Repousser les limites : défis individuels et exposition à la chaleur pour la détermination du seuil et la récupération aiguë après un exercice d'intensité sévère

Exercise is a crucial aspect of maintaining overall health and well-being. Participating in recreational or professional sports involves a range of metabolic demands, and a proper understanding of physiological processes taking place at different intensities is vital for optimizing training and performance. Generally, exercise intensity can be distributed into three domains, i.e., moderate, heavy and severe. To set realistic goals, prescribe training and monitor (long term) performance, the determination of the heavy-severe intensity boundary is a key feature. This threshold marks the boundary between sustainable and non-sustainable exercise, hence, it can be seen as the highest work rate at which a metabolic equilibrium is possible, i.e., maximal metabolic steady state (MMSS). Critical power (CP), as part of a mathematical framework with underlying physiological mechanisms is frequently put forward as the ‘gold standard’ methodology to determine the MMSS. This CP is the asymptote to the hyperbolic relationship between power output and time to exhaustion. Together with W', the curvature constant (or work capacity that can be spent above CP), it forms the CP concept. Yet, there are also threshold concepts that serve as an indirect estimation of the MMSS, i.e. second lactate threshold and the respiratory compensation point determined from STEP or RAMP protocols using capillary blood samples or pulmonary gas exchange, respectively. The popularity of these exercise tests is based on the time efficient and feasible manner to determine exercise thresholds.In the first part of this PhD thesis, the effect of acute heat exposure on the determination of the heavy-severe intensity boundary was investigated. As climate change is affecting global temperature, heat exposure is becoming an increasing challenge for individuals participating in physical activity, recreational or competitive sports events. Furthermore, heat stress is also used during the training process (i.e., heat acclimation/acclimatization) to achieve beneficial training effects and physiological/hematological adaptations to optimize performance in hot as well as temperate environments. The physiological response to exercise in the heat is complex, as the development and extent of these adjustments are dependent on many factors such as the severity of the heat stress, prior whole body heating, individual characteristics, the intensity distribution of the exercise and the duration of the exposure. The developed heat strain results in alterations in the cardiovascular system, central nervous system and skeletal muscle function. We showed that the interaction between exercise intensity and exercise duration within exercise test protocols defines the magnitude of decrement in power output corresponding to the threshold. No sex differences were found in the effect of acute heat exposure on performance and the determination of the heavy-severe exercise intensity boundary, at least for the CP test methodology. The large interindividual variation in response to heat exposure in study 1 and study 2 supports the fact that even a short incremental exercise test with acute heat exposure can give valuable insight into the acute heat response of an athlete. This could provide additional support for performance diagnostics, optimizing prescription and steering of the training process, and monitoring exercise intensity in hot environments.Since physical activity and many sports involve frequent changes in exercise intensity, the CP concept has also been applied to intermittent exercise, in which exercise above CP (W' depletion) is alternated with exercise below CP (W' reconstitution). Therefore, the second part of this PhD thesis, is focused on the parameter W' [...].L'exercice physique est un aspect crucial dans le maintien de la santé et du bien-être. La participation à des sports récréatifs ou professionnels implique différents niveau de demande métaboliques. Dans ce contexte, une bonne compréhension des processus physiologiques qui se déroulent aux différentes intensités d’exercice est vitale pour optimiser l'entraînement et la performance. En général, l'intensité de l'exercice peut être répartie en trois domaines : modérée, intense et sévère. Pour fixer des objectifs réalistes, prescrire un entraînement et surveiller les performances (à long terme), il est essentiel de déterminer la limite entre la domaine intense et sévère. Ce seuil marque la limite entre un exercice durable et un exercice non durable ; il peut donc être considéré comme le travail le plus élevé auquel un équilibre métabolique est possible, c'est-à-dire l'état d'équilibre métabolique maximal (EEMM). La puissance critique ou critical power (CP), qui s'inscrit dans un cadre mathématique avec des mécanismes physiologiques sous-jacents, est souvent présentée comme la méthodologie de référence pour déterminer l'état d'équilibre métabolique maximal. Cette CP est l'asymptote de la relation hyperbolique entre la puissance et le temps d'épuisement. Avec W', la constante de courbure (ou la capacité de travail qui peut être dépensée au-dessus de la CP), elle forme le concept de CP. Cependant, il existe également des concepts de seuil qui servent d’estimation indirecte d’EEMM, à savoir les seuils de lactate et le point de compensation respiratoire déterminés à partir des protocoles STEP ou RAMP en utilisant respectivement des échantillons de sang capillaire ou une mesure des échanges gazeux pulmonaires. La popularité de ces tests d'exercice est due au fait qu'ils permettent de déterminer les seuils d'exercice de manière rapide et pratique.Dans la première partie de cette thèse de doctorat, l'effet d'une exposition aiguë à la chaleur sur la détermination du seuil d'intensité intense-sévère a été étudiée. Le changement climatique affectant la température globale, l'exposition à la chaleur devient un défi de plus en plus important pour les personnes pratiquant une activité physique, un sport de loisir ou de compétition. Par ailleurs, le stress thermique est également utilisé pendant le processus d'entraînement (l'acclimation/acclimatation à la chaleur) pour obtenir des effets bénéfiques et des adaptations physiologiques/hématologiques afin d'optimiser les performances dans les environnements chauds ou tempérés. La réponse physiologique à l'exercice dans la chaleur est complexe, car l’évolution et l'étendue de ces ajustements dépendent de nombreux facteurs tels que la sévérité du stress thermique, le réchauffement préalable du corps, les caractéristiques individuelles, l'intensité de l'exercice et la durée de l'exposition. La contrainte thermique générée entraîne des altérations du système cardiovasculaire, du système nerveux central et de la fonction des muscles squelettiques. Nous avons montré que l'interaction entre l'intensité et la durée de l'exercice dans les protocoles de test d'exercice définit l'ampleur de la diminution de la puissance de pédalage correspondant au seuil. Aucune différence entre les sexes n'a été constatée en ce qui concerne l'effet de l'exposition aiguë à la chaleur sur la performance et la détermination du seuil lourd-sévère, du moins pour la méthodologie de test CP. L'importante variation interindividuelle de la réponse à l'exposition à la chaleur dans l'étude 1 et 2 confirme le fait que même un test d'exercice incrémental de courte durée avec exposition aiguë à la chaleur peut donner des indications précieuses sur la réponse aiguë à la chaleur d'un athlète. En retour, cela fournit des informations utiles pour optimiser la prescription de l'entraînement et le suivi de l'intensité de l'exercice [...]Lichaamsbeweging is een cruciaal aspect in het behouden van de algemene gezondheid en het welzijn. Deelname aan recreatieve of professionele sporten brengt een scala aan metabolische eisen met zich mee en een goed begrip van fysiologische processen die plaatsvinden bij verschillende intensiteiten is van vitaal belang voor het optimaliseren van training en prestaties. Over het algemeen kan trainingsintensiteit worden onderverdeeld in drie domeinen: matig, zwaar en zeer zwaar. Om realistische doelen te stellen, training voor te schrijven en prestaties (op lange termijn) te monitoren, is het bepalen van de grens tussen zware en zeer zware intensiteit een belangrijk aspect. Deze drempel markeert de grens tussen inspanning die kan worden volgehouden of moet worden stopgezet, en kan daarom worden gezien als de hoogste belasting waarbij een metabool evenwicht mogelijk is, oftewel maximale metabole steady state (MMSS). Critical power (CP), als onderdeel van een wiskundig concept met onderliggende fysiologische mechanismen, wordt vaak naar voren geschoven als de 'gouden standaard' methodologie om de MMSS te bepalen. CP is de asymptoot van de hyperbolische relatie tussen het geleverde vermogen en de tijd tot uitputting. Samen met W', de krommingsconstante (of de arbeid die kan worden geleverd boven de CP), vormt dit het CP-concept. Er zijn echter ook drempelconcepten die dienen als indirecte bepaling voor de MMSS, namelijk lactaatdrempels en het respiratoire compensatiepunt bepaald uit STEP- of RAMP-protocollen waarbij respectievelijk capillaire bloedstalen of pulmonale gasuitwisseling worden gebruikt. De populariteit van deze inspanningstesten is gebaseerd op de tijdsefficiënte en haalbare manier om inspanningsdrempels te bepalen.In het eerste deel van dit proefschrift werd het effect van acute blootstelling aan hitte op de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens onderzocht. Omdat de klimaatverandering de globale temperatuur beïnvloedt, wordt blootstelling aan hitte een steeds grotere uitdaging voor individuen die aan lichaamsbeweging doen, of deelnemen aan recreatieve of competitieve sportwedstrijden. Bovendien wordt hittestress ook gebruikt tijdens het trainingsproces (warmteacclimatie/ acclimatisatie) om gunstige trainingseffecten en fysiologische/hematologische aanpassingen te bereiken om prestaties in zowel warme als gematigde omgevingen te optimaliseren. De fysiologische respons op inspanning in de hitte is complex, omdat de ontwikkeling en omvang van deze aanpassingen afhankelijk zijn van veel factoren, zoals de ernst van de hittestress, voorafgaande verwarming van het hele lichaam, individuele kenmerken, de intensiteitsdistributie van de inspanning en de duur van de blootstelling. De ontwikkelde hittebelasting resulteert in veranderingen in het cardiovasculaire systeem, het centrale zenuwstelsel en de skeletspierfunctie. We toonden aan dat de interactie tussen inspanningsintensiteit en inspanningsduur binnen inspanningstestprotocollen de grootte bepaalt van de afname in het vermogen dat overeenkomt met de inspanningsdrempel. Er werden geen geslachtsverschillen gevonden in het effect van acute blootstelling aan hitte op prestatie en de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens, althans voor de CP-testmethodologie. De grote interindividuele variatie in respons op hitteblootstelling in studie 1 en studie 2 ondersteunt het feit dat zelfs een korte incrementele inspanningstest met acute hitteblootstelling waardevol inzicht kan geven in de acute hitte respons van een atleet. Dit zou extra ondersteuning kunnen bieden voor prestatiediagnostiek, het optimaliseren van het voorschrijven en sturen van het trainingsproces en het monitoren van de trainingsintensiteit in warme omgevingen [...

Repousser les limites : défis individuels et exposition à la chaleur pour la détermination du seuil et la récupération aiguë après un exercice d'intensité sévère

Exercise is a crucial aspect of maintaining overall health and well-being. Participating in recreational or professional sports involves a range of metabolic demands, and a proper understanding of physiological processes taking place at different intensities is vital for optimizing training and performance. Generally, exercise intensity can be distributed into three domains, i.e., moderate, heavy and severe. To set realistic goals, prescribe training and monitor (long term) performance, the determination of the heavy-severe intensity boundary is a key feature. This threshold marks the boundary between sustainable and non-sustainable exercise, hence, it can be seen as the highest work rate at which a metabolic equilibrium is possible, i.e., maximal metabolic steady state (MMSS). Critical power (CP), as part of a mathematical framework with underlying physiological mechanisms is frequently put forward as the ‘gold standard’ methodology to determine the MMSS. This CP is the asymptote to the hyperbolic relationship between power output and time to exhaustion. Together with W', the curvature constant (or work capacity that can be spent above CP), it forms the CP concept. Yet, there are also threshold concepts that serve as an indirect estimation of the MMSS, i.e. second lactate threshold and the respiratory compensation point determined from STEP or RAMP protocols using capillary blood samples or pulmonary gas exchange, respectively. The popularity of these exercise tests is based on the time efficient and feasible manner to determine exercise thresholds.In the first part of this PhD thesis, the effect of acute heat exposure on the determination of the heavy-severe intensity boundary was investigated. As climate change is affecting global temperature, heat exposure is becoming an increasing challenge for individuals participating in physical activity, recreational or competitive sports events. Furthermore, heat stress is also used during the training process (i.e., heat acclimation/acclimatization) to achieve beneficial training effects and physiological/hematological adaptations to optimize performance in hot as well as temperate environments. The physiological response to exercise in the heat is complex, as the development and extent of these adjustments are dependent on many factors such as the severity of the heat stress, prior whole body heating, individual characteristics, the intensity distribution of the exercise and the duration of the exposure. The developed heat strain results in alterations in the cardiovascular system, central nervous system and skeletal muscle function. We showed that the interaction between exercise intensity and exercise duration within exercise test protocols defines the magnitude of decrement in power output corresponding to the threshold. No sex differences were found in the effect of acute heat exposure on performance and the determination of the heavy-severe exercise intensity boundary, at least for the CP test methodology. The large interindividual variation in response to heat exposure in study 1 and study 2 supports the fact that even a short incremental exercise test with acute heat exposure can give valuable insight into the acute heat response of an athlete. This could provide additional support for performance diagnostics, optimizing prescription and steering of the training process, and monitoring exercise intensity in hot environments.Since physical activity and many sports involve frequent changes in exercise intensity, the CP concept has also been applied to intermittent exercise, in which exercise above CP (W' depletion) is alternated with exercise below CP (W' reconstitution). Therefore, the second part of this PhD thesis, is focused on the parameter W' [...].L'exercice physique est un aspect crucial dans le maintien de la santé et du bien-être. La participation à des sports récréatifs ou professionnels implique différents niveau de demande métaboliques. Dans ce contexte, une bonne compréhension des processus physiologiques qui se déroulent aux différentes intensités d’exercice est vitale pour optimiser l'entraînement et la performance. En général, l'intensité de l'exercice peut être répartie en trois domaines : modérée, intense et sévère. Pour fixer des objectifs réalistes, prescrire un entraînement et surveiller les performances (à long terme), il est essentiel de déterminer la limite entre la domaine intense et sévère. Ce seuil marque la limite entre un exercice durable et un exercice non durable ; il peut donc être considéré comme le travail le plus élevé auquel un équilibre métabolique est possible, c'est-à-dire l'état d'équilibre métabolique maximal (EEMM). La puissance critique ou critical power (CP), qui s'inscrit dans un cadre mathématique avec des mécanismes physiologiques sous-jacents, est souvent présentée comme la méthodologie de référence pour déterminer l'état d'équilibre métabolique maximal. Cette CP est l'asymptote de la relation hyperbolique entre la puissance et le temps d'épuisement. Avec W', la constante de courbure (ou la capacité de travail qui peut être dépensée au-dessus de la CP), elle forme le concept de CP. Cependant, il existe également des concepts de seuil qui servent d’estimation indirecte d’EEMM, à savoir les seuils de lactate et le point de compensation respiratoire déterminés à partir des protocoles STEP ou RAMP en utilisant respectivement des échantillons de sang capillaire ou une mesure des échanges gazeux pulmonaires. La popularité de ces tests d'exercice est due au fait qu'ils permettent de déterminer les seuils d'exercice de manière rapide et pratique.Dans la première partie de cette thèse de doctorat, l'effet d'une exposition aiguë à la chaleur sur la détermination du seuil d'intensité intense-sévère a été étudiée. Le changement climatique affectant la température globale, l'exposition à la chaleur devient un défi de plus en plus important pour les personnes pratiquant une activité physique, un sport de loisir ou de compétition. Par ailleurs, le stress thermique est également utilisé pendant le processus d'entraînement (l'acclimation/acclimatation à la chaleur) pour obtenir des effets bénéfiques et des adaptations physiologiques/hématologiques afin d'optimiser les performances dans les environnements chauds ou tempérés. La réponse physiologique à l'exercice dans la chaleur est complexe, car l’évolution et l'étendue de ces ajustements dépendent de nombreux facteurs tels que la sévérité du stress thermique, le réchauffement préalable du corps, les caractéristiques individuelles, l'intensité de l'exercice et la durée de l'exposition. La contrainte thermique générée entraîne des altérations du système cardiovasculaire, du système nerveux central et de la fonction des muscles squelettiques. Nous avons montré que l'interaction entre l'intensité et la durée de l'exercice dans les protocoles de test d'exercice définit l'ampleur de la diminution de la puissance de pédalage correspondant au seuil. Aucune différence entre les sexes n'a été constatée en ce qui concerne l'effet de l'exposition aiguë à la chaleur sur la performance et la détermination du seuil lourd-sévère, du moins pour la méthodologie de test CP. L'importante variation interindividuelle de la réponse à l'exposition à la chaleur dans l'étude 1 et 2 confirme le fait que même un test d'exercice incrémental de courte durée avec exposition aiguë à la chaleur peut donner des indications précieuses sur la réponse aiguë à la chaleur d'un athlète. En retour, cela fournit des informations utiles pour optimiser la prescription de l'entraînement et le suivi de l'intensité de l'exercice [...]Lichaamsbeweging is een cruciaal aspect in het behouden van de algemene gezondheid en het welzijn. Deelname aan recreatieve of professionele sporten brengt een scala aan metabolische eisen met zich mee en een goed begrip van fysiologische processen die plaatsvinden bij verschillende intensiteiten is van vitaal belang voor het optimaliseren van training en prestaties. Over het algemeen kan trainingsintensiteit worden onderverdeeld in drie domeinen: matig, zwaar en zeer zwaar. Om realistische doelen te stellen, training voor te schrijven en prestaties (op lange termijn) te monitoren, is het bepalen van de grens tussen zware en zeer zware intensiteit een belangrijk aspect. Deze drempel markeert de grens tussen inspanning die kan worden volgehouden of moet worden stopgezet, en kan daarom worden gezien als de hoogste belasting waarbij een metabool evenwicht mogelijk is, oftewel maximale metabole steady state (MMSS). Critical power (CP), als onderdeel van een wiskundig concept met onderliggende fysiologische mechanismen, wordt vaak naar voren geschoven als de 'gouden standaard' methodologie om de MMSS te bepalen. CP is de asymptoot van de hyperbolische relatie tussen het geleverde vermogen en de tijd tot uitputting. Samen met W', de krommingsconstante (of de arbeid die kan worden geleverd boven de CP), vormt dit het CP-concept. Er zijn echter ook drempelconcepten die dienen als indirecte bepaling voor de MMSS, namelijk lactaatdrempels en het respiratoire compensatiepunt bepaald uit STEP- of RAMP-protocollen waarbij respectievelijk capillaire bloedstalen of pulmonale gasuitwisseling worden gebruikt. De populariteit van deze inspanningstesten is gebaseerd op de tijdsefficiënte en haalbare manier om inspanningsdrempels te bepalen.In het eerste deel van dit proefschrift werd het effect van acute blootstelling aan hitte op de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens onderzocht. Omdat de klimaatverandering de globale temperatuur beïnvloedt, wordt blootstelling aan hitte een steeds grotere uitdaging voor individuen die aan lichaamsbeweging doen, of deelnemen aan recreatieve of competitieve sportwedstrijden. Bovendien wordt hittestress ook gebruikt tijdens het trainingsproces (warmteacclimatie/ acclimatisatie) om gunstige trainingseffecten en fysiologische/hematologische aanpassingen te bereiken om prestaties in zowel warme als gematigde omgevingen te optimaliseren. De fysiologische respons op inspanning in de hitte is complex, omdat de ontwikkeling en omvang van deze aanpassingen afhankelijk zijn van veel factoren, zoals de ernst van de hittestress, voorafgaande verwarming van het hele lichaam, individuele kenmerken, de intensiteitsdistributie van de inspanning en de duur van de blootstelling. De ontwikkelde hittebelasting resulteert in veranderingen in het cardiovasculaire systeem, het centrale zenuwstelsel en de skeletspierfunctie. We toonden aan dat de interactie tussen inspanningsintensiteit en inspanningsduur binnen inspanningstestprotocollen de grootte bepaalt van de afname in het vermogen dat overeenkomt met de inspanningsdrempel. Er werden geen geslachtsverschillen gevonden in het effect van acute blootstelling aan hitte op prestatie en de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens, althans voor de CP-testmethodologie. De grote interindividuele variatie in respons op hitteblootstelling in studie 1 en studie 2 ondersteunt het feit dat zelfs een korte incrementele inspanningstest met acute hitteblootstelling waardevol inzicht kan geven in de acute hitte respons van een atleet. Dit zou extra ondersteuning kunnen bieden voor prestatiediagnostiek, het optimaliseren van het voorschrijven en sturen van het trainingsproces en het monitoren van de trainingsintensiteit in warme omgevingen [...

Repousser les limites : défis individuels et exposition à la chaleur pour la détermination du seuil et la récupération aiguë après un exercice d'intensité sévère

L'exercice physique est un aspect crucial dans le maintien de la santé et du bien-être. La participation à des sports récréatifs ou professionnels implique différents niveau de demande métaboliques. Dans ce contexte, une bonne compréhension des processus physiologiques qui se déroulent aux différentes intensités d’exercice est vitale pour optimiser l'entraînement et la performance. En général, l'intensité de l'exercice peut être répartie en trois domaines : modérée, intense et sévère. Pour fixer des objectifs réalistes, prescrire un entraînement et surveiller les performances (à long terme), il est essentiel de déterminer la limite entre la domaine intense et sévère. Ce seuil marque la limite entre un exercice durable et un exercice non durable ; il peut donc être considéré comme le travail le plus élevé auquel un équilibre métabolique est possible, c'est-à-dire l'état d'équilibre métabolique maximal (EEMM). La puissance critique ou critical power (CP), qui s'inscrit dans un cadre mathématique avec des mécanismes physiologiques sous-jacents, est souvent présentée comme la méthodologie de référence pour déterminer l'état d'équilibre métabolique maximal. Cette CP est l'asymptote de la relation hyperbolique entre la puissance et le temps d'épuisement. Avec W', la constante de courbure (ou la capacité de travail qui peut être dépensée au-dessus de la CP), elle forme le concept de CP. Cependant, il existe également des concepts de seuil qui servent d’estimation indirecte d’EEMM, à savoir les seuils de lactate et le point de compensation respiratoire déterminés à partir des protocoles STEP ou RAMP en utilisant respectivement des échantillons de sang capillaire ou une mesure des échanges gazeux pulmonaires. La popularité de ces tests d'exercice est due au fait qu'ils permettent de déterminer les seuils d'exercice de manière rapide et pratique.Dans la première partie de cette thèse de doctorat, l'effet d'une exposition aiguë à la chaleur sur la détermination du seuil d'intensité intense-sévère a été étudiée. Le changement climatique affectant la température globale, l'exposition à la chaleur devient un défi de plus en plus important pour les personnes pratiquant une activité physique, un sport de loisir ou de compétition. Par ailleurs, le stress thermique est également utilisé pendant le processus d'entraînement (l'acclimation/acclimatation à la chaleur) pour obtenir des effets bénéfiques et des adaptations physiologiques/hématologiques afin d'optimiser les performances dans les environnements chauds ou tempérés. La réponse physiologique à l'exercice dans la chaleur est complexe, car l’évolution et l'étendue de ces ajustements dépendent de nombreux facteurs tels que la sévérité du stress thermique, le réchauffement préalable du corps, les caractéristiques individuelles, l'intensité de l'exercice et la durée de l'exposition. La contrainte thermique générée entraîne des altérations du système cardiovasculaire, du système nerveux central et de la fonction des muscles squelettiques. Nous avons montré que l'interaction entre l'intensité et la durée de l'exercice dans les protocoles de test d'exercice définit l'ampleur de la diminution de la puissance de pédalage correspondant au seuil. Aucune différence entre les sexes n'a été constatée en ce qui concerne l'effet de l'exposition aiguë à la chaleur sur la performance et la détermination du seuil lourd-sévère, du moins pour la méthodologie de test CP. L'importante variation interindividuelle de la réponse à l'exposition à la chaleur dans l'étude 1 et 2 confirme le fait que même un test d'exercice incrémental de courte durée avec exposition aiguë à la chaleur peut donner des indications précieuses sur la réponse aiguë à la chaleur d'un athlète. En retour, cela fournit des informations utiles pour optimiser la prescription de l'entraînement et le suivi de l'intensité de l'exercice [...]Exercise is a crucial aspect of maintaining overall health and well-being. Participating in recreational or professional sports involves a range of metabolic demands, and a proper understanding of physiological processes taking place at different intensities is vital for optimizing training and performance. Generally, exercise intensity can be distributed into three domains, i.e., moderate, heavy and severe. To set realistic goals, prescribe training and monitor (long term) performance, the determination of the heavy-severe intensity boundary is a key feature. This threshold marks the boundary between sustainable and non-sustainable exercise, hence, it can be seen as the highest work rate at which a metabolic equilibrium is possible, i.e., maximal metabolic steady state (MMSS). Critical power (CP), as part of a mathematical framework with underlying physiological mechanisms is frequently put forward as the ‘gold standard’ methodology to determine the MMSS. This CP is the asymptote to the hyperbolic relationship between power output and time to exhaustion. Together with W', the curvature constant (or work capacity that can be spent above CP), it forms the CP concept. Yet, there are also threshold concepts that serve as an indirect estimation of the MMSS, i.e. second lactate threshold and the respiratory compensation point determined from STEP or RAMP protocols using capillary blood samples or pulmonary gas exchange, respectively. The popularity of these exercise tests is based on the time efficient and feasible manner to determine exercise thresholds.In the first part of this PhD thesis, the effect of acute heat exposure on the determination of the heavy-severe intensity boundary was investigated. As climate change is affecting global temperature, heat exposure is becoming an increasing challenge for individuals participating in physical activity, recreational or competitive sports events. Furthermore, heat stress is also used during the training process (i.e., heat acclimation/acclimatization) to achieve beneficial training effects and physiological/hematological adaptations to optimize performance in hot as well as temperate environments. The physiological response to exercise in the heat is complex, as the development and extent of these adjustments are dependent on many factors such as the severity of the heat stress, prior whole body heating, individual characteristics, the intensity distribution of the exercise and the duration of the exposure. The developed heat strain results in alterations in the cardiovascular system, central nervous system and skeletal muscle function. We showed that the interaction between exercise intensity and exercise duration within exercise test protocols defines the magnitude of decrement in power output corresponding to the threshold. No sex differences were found in the effect of acute heat exposure on performance and the determination of the heavy-severe exercise intensity boundary, at least for the CP test methodology. The large interindividual variation in response to heat exposure in study 1 and study 2 supports the fact that even a short incremental exercise test with acute heat exposure can give valuable insight into the acute heat response of an athlete. This could provide additional support for performance diagnostics, optimizing prescription and steering of the training process, and monitoring exercise intensity in hot environments.Since physical activity and many sports involve frequent changes in exercise intensity, the CP concept has also been applied to intermittent exercise, in which exercise above CP (W' depletion) is alternated with exercise below CP (W' reconstitution). Therefore, the second part of this PhD thesis, is focused on the parameter W' [...].Lichaamsbeweging is een cruciaal aspect in het behouden van de algemene gezondheid en het welzijn. Deelname aan recreatieve of professionele sporten brengt een scala aan metabolische eisen met zich mee en een goed begrip van fysiologische processen die plaatsvinden bij verschillende intensiteiten is van vitaal belang voor het optimaliseren van training en prestaties. Over het algemeen kan trainingsintensiteit worden onderverdeeld in drie domeinen: matig, zwaar en zeer zwaar. Om realistische doelen te stellen, training voor te schrijven en prestaties (op lange termijn) te monitoren, is het bepalen van de grens tussen zware en zeer zware intensiteit een belangrijk aspect. Deze drempel markeert de grens tussen inspanning die kan worden volgehouden of moet worden stopgezet, en kan daarom worden gezien als de hoogste belasting waarbij een metabool evenwicht mogelijk is, oftewel maximale metabole steady state (MMSS). Critical power (CP), als onderdeel van een wiskundig concept met onderliggende fysiologische mechanismen, wordt vaak naar voren geschoven als de 'gouden standaard' methodologie om de MMSS te bepalen. CP is de asymptoot van de hyperbolische relatie tussen het geleverde vermogen en de tijd tot uitputting. Samen met W', de krommingsconstante (of de arbeid die kan worden geleverd boven de CP), vormt dit het CP-concept. Er zijn echter ook drempelconcepten die dienen als indirecte bepaling voor de MMSS, namelijk lactaatdrempels en het respiratoire compensatiepunt bepaald uit STEP- of RAMP-protocollen waarbij respectievelijk capillaire bloedstalen of pulmonale gasuitwisseling worden gebruikt. De populariteit van deze inspanningstesten is gebaseerd op de tijdsefficiënte en haalbare manier om inspanningsdrempels te bepalen.In het eerste deel van dit proefschrift werd het effect van acute blootstelling aan hitte op de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens onderzocht. Omdat de klimaatverandering de globale temperatuur beïnvloedt, wordt blootstelling aan hitte een steeds grotere uitdaging voor individuen die aan lichaamsbeweging doen, of deelnemen aan recreatieve of competitieve sportwedstrijden. Bovendien wordt hittestress ook gebruikt tijdens het trainingsproces (warmteacclimatie/ acclimatisatie) om gunstige trainingseffecten en fysiologische/hematologische aanpassingen te bereiken om prestaties in zowel warme als gematigde omgevingen te optimaliseren. De fysiologische respons op inspanning in de hitte is complex, omdat de ontwikkeling en omvang van deze aanpassingen afhankelijk zijn van veel factoren, zoals de ernst van de hittestress, voorafgaande verwarming van het hele lichaam, individuele kenmerken, de intensiteitsdistributie van de inspanning en de duur van de blootstelling. De ontwikkelde hittebelasting resulteert in veranderingen in het cardiovasculaire systeem, het centrale zenuwstelsel en de skeletspierfunctie. We toonden aan dat de interactie tussen inspanningsintensiteit en inspanningsduur binnen inspanningstestprotocollen de grootte bepaalt van de afname in het vermogen dat overeenkomt met de inspanningsdrempel. Er werden geen geslachtsverschillen gevonden in het effect van acute blootstelling aan hitte op prestatie en de bepaling van de zwaar-zeer zware intensiteitsgrens, althans voor de CP-testmethodologie. De grote interindividuele variatie in respons op hitteblootstelling in studie 1 en studie 2 ondersteunt het feit dat zelfs een korte incrementele inspanningstest met acute hitteblootstelling waardevol inzicht kan geven in de acute hitte respons van een atleet. Dit zou extra ondersteuning kunnen bieden voor prestatiediagnostiek, het optimaliseren van het voorschrijven en sturen van het trainingsproces en het monitoren van de trainingsintensiteit in warme omgevingen [...

Perspectives and determinants for training-intensity distribution in elite endurance athletes

Training-intensity distribution (TID), or the intensity of training and its distribution over time, has been considered an important determinant of the outcome of a training program in elite endurance athletes. The polarized and pyramidal TID, both characterized by a high amount of low-intensity training (below the first lactate or ventilatory threshold), but with different contributions of threshold training (between the first and second lactate or ventilatory threshold) and high-intensity training (above the second lactate or ventilatory threshold), have been reported most frequently in elite endurance athletes. However, the choice between these 2 TIDs is not straightforward. This article describes the historical, evolutionary, and physiological perspectives of the success of the polarized and pyramidal TID and proposes determinants that should be taken into account when choosing the most appropriate TID

Effect of acute heat exposure on determination of exercise thresholds using different exercise test protocols

INTRODUCTION: Exercise tests is widely used in the field of sports science. The physiological outcomes of these tests are impaired during exercise in hot environmental conditions. Main goal of this research was to investigate the acute heat-effects on exercise performance parameters derived from two different exercise tests: a ramp incremental exercise test to determine the ventilatory thresholds and a step incremental exercise test to define the lactate thresholds. METHODS: Eleven male participants conducted four exercise tests; two ramp and two step maximal incremental exercise tests, one of each in moderate (MOD; 18 ± 1°C) and one of each in hot environmental conditions (HOT; 36 ± 1°C). RESULTS: Work rate at peak level during step test was lower in HOT vs. MOD conditions (306 ± 31 vs. 288 ± 29 W), whereas of the thresholds only the second lactate threshold (LT2) occurred at a lower work rate (239 ± 30 vs. 226 ± 28 W). Physiological responses at these thresholds (oxygen uptake and heart rate) where elevated in HOT vs. MOD conditions and also VO2peak was higher in HOT vs. MOD conditions (P < 0.05). The acute heat-effect appeared to be larger in the step exercise as time to exhaustion decreased more in the step vs. ramp exercise (- 81 ± 46 vs. - 18 ± 35 s). CONCLUSION: Protocols of exercise testing should be designed taking into account the environmental conditions in which exercise tests must be performed, and training and peak performance have to be delivered

Evaluating tolerance to heat in 3 Olympic athletes: A case study

Introduction: Athletes were expected to perform in extreme circumstances (30-34°C; 60-70% humidity) at the Olympic Games in Tokyo (2021). This case study describes how non-acclimatized Olympic athletes cope with acute heat stress during exercise. Methods: A cyclist (woman; 24 years; 67.9 kg; 179.0 cm), runner (man; 25 years; 59.2 kg; 175.0 cm) and rower (man; 28 years; 79.8 kg; 189.0 cm), qualified for the Tokyo 2020 Olympics, performed a heat stress test (HST) in the lab (34°C, 70% relative humidity and 2 m.s-1 wind speed) 4-5 months prior to competition, to evaluate their tolerance to heat. They executed a sport specific test of 65 min, which included six work bouts (WB) of 3 min at individual anaerobic threshold (AnT) alternating with 2 min recovery at individual aerobic threshold (AT). Core temperature (Tcore; ingestible pill) was measured together with heart rate (HR) and blood lactate concentration (BLa). No hydration was allowed during the test and total sweat loss was calculated afterwards. Results: Tcore surpassed critical values during exercise, with at the end respectively 39.96°C (cyclist), 40.71°C (runner) and 40.32°C (rower). Increased HR was observed between in WB1 and WB6 at AnT (+ 10.3 ± 2.6%) and AT (+ 8.8 ± 5.7%). BLa exceeded a steady state which normally should occur at AnT, 3.5 ± 0.9 mmol.L-1 (WB1) vs. 7.3 ± 2.6 mmol.L-1 (WB6). Total sweat loss was 1.8 L.h-1 (- 2.8% body weight), 1.3 L.h-1 (- 2.4%) and 2.0 L.h-1 (- 2.8%), respectively for the cyclist, runner and rower. Conclusion: Remarkable negative influences of heat on cardiovascular, metabolic and performance parameters were observed. Critical thresholds were exceeded, with considerable inter-individual differences. HST was the first step in a 5-6 months guidance program up to Tokyo 2020 in order to improve future performance in the heat by individualized cooling strategies and acclimation

Exercise thresholds in hot environmental conditions: is there a shift?

Introduction: Exercise thresholds (e.g. ventilatory and lactate thresholds) are widely used in the field of sports science and demarcate the intensity domains of moderate, heavy and severe exercise. Environmental factors will influence the work rate at which these exercise thresholds will occur. Since sports activities are often performed under hot environmental conditions, determination and interpretation of the exercise thresholds in these conditions is needed. Methods: Twelve physically active young men performed four exercise tests in total. Two ramp incremental exercise tests (30W.min-1), one in temperate conditions (18°C) (TEMP) and one in hot conditions (36°C) (HOT), were done to determine the ventilatory thresholds, i.e. gas exchange threshold (GET) and respiratory compensation point (RCP). Two step incremental exercise tests (80W+40W.3min-1) were executed to define the first (LT1) and second (LT2) lactate threshold, both in TEMP and HOT. Exercise tests were performed in randomized order. Paired Samples T-Test was used for the statistical analysis in SPSS. Data are expressed as mean ± SD for n = 12. Results: Work rate at LT2 in HOT is significantly different from LT2 in TEMP (233 ± 34 vs. 246 ± 38 W; p = 0.019). Work rate at thresholds LT1, GET and RCP did not differ between HOT and TEMP. Nevertheless the heartbeat was significantly higher in HOT than in TEMP for threshold LT1 (135 ± 9 vs. 131 ± 10 bpm; p = 0.047), GET (154 ± 8 vs. 143 ± 10 bpm; p = 0.003) and RCP (168 ± 9 vs. 162 ± 10 bpm; p = 0.047). Maximal work rate in the step protocol was significantly lower in HOT than in TEMP (297 vs. 314W; p < 0.001), but not in the ramp protocol (363 ± 50 vs. 371 ± 45 W; p = 0.164). Conclusion: Although there is only at one exercise threshold (LT2) a significant lower work rate in HOT than in TEMP, the altered heart rate at the exercise thresholds must also be included when analyzing and interpreting exercise tests. Protocols of exercise testing should be designed taking into account the environmental conditions in which exercise tests must be performed, and training & peak performance have to be delivered