Examen des effets de l'exercice du matin et du soir sur la régulation du glucose chez les adultes atteints de prédiabète (TExIS)

Recrutement, sélection et randomisation des participants. Les participants (n = 20, femmes = 10) seront recrutés sur le campus médical Denver Anschutz de l'Université du Colorado (CU AMC) et la région métropolitaine de Denver environnante à l'aide des e-mails et des dépliants du campus. Les volontaires qui répondent aux critères d'éligibilité initiaux seront programmés pour une visite de dépistage en personne comprenant des laboratoires de dépistage (hormone stimulant la thyroïde (TSH), formule sanguine complète (CBC), panel métabolique complet (CMP), panel lipidique, hémoglobine glyquée (A1c), test de grossesse urinaire chez la femme (bêta gonadotrophine chorionique humaine), électrocardiogramme (ECG) à 12 dérivations, examen des antécédents médicaux et examen physique avec un médecin ou un prestataire de pratique avancée. Les participants potentiels rempliront le questionnaire de préparation à l'activité physique (PAR-Q) pour dépister davantage les contre-indications à l'exercice. 38 Les participants potentiels seront également dépistés pour l'apnée obstructive du sommeil à l'aide du WatchPat (Itamar Medical, Israël) avec un score d'indice d'apnée-hypopnée > 5 étant exclusif car il affecte de manière significative le métabolisme systémique. Le WatchPat utilise une combinaison de tonus artériel périphérique, d'oxymétrie de pouls, de fréquence cardiaque, d'accéléromètres et d'un détecteur de ronflements pour mesurer les éveils liés à l'effort respiratoire et a été validé. 39,40 Les participants qui répondent aux critères d'éligibilité à l'étude ci-dessous seront randomisés en bloc dans un rapport de 1 : 1 (stratifié par sexe) pour terminer soit AM-Ex, soit PM-Ex en premier dans l'étude croisée.

Protocole d'étude et évaluations. L'étude sera réalisée au Centre de santé et de bien-être CU AMC Anschutz (AHWC) et au Centre de recherche translationnelle clinique CU AMC (CTRC). Voir Installations et autres ressources pour plus de détails sur l'AHWC et le CTRC. Les participants subiront des évaluations au départ et à nouveau après avoir terminé chacune des conditions d'exercice.

Conditions d’exercice supervisées le matin et l’après-midi. Les participants effectueront une condition d'exercice aérobique de 3 jours (Remarque : il a été démontré qu'une séance d'exercice modifie la mélatonine). L'exercice sera effectué à 70 % du MHR prévu par l'âge pendant 45 minutes par jour. Les fenêtres horaires d'exercice des participants individuels seront définies par l'heure de réveil habituelle de l'individu (mesurée par actigraphie), avec AM-Ex se produisant entre 0 et 3 heures et PM-Ex se produisant entre 9 et 12 heures après l'heure de réveil habituelle. Ces plages horaires ont été choisies pour définir le matin et le soir pour plusieurs raisons. Premièrement, au cours de la journée de travail traditionnelle, la plupart des adultes font de l'exercice soit avant leur journée de travail, soit après leur journée de travail, avant de se coucher. Deuxièmement, il a été démontré que ces fenêtres temporelles correspondent aux périodes où les schémas circadiens de SI et de mélatonine sont les plus évidents et les plus cohérents. 13,35 Les séances d'exercices seront effectuées sur le tapis roulant de l'AHWC et supervisées par le personnel de l'étude. Des moniteurs HR (Polar H10) seront portés pour garantir l'atteinte de l'intensité cible. L'heure de la séance (heure de la journée), la durée et l'intensité moyenne seront enregistrées pour chaque séance. Les séances d'exercices seront séparées par une période de sevrage de 3 à 4 semaines pour minimiser les effets de l'entraînement sur l'IS et pour tenir compte des phases du cycle menstruel, car il a été démontré que différentes phases menstruelles présentent des SI différents.

Prescription diététique. Au cours de chaque condition, il sera demandé aux participants d'avoir une alimentation équilibrée composée d'environ 50 % de glucides, 30 % de matières grasses et 20 % de protéines. Un régime contrôlé a été choisi pour réduire les effets des différentes compositions de repas lors de l'essai de clamp à insuline du lendemain et ainsi une journée de vie libre standardisée a pu être examinée via CGM.

Évaluations. Toutes les mesures seront effectuées au départ et après chaque condition d'exercice.

Sensibilité à l'insuline (clamp hyperinsulinémique-euglycémique) : protocole dérivé de l'étude originale de validation du clamp à glucose. 45 Après une nuit de jeûne pendant 12 heures, les participants arriveront au CTRC 1 heure après l'heure de réveil habituelle et les signes vitaux de base et la glycémie capillaire seront obtenus. Deux perfusions seront placées par le personnel infirmier sur les bras controlatéraux, une dans la veine antécubitale et une dans le poignet. L'insuline (concentration de 42 unités/700 ml NS) sera démarrée à 40 mU/m2/min et une solution de dextrose à 20 % sera également démarrée et titrée pour maintenir une glycémie capillaire de 90 ng/dL. Le phosphate de potassium (5 mmol/100 ml NS) sera également utilisé à 4 ml/h pour prévenir l'hypokaliémie. Après 100 minutes d'euglycémie, la glycémie capillaire et l'insuline sérique seront obtenues toutes les 10 minutes x3. À 120 minutes, un sérum de glucose, d'insuline, de triglycérides, de FFA, de glycérol et de lactate sera prélevé, la perfusion d'insuline sera arrêtée et le patient recevra un repas. Trente minutes après le repas, le dextrose sera arrêté et le participant sera surveillé pour l'hypoglycémie jusqu'à sa sortie. Le SI sera calculé en utilisant le débit de perfusion de glucose, les pertes urinaires de glucose et la correction de l'espace via la formule décrite précédemment.

Glycémie moyenne libre, temps dans la plage (TIR) ​​et variabilité du glucose (moniteur de glucose continu) : un système de surveillance continue du glucose (CGM ; FreeStyle Libre Pro ; Abbott Industries, Chicago, IL, USA) sera placé le premier jour de conditions de base et d’exercice. Les participants à l'étude seront formés à la façon d'entretenir l'appareil. Les participants porteront le moniteur pendant 5 jours et rendront l'appareil lors de la visite post-conditionnelle (appareil en place du jour 1 au jour 5). En bref, un capteur est inséré à un angle de 45° juste sous la peau du bras du participant à l'aide d'une aiguille d'introduction amovible. Une petite électrode flexible reste incrustée dans la peau pendant 5 jours. L'insertion est rapide et très peu d'inconfort est ressenti. Le glucose du liquide interstitiel du participant réagit avec la couche de glucose oxydase du capteur, produisant un signal électrique qui est enregistré par le récepteur numérique. Le système stocke une valeur moyenne de glucose toutes les 15 minutes et les participants ne connaîtront pas toutes les données de glucose. Toutes les données de glucose sont récupérées via le lecteur à balayage, qui sera utilisé avant le retrait de l'appareil.

Salivary Dim Light Melatonin Offset (DLM-Off) : les participants seront invités à éviter les produits en vente libre ou à base de mélatonine ou les suppléments contenant de la mélatonine pendant la durée de l'étude. La veille du test DLM-Off, les participants seront invités à éviter la caféine, l'alcool, la marijuana, les médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens et suivront le régime prescrit. Le soir précédant le test DLM-Off, il leur sera demandé de placer des lunettes bloquant la lumière, 1 tube de prélèvement de salive, un journal d'échantillonnage et un stylo au chevet et de régler leur alarme pour le lendemain matin à leur heure de réveil habituelle. Le matin de la collecte DLM-Off, les participants resteront au lit et enfileront immédiatement les lunettes anti-lumière. Cinq minutes après le réveil, les participants prélèveront le premier échantillon de salive dans le tube à leur chevet et enregistreront l'heure. La collecte de salive sera terminée dans les 5 minutes. Ce tube sera placé au congélateur et transporté au CTRC sur glace par le participant. Des lunettes anti-lumière seront portées jusqu'à l'arrivée au CTRC dans une salle à lumière contrôlée. Des échantillons de salive seront ensuite collectés par le personnel de l'étude toutes les heures, 1 à 5 heures après le réveil.

Cortisol sérique AM : à l'arrivée au CTRC pour la visite post-conditionnelle, et après la pose IV pour un clamp hyperinsulinémique-euglycémique (voir ci-dessus), un échantillon de sang pour le cortisol sérique AM sera prélevé avant le début de la perfusion d'insuline.

Activité physique (AP) et comportement sédentaire (SB) mesurés par l'appareil : pour chaque condition, l'AP et le SB seront mesurés à l'aide du moniteur d'activité activPAL (PALTechnologies : Glasgow, Écosse). L'activPAL sera remis au participant le jour 1 de l'état et retourné lors de la visite post-état. L'activPAL est un appareil petit (53 x 35 x 7 mm) et léger (15 grammes) qui utilise des informations dérivées d'un accéléromètre sur la position des cuisses pour estimer le temps passé dans différentes positions du corps (c'est-à-dire assis/couché, debout et marcher). Le dispositif est fixé à l'aide d'un tampon adhésif non allergène et positionné sur la ligne médiane de la cuisse, à un tiers de la distance entre la hanche et le genou et a été validé comme mesure objective de PA et SB.

Durée du sommeil, qualité du sommeil et timing du sommeil (actigraphie du poignet, questionnaire) : l'actigraphie du poignet (Actiwatch, Philips Respironics) est bien validée pour l'évaluation de la durée et de la qualité du sommeil et est couramment utilisée pour l'évaluation du sommeil en vie libre48. L'Actiwatch sera portée au poignet non dominant pendant 5 jours consécutifs. En plus d'évaluer le sommeil à l'aide de l'Actiwatch, les participants seront invités à tenir un journal du sommeil pendant ces mêmes 5 jours. Le journal du sommeil comprendra l'heure du coucher, l'heure du réveil, les siestes pendant la journée et une évaluation de la qualité du sommeil. La somnolence diurne sera évaluée à l'aide de l'échelle de somnolence d'Epworth (ESS). L'ESS fournit une mesure valide de la somnolence diurne au cours des sept derniers jours.

Chronotype : le chronotype individuel sera mesuré lors de la visite de référence à l'aide du questionnaire Morningness-Eveningness (MEQ).

Suivi menstruel : pour les participantes ayant leurs règles, un historique menstruel sera pris lors de la visite de dépistage et la grossesse sera évaluée par un test de grossesse urinaire avant l'apparition de chaque condition. Les personnes sexuellement actives devront utiliser une contraception pendant toute la durée du protocole d'étude. Chaque mesure (référence, condition 1 et condition 2) sera séparée par des intervalles de 28 jours, s'alignant ainsi sur le cycle menstruel de la plupart des participantes menstruées. Les participantes menstruées seront évaluées pendant la phase folliculaire avec la prescription d'exercices devant commencer le premier jour du cycle menstruel.

Calcul de la puissance du plan analytique Nos estimations de la taille de l'échantillon et de la puissance étaient basées sur une étude similaire examinant l'effet de la marche rapide sur l'IS chez les femmes âgées. Pour atteindre une puissance de 80 % avec un test t apparié bilatéral pour ce plan croisé 2x2, une taille d’échantillon de n=20 est nécessaire. Cette estimation de puissance suppose une différence moyenne de 412 µmol/min dans la clairance du glucose (Rd), avec un écart type des différences appariées supposé être de 626,2 µmol/min, et le niveau de signification est de 0,05. Anticipant un taux d'abandon de 20 %, 25 sujets seront inscrits pour obtenir un échantillon final de 20 sujets ayant rempli toutes les conditions.

Analyses statistiques pour les objectifs 1 et 2. Les analyses seront effectuées à l'aide du logiciel SAS 9.4 (SAS Institute, Inc (Cary, NC, USA)). Des approches conventionnelles pour l'interprétation et la communication des résultats des analyses statistiques seront utilisées (valeurs p bilatérales et intervalles de confiance à 95 %, et des niveaux de signification de 0,05 seront utilisés pour tous les tests d'hypothèse). La comparaison principale sera le changement du SI (exercice - référence) avec différentes conditions d'exercice. Changements potentiels dans l'IS, la variabilité glycémique, le moment d'arrêt du DLM, le pic et le décalage du cortisol sérique, l'exposition à la lumière, l'activité physique sans exercice, le temps de sédentarité, la durée/le timing du sommeil et la qualité du sommeil/la somnolence subjective seront explorées. Au sein du groupe, les changements seront analysés à l'aide de tests t appariés bilatéraux pour les données normalement distribuées. Les variables continues seront évaluées pour leur normalité et les transformations seront utilisées pour les données non distribuées normalement. Les différences entre les groupes seront explorées à l'aide d'ANOVA à mesures répétées pour les variables normalement distribuées. Des statistiques récapitulatives sur les résultats de faisabilité et d'acceptabilité seront calculées.