Dysfonctions cardiaques transitoires induites par un exercice physique prolongé (Exploration mécanistique par une approche translationnelle)

L activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d évaluer l implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l utilisation de l échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d appréhender la fonction myocardique par l intermédiaire de l évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l animal, nous a permis d évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l organe entier et de l organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d espèces réactives dérivées de l oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l Homme et l animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l EPP.Regular physical activity is beneficial for cardiovascular health. However, recentstudies have uncovered the presence of cardiac dysfunctions following prolonged physical exercise(PPE), such as marathon racing, or long-distance triathlons like the Ironman . These cardiacdysfunctions are often associated with damage at the myocardial level. Recently, someechocardiographic studies suggested that these dysfunctions were linked to a diminished myocardialcontractility and relaxation capacity. Nonetheless, the specific impact of PPE on myocardial propertiesremains controversial, and the mechanisms underlying these dysfunctions are thus far unknown.Therefore, within this context, the objectives of this PhD research were to i) verify the purporteddecrease in myocardial contractility and relaxation capacity following PPE, and ii) evaluate the rolesof the B-adrenergic pathway and oxidative stress in the alteration of cardiac function. In order toexplore this adequately, two different approaches were used. Firstly, a clinical approach wasemployed, based on the use of high resolution echocardiography (or more specifically, a leading edgetechnique known as Speckle Tracking Echocardiography), and allowed us to characterise myocardialfunction via the evaluation of left ventricular strain and torsion during a cardiac cycle. The secondfundamental approach, using an animal model, allowed us to evaluate cardiac function following PPEin rats; at a whole organ (in vivo) level and at an isolated organ (ex vivo) level, during both resting andstress (ß-adrenergic) conditions. Complementary investigations were conducted on myocardial tissueto evaluate oxidative stress (GSH/GSSG,MDA) and markers of myocardial damage (troponin I), afterhaving blocked NAD(P)H oxidase (Nox); an enzyme strongly involved in the production of oxidativestress at the cardiac level. Our findings clearly demonstrate, in both humans and animals, a decrease inmyocardial contractility and relaxation capacity, associated with an increase in markers of myocardialdamage, following PPE. Whilst the ß-adrenergic pathway does not appear to be involved in thesedysfunctions, our results indicate that oxidative stress plays a major role, since cardiac function isrestored following PPE when the Nox is blocked.AVIGNON-Bib. numérique (840079901) / SudocSudocFranceF

Activité physique, Mitochondrie et Biothérapies au cœur de la lutte contre l’insuffisance cardiaque : « Projet ACTIMBIO-CARDE »

The research project that I want to carry out after obtaining my HDR is entitled « Physical Activity, Mitochondria and Biotherapies at the heart of the fight against heart failure – ACTIMBIO-CARDE project » and divided into two parts.The part 1 will focus on the determination of signaling pathways involved in cardiac mitochondria dysfunction, which is one of the major causes of heart failure. After determining these pathways at the molecular and genetic levels, the complementary work of this first part will allow us to determine the role of physical activity in modulating the function of cardiac mitochondria. The long-term objective of the work will be to determine specific therapeutic targets and physical modalities of practice to fight against the occurrence of heart failure in humans and more particularly diastolic heart failure. This first part will be translational by performing experiments in rodents but also in humans. The part 2 will focus on the identification of new biotherapies related to microvesicles derived from different cell types (e.g. platelets, neutrophils, endothelial cells) to fight the occurrence of heart failure induced by mitochondrial dysfunction. After identifying these biotherapies, the complementary work of this second part will allow us to determine the role of physical activity in the amplification or not of the effect of these biotherapies on cardiac mitochondrial function and more generally on cardiac function. The long-term objective of the work will be to develop effective biotherapies and define strategies for the practice of a physical activity to fight against the occurrence of diastolic heart failure in humans.Le projet de recherche que je souhaite mener après l’obtention de mon HDR s’intitule « Activité physique, Mitochondrie et Biothérapies au cœur de la lutte contre l’insuffisance cardiaque – projet ACTIMBIO-CARDE » et se découpe en deux volets. Le volet 1 s’intéressera à définir des voies de signalisation impliquées dans la dysfonction des mitochondries cardiaques qui représente une des causes majeures de survenue de l’insuffisance cardiaque. Après avoir défini ces voies à l’étage moléculaire et génétique, les travaux complémentaires de ce premier volet nous permettrons de déterminer le rôle de l’activité physique dans la modulation de la fonction des mitochondries cardiaques. A plus long terme, l’objectif des travaux sera de déterminer des cibles thérapeutiques et des modalités de pratique physique précises afin de lutter contre la survenue de l’insuffisance cardiaque chez l’Homme et plus particulièrement l’insuffisance cardiaque diastolique. Ce premier volet se voudra translationnel en réalisant des expériences chez le rongeur mais également chez l’Homme. Le volet 2 s’intéressera à identifier de nouvelles biothérapies en lien avec les microvésicules dérivées de différents types cellulaires (e.g. plaquettes, neutrophiles, cellules endothéliales) afin de lutter contre la survenue de l’insuffisance cardiaque induite par des dysfonctions mitochondriales. Après avoir identifié ces biothérapies, les travaux complémentaires de ce deuxième volet nous permettrons de déterminer le rôle de l’activité physique dans l’amplification ou non de l’effet de ces biothérapies sur la fonction mitochondriale cardiaque et plus globalement sur la fonction cardiaque. A plus long terme, l’objectif des travaux sera d’élaborer des biothérapies efficaces et de définir des stratégies pour la pratique d’une activité physique afin de lutter contre la survenue de l’insuffisance cardiaque diastolique chez l’Homme

Transient cardiac dysfunction induced by a prolonged and strenuous exercise : A translational approach of the underlying mechanisms of cardiac fatigue

L’activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l’atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d’évaluer l’implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l’altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l’utilisation de l’échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d’appréhender la fonction myocardique par l’intermédiaire de l’évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l’animal, nous a permis d’évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l’organe entier et de l’organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d’espèces réactives dérivées de l’oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l’Homme et l’animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l’EPP.Regular physical activity is beneficial for cardiovascular health. However, recentstudies have uncovered the presence of cardiac dysfunctions following prolonged physical exercise(PPE), such as marathon racing, or long-distance triathlons like the “Ironman”. These cardiacdysfunctions are often associated with damage at the myocardial level. Recently, someechocardiographic studies suggested that these dysfunctions were linked to a diminished myocardialcontractility and relaxation capacity. Nonetheless, the specific impact of PPE on myocardial propertiesremains controversial, and the mechanisms underlying these dysfunctions are thus far unknown.Therefore, within this context, the objectives of this PhD research were to i) verify the purporteddecrease in myocardial contractility and relaxation capacity following PPE, and ii) evaluate the rolesof the B-adrenergic pathway and oxidative stress in the alteration of cardiac function. In order toexplore this adequately, two different approaches were used. Firstly, a clinical approach wasemployed, based on the use of high resolution echocardiography (or more specifically, a leading edgetechnique known as Speckle Tracking Echocardiography), and allowed us to characterise myocardialfunction via the evaluation of left ventricular strain and torsion during a cardiac cycle. The secondfundamental approach, using an animal model, allowed us to evaluate cardiac function following PPEin rats; at a whole organ (in vivo) level and at an isolated organ (ex vivo) level, during both resting andstress (ß-adrenergic) conditions. Complementary investigations were conducted on myocardial tissueto evaluate oxidative stress (GSH/GSSG,MDA) and markers of myocardial damage (troponin I), afterhaving blocked NAD(P)H oxidase (Nox); an enzyme strongly involved in the production of oxidativestress at the cardiac level. Our findings clearly demonstrate, in both humans and animals, a decrease inmyocardial contractility and relaxation capacity, associated with an increase in markers of myocardialdamage, following PPE. Whilst the ß-adrenergic pathway does not appear to be involved in thesedysfunctions, our results indicate that oxidative stress plays a major role, since cardiac function isrestored following PPE when the Nox is blocked

Dysfonctions cardiaques transitoires induites par un exercice physique prolongé : Exploration mécanistique par une approche translationnelle

Regular physical activity is beneficial for cardiovascular health. However, recentstudies have uncovered the presence of cardiac dysfunctions following prolonged physical exercise(PPE), such as marathon racing, or long-distance triathlons like the “Ironman”. These cardiacdysfunctions are often associated with damage at the myocardial level. Recently, someechocardiographic studies suggested that these dysfunctions were linked to a diminished myocardialcontractility and relaxation capacity. Nonetheless, the specific impact of PPE on myocardial propertiesremains controversial, and the mechanisms underlying these dysfunctions are thus far unknown.Therefore, within this context, the objectives of this PhD research were to i) verify the purporteddecrease in myocardial contractility and relaxation capacity following PPE, and ii) evaluate the rolesof the B-adrenergic pathway and oxidative stress in the alteration of cardiac function. In order toexplore this adequately, two different approaches were used. Firstly, a clinical approach wasemployed, based on the use of high resolution echocardiography (or more specifically, a leading edgetechnique known as Speckle Tracking Echocardiography), and allowed us to characterise myocardialfunction via the evaluation of left ventricular strain and torsion during a cardiac cycle. The secondfundamental approach, using an animal model, allowed us to evaluate cardiac function following PPEin rats; at a whole organ (in vivo) level and at an isolated organ (ex vivo) level, during both resting andstress (ß-adrenergic) conditions. Complementary investigations were conducted on myocardial tissueto evaluate oxidative stress (GSH/GSSG,MDA) and markers of myocardial damage (troponin I), afterhaving blocked NAD(P)H oxidase (Nox); an enzyme strongly involved in the production of oxidativestress at the cardiac level. Our findings clearly demonstrate, in both humans and animals, a decrease inmyocardial contractility and relaxation capacity, associated with an increase in markers of myocardialdamage, following PPE. Whilst the ß-adrenergic pathway does not appear to be involved in thesedysfunctions, our results indicate that oxidative stress plays a major role, since cardiac function isrestored following PPE when the Nox is blocked.L’activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l’atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d’évaluer l’implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l’altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l’utilisation de l’échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d’appréhender la fonction myocardique par l’intermédiaire de l’évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l’animal, nous a permis d’évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l’organe entier et de l’organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d’espèces réactives dérivées de l’oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l’Homme et l’animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l’EPP

Five-Year Trend in Adherence Rate to Aerobic Physical Activity Guidelines among Korean Adults in Metropolitan Cities: 2016–2020 Korea Community Health Survey

This study investigated the five-year (2016–2020) trend in physical activity adherence rate (PAR)—before and after the onset of the COVID-19 pandemic—and its association with socioeconomic status and community environment among Korean adults. Data were analyzed from the Korea Community Health Survey 2016–2020 concerning adults (19–65 years old) living in seven metropolitan municipalities of South Korea (N = 190,761). The independent variables were socioeconomic status (household income and educational attainment) and community environment (density of physical activity facilities and social cohesion), and the dependent variable was the PAR, as measured by the International Physical Activity Questionnaire-Short Form, a recall-based subjective survey. Multilevel logistic regression models with age, sex, and body mass index as covariates were applied. The results showed that the PAR increased from 37.26% (2016) to 40.84% (2019), during the pre-COVID-19 pandemic, but it sharply decreased to 31.59% (2020) during the COVID-19 confinement (trend p < 0.001); PAR disparities were observed following socioeconomic status, as indicated by household income (trend p < 0.001) and educational attainment (trend p < 0.001). Furthermore, significant moderation effects were observed from socioeconomic status and community environment, but the direction of the effects varied by indicator and COVID-19-related confinement period. Lower educational attainment and higher income were associated with a greater decrease in PAR during the pandemic. This study shows that PAR substantively decreased in South Korea during the COVID-19 pandemic, although it had shown a steady increase through 2019. In addition, PAR disparities by socioeconomic status were found, and socioeconomic status and community environment had distinct influences on PAR trends, depending on their indicators and pre- and post-pandemic periods. Lower educational attainment is associated with greater decreases in PAR during the pandemic, suggesting the necessity for a public campaign to maintain a physically active lifestyle during such social disaster

The COVID-19 Pandemic Lowers Active Behavior of Patients with Cardiovascular Diseases, Healthy Peoples and Athletes

Aim: The paper aims to describe the impact of the increasing sedentary lifestyle due to the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic restrictions in patients with cardiovascular diseases (CVDs), healthy individuals, and athletes. Methods: A review of studies investigating the impact of the COVID-19 restrictions on patients with CVDs, healthy subjects, and athletes has been conducted in the PubMed, Medline, and Google Scholar medical databases. Results: The review highlighted the significant decrease of active behavior in patients with CVDs and mainly heart-failure patients, illustrated by a reduction of their daily steps and hours of being active during the COVID-19 pandemic. This review also enlightened a significant increase of the time spent in sedentary behavior and the sleep in healthy individuals. Finally, this review reported that the COVID-19 pandemic restrictions induced detraining periods in athletes, altering their health. These periods might also lead to a decrease of their future performances. Conclusions: Staying active and maintaining sufficient levels of physical activity during the COVID-19 pandemic are essential to preserve good health, despite the circumstances of quarantine. Alternatives such as completing a cardiac telerehabilitation for CVD patients or training at home for healthy subjects and athletes may be taken into consideration to maintain a regular active behavior in this sanitary context and potential future pandemics

Mini-Review of Studies Testing the Cardiorespiratory Hypothesis With Near-Infrared Spectroscopy (NIRS): Overview and Perspectives

International audienceThe cardiorespiratory hypothesis (CH) is one of the hypotheses used by researchers to explain the relationship between cardiorespiratory fitness and cognitive performance during executive functions. Despite the indubitable beneficial effect of training on brain blood flow and function that may explain the link between physical fitness and cognition and the recognition of the near-infrared spectroscopy (NIRS) as a reliable tool for measuring brain oxygenation, few studies investigated the CH with NIRS. It is still not well understood whether an increase in brain flow by training is translated into an increase in cerebral oxygenation. Thus, the objective of this mini-review was to summarize main results of studies that investigated the CH using the NIRS and to propose future research directions

Le rat Lou/C anti-obèse dans l’ischémie/reperfusion cardiaque

National audienceLe rat lou/c constitue un excellent modèle de restriction calorique spontanée avec un poids corporel assez stable au cours de sa vie. Cette étude a visé à comparer la résistance cardiaque à l’ischémie/ reperfusion de ces rats à celle des rats Wistar qui deviennent obèses en vieillissant. Des cœurs des animaux des 2 souches ont été perfusés selon langendorff, puis soumis à une ischémie globale totale (25 min) suivie de reperfusion (30 min) après une période de stabilisation de 30 min. Chez les rats lou/c, la tolérance au glucose est supérieure. A la fin de la période de stabilisation, le travail mécanique des cœurs est nettement plus élevé grâce à un débit coronaire et une efficacité métabolique cardiaque plus importants. pendant la phase d’ischémie, la contracture est plus faible. a la reperfusion, la pression diastolique reste plus basse et la récupération contractile du myocarde est accrue. L’amélioration du fonctionnement cardiaque tout au long de la perfusion est associée à une participation plus importante du métabolisme oxydatif par rapport au métabolisme anaérobie (rapport entre la consommation d’oxygène et la production de lactate plus élevé). Ainsi, le volume vasculaire plus élevé des rats lou/c améliore le fonctionnement cardiaque en accroissant l’apport en oxygène dans les phases de normoxie et en augmentant la quantité résiduelle d’oxygène pendant l’ischémie. L’accroissement de la perfusion coronaire pourrait résulter d’une sensibilité à l’insuline plus élevé

Voluntary Exercise Improves Cardiac Function and Prevents Cardiac Remodeling in a Mouse Model of Dilated Cardiomyopathy

Objective: Despite the indubitable beneficial effect of exercise to prevent of cardiovascular diseases, there is still a lack of studies investigating the impact of exercise in non-ischemic dilated cardiomyopathy. Here, we investigated the impact of voluntary exercise on cardiac function in a mouse model of non-ischemic dilated cardiomyopathy (αMHC-MerCreMer:Sf/Sf), induced by cardiac-specific inactivation of the Serum Response Factor.Materials and Methods: Seven days after tamoxifen injection, 20 αMHC-MerCreMer:Sf/Sf mice were assigned to sedentary (n = 8) and exercise (n = 12) groups. Seven additional αMHC-MerCreMer:Sf/Sf mice without tamoxifen injection were used as control. The exercise group performed 4 weeks of voluntary running on wheel (1.8 ± 0.12 km/day). Cardiac function, myocardial fibrosis, and mitochondrial energetic pathways were then blindly assessed.Results: Exercised mice exhibited a smaller decrease of left ventricular (LV) fractional shortening and ejection fraction compared to control mice. This was associated with a lower degree of LV remodeling in exercised mice, as shown by a lower LV end-systolic intrerventricular septal and posterior wall thickness decrease from baseline values compared to sedentary mice. Moreover, exercised mice displayed a reduced gene expression of atrial and brain natriuretic factors. These benefits were associated by a reduced level of myocardial fibrosis. In addition, exercised mice exhibited a higher mitochondrial aconitase, voltage-dependent anion-selective channel 1 and PPAR gamma coactivators-1 alpha proteins levels suggesting that the increase of mitochondrial biogenesis and/or metabolism slowed the progression of dilated cardiomyopathy in exercised animals.Conclusions: In conclusion, our results support the role of voluntary exercise to improve outcomes in non-ischemic dilated heart failure (HF) and also support its potential for a routine clinical use in the future

Mobilisation précoce des patients admis en réanimation pour hémorragie sous arachnoïdienne

International audienceL’hémorragie sous-arachnoïdienne (HSA) représente environ 5% des accidents vasculaires cérébraux, et touche une population jeune. Les patients atteints d’HSA sont hospitalisés plusieurs semaines afin de traiter l’anévrisme et de surveiller l’apparition d’éventuelles complications. Il n’y a pas à ce jour de recommandations sur la mobilisation de ces patients et les pratiques sont hétérogènes. Les patients sont généralement alités pendant les deux à trois premières semaines qui suivent l’HSA, dans le but de ne pas induire de variations hémodynamiques potentiellement délétères. Il n’y a cependant pas de preuves que cela soit nécessaire et l’alitement prolongé est susceptible d’entraîner de multiples complications. La littérature existante, bien que peu abondante, a montré que dès les premiers jours suivant l’HSA, la mise en place de protocoles de mobilisation précoce progressive conditionnée par une évaluation clinique rigoureuse et encadrée par des critères de surveillance est possible, sécuritaire et potentiellement bénéfique pour les patients atteints d’HSA