Etudes des reponses et strategies ventilatoires en

fonction de la modalite dexercice chez des enfants

prepube`res sains et des enfants prepube`res atteints de

mucoviscidose.

Benoit Borel

To cite this version:

Benoit Borel. Etudes des reponses et strategies ventilatoires en fonction de la modalitedexercice chez des enfants prepube`res sains et des enfants prepube`res atteints de mucovis-cidose.. Tissues and Organs. Universite du Droit et de la Sante - Lille II, 2009. French.

HAL Id: tel-00552048

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Submitted on 5 Jan 2011

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Universit de Lille 2 Droit - Sant

Facult des Sciences du Sport et de l'Education Physique EA-3608 "Activit Physique, Sport, Sant"

- THESE DE DOCTORAT -

Prsente en vue de l'obtention du grade de Docteur d'Universit

en Sciences et Techniques des Activits Physiques et Sportives

Soutenue publiquement par

Benoit BOREL

Le 03 dcembre 2009

Thse prsente devant le jury compos de :

Pr. Jacques PRIOUX Rapporteur

Professeur, Ecole Normale Suprieure de Cachan - Antenne de Bretagne.

Dr. Sbastien RATEL Rapporteur Matre de Confrences (HDR), Universit de Clermont-Ferrand

Pr. Emmanuel VAN PRAAGH Examinateur

Professeur, Universit de Clermont-Ferrand.

Pr. Frdric GOTTRAND Examinateur

P.U./P.H., Universit de Lille 2 Droit Sant, Hpital Jeanne de Flandre

Dr. Claudine FABRE Directrice

Maitre de Confrences (HDR), Universit de Lille 2 Droit Sant

Etudes des rponses et stratgies ventilatoires en fonction

de la modalit d'exercice chez des enfants prpubres sains

et des enfants prpubres atteints de mucoviscidose.

Remerciements

Au Docteur Claudine Fabre Ces quelques mots ne seront pas suffisants pour exprimer toute ma gratitude pour ton soutien, tes conseils, ta disponibilit tout au long de ce travail commun commenc il y a maintenant 5 ans. Un trs grand Merci.

Au Professeur Dominique Turck Je tiens vous exprimer ma gratitude pour avoir accept cette co-direction et pour m'avoir gentiment accueilli au sein du Centre de Ressources et de Comptences pour la Mucoviscidose. J'espre que nous pourrons continuer collaborer dans l'avenir.

A Mesdames et Messieurs les membres du Jury Pour avoir accept de consacrer un peu de votre temps pour juger mon travail. Un Grand Merci.

Au Professeur Serge Berthoin Je tiens te remercier pour m'avoir accueilli au sein du laboratoire et pour ton aide et ta disponibilit au cours de ces longues discussions qui m'ont permis d'apprendre normment de choses sur le plan scientifique mais galement sur d'autres thmatiques.

Au Professeur Patrick Mucci Pour ton aide, tes conseils et ces passionnantes discussions.

A tous les membres du LEMH ainsi qu' tout le personnel de la FSSEP Je ne me risquerai pas tous vous citer de peur d'en oublier. Donc tous, merci pour votre accueil chaleureux et pour m'avoir permis de travailler dans d'excellentes conditions.

A tous les membres du Centre d'Investigation Clinique Pour votre accueil et votre disponibilit tout au long des ces quatre annes.

A Laurent Bghin Pour ton aide, tes conseils, ta disponibilit et ton apport immense dans la mise en place du protocole.

A tous les membres du Centre de Ressources et de Comptences pour la mucoviscidose Pour votre accueil, votre disponibilit et votre gentillesse.

A l'Ecole Doctorale Biologie-Sant et l'Universit de Lille 2 Droit-Sant Pour le financement qui m'a t accord et qui m'a permis de raliser ce projet.

A tous les enfants et leurs parents Pour leur participation et leur investissement lors de ce protocole, conditions ncessaires pour l'aboutissement d'un travail de thse.

A la "team tudiante" du LEMH Je tiens tous vous remercier pour votre prsence, votre soutien et votre aide dans les moments un peu plus difficiles. Merci "Papa" pour ta bonne humeur quotidienne. Ton clbre "Booty shake" restera grav dans ma mmoire, tout comme les ravages que peut provoquer l'eau chaude sur un cerveau humain. Pleins de choses pour ton nouveau taf. Merci "Ganos le 1re anne" pour ses longues discussions que nous avons pu avoir sur notre avenir, tes conseils en statistiques, tes imitations et tes magnifiques bananes flambes. Merci "Aurl" pour m'avoir dtendu avec tes fous rires et tes blagues mais galement pour tes connaissances en informatique et en bire. Pleins de bonnes choses pour ton nouveau job.

Merci "Elsos" pour ta bonne humeur contagieuse, ton enthousiasme et pour m'avoir permis de comprendre que l'escalade n'tait pas un sport pour moi. Merci "Mr. Jamelin" pour ses bons moments passs ensemble en manip et sur la route entre Montral et New-York. Vivement ton premier concert en solo. Merci Delphine pour toute l'aide et les conseils que tu as pu m'apporter lors des manips ou lors de ces longues pauses clopes. Merci "Killerwan" pour tout ce que tu m'as apport sur le plan scientifique et humain, ton coup de main pour les manips, ta disponibilit, les changes autour du "Yoco", ton soutien dans les moments difficiles et ta bonne humeur dans les instants plus cool. Merci galement "Niku" le calibrateur, Aurlie, Jrmy, "Mr. Vey" mme si ton soutien au PSG me semble incompatible avec ma passion pour l'OM et tous ceux que j'aurais pu oublier.

Aux joueurs du LUC handibasket Pour m'avoir permis de dcompresser, pour avoir support ma mauvaise humeur lors des entrainements les jours de grande fatigue et pour m'avoir permis de remporter au moins un titre de champion de France dans une discipline.

A mes amis Un grand merci Avine "la secrtaire", Rikette, Nico, Mr. Leloutroff et tous ceux que j'oublie pour les moments passs ensemble et pour m'avoir soutenu pendant ces trois ans en faisant semblant de comprendre ce que je faisais.

A mes parents et mon frre Mme si aucuns mots ne peuvent rellement rsumer ce que je ressens envers vous, un immense Merci pour votre soutien permanent, vos encouragements et pour m'avoir permis de raliser ce que je voulais faire dans des conditions idales et privilgies. Voyez en cette thse un signe de ma reconnaissance. Etienne, flicitations pour ton diplme et bon courage pour ta vie professionnelle.

A Steph Un immense Merci pour ton soutien, ta patience, ta comprhension, ta disponibilit, ton coute. Tu m'as permis de tenir jusqu'au bout. Une rumeur de labo dit qu'une dernire anne de thse est trs souvent fatale pour un couple. Nous avons pu casser cette rumeur de la plus belle des manires. Et nous pourrons dsormais profiter 2 (ou plus) de cette nouvelle vie qui s'offre nous. Je t'aime

Mes derniers remerciements sadresseront toutes les personnes que jai pu oublier dans les lignes prcdentes.

Rsum

L'tude des courbes dbit/volume d'exercice permet d'tudier la rponse

ventilatoire d'un sujet et d'apporter des informations sur l'origine et la svrit des

contraintes mcaniques ventilatoires potentiellement observes au cours de l'exercice.

Trs peu d'tudes se sont focalises sur l'effet d'un exercice sur l'adaptation de la

rponse ventilatoire chez l'enfant prpubre l'aide de cette mthodologie. Or, les

caractristiques du systme pulmonaire de l'enfant pourraient induire une adaptation de

la rponse ventilatoire l'exercice spcifique chez l'enfant prpubre par rapport

l'adulte. De plus, l'exposition une pathologie respiratoire chronique telle que la

mucoviscidose pourrait accentuer la spcificit de la rponse ventilatoire l'exercice chez

l'enfant prpubre. Le premier objectif de ce travail de thse a t d'tudier

l'adaptation de la rponse ventilatoire lors d'un exercice incrmental chez des enfants

sains et des enfants atteints de mucoviscidose. Nos rsultats ont confirm l'existence

d'une spcificit de la rponse ventilatoire chez l'enfant prpubre et l'apparition de

contraintes mcaniques ventilatoires lors de l'exercice incrmental, la mucoviscidose

n'ayant pas d'effets sur l'adaptation de la rponse ventilatoire ce type d'exercice.

Toutefois, l'exercice incrmental n'est pas reprsentatif du type d'activit physique

ralis quotidiennement par les enfants. Aussi, le second objectif de ce travail tait

d'analyser l'effet de la modalit d'exercice: continue vs. intermittente, sur l'adaptation de

la rponse ventilatoire. Ceci s'est traduit dans un premier temps par la recherche de

correspondances entre les intensits d'exercices continus et intermittents afin de

proposer des intensits d'exercices induisant des rponses cardiorespiratoires similaires

entre les deux modalits d'exercice. Dans un second temps, nos rsultats ont montr

l'existence de contraintes mcaniques ventilatoires pour les deux modalits d'exercice,

quelque soit l'intensit d'exercice, sans toutefois induire de fatigue des muscles

respiratoires. Toutefois, la modalit d'exercice n'aurait aucune influence sur la svrit de

ces contraintes. De plus, comme pour l'exercice incrmental, la prsence d'une

pathologie respiratoire chronique lgre n'influencerait pas l'adaptation de la rponse

ventilatoire lors d'exercices continus et intermittents. Les enfants sains ou atteints de

mucoviscidose prsentent une rgulation de la ventilation ralise de manire

prdominante par une augmentation de la frquence respiratoire.

Mots cls : enfant, contraintes mcaniques ventilatoires, modalit d'exercice,

mucoviscidose, rgime ventilatoire.

Abstract

Exercise flow/volume loops allow one to study the ventilatory response of a

subject and could bring information on the origin and the severity of mechanical

ventilatory constraints potentially observed during exercise. Few studies have focused on

the effect of an exercise on the adaptation of ventilatory response in prepubescent

children with exercise flow/volume loop methodology. However, the characteristics of the

children's pulmonary system could induce a specific adaptation of ventilatory response

during exercise in prepubescent children in comparison with the adult. Moreover, the

exposition to a chronic respiratory disease like cystic fibrosis could accentuate the

specificity of ventilatory response during exercise in prepubescent children. The first aim

of this work was to study the adaptation of the ventilatory response during an

incremental exercise in healthy children and children with cystic fibrosis. Our results have

confirmed the existence of a specific ventilatory response in prepubescent children and

the occurrence of mechanical ventilatory constraints during incremental exercise. Cystic

fibrosis seems to have no effect on the adaptation of the ventilatory response during

incremental exercise. However, incremental exercise was not representative of the

physical activity frequently performed by children. The second aim of this work was to

determine the effect of the exercise modality: continuous vs. intermittent, on the

adaptation of the ventilatory response. Firstly, a search of correspondences between

continuous and intermittent exercise intensities was performed in order to propose

exercise intensities which induce similar cardio-respiratory responses between the two

exercise modalities. Secondly, our results have shown the existence of mechanical

ventilatory constraints for both exercise modalities, whatever the exercise intensity.

However, the occurrence of mechanical ventilatory constraints does not induce

respiratory muscles fatigue. Moreover, the exercise modality seems to have no effect on

the severity of the mechanical ventilatory constraints. Finally, as for incremental

exercise, mild chronic respiratory disease does not influence the adaptation of the

ventilatory response during continuous and intermittent exercises. Children with cystic

fibrosis showed similar ventilation regulation whatever the exercise modality, which is

predominantly made possible by an increase of breathing frequency.

Keywords: children, mechanical ventilatory constraints, exercise modality, cystic

fibrosis, breathing pattern.

Liste des abrviations

CE : exercice continu

CI : capacit inspiratoire

CO2 : dioxyde de carbone

CRF : capacit rsiduelle fonctionnelle

CPT : capacit pulmonaire totale

CV : capacit vitale

CVF : capacit vitale force

CVL : capacit vitale lente

DEM25% : dbit expiratoire maximal 25% de la CVF

DEM50% : dbit expiratoire maximal 50% de la CVF

DEM75% : dbit expiratoire maximal 75% de la CVF

DEM25-75% : dbit expiratoire mdian

DEP : dbit expiratoire de pointe

DLCO : capacit de diffusion du monoxyde de carbone

EELV : volume pulmonaire de fin d'expiration

EILV : volume pulmonaire de fin d'inspiration

expLV : limitation du dbit expiratoire

f : frquence respiratoire

f max : frquence respiratoire l'exercice maximal

FC : frquence cardiaque

FCmax : frquence cardiaque maximale

IE : exercice intermittent

IMC : indice de masse corporelle

%MG : pourcentage de masse grasse

%MM : pourcentage de masse maigre

NEP : pression expiratoire ngative

O2 : oxygne

PaCO2 : pression partielle artrielle en dioxyde de carbone

PETCO2 : pression partielle en dioxyde de carbone la fin de l'expiration

Pemax : pression expiratoire maximale

Pimax : pression inspiratoire maximale

Rsr : rsistance du systme respiratoire

RV : rserve ventilatoire

Rvr : rsistances au dplacement de l'air dans les voies ariennes

Sniff test : test d'valuation des pressions inspiratoires nasales maximales

: ventilation alvolaire

Vc : volume courant

Vc max : volume courant l'exercice maximal

: dbit expir en dioxyde de carbone

VD : espace mort

: ventilation de l'espace mort

VD/ Vc : rapport entre l'espace mort et le volume courant

: dbit ventilatoire

: dbit ventilatoire maximal

: ventilation pic mesure au cours de l'exercice

/ : quivalent respiratoire en oxygne

/ : quivalent respiratoire en dioxyde de carbone

/ : rgulation de la ventilation

VEMS : volume expir maximal en 1 seconde

VMA : vitesse maximale arobie

VMM : ventilation maximale minute

: consommation d'oxygne

CAL : valeur moyenne de consommation d'oxygne des deux dernires minutes

d'exercice

: consommation maximale d'oxygne

SS : tat stable de consommation d'oxygne

VR : volume rsiduel

VRE : volume de rserve expiratoire

VRI : volume de rserve inspiratoire

1

Introduction ..................................................................................................... 8

Premire partie : Revue de littrature ..................................................... 10

A. Caractristiques du systme pulmonaire de l'enfant ........................................11

I. Etude structurelle du systme pulmonaire de l'enfant...................................11

1. Les volumes pulmonaires et les dbits bronchiques...................................13

1.1) Volumes pulmonaires mobilisables....................................................14

1.2) Volumes pulmonaires non-mobilisables .............................................15

1.3) Dbits bronchiques.........................................................................16

2. Mcanique ventilatoire ..........................................................................17

2.1) Recul lastique et compliance du systme pulmonaire.........................18

2.2) Rsistances des voies ariennes.......................................................19

2.3) La capacit de diffusion pulmonaire ..................................................22

2.4) Diffrences respiratoires lies au sexe...............................................23

II. Ventilation de l'enfant au cours de l'exercice ............................................25

1. Rgime ventilatoire ..............................................................................25

1.1) La ventilation.................................................................................25

1.2) Le volume courant .........................................................................27

1.3) La frquence respiratoire.................................................................28

1.4) Diffrences lies au sexe.................................................................29

2. Inefficience ventilatoire de l'enfant .........................................................30

2.1) Rgime ventilatoire spcifique de l'enfant ..........................................31

2.2) Rgulation de la ventilation .............................................................33

Synthse de la partie A. ....................................................................................36

B. Contraintes mcaniques ventilatoires l'exercice..............................................38

I. Mthodes de mesure / d'valuation des contraintes ventilatoires ...................38

1. Mthode indirecte : rserve ventilatoire ..................................................39

2. Pression expiratoire ngative (NEP) ........................................................42

3. Les courbes dbit/volume l'exercice .....................................................43

II. Adaptations ventilatoires .......................................................................46

2

1. Limitation ventilatoire ...........................................................................48

2. Hyperinflation dynamique......................................................................50

3. Fatigue des mucles respiratoires ............................................................52

3.1) L'exercice comme facteur d'apparition de la fatigue des muscles respiratoires ...........................................................................................53

3.2) Effets de la fatigue des muscles respiratoires sur la performance ..........55

III. Adaptations ventilatoires l'exercice selon l'ge et le niveau de performance .. .........................................................................................................57

1. Le sujet adulte et effet du vieillissement..................................................57

2. Chez l'enfant .......................................................................................61

IV. Etat des lieux chez l'enfant atteint de mucoviscidose.................................64

1. Atteinte de la fonction pulmonaire ..........................................................64

2. Effets de l'activit physique chez l'enfant atteint de mucoviscidose sur la fonction respiratoire ...................................................................................68

2.1) Effets sur les volumes et dbits pulmonaires......................................68

2.2) Rponses ventilatoires aigus et chroniques l'exercice ......................68

2.3) Adhrence l'exercice chronique......................................................69

Synthse de la partie B. ....................................................................................71

Deuxime partie : Contribution personnelle............................................ 73

A. But et orientation du travail de thse ............................................................74

B. Mthodologie gnrale ................................................................................77

I. Sujets....................................................................................................77

1. Enfants sains .......................................................................................78

2. Enfants atteints de mucoviscidose ..........................................................78

II. Protocole gnral .................................................................................79

III. Epreuves d'exercice musculaire..............................................................81

1. Exercice maximal vitesse croissante.....................................................81

2. Exercices continus................................................................................82

3. Exercices intermittents .........................................................................83

IV. Evaluation de la fonction respiratoire ......................................................84

3

1. Explorations fonctionnelles respiratoires ..................................................84

2. Force des muscles respiratoires..............................................................85

V. Mthodes de mesure et de calcul des paramtres physio-psychologiques ........86

1. Echanges gazeux .................................................................................86

2. Etat stable de consommation d'oxygne..................................................87

3. Contraintes mcaniques ventilatoires .....................................................88

3.1) Mthodologie gnrale de mesure ....................................................88

3.2) Mesure au cours de l'exercice maximal triangulaire.............................89

3.3) Mesure au cours des exercices continus et intermittents ......................89

3.4) Rserve ventilatoire........................................................................89

3.5) Limitation du dbit expiratoire .........................................................90

3.6) Stratgie ventilatoire et rgulation des volumes pulmonaires dynamiques. ...................................................................................................90

4. Frquence cardiaque ............................................................................90

5. Echelles visuelles analogiques ................................................................91

VI. Analyse statistique ...............................................................................92

C. Rsultats Discussions des diffrentes tudes ...............................................95

1. Effets de la mucoviscidose sur les contraintes mcaniques ventilatoires lors

d'un exercice incrmental (Etude 1)..............................................................95

2. Rponses cardio-respiratoires l'exercice continu et intermittent chez les

enfants prpubres (Etude 2). ................................................................... 104

3. Rponses ventilatoires l'exercice continu et intermittent chez l'enfant sain et

l'enfant atteint de mucoviscidose (Etude 3).................................................. 112

3.1) Effets de la modalit d'exercice sur le rgime ventilatoire et les

contraintes mcaniques ventilatoires (Etude 3.1)....................................... 112

3.2) Consquences des contraintes mcaniques ventilatoires sur les muscles

respiratoires chez des enfants prpubres sains ou atteints de mucoviscidose

(Etude 3.2). ......................................................................................... 126

Conclusion gnrale........................................................................................ 131

Perspectives .................................................................................................. 133

4

Bibliographie ..................................................................................................135

Annexes...........................................................................................................153

Liste des publications ..................................................................................156

5

Figure 1. Evolution des diffrents volumes pulmonaires avec la croissance chez les garons (A) et chez les filles (B) (D'aprs Polgar et Promadhat, 1971)........................13

Figure 2. Volumes et capacits pulmonaires reprsents sur une courbe volume/temps.........................................................................................................................14

Figure 3. Courbes dbit/volume permettant la dtermination des dbits bronchiques....16

Figure 4. Evolution des rsistances ventilatoires en fonction de la taille (D'aprs Lanteri et Sly, 1993). .........................................................................................................21

Figure 5. Evolution des rsistances des voies ariennes en fonction de la taille (A) et de l'ge (B) (D'aprs McKenzie et al., 2002)................................................................22

Figure 6. Application de la mthode NEP (negative expiratory pressure) durant la phase expiratoire des courbes dbit/volume d'exercice (D'aprs Koulouris et al., 1995). ........42

Figure 7. Comparaison de la courbe dbit/volume mesure avec ou sans plthysmographe (D'aprs Johnson et al., 1999). ....................................................44

Figure 8. Donnes de plusieurs manuvres spiromtriques permettant l'estimation d'une courbe dbit/volume maximale (D'aprs Johnson et al., 1999). .................................45

Figure 9. Courbe dbit/volume l'exercice (D'aprs Johnson et al., 1999). .................47

Figure 10. Mesure du degr de limitation du dbit expiratoire l'exercice (expLV), exprim en % du volume courant (Vc). ..................................................................49

Figure 11. Reprsentation graphique de l'hyperinflation dynamique (D'aprs Johnson et al., 1999)...........................................................................................................51

Figure 12. Courbes dbit/volume l'exercice d'un sujet sain sdentaire lors d'un exercice incrmental (D'aprs Johnson et al., 1999) .............................................................58

Figure 13. Courbes dbit/volume l'exercice chez des sujets sains entrans lors d'un exercice incrmental (D'aprs Johnson et al., 1999).................................................60

Figure 14. Courbes dbit/volume l'exercice chez des enfants prsentant ou non une limitation des dbits expiratoires (D'aprs Nourry et al., 2006)..................................62

Figure 15. Diminution de la fonction pulmonaire lie l'ge chez des patients atteints de mucoviscidose (D'aprs Brown et al., 1996)............................................................65

Figure 16. Protocole de l'exercice maximal vitesse croissante. En hachur: mesure des changes gazeux.................................................................................................82

Figure 17. Protocole des exercices continus. En hachur: mesure des changes gazeux.........................................................................................................................83

Figure 18. Protocole des exercices intermittents. En hachur: mesure des changes gazeux...............................................................................................................84

Figure 19. Evolution de la limitation du dbit expiratoire (expFL) lors de l'exercice incrmental pour les deux populations. ..................................................................98

6

Figure 20. Evolution des volumes pulmonaires dynamiques (EILV et EELV) reflts par l'volution de VRI/CVF et VRE/CVF respectivement lors de l'exercice incrmental dans les deux groupes d'enfants. .......................................................................................99

Figure 21. Evolutions des scores de dyspne avec l'intensit d'exercice chez les enfants sains et les enfants atteints de mucoviscidose. ...................................................... 100

Figure 22. Evolution des rponses de consommation d'oxygne et de frquence cardiaque au cours des diffrents exercices continus et intermittents pour un sujet reprsentatif....................................................................................................................... 106

Figure 23. Comparaison des valeurs d'tat stable de consommation d'oxygne entre les exercices continus et intermittents. ..................................................................... 108

Figure 24. Relations linaires pour les trois associations d'intensit pour la consommation d'oxygne. ....................................................................................................... 109

Figure 25. Comparaison de la frquence cardiaque moyenne pour chaque association d'exercices. ...................................................................................................... 110

Figure 26. Limitation du dbit expiratoire lors d'exercices continus et intermittents pour les deux populations d'enfants. ........................................................................... 120

Figure 27. Evolution des volumes pulmonaires dynamiques (EILV et EELV) lors des exercices continus pour les deux populations d'enfants........................................... 122

Figure 28. Evolution des volumes pulmonaires dynamiques (EILV et EELV) lors des exercices intermittents pour les deux populations d'enfants. ................................... 123

7

Tableau 1. Evolution de la ventilation, de la frquence respiratoire et du volume courant avec l'augmentation de l'intensit lors de l'exercice incrmental chez les enfants sains et chez les enfants atteints de mucoviscidose. ............................................................97

Tableau 2. Valeurs moyennes des vitesses de course lors des exercices continus et intermittents. ................................................................................................... 105

Tableau 3. Valeurs moyennes d'tats stables de consommation d'oxygne ( SS) et de

consommation d'oxygne moyenne au cours des deux dernires minutes d'exercice

( CAL) lors des exercices continus (CE) et intermittents (IE)................................ 107

Tableau 4. Valeurs des paramtres respiratoires au cours des exercices continus et intermittents pour les deux populations................................................................ 114

Tableau 5. Volumes pulmonaires de repos et d'exercice mesurs l'aide des courbes dbit/volume lors des exercices continus et intermittents........................................ 121

Tableau 6. Scores de perception de la fatigue, de la dyspne et de l'apprciation de l'exercice lors d'exercices continus et intermittents. ............................................... 125

Tableau 7. Pressions respiratoires maximales avant et aprs les exercices incrmental, continu et intermittent chez les enfants sains et les enfants atteints de mucoviscidose....................................................................................................................... 128

Tableau 8. Pressions respiratoires maximales avant et aprs des exercices continu et intermittent chez des enfants sains prsentant ou non une limitation du dbit expiratoire....................................................................................................................... 129

8

Introduction

epuis quelques annes, un phnomne de sdentarisation est de plus en plus

observ dans la population mondiale. Ainsi, la pratique rgulire d'une activit

physique est fortement conseille et de nombreuses recommandations concernant la

quantit d'activit physique raliser afin d'obtenir des effets sur la sant ont t

publies, notamment par l'American College of Sports Medicine.

Ces recommandations prconisent notamment la pratique rgulire d'activit physique

haute intensit c'est--dire sollicitant une dpense nergtique au moins gale 60% de

la consommation maximale d'oxygne (Wilmore et Costill, 2004) pendant des dures

relativement longues (suprieures 20 minutes). Toutefois, ce type d'exercice haute

intensit pourrait induire chez des enfants prpubres sains ou chez des enfants

prpubres atteints de pathologie respiratoire chronique des adaptations spcifiques,

notamment sur la fonction respiratoire. En effet, la fonction respiratoire des enfants sains

prsentent des caractristiques et des capacits d'adaptation et de rgulation spcifiques

l'exercice en comparaison des adultes, notamment dues la maturit incomplte d'une

fonction respiratoire en pleine volution. Cette spcificit de la fonction respiratoire chez

l'enfant sain pourrait tre accentue par la prsence d'une pathologie respiratoire telle

que la mucoviscidose. Ces adaptations spcifiques de l'appareil respiratoire pourraient

notamment se traduire par l'apparition de contraintes mcaniques ventilatoires au cours

de l'exercice aigu, reflet de la balance entre la demande ventilatoire et la capacit

ventilatoire. Les quelques tudes ralises chez l'enfant sain disponibles dans la

littrature ont mis en vidence l'apparition de contraintes mcaniques ventilatoires lors

d'exercices incrmentaux chez des enfants sains entrans et non-entrans. En

revanche, aucune donne n'est disponible sur les contraintes mcaniques ventilatoires

l'exercice chez l'enfant atteint de mucoviscidose. De plus, notre connaissance, aucune

tude ne s'est focalise sur l'tude des contraintes mcaniques ventilatoire lors

D

9

d'exercices continus et intermittents, modalits d'exercice pratiques lors de programmes

d'entranement, de rentranement et quotidiennement adoptes par les enfants dans le

cadre de leur activit physique spontane. Or, les plus hautes intensits utilises lors des

exercices intermittents pourraient accentuer la demande ventilatoire par rapport aux

exercices continus et ainsi potentialiser les ventuelles contraintes ventilatoires

mcaniques observes au cours de l'exercice. C'est dans ce cadre que s'intgre ce travail

sur les contraintes ventilatoires mcaniques lors de diffrentes modalits d'exercice chez

l'enfant prpubre sain et l'enfant prpubre atteint de mucoviscidose. L'tude des

adaptations de la rponse ventilatoire l'exercice pourrait permettre de dfinir un

comportement de rfrence propre l'enfant sain et ainsi permettre de mieux

comprendre les effets d'une pathologie respiratoire telle que la mucoviscidose sur la

rponse ventilatoire l'exercice et les potentielles contraintes mcaniques ventilatoires

qui lui seraient associes.

Ce travail s'articulera autour de deux parties. La premire partie consistera en un tat

des connaissances permettant de faire merger des questionnements concernant notre

champ dinvestigation : l'adaptation de la rponse ventilatoire l'exercice aigu chez

l'enfant. La seconde partie permettra d'exposer : le but et l'orientation de ce travail de

thse ; la mthodologie gnrale mise en place afin de rpondre ce questionnement ;

les tudes ralises auxquelles seront associes les articles qui en dcoulent. Enfin, une

partie "Annexes" prsentera les diffrents travaux de recherche auxquels j'ai particip en

dehors de ce travail de thse et qui ont donn lieu publication.

10

Premire partie : Revue de littrature

Premire partie

- Revue de littrature

11

A. Caractristiques du systme pulmonaire de l'enfant

Que ce soit chez l'enfant ou chez l'adulte, la fonction primaire du systme pulmonaire est

de permettre le maintien de l'homostasie sanguine et gazeuse dans des conditions de

repos mais galement dans des conditions plus extrme telles que celles rencontres lors

de la ralisation d'exercice physique. Ainsi, la fonction pulmonaire permettra l'apport

d'oxygne la cellule et l'vacuation du dioxyde de carbone du milieu interne (corps

humain) vers le milieu externe (air ambiant).

La priode de croissance d'un individu se dcompose habituellement en trois phases

dtermines de manire arbitraire et pouvant se chevaucher. On distingue :

La petite enfance s'tendant de la naissance au premier anniversaire

L'enfance s'talant du premier anniversaire l'adolescence

L'adolescence dont l'arrive et la dure est propre chaque individu.

Au fur et mesure de la croissance humaine, les diffrentes structures composant le

systme pulmonaire vont se dvelopper et subir des modifications.

I. Etude structurelle du systme pulmonaire de l'enfant

Lors de la croissance d'un tre humain, le systme pulmonaire va subir des changements

trs importants concernant notamment sa forme, sa taille ainsi que sa composition

(Lanteri et Sly, 1993). La courbe de croissance du systme pulmonaire est relativement

similaire aux courbes d'volution du poids et de la taille de l'enfant (Fawkner, 2007).

Ainsi, tout au long de la croissance, la fonction pulmonaire et son volution sont trs

fortement lie la taille du sujet. C'est ainsi qu'au fur et mesure de l'volution de la

12

taille du thorax, la taille des poumons va augmenter, influenant ainsi l'augmentation de

la capacit pulmonaire totale (CPT) et de toutes les subdivisions des volumes

pulmonaires.

A la naissance, le nombre de bronches ainsi que la structure du systme bronchique sont

finaliss. La croissance engendrera principalement une augmentation du diamtre et de

la longueur des voies ariennes (Fawkner, 2007).

Concernant les alvoles, le nombre d'alvoles prsents la naissance est infrieur au

nombre d'alvoles prsents chez l'adulte, compris entre 10% et 50% du nombre

d'alvoles total de l'adulte (Dunnill, 1962; Thurlbeck, 1982). Ainsi, un phnomne

d'hyperplasie alvolaire est observ chez l'enfant. Le modle de cette phase de

multiplication alvolaire se prsenterait de la faon suivante : la multiplication du nombre

d'alvoles se ferait de faon trs importante juste aprs la naissance et jusqu' l'ge de

3-4 ans puis ralentirait progressivement jusqu' l'ge de 8 ans (Dunnill, 1962; Davies et

Reid, 1970; Becklake et Kauffmann, 1999). A partir de cet ge, le dveloppement du

systme pulmonaire est principalement assur par une augmentation de la taille des

alvoles. A partir de l'ge de 3 ans environ, la taille des alvoles augmente

progressivement jusqu' l'arrt de la croissance du systme pulmonaire (Dunnill, 1962;

Thurlbeck, 1982). Ainsi, jusqu' l'ge de 8 ans, l'augmentation des volumes pulmonaires

est assure par l'action combine des deux processus de croissance alvolaire. Ensuite,

seule l'augmentation de la taille des alvoles rentre en compte dans l'augmentation des

volumes pulmonaires, toutefois toujours associe l'augmentation de la taille et du

diamtre des voies ariennes permettant l'augmentation du volume des espaces de

conduction (Figure 1). Enfin, la croissance du systme pulmonaire ne s'effectuerait pas

de manire uniforme (Mansell et al., 1977; Lanteri et Sly, 1993). Le dveloppement du

volume pulmonaire serait ainsi plus rapide que celui des voies respiratoires. Cette

hypothse semble tre confirme par les diffrents travaux prsents ci-dessus,

indiquant une trs forte multiplication alvolaire jusqu' l'ge de 8 ans environ.

13

Figure 1. Evolution des diffrents volumes pulmonaires avec la croissance chez les garons (A) et chez les filles (B) (D'aprs Polgar et Promadhat, 1971).

1. Les volumes pulmonaires et les dbits bronchiques

La ventilation se dcompose en deux phases : l'inspiration et l'expiration. Ainsi, diffrents

volumes et dbits lis ces deux phases peuvent tre valus. Initialement propose par

Hutchinson en 1846 (Hutchinson, 1846) et complte ensuite par les travaux de

Tiffeneau et Pinelli (Tiffeneau et Pinelli, 1948), l'exploration du souffle apporte ainsi

diffrentes informations sur les volumes pulmonaires pouvant tre mobiliss par un

sujet.

La Figure 2 reprsente les diffrentes subdivisions de la capacit pulmonaire totale,

values l'aide d'une courbe volume/temps. Ces diffrentes subdivisions sont rparties

en deux grandes catgories de volumes pulmonaires : les volumes pulmonaires

mobilisables et les volumes pulmonaires non-mobilisables.

14

Figure 2. Volumes et capacits pulmonaires reprsents sur une courbe volume/temps.

1.1) Volumes pulmonaires mobilisables

Les volumes pulmonaires mobilisables correspondent aux volumes d'air pouvant tre

sollicits et utiliss de manire volontaire par le sujet afin de rpondre une

augmentation de la demande ventilatoire. Cette catgorie de volumes pulmonaires se

compose de 4 sous-divisions:

Le volume courant (Vc) correspond au volume d'air inspir et expir au cours d'un

cycle respiratoire normal ralis sans aucune contrainte.

Le volume de rserve inspiratoire (VRI) correspond au volume d'air mobilis au

cours d'une inspiration maximale.

Le volume de rserve expiratoire (VRE) correspond au volume d'air mobilis au

cours d'une expiration maximale.

15

Enfin la capacit vitale (CV) correspond au volume d'air maximal pouvant tre

sollicit la suite d'une inspiration maximale et d'une expiration maximale. La CV

correspond ainsi la somme des trois prcdents volumes dfinis tel que :

CV = Vc + VRI + VRE

Concernant la capacit vitale, la courbe volume/temps ne permet d'valuer que la

capacit vitale lente (CVL). La CV peut galement tre mesure suite une expiration

maximale force. On parlera alors de capacit vitale force (CVF), habituellement

lgrement infrieure la CVL, tant donn l'apparition d'un phnomne de fermeture

des voies ariennes plus prcoce lors d'une expiration force (Prefaut et Peslin, 1986).

1.2) Volumes pulmonaires non-mobilisables

Les volumes pulmonaires non-mobilisables sont dfinis comme des volumes d'air ne

pouvant pas tre sollicits par le sujet. Ainsi, l'valuation de ces volumes pulmonaires

par spiromtrie ne permet pas de les dterminer. Il convient alors d'utiliser un

plthysmographe. Cette catgorie de volumes pulmonaires se dcompose en 3 sous-

divisions :

Le volume rsiduel (VR) correspond au volume prsent dans les poumons la

suite d'une expiration maximale. Ce volume facilite l'inspiration suivante en

vitant l'accolement des parois alvolaires sur elles-mmes.

La capacit rsiduelle fonctionnelle (CRF) est le volume d'air restant dans le

systme pulmonaire aprs une expiration normale. La CRF correspond la somme

du VR et de VRE.

la capacit pulmonaire totale (CPT) correspond la quantit maximale d'air

prsent dans le systme pulmonaire aprs une inspiration force. Elle est gale

la somme de toutes les subdivisions soit :

16

CPT = VRI + Vc + VRE + VR

1.3) Dbits bronchiques

La ralisation de courbes dbit/volume induisant la ralisation d'expirations et

d'inspirations maximales permet d'valuer les dbits bronchiques (Figure 3).

Figure 3. Courbes dbit/volume permettant la dtermination des dbits bronchiques.

Parmi les dbits bronchiques, on distingue :

Le volume expir maximal en 1 seconde (VEMS) correspondant la quantit d'air

pouvant tre expire durant la premire seconde de la phase expiratoire. Suite

17

aux travaux de Tiffeneau et Pinelli, lorsque le VEMS est rapport la CV (ou CVF),

ce paramtre peut devenir un paramtre tmoignant d'une obstruction bronchique

(Tiffeneau et Pinelli, 1948).

Le dbit expiratoire de pointe (DEP) correspondant au dbit maximal atteint lors

de l'expiration force.

Les dbits expiratoires maximaux 75% (DEM75%), 50% (DEM50%) et 25%

(DEM25%) de CVF correspondant des dbits mesurs diffrents pourcentages

de la capacit vitale force.

Le dbit expiratoire mdian (DEM25-75%) correspondant la moyenne des dbits

mesurs entre 25% et 75% de CVF.

2. Mcanique ventilatoire

La mcanique ventilatoire concerne l'tude des forces et des rsistances cres lors des

phases inspiratoires et expiratoires. Les rsistances lies la respiration et au

remplissage des poumons peuvent tre catgorises en deux groupes :

Les rsistances lastiques intervenant dans des conditions statiques

(sans mouvement d'air) et dynamiques (avec l'avance de l'air en

mouvement dans les voies ariennes). Cette catgorie intgre

notamment le recul lastique et la compliance du systme respiratoire

comprenant la compliance pulmonaire et la compliance de la cage

thoracique (Beachey, 2007).

Les rsistances frictionnelles (ou non-lastiques), n'intervenant que

dans des conditions dynamiques. Cette catgorie intgre notamment les

rsistances des voies ariennes et, dans une moindre proportion, les

rsistances frictionnelles entre les tissus en mouvement.

18

Dans des conditions normales, les muscles respiratoires russissent vaincre facilement

les rsistances lastiques et frictionnelles permettant ainsi d'assurer un apport d'air

optimal aux alvoles tout en maintenant un travail respiratoire minimal.

2.1) Recul lastique et compliance du systme pulmonaire

Les tissus composant les poumons possdent des lments plus ou moins lastiques

confrant ces tissus une capacit de recul lastique (ou d'lasticit). Le recul lastique

(ou lasticit) est dfini comme la tendance d'un objet retourner sa forme et sa

position initiale aprs avoir t dform. Ainsi, que ce soit chez l'enfant et chez l'adulte,

aprs avoir t tir lors de la phase inspiratoire, le poumon aura tendance reprendre

sa position et sa forme initiales. L'lasticit du tissu pulmonaire est gnre, d'une part,

par les fibres lastiques et les fibres de collagne du parenchyme pulmonaire et, d'autre

part, par les forces surface-tension du film liquidien entourant les alvoles (Beachey,

2007).

De manire gnrale, plus les tissus sont rigides, plus la force musculaire ncessaire

pour les tirer, et ainsi provoquer un changement de volume, sera important. Les

proprits d'lasticit du poumon et de la cage thoracique peuvent tre estimes en

mesurant la pression ncessaire pour gonfler le poumon, autrement dit, en tablissant la

relation entre la variation de pression et le changement de volume. La compliance

pulmonaire qui est gnralement rapporte au volume pulmonaire peut tre mesure

dans deux conditions particulires (Zapletal, 1989):

En condition statique (lorsque la pression alvolaire est gale la

pression atmosphrique) en mesurant la pente de la courbe pression-

volume obtenue lors d'une expiration lente succdant une inspiration

maximale

19

En condition dynamique en calculant la mme pente lors d'un ou

plusieurs cycles respiratoires.

Diverses tudes (Fletcher et al., 1991; Lanteri et Sly, 1993; Papastamelos et al., 1995)

ont rapport des valeurs de compliance pulmonaire et/ou de compliance du systme

respiratoire totale. Cette dernire est dfinie par la somme de la compliance pulmonaire

et de la compliance de la cage thoracique. Au travers de ces diffrentes tudes, il

apparat une volution de la compliance du systme respiratoire au fur et mesure de la

croissance de l'enfant. Ainsi, il a t report une trs grande compliance de la cage

thoracique chez le nouveau-n (jusqu' trois fois plus que la compliance pulmonaire),

permettant ainsi une dformation de la cage thoracique ncessaire pour l'accouchement

(Fletcher et al., 1991; Lanteri et Sly, 1993; Papastamelos et al., 1995). Ensuite, jusqu'

l'ge de 4 ans, la compliance de la cage thoracique va diminuer progressivement par

durcissement de celle-ci, expliqu principalement par une minralisation osseuse de la

cage thoracique, pour atteindre progressivement des niveaux de compliance identiques

celle des poumons (Lanteri et Sly, 1993; Papastamelos et al., 1995).

Concernant la compliance pulmonaire, son volution au fil de la croissance nourrit plus

de controverses. En effet, certains auteurs concluent sur une diminution de la compliance

pulmonaire avec l'ge (Sharp et al., 1970; Von der Hardt et al., 1975; Zapletal et al.,

1976) alors que d'autres tudes ont dmontr que ce mme paramtre n'volue pas avec

la croissance (Kamel et al., 1969; Gerhardt et al., 1987). Sharp et al. (1970) rapportent

que les contributions relatives du poumon et de la cage thoracique l'lastance totale du

systme respiratoire, dfinie comme le changement de pression ncessaire pour produire

un changement d'une unit de volume, seraient de 60% et 40% respectivement et que

cette relation resterait constante entre 3 ans et 18 ans. Les diffrentes techniques de

mesure pourraient expliquer l'origine de cette controverse (Lanteri et Sly, 1993).

2.2) Rsistances des voies ariennes

20

Afin de permettre la ralisation de phases inspiratoires et expiratoires de manire

optimale, le systme respiratoire doit russir vaincre les rsistances lastiques mais

galement les rsistances frictionnelles qui correspondent aux rsistances lies au

dplacement de l'air dans les voies ariennes (Rvr)(Beachey, 2007).

Dans le poumon, Rvr est dfinie par le rapport entre la pression et le dbit d'air dans les

voies respiratoires (Beachey, 2007). Ainsi, pour un dbit pulmonaire donn, une chute

importante de pression travers les voies respiratoires tmoignera de la prsence de

rsistances importantes.

Diverses tudes ont mis en vidence qu'une augmentation de la taille de l'enfant est

associe une diminution des rsistances des voies ariennes (Rvr) et des rsistances du

systme respiratoire (Rsr) (Gerhardt et al., 1987; Lanteri et Sly, 1993) (Figure 4). Selon

Lanteri et Sly, Rvr diminuerait avec la taille de l'enfant avec un facteur de -1,29 0,24

et Rsr diminuerait avec la taille d'un facteur de -1,71 0,13, traduisant l'importance des

rsistances des voies ariennes dans les rsistances frictionnelles du systme respiratoire

(Lanteri et Sly, 1993). Ainsi, il apparat que plus l'enfant grandit, plus les rsistances

l'coulement de l'air dans les voies ariennes diminuent. Cette diminution des rsistances

des voies ariennes serait trs importante de la naissance jusqu' l'ge de 2 ans tant

donne la phase de croissance rapide observe durant cette priode (Gerhardt et al.,

1987; Lanteri et Sly, 1993).

21

Figure 4. Evolution des rsistances ventilatoires en fonction de la taille (D'aprs Lanteri et Sly, 1993).

D'autres tudes confirment cette volution croise entre la taille et les rsistances des

voies ariennes (Rvr), voire entre l'ge et Rvr. Ainsi, en 2002, McKenzie et al. ont

propos un croisement des prcdents rsultats trouvs dans la littrature (McKenzie et

al., 2002; Dempsey et al., 2008)(Figure 5). Les deux graphes (Figure 5.A et Figure 5.B)

prsents dmontrent les relations ngatives existantes entre les rsistances des voies

ariennes et la taille (A) ou entre les rsistances des voies ariennes et l'ge (B)

(Zapletal et al., 1982; van Altena et Gimeno, 1994; Klug et Bisgaard, 1998; Son et al.,

1998; Lombardi et al., 2001; Merkus et al., 2001; McKenzie et al., 2002).

22

Figure 5. Evolution des rsistances des voies ariennes en fonction de la taille (A) et de l'ge (B) (D'aprs McKenzie et al., 2002).

2.3) La capacit de diffusion pulmonaire

L'une des fonctions du systme respiratoire est de raliser les changes gazeux. Ces

changes de gaz sont raliss au niveau de la zone d'change reprsente par la surface

alvolaire et les capillaires sanguins pulmonaires. Il a ainsi t report une augmentation

de cette zone d'changes avec l'hyperplasie alvolaire observe pendant l'enfance

(Rowland, 1996).

L'tude de la capacit de diffusion pulmonaire dfinit l'tude de l'efficacit avec laquelle

un gaz passe du systme alvolaire au systme sanguin. Gnralement, la capacit de

23

diffusion pulmonaire est tudie l'aide de monoxyde de carbone (CO). En 1965,

Demuth et Howatt (1965) rapportaient une augmentation de la capacit de diffusion

pulmonaire du monoxyde de carbone (DLCO) entre 4 et 18 ans associe une

augmentation du volume pulmonaire. Plus rcemment, l'tude d'Anderson et Godfrey

(1971) a montr un lien entre la valeur maximale de DLCO et la taille du sujet. Toutefois,

selon O'Brodovich et al. (1982), la DLCO rapporte au volume alvolaire diminuerait avec

l'augmentation de la taille. Les rsultats de cette tude suggrent qu' l'influence des

dimensions corporelles s'ajoute une potentielle interaction entre les facteurs impliqus

dans la diffusion pulmonaire (volume sanguin du lit capillaire au niveau des poumons, la

surface d'changes gazeux et l'affinit de l'hmoglobine pour l'oxygne) et la croissance.

2.4) Diffrences respiratoires lies au sexe

Que ce soit dans la population adulte ou dans la population pdiatrique, il est

communment admis dans la littrature que les femmes (ou filles) prsentent des

volumes pulmonaires infrieurs ceux des hommes (ou garons) (Stocks et Quanjer,

1995; Armstrong et al., 1997; Bellemare et al., 2003). La capacit vitale rapporte la

masse corporelle augmenterait progressivement entre 7 et 15 ans chez les garons alors

que chez les filles, ce rapport resterait constant (Astrand, 1952) . De mme, les volumes

pulmonaires rapports la taille restent suprieurs chez les garons par rapport aux filles

(Manzke et al., 2001). Cette diffrence pourrait tre explique par une taille des

poumons infrieure chez les filles, laissant supposer un diamtre des voies ariennes

infrieur chez celles-ci (Hibbert et al., 1984). Toutefois, de nombreuses tudes

rapportent des dbits pulmonaires expiratoires suprieurs chez les filles par rapport aux

garons (Hibbert et al., 1984; Hibbert et al., 1989; Merkus et al., 1993; Manzke et al.,

2001). Les dbits expiratoires suprieurs chez les filles par rapport aux garons associs

un diamtre des voies ariennes infrieur chez les filles suggreraient que les voies

respiratoires rapportes au volume pulmonaire des filles soient plus larges que chez les

24

garons (Dockery et al., 1983; Wang et al., 1993). Diffrents travaux portant sur la

rsistance des voies ariennes dmontrent qu'il n'existerait pas de diffrence de Rvr

entre filles et garons (Lanteri et Sly, 1993; van Altena et Gimeno, 1994; Klug et

Bisgaard, 1998; Son et al., 1998). Toutefois, deux tudes mettent en avant l'existence

de tendances statistiques par rapport l'existence de diffrences de rsistance du

systme respiratoire entre garons et filles. Ainsi, la rsistance du systme respiratoire

serait d'environ 10% infrieure chez les filles par rapport aux garons (Stocks et al.,

1997). Ce rsultat semblerait se confirmer par l'tude de McKenzie et al. qui a mesur

une tendance une diffrence de Rvr, ne dpassant pas toutefois 6% (McKenzie et al.,

2002).

Concernant les diffrents paramtres de la mcanique ventilatoire, il ne semble pas

exister de diffrence entre les garons et les filles pour la compliance du systme

respiratoire. En effet, Lanteri et Sly (1993) n'ont pas rapport de diffrences

significatives lies au sexe concernant la relation entre la taille et la compliance du

systme respiratoire chez les enfants inclus dans l'tude. Ces rsultats se rapprochent

des travaux de Sharp et al. (1970) qui n'avaient galement pas mis en vidence de

diffrences sur la compliance du systme respiratoire.

Cette premire partie sest attache expliquer les diffrences existantes entre les

enfants et les adultes en termes de volumes et capacits pulmonaires mais galement

en terme de mcanique ventilatoire. La mise en avant de ces diffrences dmontre ainsi

que le systme pulmonaire des enfants nest pas un modle rduit du systme

pulmonaire de ladulte. La prsentation de ces diffrences permettra par la suite de

rendre la lecture des travaux de thse plus facile dans la mesure o lenfant est lobjet

dtude de ce travail de thse.

25

II. Ventilation de l'enfant au cours de l'exercice

La ventilation totale (ou dbit ventilatoire ) se dfinit comme tant le rsultat du

produit :

= Vc * f

Avec : dbit ventilatoire (L.min-1) ; Vc : volume courant (L) et f : frquence

respiratoire (cycles.min-1).

Les modifications corporelles et mcaniques (dcrites prcdemment) observes au cours

de la croissance vont avoir une incidence sur la ventilation et le rgime ventilatoire de

l'enfant tout au long de la croissance.

1. Rgime ventilatoire

L'tude du rgime ventilatoire consiste tudier de manire simultane la ventilation, le

volume courant et la frquence respiratoire.

1.1) La ventilation

Au repos, la ventilation semble augmente avec la croissance du fait d'une augmentation

de la taille des poumons (Asmussen et al., 1981; Gaultier et al., 1981). Toutefois,

lorsqu'elle est rapporte la masse corporelle de l'enfant, celle-ci semble diminuer avec

la croissance (Rowland, 2005). Morse et al. (1949) ont report que la ventilation de

repos chez un enfant de 10 ans se situait aux alentours de 200 mL.kg-1.min-1, alors que

pour un adolescent de 16 ans, celle-ci tait de 158 mL.kg-1.min-1.

26

Lors d'intensits sous-maximales, Rowland et Cunningham (1997) rapportaient des

valeurs de ventilation chez des enfants gs entre 7 et 10 ans. Dans cette tude, chaque

enfant a ralis chaque anne sur une priode de 5 ans une preuve incrmentale sur

tapis roulant. Une augmentation progressive de la ventilation (exprime en valeur

absolue) a t constate. Toutefois, lorsque la ventilation tait exprime en fonction de la

masse corporelle ( /kg exprime en mL.min-1.kg-1), la ventilation prsentait une

diminution sur la priode d'valuation (Rowland et Cunningham, 1997).

A l'exercice maximal, le dbit ventilatoire maximal ( ), exprim en valeur absolue,

augmenterait avec la croissance en relation avec l'augmentation des volumes

pulmonaires (Rutenfranz et al., 1981; Ramonatxo et al., 1986; Mercier et al., 1991;

Rowland et Cunningham, 1997). augmenterait de faon linaire entre 11 ans et 17

ans (Rutenfranz et al., 1981; Prioux et al., 1995; Prioux et al., 1997). Dans leur tude de

1995, Prioux et al. ont valu, sur trois annes conscutives, 44 enfants sdentaires

rpartis en trois groupes, dont l'ge initial moyen tait de 11 ans pour le groupe I, 14

ans pour le groupe II et de 15 ans pour le groupe III. L'un des principaux rsultats de

cette tude est une augmentation significative de entre la premire anne et la

troisime anne dans chacun des trois groupes (Prioux et al., 1995). Toutefois, il

semblerait qu'aprs la phase pubertaire (environ 15 ans), n'augmenterait plus ou

en tout cas, augmenterait de faon moins importante (Rutenfranz et al., 1981; Prioux et

al., 1995; Prioux et al., 1997).

La diminution de la ventilation rapporte la masse corporelle mise en vidence pour les

exercices sous-maximaux ne serait plus significative pour l'exercice maximal (Rowland et

Cunningham, 1997). Ces rsultats pourraient s'expliquer selon diffrents auteurs par le

fait que l'volution de la ventilation l'exercice rapporte la masse corporelle serait

plus lie la masse maigre du sujet plutt qu' la masse corporelle totale (Mercier et al.,

1991; Prioux et al., 1997). Il semblerait que la masse maigre soit le dterminant majeur

de l'augmentation de . Toutefois, Rowland et Cunningham (1997) ont rapport que

27

augmenterait avec la masse corporelle par un exposant de 0,92 et avec la taille par

un exposant de 2,50, suggrant ainsi que augmenterait quasi proportionnellement

avec la croissance pulmonaire puisque cette dernire augmenterait avec la taille par un

exposant de 3. Dans une tude rcente, Rosenthal et Bush (2000) ont considr que la

masse et la taille du sujet taient de faibles prdicateurs de la ventilation maximale et

ont ainsi suggr que la ventilation maximale devrait tre normalise par la puissance

absolue obtenue sur cycloergomtre. Ainsi, au vu de la littrature, il apparat difficile de

conclure sur l'apport prdominant de la masse corporelle ou de la taille pour expliquer

l'augmentation du dbit ventilatoire maximal constat chez les enfants. Toutefois,

l'utilisation de paramtres anthropomtriques pour la normalisation de permet de

prendre en compte les diffrences interindividuelles lies la croissance propre de

chaque enfant. Prioux et al. (2003) prcisent galement qu'il faudrait prendre en compte

le niveau d'activit physique comme facteur de variation de la ventilation maximale.

1.2) Le volume courant

A l'tat de repos, le volume courant (Vc) augmente avec le volume pulmonaire.

Toutefois, lorsque Vc est rapport la masse corporelle, les valeurs de volume courant

semblent diminuer (Asmussen et al., 1981; Gaultier et al., 1981).

A l'exercice sous-maximal, Rowland et Cunningham (1997) rapportent une augmentation

significative du volume courant chez les garons et les filles avec l'ge. Toutefois, lorsque

le volume courant est rapport la masse corporelle, le rapport Vc/kg reste constant.

Les valeurs absolues de volume courant l'exercice maximal augmentent avec la

croissance, en accord avec l'augmentation des dimensions pulmonaires (Rowland et

Cunningham, 1997). Vcmax prsenterait une augmentation linaire avec l'ge jusqu' 15

ans pour les garons et 13 ans pour les filles (Rutenfranz et al., 1981; Prioux et al.,

28

1997). Au-del de ces ges, Vcmax n'augmenterait plus significativement (Prioux et al.,

2003). Tout comme , la masse corporelle totale et la masse maigre seraient les

deux facteurs dterminants les plus importants de Vcmax (Mercier et al., 1991). Selon ces

mmes auteurs, la masse maigre expliquerait le plus grand pourcentage de variation du

Vcmax (77%). Ainsi, il semblerait prfrable de normaliser Vcmax par rapport la masse

maigre plutt que par rapport la masse corporelle totale.

1.3) La frquence respiratoire

Au repos, la frquence respiratoire (f) aurait tendance diminuer au fur et mesure de

l'avanc en ge (Rowland, 2005). Selon une tude de Robinson (rapporte par Rowland

en 2005), la frquence respiratoire chez les garons diminuerait de 24 cycles/minute

13 cycles/minute (Rowland, 2005) de 6 ans 17 ans.

A l'exercice sous-maximal, f prsente une diminution progressive avec l'ge (Rowland et

Cunningham, 1997).

A l'exercice maximal, diffrentes tudes rapportent une lgre diminution de fmax

(Rutenfranz et al., 1981; Prioux et al., 1997; Rowland et Cunningham, 1997). Rowland

et Cunningham (1997) rapportent une chute de fmax de 65 57 cycles/minute chez les

garons et de 63 57 cycles/minute chez les filles sur une priode de 5 ans (de 9 ans

14 ans). Prioux et al. (1997) rapportent une diminution, toutefois non significative, de

fmax, passant de 53 cycles/minute l'ge de 11 ans 46 cycles/minute l'ge de 16 ans.

Bien que Mercier et al. (1991) aient montr un lien entre fmax, la masse corporelle et la

taille l'aide d'quations allomtriques, ces paramtres ne sont que de faibles

dterminants de fmax, n'expliquant que 15% de la variation de fmax avec la croissance.

Comme lindique les travaux dcrits ci-dessus, lanalyse du rgime ventilatoire chez

lenfant est principalement ralise de manire longitudinale, c'est--dire lanalyse de

leffet de la croissance sur les paramtres du rgime ventilatoire (ventilation, volume

29

courant, frquence respiratoire). En revanche, peu dtudes se sont intresses leffet

de la modalit dexercice sur le rgime ventilatoire. Quelques donnes sont disponibles

sur la rponse ventilatoire au cours dun exercice incrmental (Nourry et al., 2005;

Nourry et al., 2006) mais notre connaissance, aucune tude na compar les effets de

la modalit continue et la modalit intermittente sur le rgime ventilatoire. Ce travail de

thse sattachera apporter des lments de rponses.

1.4) Diffrences lies au sexe

De manire gnrale, la ventilation maximale augmente avec l'ge (Rutenfranz et al.,

1981; Armstrong et al., 1997; Prioux et al., 1997; Rowland et Cunningham, 1997).

Quelques tudes se sont intresses aux effets du sexe et de l'ge sur la ventilation. Il

ressort que jusqu' l'ge de 13 ans, les rsultats semblent contradictoires. Ainsi, dans

une tude incluant 177 enfants (101 garons et 76 filles avec un ge moyen de 11 ans

pour les deux groupes), Armstrong et al. (1997) ont mis en vidence des valeurs de

ventilation (exprimes en absolue ou corriges par la taille corporelle) significativement

suprieures chez les garons par rapport aux filles, que ce soit l'exercice maximal ou

pour une mme intensit d'exercice absolue ou relative. Toutefois, d'autres tudes ne

montrent aucune diffrence significative jusqu' l'ge de 13 ans entre les deux sexes.

Au-del de cet ge, la ventilation maximale continuerait d'augmenter chez les garons

tandis qu'une stabilisation de ce paramtre serait observe chez les filles (Rutenfranz et

al., 1981; Rowland et Cunningham, 1997). Les valeurs plus faibles de ventilation

maximale observes chez les filles, notamment partir de la pubert, pourraient tre en

partie expliques par une volution diffrente des caractristiques anthropomtriques

(Prioux et al., 2003).

Concernant les deux dterminants de la ventilation (volume courant et frquence

respiratoire), de la mme manire que pour la ventilation maximale, Armstrong et al.

(1997) ont rapport des valeurs de volume courant (absolues ou rapportes la taille)

30

significativement suprieures chez les garons par rapport aux filles. Antrieurement,

l'tude de Rutenfranz et al. (1981) a galement rapport des valeurs de Vcmax suprieurs

chez les garons par rapport aux filles. En revanche, il ne ressort aucune diffrence entre

les deux sexes concernant la frquence respiratoire maximale (Rutenfranz et al., 1981;

Armstrong et al., 1997; Rowland et Cunningham, 1997).

Lanalyse de la littrature dmontre quil ny a pas deffet sexe avant la pubert sur le

rgime ventilatoire. Ainsi, nous retrouverons dans ce travail de thse un groupe mixte

denfants inclus dans les diffrents protocoles. En effet, chaque enfant inclus dans ce

travail tait prpubre, paramtre vrifi par la mthode des stades de maturation

sexuelle de Tanner (Tanner, 1962).

2. Inefficience ventilatoire de l'enfant

L'inefficience ventilatoire pourrait tre dfinie comme une incapacit de rendement du

systme ventilatoire pour rpondre une demande ventilatoire adquate. Ainsi, plus

l'inefficience ventilatoire sera importante, plus les moyens mis en uvre par le systme

ventilatoire pour rpondre la demande ventilatoire seront importants.

Traditionnellement, l'efficience (ou inefficience) ventilatoire est gnralement exprime

l'aide des quivalents respiratoires (correspondant la ventilation rapporte la

production de dioxyde de carbone ( / ) ou rapporte la consommation

d'oxygne ( / )). Ainsi, des quivalents respiratoires levs pourraient suggrer

une faible efficience ventilatoire, et inversement. En 1974, Andersen et al. rapportent

une diminution des quivalents respiratoires avec l'ge (Andersen et al., 1974). Ces

rsultats ont par la suite t confirms par de nombreuses tudes (Rowland et

Cunningham, 1997; Nagano et al., 1998). Ainsi, l'tude de Rowland et Cunningham

(1997) montre une diminution progressive de / l'exercice maximal et sous-

31

maximal. De plus, les rsultats montrent galement des valeurs de / plus leves

chez les filles par rapport aux garons. Les rsultats prsents dans cette tude sont

toutefois en contradiction avec les prcdents travaux de Rutenfranz et al. (1981). En

effet, ces derniers n'ont pas mis en vidence de diminution de / l'exercice sous-

maximal et maximal. Ces diffrents rsultats sembleraient quand mme indiquer une

amlioration de l'efficience ventilatoire avec l'ge.

Dans la littrature scientifique, de nombreuses tudes ont rapport des valeurs de

/ suprieures chez l'enfant par rapport l'adulte ou l'adolescent (Andersen et

al., 1974; Cooper et al., 1987; Rowland et Cunningham, 1997; Nagano et al., 1998). Ces

diffrents travaux permettent ainsi de confirmer un phnomne d'hyperventilation

constat chez les enfants pour une charge ou une intensit donne ou pour un niveau de

consommation d'oxygne donn (Fawkner, 2007). Cette hyperventilation a t confirme

par d'autres tudes qui ont rapport des valeurs moyennes de pression partielle en

dioxyde de carbone de fin d'expiration (PETCO2) et de pression artrielle en dioxyde de

carbone (PaCO2) infrieurs par rapport aux adultes pour une intensit sous-maximale

donne (Shephard et Bar-Or, 1970; Cooper et al., 1987). Ce phnomne

d'hyperventilation semble rvler chez l'enfant une rponse ventilatoire exacerbe par

rapport aux besoins. Les causes de cette hyperventilation et de cette mauvaise efficience

ventilatoire restent toutefois mal connues. Deux hypothses permettraient d'expliquer

cette inefficience ventilatoire chez l'enfant : les diffrences de rgime ventilatoire entre

enfant et adulte et les processus de rgulation de la ventilation.

2.1) Rgime ventilatoire spcifique de l'enfant

Dans la littrature, certains auteurs ont suggr que les valeurs leves de / ou

de /kg observes chez l'enfant par rapport l'adulte pourraient tre la consquence

32

de diffrences dans le rgime ventilatoire entre les enfants et les adultes (Gratas-

Delamarche et al., 1993; Kerem, 1996; Rowland et Cunningham, 1997; Fawkner, 2007).

Ainsi, l'hyperventilation observe chez l'enfant pourrait tre due une frquence

respiratoire plus leve en comparaison de l'adulte (Gratas-Delamarche et al., 1993).

Cette frquence respiratoire plus leve pourrait tre induite par les changements de

mcanique ventilatoire observs chez l'enfant au cours de sa croissance. Ainsi, comme

dcrit prcdemment, les enfants prsentent une rsistance des voies ariennes leve

ce qui favoriserait naturellement une respiration plus profonde (caractrise par un Vc

plus lev associ f moins importante) (Fawkner, 2007). Cependant, les volumes

pulmonaires plus petits de l'enfant favoriseraient un rgime ventilatoire oppos, c'est--

dire un Vc faible associ une f importante (Fawkner, 2007). Les enfants opteraient ainsi

pour un rgime ventilatoire favorisant une augmentation de fR pour des raisons purement

physiologiques afin d'optimiser l'efficience mcanique au dpend de l'efficience

ventilatoire (Kerem, 1996). Ce rgime ventilatoire spcifique l'enfant serait conserv

jusqu' ce que les mcanismes de la respiration deviennent matures et deviennent

quasiment similaires ceux de l'adulte (Kerem, 1996).

Ce rgime ventilatoire spcifique observ chez les enfants pourrait avoir des

consquences sur la ventilation et l'apport en oxygne au niveau des zones d'changes.

Des valeurs de f plus leves chez les enfants, refltant une respiration moins profonde,

pourrait se traduire par une ventilation plus importante de l'espace mort. La ventilation

de l'espace mort ( ) est le rsultat du produit de la frquence respiratoire (f) par le

volume de l'espace mort (VD):

= VD * f

Afin de rpondre la fonction primaire de la ventilation, l'enfant va devoir augmenter son

niveau de ventilation par rapport la demande mtabolique, afin de maintenir la

ventilation alvolaire ( ) des niveaux adquats aux besoins. La ventilation alvolaire

33

est dfinie comme la quantit d'air disponible au niveau des alvoles par minute et

correspond la diffrence entre et :

= -

Les consquences d'une augmentation de serait un mauvais renouvellement de l'air

alvolaire chaque phase inspiratoire (Gratas-Delamarche et al., 1993). D'o la

ncessit pour les enfants de prsenter une ventilation plus leve pour atteindre une

mme ventilation alvolaire que celle de l'adulte.

2.2) Rgulation de la ventilation

Comme cite prcdemment, la diffrence de ventilation entre les enfants et les adultes

pourrait tre galement induite par des facteurs lis la rgulation de la ventilation.

Deux facteurs pourraient tre impliqus dans l'apparition de cette hyperventilation : la

commande centrale de la respiration et la chmosensibilit au CO2.

La commande centrale de la respiration

Gaultier et al. (1981) ont valu les changements de la commande centrale de la

respiration en fonction de l'ge en mesurant les pressions gnres la bouche lors

d'une occlusion des voies respiratoires d'une dure de 0,1 seconde (P0,1). Les auteurs

rapportent une diminution de P0,1 avec l'ge par un exposant de 0,62. Un autre

paramtre permet d'tudier la commande centrale de la respiration : le dbit inspiratoire

moyen. Le dbit inspiratoire moyen correspond au volume courant rapport au temps

inspiratoire (Vc/Ti). Prioux et al. (1997) rapportent une augmentation linaire de ce

paramtre avec l'ge. Ainsi, il apparat que la commande centrale de la respiration serait

plus importante chez les jeunes enfants par rapport aux adultes.

34

La chmosensibilit au CO2

Dans la littrature, le dioxyde de carbone est connu comme tant un des principaux

stimuli de la ventilation, notamment l'exercice. Bas sur ce principe, une des

hypothses pouvant expliquer l'hyperventilation des enfants l'exercice serait une

sensibilit plus importante des chmorcepteurs au CO2 chez les enfants. Une des

techniques de mesure de la sensibilit au CO2 consiste mesurer la rponse ventilatoire

durant un exercice ralis en condition hypercapnique. La sensibilit au CO2 est alors

dtermine par l'amplitude de l'augmentation de ventilation conscutive l'inhalation

d'un mlange hypercapnique et par le niveau de pression partielle en CO2 de fin

d'expiration partir duquel un changement de rponse ventilatoire survient (dfinissant

le seuil de sensibilit au CO2). En utilisant cette mthode, Pianosi et Wolstein (1996)

rapportent une corrlation ngative entre la rponse ventilatoire en condition

hypercapnique et l'ge. De plus, Gratas-Delamarche et al. (1993) ont rapport un seuil

de sensibilit au CO2 (estim par le niveau de PETCO2) plus bas chez les enfants par

rapport aux adultes. Ces auteurs ont galement rapport une rponse ventilatoire de

plus grande amplitude chez les enfants par rapport aux adultes (Gratas-Delamarche et

al., 1993). Ainsi, il apparatrait, au vu des ces rsultats, que la sensibilit des

chmorcepteurs au CO2 soit plus importante chez les enfants.

La rgulation de la ventilation peut galement tre estime en calculant la pente de

rgression linaire qui lie l'volution de la ventilation celle du dioxyde de carbone

( / ) lors d'exercices intensit croissante mais restant infrieure l'intensit

correspondant au point de compensation respiratoire (soit au deuxime seuil

ventilatoire). Il a ainsi t rapport une diminution des valeurs de / avec l'ge

(Cooper et al., 1987). Ces rsultats suggrent une rgulation de la ventilation des plus

bas niveaux de PCO2 chez les plus jeunes enfants. L'une des limites de cette mthode

serait que / pourrait tre affecte par l'importance de l'espace mort

35

physiologique pulmonaire. Toutefois, des tudes ont montr que le rapport VD/Vc ne

serait pas influenc par le changement de taille (Godfrey et Davies, 1970; Shephard et

Bar-Or, 1970). Afin d'viter cette potentielle influence, d'autres auteurs ont utilis la

ventilation alvolaire ( ) la place de la ventilation minute ( ). Ces tudes ont ainsi

montr que / diminue avec l'ge, concluant ainsi que les plus jeunes enfants

ventilent de faon plus importante pendant l'exercice pour liminer une mme quantit

de CO2 (Pianosi et Wolstein, 1996; Nagano et al., 1998).

36

Synthse de la partie A. Ds la naissance, une phase de dveloppement du systme pulmonaire va

permettre l'augmentation des volumes pulmonaires avec l'ge. Les facteurs

responsables de cette augmentation des volumes seraient une hyperplasie

alvolaire associe une augmentation de la taille des alvoles. L'augmentation

en longueur et en diamtre des voies bronchiques permettent galement

d'expliquer l'volution des volumes pulmonaires.

La croissance du systme pulmonaire ne serait toutefois pas uniforme. Le

dveloppement du volume pulmonaire semble tre plus rapide que celui des voies

respiratoires, tout au moins jusqu' l'ge de 8 ans. Aprs cet ge, il semblerait

que le dveloppement des voies respiratoires rattrape le dveloppement des

volumes pulmonaires. Toutefois, certains auteurs suggrent galement que le

dveloppement des volumes pulmonaires resterait plus important jusqu'

l'adolescence que celui des voies respiratoires.

Les paramtres de la mcanique ventilatoire (compliance, rsistance des voies

respiratoires) voluent galement avec la croissance de l'enfant. Ainsi, la

compliance, qui est trs leve au moment de la naissance, diminue

progressivement tout comme la rsistance des voies ariennes qui diminuent

galement de manire progressive.

Le dbit ventilatoire augmente avec l'ge, principalement par une augmentation

du volume courant associe une plus faible diminution de la frquence

respiratoire. Ces changements de rgime ventilatoire induisent un passage d'une

ventilation rapide et superficielle une ventilation plus lente et profonde avec la

croissance.

Pour un mme niveau d'intensit d'exercice, les enfants prsentent des valeurs de

ventilation suprieures aux adultes, caractristiques d'un phnomne

37

d'hyperventilation. Ce phnomne reflte une moindre efficience ventilatoire chez

les enfants.

Deux hypothses pourraient expliquer cette inefficience ventilatoire :

- Des diffrences de rgime ventilatoire par rapport aux adultes : la

respiration rapide et superficielle des enfants ne leur permettrait pas un

renouvellement de l'air efficace.

- Des facteurs lis la rgulation de la ventilation : certaines tudes

rapportent une commande centrale ventilatoire et une sensibilit des

chmorcepteurs au CO2 plus importante chez l'enfant que chez

l'adulte.

Ainsi, les caractristiques et les adaptations du systme ventilatoire spcifiques

chez les enfants, se traduisant notamment par un phnomne d'hyperventilation

l'exercice, pourraient induire l'atteinte des capacits ventilatoires maximales de

l'enfant lors de la ralisation d'un exercice. L'atteinte des limites du systme

ventilatoire pourrait induire l'apparition de phnomnes de contraintes

ventilatoires mcaniques au cours de l'exercice, phnomnes que nous allons

dvelopper par la suite.

38

B. Contraintes mcaniques ventilatoires l'exercice

Au vu de la littrature scientifique, la fonction ventilatoire n'est traditionnellement

pas considre comme une fonction limitante la ralisation d'un exercice physique chez

les sujets sains sdentaires. Toutefois, des phnomnes de limitation de la fonction

ventilatoire ont t mis en vidence chez des populations saines entranes (Johnson et

al., 1992; Mota et al., 1999; Dempsey et al., 2008). Dans cette population, l'apparition

de limitation ventilatoire serait principalement due l'atteinte de hauts niveaux de

ventilation au cours de l'exercice, rendu possible grce l'entranement. Toutefois, des

phnomnes de contraintes mcaniques ventilatoires ont galement t mis en vidence

dans d'autres populations comme des sujets prsentant une pathologie (Johnson et al.,

2000), la population ge (Johnson et al., 1991a) ou bien encore chez des enfants

(Nourry et al., 2005; Nourry et al., 2006).

I. Mthodes de mesure / d'valuation des contraintes ventilatoires

L'tude des mcanismes responsables de la limitation l'exercice et de l'intolrance

l'effort est permise par l'tude de paramtres cardio-respiratoires mesurs au cours

d'une preuve d'effort cardio-pulmonaire. L'origine de cette limitation l'exercice est

gnralement lie la fonction musculaire et/ou cardiaque. Toutefois, l'tude de la

ventilation au cours d'un exercice maximal charge (ou vitesse) croissante permet

d'observer l'apparition d'ventuelles contraintes mcaniques ventilatoires l'exercice. Ce

phnomne de contraintes mcaniques ventilatoires peut tre valu l'aide de

diffrentes mthodes : indirecte (rserve ventilatoire) ou directe (courbes

dbits/volumes, pression ngative expiratoire).

39

1. Mthode indirecte : rserve ventilatoire

L'valuation des contraintes mcaniques ventilatoires l'exercice est frquemment base

sur l'volution de la rserve ventilatoire (RV). Au cours d'un exercice, la rserve

ventilatoire permet de comparer le niveau de ventilation pic mesur lors de l'exercice

maximal ( ) et la ventilation maximale minute (VMM), galement appele ventilation

volontaire maximale.

La VMM reprsente la capacit ventilatoire maximale et se dfinit comme le volume d'air

maximal pouvant tre respir en une minute. Ce paramtre peut se dterminer de deux

faons :

- En demandant au sujet de respirer le plus rapidement et le plus

profondment possible pendant une priode de temps donne (Prefaut

et Peslin, 1986). Traditionnellement, cette priode de temps est de 12

secondes, les mesures obtenues tant ensuite extrapoles sur une

minute.

- En estimant la VMM l'aide du volume expiratoire maximal en 1

seconde (VEMS) mesur lors d'un examen spiromtrique de repos. La

VMM correspond alors au rsultat du produit VEMS x 35 ou 40 (Johnson

et al., 1999).

A partir de la VMM, mesure par l'une ou l'autre mthode, la RV pourra tre dtermine

l'aide de l'quation suivante (Medoff et al., 1998; Johnson et al., 1999):

%RV = [(VMM - )/VMM] x 100

A la fin d'un exercice maximal, des valeurs de RV comprises entre 30 et 50% sont

reportes dans la littrature pour des adultes sains non-entrans (Olafsson et Hyatt,

40

1969; Blackie et al., 1991). De manire gnrale, il existe classiquement, la fin d'un

exercice maximal, une RV de l'ordre de 30% par rapport la ventilation maximale que

pourrait attendre le sujet. Ce rsultat traduirait l'absence d'apparition de contraintes

mcaniques ventilatoires au cours de l'exercice. La ventilation ne serait alors pas un

facteur limitant la ralisation de la performance physique.

Alors que de nombreuses valeurs de RV ont t reportes pour des populations adultes

saines ou pathologiques dans la littrature, trs peu d'tudes se sont intresses

l'tude de ce paramtre chez l'enfant. De plus, les rsultats de ces diffrentes tudes

sont contradictoires sur la RV de l'enfant la fin d'un exercice incrmental. Armstrong et

al. (1997) ont report des valeurs du rapport /VMM de 71,6% et de 68,9% pour des

groupes de 101 garons et 76 filles respectivement, dont l'ge moyen tait de 11 ans,

correspondant des valeurs de RV de l'ordre de 28,4 et 31,1%. Ces valeurs de RV

correspondent ainsi des valeurs frquemment rapportes chez l'adulte. Trois ans plus

tard, dans une tude longitudinale, Prioux et al. (2000) se sont intresss l'volution de

la RV au cours de la croissance, pour une population compose de 299 enfants (197

garons et 102 filles). Les auteurs ont montr une augmentation de RV de 19,4%

28,1% entre 11 et 16 ans. Ainsi, les enfants les plus gs prsentaient des valeurs de RV

proches des adultes, potentiellement expliques par une relation entre le paramtre RV

et l'apparition du pic de croissance pubertaire (Prioux et al., 2000; Prioux et al., 2003).

Des valeurs moyennes de RV comprises entre 6% et 22% ont rcemment t mesures

par Nourry et al. (2005) pour des enfants sains entrans ou non-entrans. Ces mmes

auteurs ont galement rapport des valeurs de RV la fin d'un exercice incrmental de

19% et 7% pour des groupes d'enfants sains prsentant ou non une limitation

ventilatoire l'exercice (Nourry et al., 2006). Dans un deuxime temps, Prioux et al.

(2000) ont regard l'volution de la rserve ventilatoire avec la croissance et le sexe. En

effet, les auteurs reportent des valeurs de rserve ventilatoire suprieures pour les filles

en comparaison des garons. Cette diffrence pourrait s'expliquer par une taille des

41

poumons plus importante pour les garons (Thurlbeck, 1982). Cette diffrence lie au

sexe semblerait se confirmer l'ge adulte (McClaran et al., 1998). Toutefois, Armstrong

et al. (1997) n'ont pas rapport de diffrences significatives entre les deux sexes,

confirmant le besoin d'tudes complmentaires sur ce domaine. Ainsi, au vu de la

littrature, il semblerait que les enfants prsentent des valeurs de RV infrieures

d'environ 10% par rapport celle de l'adulte, cette diffrence s'attnuant avec la

croissance.

Toutefois, bien que la RV soit un paramtre trs utilis en routine pour l'interprtation

des preuves d'effort, cet index ne permet pas d'tudier de manire prcise les

contraintes mcaniques ventilatoires l'exercice. En effet, il a t montr que des

patients atteints de broncho-pneumopathie chronique obstructive prsentaient des