler de l'artère fémorale et exprimée en ml/min. La moyenne de débit sanguin la plus élevée sur 1 seconde pendant le mouvement sera identifiée comme la réponse maximale du débit sanguin. La principale variable d'intérêt sera le changement du débit sanguin de pointe provoqué par le PLM d'avant à après chaque intervention. |
3-8 semaines
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Débit sanguin maximal pendant l'exercice
Délai: 3-8 semaines
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Le débit sanguin maximal atteint pendant l'exercice sera déterminé avant et après chaque intervention. La principale variable d'intérêt sera l'évolution du débit sanguin maximal à l'effort d'avant à après chaque intervention, exprimée en ml/min. Plus précisément, le flux sanguin d'exercice sera évalué en quantifiant la réponse hyperémique maximale, exprimée en ml/min, à l'exercice actif d'extension du genou sur une jambe. Après un échauffement, les sujets effectueront un exercice d'extension maximale du genou sur une jambe pendant 3 minutes tandis que le flux sanguin est quantifié par échographie Doppler (Logiq E, GE) de l'artère fémorale. Le débit sanguin moyen atteint au cours des 30 dernières secondes de l'exercice sera identifié comme le débit sanguin maximal d'exercice, exprimé en ml/min. |
3-8 semaines
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Taille des fibres musculaires
Délai: 3-8 semaines
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La section transversale des fibres musculaires biopsiées du vaste latéral traité sera utilisée pour quantifier la taille du muscle avant et après chaque intervention. La principale variable d'intérêt sera l'évolution de la section transversale moyenne des myofibres, exprimée en micromètres carrés, d'avant à après chaque intervention. Plus précisément, les échantillons de biopsie musculaire seront montés sur un bouchon en gomme adragante. Les échantillons congelés seront collés sur une lame de microscope pour la coloration. Les lames seront incubées avec des anticorps marqués par fluorescence. La CSA sera quantifiée pour chaque fibre à l'aide du logiciel Olympus CellSens, puis moyennée pour toutes les fibres de la lame. |
3-8 semaines
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Fonction mitochondriale musculaire
Délai: 3-8 semaines
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La fonction mitochondriale musculaire sera mesurée dans les fibres perméabilisées biopsiées du vaste externe avant et après chaque intervention. Plus précisément, la respiration couplée maximale (c'est-à-dire OXPHOS ou État 3) sera mesuré avec une électrode de type clark (O2K, Oroboros) et exprimé en picomoles d'oxygène consommé par seconde. La principale variable d'intérêt sera le changement de la respiration maximale de couple d'avant à après chaque intervention. |
3-8 semaines
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Section transversale du vaste latéral
Délai: 3-8 semaines
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La section transversale du vaste externe traité sera mesurée par imagerie par résonance magnétique avant et après chaque intervention. La principale variable d'intérêt sera l'évolution de la surface transversale, exprimée en centimètres carrés, d'avant à après chaque intervention. Plus précisément, l'IRM sera utilisée pour évaluer la section transversale du muscle entier du vaste latéral. Les participants seront scannés en position couchée dans un scanner IRM 3.0 Tesla (Siemens). Une séquence d'impulsions IRM Siemens 2-D multi-coupes à rappel de gradient (GRE) sera utilisée. Les images seront prises en tranches tous les 5 mm, ce qui donne un temps de séquence total d'environ 2 minutes. Cela fournira des images en coupe du vaste externe de la base du fémur (condyles distaux) jusqu'à l'aine. . |
3-8 semaines
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Collaborateurs et enquêteurs
Parrainer
Les enquêteurs
- Directeur d'études: Jayson Gifford, Ph.D., Brigham Young University
- Chercheur principal: Robert Hyldahl, Ph.D., Brigham Young Univeristy
Publications et liens utiles
Publications générales
- Gifford JR, Richardson RS. CORP: Ultrasound assessment of vascular function with the passive leg movement technique. J Appl Physiol (1985). 2017 Dec 1;123(6):1708-1720. doi: 10.1152/japplphysiol.00557.2017. Epub 2017 Sep 7.
- Park SY, Ives SJ, Gifford JR, Andtbacka RH, Hyngstrom JR, Reese V, Layec G, Bharath LP, Symons JD, Richardson RS. Impact of age on the vasodilatory function of human skeletal muscle feed arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016 Jan 15;310(2):H217-25. doi: 10.1152/ajpheart.00716.2015. Epub 2015 Nov 20. Erratum In: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017 Feb 1;312(2):H347.
- Gifford JR, Garten RS, Nelson AD, Trinity JD, Layec G, Witman MA, Weavil JC, Mangum T, Hart C, Etheredge C, Jessop J, Bledsoe A, Morgan DE, Wray DW, Rossman MJ, Richardson RS. Symmorphosis and skeletal muscle V̇O2 max : in vivo and in vitro measures reveal differing constraints in the exercise-trained and untrained human. J Physiol. 2016 Mar 15;594(6):1741-51. doi: 10.1113/JP271229. Epub 2016 Jan 19.
- Hanson BE, Proffit M, Gifford JR. Vascular function is related to blood flow during high-intensity, but not low-intensity, knee extension exercise. J Appl Physiol (1985). 2020 Mar 1;128(3):698-708. doi: 10.1152/japplphysiol.00671.2019. Epub 2020 Jan 9.
- Hafen PS, Preece CN, Sorensen JR, Hancock CR, Hyldahl RD. Repeated exposure to heat stress induces mitochondrial adaptation in human skeletal muscle. J Appl Physiol (1985). 2018 Nov 1;125(5):1447-1455. doi: 10.1152/japplphysiol.00383.2018. Epub 2018 Jul 19.
- Hafen PS, Abbott K, Bowden J, Lopiano R, Hancock CR, Hyldahl RD. Daily heat treatment maintains mitochondrial function and attenuates atrophy in human skeletal muscle subjected to immobilization. J Appl Physiol (1985). 2019 Jul 1;127(1):47-57. doi: 10.1152/japplphysiol.01098.2018. Epub 2019 May 2.
- Poole DC, Burnley M, Vanhatalo A, Rossiter HB, Jones AM. Critical Power: An Important Fatigue Threshold in Exercise Physiology. Med Sci Sports Exerc. 2016 Nov;48(11):2320-2334. doi: 10.1249/MSS.0000000000000939.
- Helgerud J, Hoydal K, Wang E, Karlsen T, Berg P, Bjerkaas M, Simonsen T, Helgesen C, Hjorth N, Bach R, Hoff J. Aerobic high-intensity intervals improve VO2max more than moderate training. Med Sci Sports Exerc. 2007 Apr;39(4):665-71. doi: 10.1249/mss.0b013e3180304570.
- Brunt VE, Howard MJ, Francisco MA, Ely BR, Minson CT. Passive heat therapy improves endothelial function, arterial stiffness and blood pressure in sedentary humans. J Physiol. 2016 Sep 15;594(18):5329-42. doi: 10.1113/JP272453. Epub 2016 Jun 30.
- Kim K, Reid BA, Casey CA, Bender BE, Ro B, Song Q, Trewin AJ, Petersen AC, Kuang S, Gavin TP, Roseguini BT. Effects of repeated local heat therapy on skeletal muscle structure and function in humans. J Appl Physiol (1985). 2020 Mar 1;128(3):483-492. doi: 10.1152/japplphysiol.00701.2019. Epub 2020 Jan 23.
Dates d'enregistrement des études
Dates principales de l'étude
Début de l'étude (ANTICIPÉ)
Achèvement primaire (ANTICIPÉ)
Achèvement de l'étude (ANTICIPÉ)
Dates d'inscription aux études
Première soumission
Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité
Première publication (RÉEL)
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Dernière mise à jour publiée (RÉEL)
Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité
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Autres numéros d'identification d'étude
- F2020-023
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