Réponses de la température musculaire et corporelle pendant la course en montée et en descente

Objectif principal : modifier la température musculaire indépendamment de la température centrale et de la peau, afin d'étudier l'existence de cellules nerveuses sensibles à la température dans le tissu musculaire humain.

Dans les modèles animaux de contrôle thermorégulateur, plusieurs locus de sensation thermique ont été identifiés, notamment dans le muscle, les veines de la peau et de l'abdomen, la colonne vertébrale, les voies respiratoires supérieures, la paroi abdominale, le bas de l'œsophage, l'estomac et l'intestin grêle. Contrairement à ces modèles animaux, dans les modèles humains de contrôle thermorégulateur, généralement, seuls les apports thermiques du cerveau (généralement représentés par la température « centrale », avec des mesures indirectes prises au niveau de l'œsophage, du rectum, de l'intestin ou du canal auditif) sont pris en compte, ainsi que d'autres apports de la peau qui modifient la signalisation centrale du cerveau.

Le nombre limité d'emplacements thermosensibles reconnus chez l'homme n'est probablement pas dû à un très petit nombre de locus thermosensibles, mais plutôt à la difficulté de tester ces emplacements chez l'homme. En effet, le modèle typique pour identifier les emplacements thermiquement sensibles chez les animaux consiste à les calmer, à les ouvrir chirurgicalement, à stimuler la zone d'intérêt avec une sonde chaude ou froide, puis à mesurer les réponses thermorégulatrices ; un protocole clairement inacceptable chez l'homme.

Soutenant l'idée que le manque d'emplacements thermiquement sensibles reconnus est dû aux limitations des tests, plutôt qu'à une inexistence réelle d'emplacements physiques, le chercheur principal de l'application actuelle (Dr. Morris) a précédemment mené une série d'études fournissant des preuves de l'existence de thermorécepteurs dans l'abdomen humain. En effet, des revues récentes concernant le contrôle de la thermorégulation humaine ont mis à jour le nombre de sites thermosensibles pour inclure l'abdomen.

Dans la présente proposition d'étude, les chercheurs pensent avoir identifié un protocole qui identifierait un autre endroit thermosensible : le muscle squelettique humain.

La méthode de mesure du bilan thermique chez l'homme peut être exprimée à l'aide de l'équation suivante :

M ± L = K ± C ± R + E

Où M est la dépense énergétique métabolique, W est la quantité d'énergie échangée avec l'environnement via le travail mécanique, K est la conduction, C est la convection, R est le rayonnement et E est l'évaporation. Ici, si M ± W dépasse K ± C ± R + E, il y aura un stockage de chaleur dans le corps et les températures centrales augmenteront. Inversement, si K ± C ± R + E dépasse M ± W, il y aura une perte de chaleur nette du corps et les températures centrales diminueront. Cependant, comme les humains sont des homéothermes, le corps se régulera généralement de manière à ce que les deux côtés de l'équation soient égaux. Avec le stress thermique, cela se fait principalement par une augmentation de la transpiration qui augmente la perte de chaleur par évaporation.

D'après ce qui précède, cela indiquerait que si le travail externe est manipulé alors que la dépense d'énergie métabolique est maintenue constante, un changement inverse proportionnel du côté de la perte de chaleur de l'équation (principalement par évaporation) est nécessaire. Une façon de manipuler le travail externe consiste à courir à différentes inclinaisons et déclins, car la quantité de travail externe effectuée pendant la course peut être calculée comme le déplacement vertical de l'individu, multiplié par sa masse et son accélération due à la gravité.

Ce type de protocole d'étude n'a été utilisé que deux fois : les deux fois dans les années 1960 et les deux n'utilisant que trois participants masculins. Dans la première étude, il a été observé que lors de la course en montée par rapport au terrain plat, la perte de chaleur par évaporation était inférieure (en raison de la diminution de la transpiration) par la quantité exacte d'énergie calculée par rapport à la quantité perdue dans l'environnement via un travail externe (comme le serait prévu). Il convient de noter, cependant, que la température centrale et la température de la peau - les deux zones thermiquement sensibles reconnues chez l'homme - étaient similaires entre les deux essais. De même, dans la deuxième étude, lors de la course en montée par rapport au terrain plat, la perte de chaleur par évaporation a diminué (conséquence d'une diminution de la transpiration) proportionnellement à la quantité de chaleur perdue au travail externe de la course en montée. De plus, lors de la descente par rapport à la course en montée, la perte de chaleur par évaporation augmentait (en raison de l'augmentation de la transpiration) proportionnellement à la quantité de chaleur provenant de l'environnement lors de la course en descente. Encore une fois, la température centrale et la température de la peau étaient similaires dans les trois essais.

Le changement de la perte de chaleur par évaporation (consécutif aux changements de la transpiration) combiné à l'absence de différence de température centrale et cutanée dans les deux études suggère l'existence de thermorécepteurs dans un endroit corporel autre que le cœur et la peau. La zone la plus probable étant les muscles de la jambe, comme l'a noté l'auteur dans la deuxième étude. La raison de ceci peut être expliquée en conséquence :

Imaginez faire du vélo. L'énergie nécessaire pour faire bouger une personne est produite dans le corps, cependant, l'énergie pour ralentir une personne est produite en activant ses freins, ce qui provoque une friction entre les freins et leurs pneus et les pneus et la route. Si une personne devait toucher ses freins et ses pneus après avoir appliqué les freins, les pneus et les freins seraient chauds en raison de la friction utilisée pour ralentir la personne. Les humains n'ont pas de freins externes comme les vélos, mais comptent plutôt sur leurs jambes pour accélérer et freiner. Comme plus de travail doit être fait pour surmonter la gravité en montée par rapport à la course sur terrain plat, la composante horizontale (c'est-à-dire vitesse de course horizontale) sera plus lente en courant à dépense énergétique métabolique équivalente. A l'inverse, en descente par rapport au terrain plat, le corps est "aidé" par la gravité, et donc, pour maintenir une dépense énergétique équivalente, la personne a besoin de courir plus vite. En conséquence, plus d'actions de freinage se produisent dans les jambes lors de la descente, ce qui entraîne plus de freinage par friction et donc plus de chaleur stockée localement dans le muscle. Ceci, cependant, doit encore être confirmé empiriquement.

Fait important, les deux études menées précédemment dans lesquelles le travail externe était manipulé alors que la dépense énergétique métabolique était maintenue constante incluaient exclusivement des participants masculins. Les femmes (au moins lorsqu'elles sont testées au cours des phases folliculaires précoces à mi-folliculaires du cycle menstruel) semblent avoir des températures corporelles et cutanées inférieures à la fin de l'exercice, mais des températures musculaires squelettiques actives/inactives plus élevées, par rapport aux hommes après l'exercice. De plus, les mécanismes de perte de chaleur par évaporation du corps entier sont atténués chez les femmes par rapport aux hommes en raison d'une production de glandes sudoripares et d'un taux de sudation inférieurs. Cet effet de différence entre les sexes semble devenir plus important dans les populations entraînées en endurance par rapport aux populations non entraînées. En tant que tel, il est plausible que dans les situations qui exigent une plus grande perte de chaleur par évaporation pour s'adapter à plus de chaleur stockée localement dans le muscle squelettique (c. pour augmenter le taux de sudation au-delà d'un certain seuil.

Par conséquent, si les hypothèses de cette étude s'avèrent correctes, les résultats de cette étude démontreraient que les humains ont des thermorécepteurs résidant dans des zones du corps, autres que le noyau et la peau, qui peuvent affecter les réponses de perte de chaleur du corps entier. En plus de fournir des connaissances fondamentales sur la façon dont le corps humain se thermorégule, ces résultats pourraient affecter les politiques en place concernant les protocoles de réchauffement et de refroidissement du corps entier utilisés dans les scénarios d'urgence, sportifs et chirurgicaux. De plus, étant donné le nombre limité de recherches sur la thermorégulation qui ont inclus des femmes, la réussite de cette étude pourrait influencer les pratiques sexospécifiques en matière de sécurité thermique.

Objectif secondaire : Étudier si la température musculaire influence le flux sanguin musculaire et, par conséquent, l'hypotension post-exercice.

En plus de répondre aux questions concernant le contrôle thermorégulateur, la capacité de la présente étude à modifier indépendamment la température musculaire de la peau et de la température centrale peut être utilisée pour répondre à la question concernant l'effet de la température musculaire locale sur le flux sanguin. Une température musculaire élevée a été associée à des changements dans le contrôle cardiovasculaire et à une plus grande vasodilatation post-exercice dans le muscle précédemment actif. Cependant, le muscle est généralement chauffé de l'extérieur, ce qui modifie simultanément la température de la peau, ce qui a également des effets majeurs sur le flux sanguin local et cutané. En conséquence, la méthodologie actuelle nous permettra de modifier la température musculaire tout en maintenant la température centrale et cutanée cohérente entre les essais, ce qui nous permettra d'étudier l'effet indépendant de la température musculaire sur le flux sanguin musculaire. De plus, les chercheurs pensent que ce sera la première tentative de comparaison des effets des différences médiées par la température musculaire dans le flux sanguin musculaire entre les hommes et les femmes.

Objectif tertiaire : course en descente, de durée et d'intensité similaires à l'essai de descente proposé dans cette étude (c'est-à-dire 60 % de la consommation maximale d'oxygène [VO2max], sur une baisse de -10 %, pendant 60 min), est régulièrement utilisée pour étudier les dommages musculaires induits par l'exercice. Plus précisément, des études antérieures ont employé des hommes courant pendant 40 min à 70 % de VO2max sur une baisse de -10 %, 30 min à 70 % de VO2max sur une baisse de -15 %, 60 min à 65 % de VO2max sur une baisse de -10 %, 60 min à 65 % de VO2max sur une baisse de -10 %, et les femmes courant pendant 60 min à 75 % de VO2max sur une baisse de -10 %. Il convient de noter en particulier que bien que les dommages musculaires induits par la course en descente aient été étudiés chez les hommes et les femmes, une seule comparaison entre les sexes au sein de l'étude a été effectuée. Dans cette étude, où les participants ont couru pendant 30 min à 70 % de leur VO2max sur une pente de -15 %, il a été observé que les participants masculins présentaient des marqueurs plus élevés de lésions musculaires induites par l'exercice, par rapport au groupe féminin, 24 h après l'exercice. . De plus, il convient de noter qu'aucune étude à ce jour n'a examiné les interactions entre le sexe et l'inclinaison (c. descente vs terrain plat vs montée) sur les dommages musculaires. Par conséquent, les enquêteurs ont l'intention de prendre des mesures des lésions musculaires car les enquêteurs effectuent de toute façon ces essais de course inclinée.