Physiological and perceptual responses to incremental exercise testing in healthy men: effect of exercise test modality

Abstract

In a randomized cross-over study of 15 healthy men aged 20-30 years, we compared physiological and perceptual responses during treadmill (T) and cycle (C) exercise test protocols matched for increments in external work rate - the source of increased locomotor muscle metabolic and contractile demands. The rate of O2 consumption (V̇O2) and CO2 production (V̇CO2) were higher at the peak of T vs. C (p≤0.05). Nevertheless, work rate, minute ventilation (V̇E), tidal volume (VT), breathing frequency (fR), inspiratory capacity (IC), inspiratory reserve volume (IRV), tidal esophageal (Pes,tidal) and transdiaphragmatic pressure swings (Pdi,tidal), peak expiratory gastric pressures (Pga,peak), the root mean square of the diaphragm EMG (EMGdi,rms) expressed as a percentage of maximum EMGdi,rms (EMGdi,rms%max), and dyspnea ratings were similar at the peak of T vs. C (p>0.05). Ratings of leg discomfort were higher at the peak of C vs. T (p≤0.05), even though peak V̇O2 was lower in C. V̇O2, V̇CO2, V̇E, fR, Pes,tidal, Pdi,tidal and Pga,peak were higher (p≤0.05), while VT, IC, IRV, EMGdi,rms%max, and ratings of dyspnea and leg discomfort were similar (p>0.05) at all or most submaximal work rates between modalities. Our findings highlight important differences (and similarities) in physiological and perceptual responses at maximal and submaximal work rates during incremental T and C exercise testing protocols. The lack of effect of modality on peak work rate, advocates for the use of this readily available parameter to determine optimal training intensity, regardless of exercise training mode.Dans une étude croisée randomisée sur 15 hommes en bonne santé âgés de 20 à 30 ans, nous avons comparé les réponses physiologiques et perceptives pendant un test d’effort sur tapis roulant (T) et sur une bicyclette ergométrique (C) auxquels les augmentations de taux de travails étaient identiques - le taux de travail étant la source de l'augmentation des demandes contractiles et métaboliques des muscles locomoteurs. Les taux de consommation d'oxygène (V̇O2) et de production de CO2 (V̇CO2) étaient plus élevés au pic de T vs C (p ≤ 0,05). Néanmoins, le taux de travail, la ventilation (VE), le volume courant (VT), la fréquence respiratoire (FR), la capacité inspiratoire (CI), le volume de réserve inspiratoire (VRI), les pressions eosophagiennes et transdiaphragmatique de la respiration courante (Pes, tidal) et (Pdi, tidal), les pressions gastriques maximale (Pga, pointe), ainsi que la racine carré de la moyenne du EMG du diaphragme (EMGdi,rms) exprimé en pourcentage d'un maximum de EMGdi, rms (EMGdi,rms%max), et les cotes de dyspnée étaient tous similaires à la pic de T vs C (p> 0,05). Les notes de l'inconfort des jambes étaient plus élevées à l'apogée de C vs. T (p ≤ 0,05), même si le V̇O2 pic était plus faible en C. V̇O2, V̇CO2, VE, FR, Pes,tidal Pdi,tidal et Pga,pointe était plus élevé (p ≤ 0,05), tandis que VT, CI, VRI, EMGdi,rms%max, et les cotes de la dyspnée et de l’inconfort des jambes étaient semblables (p> 0,05) à tout ou la majorité des taux de travail sous-maximaux entre les modalités. Nos résultats mettent en évidence des différences importantes (et des similitudes) dans les réponses physiologiques et perceptives au pic et aux taux de travail sous-maximaux pendant les protocoles de test d'exercice incrémentaux sur T et C. L'absence d'effet de la modalité sur le taux de travail à pic, préconise l'utilisation de ce paramètre facilement disponible pour déterminer l'intensité d'entraînement optimal, quel que soit le mode de l'exercice