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Stratégies innovatrices de réentraînement à l’effort du sujet obèse porteur du syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil
Mémoire
Marilie Croteau
Maîtrise en kinésiologie
Maître ès sciences (M.Sc.)
Québec, Canada
©Marilie Croteau, 2015
iii
Résumé
L’obésité et le syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil sont des maladies chroniques sociétales
qui entraînent chacune leur lot de complications. Parmi les complications rapportées, plusieurs peuvent être
améliorées en adhérant à un programme d’activité physique adapté. Plus précisément, la faible capacité à
l’effort et l’essoufflement marqué peuvent bénéficier d’un programme d’activité physique.
Le syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil et l’obésité ont été liés à un essoufflement important
à l’effort et à une fatigabilité des muscles respiratoires et locomoteurs accrue. Certaines évidences suggèrent
qu’un soulagement du travail des muscles respiratoires grâce à la ventilation non-invasive lors de l’effort peut
améliorer la tolérance à l’effort de façon aiguë. De plus, d’autres évidences ont montré que le réentraînement
des muscles respiratoires peut aussi améliorer la tolérance à l’effort.
Le présent mémoire s’est établi dans ce contexte. On a cherché à savoir si une des modalités d’entrainement
suivantes, un entraînement des muscles respiratoires combiné à un entraînement cardiovasculaire, un
entraînement cardiovasculaire avec application de ventilation ou un entraînement cardiovasculaire seul, était
supérieure pour améliorer la capacité à l’exercice d’individus obèses souffrants d’un syndrome d’apnée-
hypopnée obstructive du sommeil.
iv
Abstract
Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome and obesity are non-communicable diseases that lead to several
complications. Many of those consequences, for example low cardiorespiratory fitness and marked
breathlessness, can be improved by cardiovascular training.
Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome and obesity have been associated with exertional dyspnea and
with increased locomotor and respiratory muscle fatigue. Application of non-invasive ventilation is suggested to
improve exercise tolerance in obesity while other studies suggest that respiratory muscles training also
improve exercise tolerance.
It is in this specific context that this thesis was written. We wanted to verify the impact on exercise capacity
and tolerance of the following training modalities: cardiovascular training, cardiovascular training with non-
invasive ventilation or cardiovascular training combined with a respiratory muscles training.
v
Table des matières
Résumé ................................................................................................................................ iii
Abstract ................................................................................................................................ iv
Table des matières............................................................................................................... v
Liste des tableaux et des figures......................................................................................... vii
Liste des abréviations .......................................................................................................... ix
Remerciements .................................................................................................................... xi
Chapitre 1 : L’obésité ........................................................................................................... 1
1.1Définition...................................................................................................................... 1
1.2 Prévalence.................................................................................................................. 1
1.3 Étiologie ...................................................................................................................... 1
1.4 Conditions associées et traitements ........................................................................... 2
Chapitre 2 : Le syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil ................................ 3
2.1 Définition..................................................................................................................... 3
2.1.1 Diagnostic ............................................................................................................ 3
2.1.2 Signes, symptômes et présentation clinique ........................................................ 4
2.2 Prévalence.................................................................................................................. 5
2.3 Pathogénèse .............................................................................................................. 5
2.3.1 Anatomie des voies aériennes supérieures ......................................................... 6
2.3.2 Positionnement .................................................................................................... 7
2.3.3 Déterminants mécaniques de la respiration ......................................................... 7
2.3.4 Signal neuromusculaire, contrôle moteur et positionnement ............................... 9
2.4 Pathophysiologie et complications ............................................................................. 9
2.5 Traitements............................................................................................................... 11
2.5.1 Traitement par pression positive continue ......................................................... 12
2.5.2 Perte de poids .................................................................................................... 13
2.5.3 Activité physique sans perte de poids associée ................................................ 13
2.5.4 Chirurgie des voies aériennes supérieures ........................................................ 13
2.5.5 Orthèse d’avancement mandibulaire ................................................................. 14
2.5.6 Autres avenues de traitement ............................................................................ 14
Chapitre 3 : Intolérance à l’effort ........................................................................................ 15
vi
3.1 Obésité et intolérance à l’effort ................................................................................. 15
3.1.1 Intolérance à l’effort et pronostic ........................................................................ 15
3.2 Syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil et intolérance à l’effort ........ 17
3.2.1 Traitement par pression positive continue et tolérance à l’effort ........................ 18
3.3 Intolérance musculaire .............................................................................................. 18
3.4 Intolérance des muscles respiratoires ...................................................................... 19
3.5 Intolérance à l’effort en présence d’un SAHOS et d’obésité ..................................... 20
Chapitre 4 : Réentraînement à l’effort ................................................................................ 21
4.1 Réentraînement général ........................................................................................... 21
4.1.1 Réentraînement et obésité ................................................................................. 21
4.1.2 Réentraînement et syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil ........ 22
4.2 Les muscles respiratoires ......................................................................................... 22
4.2.1 Réentraînement des muscles respiratoires ........................................................ 23
4.2.2 Réentraînement sous ventilation non-invasive .................................................. 24
4.3 Résumé .................................................................................................................... 24
Objectifs ............................................................................................................................. 27
Hypothèses ........................................................................................................................ 27
Avant-propos de l’article ..................................................................................................... 29
Résumé de l’article ............................................................................................................. 31
Effects of three exercise training modalities on exercise tolerance and physiological
response to training in obese patients with sleep apnea .................................................... 33
Introduction ..................................................................................................................... 39
Methods .......................................................................................................................... 41
Results ............................................................................................................................ 45
Discussion ...................................................................................................................... 48
Acknowledgements ......................................................................................................... 50
References ..................................................................................................................... 51
Figure legends ................................................................................................................ 53
Discussion .......................................................................................................................... 63
vii
Liste des tableaux et des figures
Tableau 1: Classification de l'IMC chez les caucasiens ................................................................... 1
Tableau 2: Classement de la sévérité du SAHOS .............................................................................. 4
Tableau 3 : Facteurs de risque liés au SAHOS et conditions associées .................................... 4
Tableau 4 : Facteurs anatomiques associés au SAHOS ................................................................. 6
Tableau 5 : Effets du syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil sur certains
paramètres d’effort...................................................................................................................................... 17
Figure 1 : Anatomie du SAHOS (Dempsey et al., 2010) .................................................................. 6
Figure 2 : Modèle des résistances de Starling (tiré de Patil et al., 2007) .................................... 8
Figure 3 : Association liant l’obésité et le SAHOS au risque cardiométabolique (tiré de
Pépin et al., 2012) ....................................................................................................................................... 10
Figure 4 : Changement de poids et de capacité cardiovasculaires et mortalité (tiré de Lee
et al., 2011) ................................................................................................................................................... 16
Figure 5 : Conséquences liées à la sédentarité (tiré de Booth et al., 2012) ............................ 21
ix
Liste des abréviations AVC : Accident vasculaire cérébral
CPAP : Continuous positive airway pressure
F.C. : Fréquence cardiaque
IAH : indice d’apnée/hypopnée, en évènements/heure
IMC : Indice de masse corporel, en kg/m²
METs : Équivalents métaboliques
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
OSAHS : Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome
PPC : Pression positive continue
SAHOS : Syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil
T.A. : Tension artérielle
T.A.D : Tension artérielle diastolique
T.A.S : Tension artérielle systolique
VEMS/CVF : Volume d’expiration maximal en une seconde (L)/Capacité vitale forcée (L) (tiffeneau)
VNI : Ventilation non-invasive
VO2pic : consommation maximale d’oxygène
xi
Remerciements Je remercie d’abord mon directeur de maîtrise, Dr François Maltais, qui a rendu cette grande aventure
possible. Ton dévouement et ton désir d’accomplissement malgré un horaire plus que chargé sont admirables.
Je te remercie d’avoir cru en moi et de m’avoir permis de travailler sur différents projets stimulants lors de mon
passage au centre de recherche. Je te remercie également de m’avoir donné l’opportunité de participer à de
nombreux congrès.
Je remercie Éric, qui m’a enseigné une rigueur de travail. Tu m’as également beaucoup amené à me
questionner et à ainsi beaucoup mieux comprendre la physiologie.
J’ai du tout apprendre de la recherche dès mon arrivée en poste. Je remercie les infirmières de l’équipe,
Marthe, Marie-Josée, Josée, Brigitte et plus tard Dominique, qui m’ont accueillie à bras ouverts et m’ont
montré tout ce que je devais savoir et sûrement davantage.
Merci à Cynthia, mon acolyte kinésiologue, avec qui j’ai eu le plaisir d’échanger, de m’entraîner et de participer
au Grand Défi Pierre Lavoie.
Merci à tous les étudiants que j’ai côtoyés durant ces années, nous avons pu partager les hauts et les bas de
la recherche au quotidien. Merci aux étudiants de l’équipe du Dr Maltais, tout particulièrement Fernanda et son
grand dévouement qui m’a prise sous son aile à quelques reprises et à Mickael avec qui j’ai eu de nombreux
échanges intéressants.
Merci aux autres membres de l’équipe qui sont intervenus de près ou de loin à mon projet : Annie, Micheline,
Dany, Marie-Ève et Alexandra.
Merci aux médecins impliqués dans le projet, mon co-directeur Dr Series, Dre Minville, Dre Milot, Dr
Provencher, Dr LeBlanc et Dr Lacasse.
Merci à toute l’équipe de Grenoble de m’avoir donné la chance de participer à ce beau projet, et tout
particulièrement à Isabelle pour ton implication, les réflexions que tu m’as apportées ainsi que les belles
opportunités.
Merci à mes parents, qui m’ont toujours appuyée. Vous avez su m’écouter même rendue à ce niveau, même
si mes propos ne voulaient souvent rien dire pour vous.
Merci à mon amoureux Raphaël. J’ai eu la chance que tu arrives dans ma vie au moment de la rédaction et de
la recherche d’emploi. Ton support et ton écoute de tous les jours m’ont énormément aidée.
xii
Enfin, merci aux participants de l’étude sans qui rien de cela n’aurait été possible. J’ai appris avec chacun de
vous. Un gros merci pour votre dévouement et votre assiduité.
1
Chapitre 1 : L’obésité
1.1 Définition L’OMS définit le surpoids et l’obésité comme étant une accumulation anormale ou excessive de gras pouvant
nuire à la santé. L’indice de masse
corporelle (IMC) est un outil simple de
ratio taille sur poids corporel qui est
communément utilisé afin de classifier
le poids et le risque de développer une
maladie chronique. Le tableau 1
représente les différentes
classifications d’IMC.
1.2 Prévalence
Les problèmes de sous-nutrition communs il y a quelques décennies font maintenant place à des problèmes
opposés de surpoids et d’obésité. À l’échelle mondiale, 65% de la population habite maintenant dans un pays
où le surpoids et l’obésité entraînent plus de décès que le sous-poids. En fait, 35% des adultes sont
considérés en surpoids tandis que 11% sont considérés obèses à l’échelle planétaire. Dans les pays
industrialisés et maintenant dans les pays en développement, la situation du surpoids et de l’obésité est
alarmante; en France, 32,4% et 16,9% sont respectivement en surpoids ou obèse [1] alors que les chiffres
correspondants sont de 36,7% et 25,4% pour le Canada [2] et de 33,2% et 35,3% pour les États-Unis [3].
L’IMC est un outil simple qui permet une mesure à grande échelle et reste assez juste chez la majorité des
sujets peu actifs. Cependant, il comporte certaines limitations. En effet, en ne prenant que le poids en compte,
la masse adipeuse et la masse maigre ne sont pas départagées. Un individu ayant une grande masse
musculaire sans excès de masse adipeuse peut alors se retrouver dans la catégorie en surpoids ou obèse
tandis qu’un individu avec une masse maigre basse et une masse adipeuse trop grande peut se retrouver
dans la catégorie normale. Cet outil ne tient pas compte la répartition de la masse adipeuse, qui peut
également jouer un grand rôle dans le développement des maladies lorsqu’elle se retrouve au niveau
abdominal [4].
1.3 Étiologie L’obésité est une problématique de santé très complexe et multifactorielle. De manière classique, elle a été
décrite comme une accumulation excessive de tissus adipeux lorsque les apports alimentaires surpassent les
dépenses énergétiques. Il est maintenant reconnu que plusieurs autres facteurs entrent dans cette équation,
Classification IMC
(kg/m²) Risques de comorbidités
Sous-poids < 18,5 Faible (autres problèmes)
Normal 18,5-24,9 Normal
Surpoids 25-29,9 Légèrement augmenté
Obésité : Classe I Classe II Classe III
30-34,9
Moyennement augmenté
35-39,9 Sévère
≥ 40 Très sévère
Tableau 1: Classification de l'IMC chez les caucasiens
2
comme l’interaction de la génétique avec l’environnement. Récemment, des travaux géniques effectués sur de
grandes cohortes suggèrent que certains facteurs génétiques représentant par exemple les loci NEGR1, FTO,
MC4R et KCTD15 prédisposant à l’obésité sont atténués de 30 à 60% chez les individus adoptant un mode de
vie actif comparativement à ceux n’en adoptant pas. Conséquemment, l’amélioration des habitudes de vie de
la société est importante afin de contrer l’augmentation d’obésité observée [5, 6].
1.4 Conditions associées et traitements
Des conditions pathologiques variées sont associées à l’obésité telles que : l’hyperinsulinémie, la résistance à
l’insuline, le diabète de type II, l’hypertension, la dyslipidémie, les maladies coronariennes, les maladies de la
vésicule biliaire et du foie, de nombreux cancers (prostate, endomètre, utérin, col de l’utérus, ovarien, colon,
rein, vésicule biliaire et sein), les décès prématurés, l’arthrite, les AVC, l’asthme, l’apnée-hypopnée obstructive
du sommeil, les difficultés respiratoires et le syndrome d’hypoventilation, les complications de la grossesse,
l’irrégularité des cycles menstruels, l’hirsutisme, l’augmentation du risque chirurgical et certains problèmes
psychologiques [7].
De plus, des conséquences au niveau familial peuvent survenir. En effet, l’obésité parentale est le facteur de
risque le plus important qu’un enfant souffre d’obésité [8].
Face à cette augmentation constante de la prévalence de l’obésité, plusieurs traitements et méthodes de perte
de poids ont vu le jour au cours des dernières décennies : diète, activité physique, traitements
pharmacologiques, chirurgie de l’obésité, thérapies cognitive-comportementales ou combinaison de plusieurs
approches [9]. Cependant, bien que ces stratégies soient efficaces lorsqu’elles sont utilisées seules ou en
combinaison, la majorité des gens reprennent graduellement le poids perdu dans les années qui suivent [10].
Seule la chirurgie de l’obésité démontre des résultats généralement durables à long terme de même qu’une
meilleure survie de 1 à 14 ans après l’opération [11].
3
Chapitre 2 : Le syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du
sommeil
2.1 Définition
L’apnée-hypopnée obstructive du sommeil est une condition caractérisée par des obstructions répétées des
voies aériennes supérieures lors du sommeil résultant en une interruption ou une diminution du débit aérien et
engendrant fréquemment des désaturations et des micro-éveils. Le terme apnée réfère à une obstruction
complète des voies aériennes, tandis que le terme hypopnée réfère à une obstruction partielle. Néanmoins,
elles peuvent être regroupées sous le terme de syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil
(SAHOS) puisque leurs conséquences sont similaires [12].
Les micro-éveils surviennent lorsque le sujet doit faire un effort respiratoire supplémentaire afin de mettre fin à
l’apnée ou à l’hypopnée. Cet état d’activation psychophysiologique est habituellement inconscient de la part du
sujet mais provoque une stimulation du système sympathique qui est en relation avec les complications et les
comorbidités impliquées dans le SAHOS [13].
2.1.1 Diagnostic
Selon le guide de pratique de la Société Canadienne de Thoracologie, un diagnostic d’apnée-hypopnée du
sommeil peut être posé lorsque qu’il y a soit le facteur A ou B, jumelé au critère C [14, 15].
A) Hypersomnolence diurne excessive ne pouvant être expliquée par un autre facteur
B) Deux des facteurs suivants ou plus :
1. Étouffement ou sensation d’étouffer durant le sommeil
2. Réveils fréquents durant le sommeil
3. Sommeil non récupérateur
4. Fatigue diurne
5. Trouble au niveau de la concentration
C) Étude du sommeil qui démontre un index d’apnées/hypopnées (IAH) égal ou supérieur à cinq
évènements par heure.
4
Différents examens diagnostiques du sommeil existent et donnent des renseignements plus ou moins précis
sur les différentes maladies respiratoires du sommeil (SAHOS, syndrome d’apnée-hypopnée centrale du
sommeil et syndrome d’hypoventilation du sommeil). La polysomnographie complète en laboratoire du
sommeil demeure le test de choix. Cet examen étudie les signaux physiologiques qui englobent la
reconnaissance des stades du sommeil, de la respiration et du rythme cardiaque en incluant les arythmies
[16]. La polygraphie cardio-respiratoire du sommeil ambulatoire, appelée parfois polygraphie de ventilation est
le deuxième test de choix. S’effectuant souvent à domicile et sans électromyographie ni
électroencéphalographie, elle permet une étude du sommeil moins coûteuse, mais également moins précise.
Ce dernier examen peut être utilisé chez les patients avec des probabilités plus élevées de SAHOS seulement
et sans autres formes de maladies respiratoires du sommeil.
Quant à l’oxymétrie nocturne, elle peut être utile comme premier
examen d’exploration mais possède d’importantes limitations.
L’oxymétrie nocturne est très peu spécifique et ne permet pas de
distinguer les diverses formes de troubles respiratoires du
sommeil. De plus, plusieurs autres troubles pulmonaires peuvent
engendrer des désaturations. Enfin, ce test est moins sensible lorsque la sévérité du SAHOS n’est pas très
élevée. Par conséquent, elle ne permet pas toujours de poser un diagnostic et un traitement adéquats.
L’interprétation des examens exploratoires du sommeil est aussi importante que le type d’examen choisi et
devrait conséquemment être faite par un médecin bien entraîné et expérimenté. Le tableau 2 illustre les
classes de sévérité du SAHOS.
2.1.2 Signes, symptômes et présentation clinique
Les facteurs de risques liés au SAHOS et conditions associées à celui-ci sont les suivants [16-20] :
Nocturnes
Ronflements Arrêt de la respiration durant le sommeil observé par le partenaire Sensation d’étouffer durant le sommeil Nycturies, énurésies Sommeil non réparateur Bouche sèche/soif durant la nuit
Diurnes
Endormissement excessif Troubles de mémoire, de concentration ou déficience cognitive légère Céphalées matinales Irritabilité/changement d’humeur
Conditions associées
Hypertension Hypertrophie amygdalienne Antécédents cardiaques possibles Impuissance, acromégalie, hypothyroïdie
Physionomie Obésité (abdominale et circonférence de cou augmentée) Paticularités anatomiques des voies aériennes supérieures
Génétique Antécédents familiaux
Tableau 3 : Facteurs de risque liés au SAHOS et conditions associées
Tableau 2: Classement de la
sévérité du SAHOS
Classe IAH
Normal < 5
SAHOS léger 5 à 14
SAHOS moyen 15 à 29
SAHOS sévère ≥ 30
5
Le patient typique est un homme (prévalence doublée à triplée chez les hommes comparativement aux
femmes), avec un surplus de poids centralement localisé et rapportant quelques-uns des signes et symptômes
du tableau 3 [19]. Le ronflement est le signe le plus fréquemment rencontré.
2.2 Prévalence
Les maladies chroniques sociétales, ou maladies non transmissibles, sont associées principalement à quatre
habitudes de vie néfastes, soit le tabagisme, l’inactivité physique, la consommation exagérée d’alcool et
l’alimentation non équilibrée. Ces maladies, qui représentent désormais 63% des décès à l’échelle mondiale,
sont principalement composées des maladies cardiaques, des cancers, des maladies pulmonaires et du
diabète [21]. L’apnée du sommeil fait partie de ces affectations, car en plus d’être une maladie pulmonaire
associée à l’obésité, les patients en souffrant développent fréquemment des problèmes cardiaques et le
diabète de type II [22-25].
La prévalence du syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil est variable selon les populations
étudiées. En général, la prévalence augmente avec l’âge et l’obésité [26]. Chez une population adulte du
Wisconsin, un IAH correspondant à un SAHOS léger à sévère, mais sans fatigue diurne excessive, a été
retrouvé parmi 9% des femmes et 24% des hommes [27]. D’autres études ont démontré des résultats
semblables. Dans une population australienne, la prévalence ajustée en fonction de l’âge pour un IAH modéré
à élevé est de 5,7% chez les femmes et 12,4% chez les hommes [18]; chiffres similaires à une population
américaine où on a retrouvé un IAH modéré à élevé de 6% chez les femmes et 13% chez les hommes et un
IAH correspondant à un SAHOS léger à élevé chez 13% des femmes et 26% des hommes [28]. Néanmoins,
seulement 3% des adultes canadiens rapportent avoir eu un diagnostic de SAHOS par un professionnel de la
santé ce qui en fait une maladie grandement sous-diagnostiquée [29].
2.3 Pathogénèse
Plusieurs groupes de facteurs interagissent pour contribuer au risque de développer l’apnée-hypopnée
obstructive du sommeil : l’anatomie des voies aériennes supérieures, la position de sommeil, les déterminants
mécaniques de la respiration, le contrôle neuromusculaire et l’instabilité du signal moteur du centre de la
respiration [16, 30, 31].
6
2.3.1 Anatomie des voies aériennes supérieures
L’anatomie des voies aériennes supérieures est l’un des éléments les plus importants dans la
pathophysiologie du SAHOS. Le tableau
4 synthétise les principaux facteurs
anatomiques qui ont été associés avec
des troubles respiratoires du sommeil
[19, 30, 31]. Comme les parois du
pharynx et l’anatomie de la langue
semblent être partiellement déterminées
de façon génétique, des antécédents
familiaux rendent certains individus à risque
[32]. La région rétropalatale est le site où
l’obstruction survient le plus fréquemment. Cette région est rétrécie chez les gens atteints de SAHOS
comparativement aux sujets sains, et ce, même à l’éveil.
Figure 1 : Anatomie du SAHOS (Dempsey et al., 2010)
A : Différences anatomiques entre un sujet sain et porteur d’un SAHOS. La région rétropalatale est le site d’obstruction le plus fréquent, suivi des régions rétroglosse et hypopharyngée. B : Imagerie lors de l’éveil et du sommeil du patient porteur du SAHOS. La région rétropalatale (RP) est grandement diminuée lors du sommeil.
Hypertrophie
Amygdales
Structures nasales (polypes)
Macroglossie
Luette
Dépôts adipeux (plusieurs structures)
Hypoplasie Mandibulaire/partie inférieure du visage
Micrognathie
Autres
Rétrognathie
Congestion nasale
Déviation septum nasal
Déplacement inférieur de l’os hyoïde
Tableau 4 : Facteurs anatomiques associés au SAHOS
7
L’obstruction complète ou partielle est cependant un processus dynamique impliquant plusieurs structures,
dont le rétroglosse et l’hypopharynx. De plus, une grande variabilité interindividuelle de la dynamique de ces
structures existe [30]. Les dépôts adipeux dans la région pharyngée sont grandement contributoires à la
compression des voies aériennes supérieures. Les excès de tissus adipeux sont aussi observés sous la
mandibule, dans la langue, le palais mou et la luette. L’obésité augmente également la grosseur de certaines
structures musculaires des voies aériennes supérieures [16, 30, 31]. Dans la même optique, le volume
pulmonaire, souvent réduit en présence d’obésité, pourrait contribuer à l’affaissement des voies aériennes
supérieures [33]. La longueur des voies aériennes supérieures est associée à un risque accru de SAHOS. Ce
facteur pourrait partiellement expliquer la prévalence supérieure de la maladie chez l’homme [31].
L’obstruction nasale, par exemple en présence de déviation septale ou de rhinite, peut être associée à
l’exacerbation du SAHOS puisque les résistances à l’air sont augmentées, ce qui peut diminuer ou limiter le
débit de l’air [34]. La résolution de l’obstruction nasale ne garantit pas la résolution du SAHOS, mais
l’évaluation des symptômes de congestion est certainement importante afin d’aider à l’observance du
traitement par pression positive continue (PPC) [20, 31].
2.3.2 Positionnement
L’affaissement des voies aériennes supérieures est influencé par leur calibre, la réponse réflexe et leur
contrôle neuromusculaire. Ces facteurs sont quant à eux altérés par les changements de position provoquant
des répercussions plus ou moins importantes selon le cas [35]. De manière générale, la problématique
s’aggrave lorsque la personne est en décubitus dorsal, c’est-à-dire, lorsqu’elle est couchée sur le dos. La
forme des voies aériennes, plutôt circulaire en décubitus latéral, devient ovale en décubitus dorsal, et ce,
malgré une aire transversale similaire. Ce phénomène permet de croire que la circularité des voies aériennes
prévient leur affaissement [31]. Certaines personnes ont un SAHOS positionnel, c’est-à-dire, que la survenue
des évènements est au moins doublée en décubitus dorsal comparativement en décubitus latéral. La
survenue de l’apnée-hypopnée obstructive positionnelle varie considérablement selon les estimations mais
elle pourrait toucher un sujet sur deux parmi ceux ayant un SAHOS léger, un sur cinq chez les individus avec
un syndrome modéré et enfin un sur 15 parmi les syndromes sévères. Les ronflements et les désaturations
sont généralement aggravés par le positionnement et ce phénomène s’expliquerait en partie par la gravité
[31].
2.3.3 Déterminants mécaniques de la respiration
Les déterminants mécaniques de la respiration, imposés par les facteurs anatomiques incluant l’adiposité
autour du cou ont une place importante dans la survenue du SAHOS [36]. Cependant, ils ne peuvent expliquer
à eux seuls le phénomène. Par exemple, chez la femme, le calibre des voies aériennes au niveau du pharynx
8
est inférieur comparativement aux hommes mais la prévalence du SAHOS est moindre. En fait, c’est le
débalancement entre les déterminants mécaniques (anatomie des voies aériennes supérieures) et le contrôle
neuromusculaire (muscles dilatateurs des voies aériennes supérieures) qui cause le SAHOS mais la part de
chacun des facteurs reste difficile à départager. Les déterminants mécaniques et les jeux de pression peuvent
être partiellement expliqués par le modèle des résistances de Starling. Néanmoins, ce modèle n’est pas parfait
puisque le pharynx est composé de plusieurs structures mobiles (ex. langue) et ne se comporte donc pas
exactement comme un tube. De manière simplifiée, la zone critique où se produit l’affaissement est délimitée
par un segment en aval et un segment en amont. Ces segments ont des pressions respectives soient PUS en
amont (pour pression upstream) et PDS en aval (pour pression downstream, voir Figure 2) [16, 34].
Figure 2 : Modèle des résistances de Starling (tiré de Patil et al., 2007)
Le segment où l’affaissement se produit (zone critique ayant une pression PCRIT) est délimité par deux segments, soit un en aval et un en amont qui ont chacun leur pression respective (PUS en amont, PDS en aval). La zone 3 représente un sujet normal où aucune obstruction ne survient. La zone 2 représente une occlusion partielle avec un débit limité lorsque la pression de la zone critique est supérieure à celle en aval mais inférieure à celle en amont. La zone 1 correspond à une occlusion complète lorsque les pressions en amont et en aval sont toutes deux inférieures à celle de la zone critique.
9
2.3.4 Signal neuromusculaire, contrôle moteur et positionnement
Plus d’une vingtaine de muscles sont responsables du calibre des voies aériennes supérieures et se divisent
en trois catégories fonctionnelles principales : les muscles contrôlant la position de l’os hyoïde, les muscles de
la langue et les muscles palatins. La majorité de cette musculature exerce une fonction principalement tonique
tandis qu’une faible proportion alterne entre les fonctions phasiques et toniques suivant le cycle respiratoire. Il
est important de noter que l’obstruction et l’arrêt de la respiration ne surviennent que durant le sommeil. Plus
encore, l’activité de certains muscles comme le génioglosse et le tenseur palatin serait plus grande lors de
l’éveil chez les sujets avec un SAHOS que les sujets sains afin de compenser pour l’anatomie
désavantageuse. Cependant, en situation de sommeil, cette activité musculaire diminuerait davantage chez
les gens avec un SAHOS que les gens sains de sorte que les forces engendrées par ces muscles ne sont plus
assez fortes pour combattre la zone critique provoquant ainsi une diminution du calibre des voies aériennes
pouvant aller jusqu’à l’arrêt complet de la respiration [31].
2.4 Pathophysiologie et complications
Une multitude de complications sont reliées à l’apnée-hypopnée obstructive du sommeil. Ces complications
sont d’une part dues aux épisodes intermittents et chroniques d’hypoxie qui entraînent de l’inflammation
systémique, une augmentation de l’activité du système nerveux sympathique, une dysfonction endothéliale, du
stress oxydatif, des anomalies métaboliques et des atteintes au myocarde [13, 37-39]. De l’autre part, des
répercussions sont également observées du côté de la symptomatologie. Ces épisodes d’hypoxies
engendrent évidemment un sommeil non récupérateur et plusieurs symptômes divers retrouvés dans le
tableau 3. De plus, la somnolence largement rapportée dans cette maladie est associée à un risque environ
trois fois plus grand d’avoir un accident de la route [40].
Différentes explications de la pathophysiologie du SAHOS sont amenées. La figure 3 lie l’obésité et le SAHOS
à l’augmentation du risque cardiométabolique [41]. Les flèches en rouge indiquent les associations pouvant
être améliorées par un changement des habitudes de vie (activité physique et alimentation).
10
Une des plus fortes associations indépendantes documentées est le lien entre l’hypertension artérielle et le
SAHOS. En effet, une relation a été observée suite à des mesures effectuées sur une période de quatre ans
et après correction pour les facteurs confondants incluant l’obésité. Comparativement aux gens avec un IAH à
0, ceux avec un IAH de 0,1 à 4,9 (non pathologique), de 5 à 14,9 (SAHOS léger) et supérieur à 15 (SAHOS
modéré et sévère) avaient respectivement un risque relatif de un et demi, deux et trois fois augmenté de
développer de l’hypertension lors du suivi [42]. Le SAHOS a également été associé comme étant la cause
secondaire la plus commune à l’hypertension artérielle réfractaire, c’est-à-dire, une hypertension incontrôlée
malgré l’utilisation de trois molécules anti-hypertensives y incluant un diurétique, ou de quatre médicaments
anti-hypertensifs et plus [43].
Chez les patients avec SAHOS modéré à sévère, les risques de la survenue d’un évènement cardiovasculaire
est 2,5 fois plus élevés et ceux d’un AVC sont deux fois plus élevés [23]. Une autre étude prospective a
Figure 3 : Association liant l’obésité et le SAHOS au risque cardiométabolique (tiré de Pépin et al., 2012)
Le SAHOS et l’obésité mènent principalement aux mêmes conséquences cardiométaboliques en
créant une suractivation de l’activité sympathique et en créant de l’inflammation (CRP, IL6,
TNFalpha). Les flèches relient les différentes relations retrouvées dans la pathologie. Plus
particulièrement, les flèches rouges indiquent les endroits où le traitement par PPC a peu d’effets
démontrés et où une prise en charge des habitudes de vie serait bénéfique.
11
observé un risque relatif ajusté d’évènements cardiovasculaires 3,17 fois plus élevé chez les patients avec un
SAHOS sévère et non traité comparativement aux sujets sains [44].
Les évidences épidémiologiques sont également croissantes en ce qui concerne l’association entre le
métabolisme du glucose (l’intolérance au glucose, l’insulinorésistance et le diabète de type 2) et la survenue
des évènements d’apnées-hypopnées. Quelques études cliniques ont également trouvé un lien entre le
SAHOS et les déficiences du métabolisme du glucose qui est indépendant de l’âge, de l’obésité et du sexe
[24].
Étant donné les liens entre le SAHOS et une multitude de maladies cardiovasculaires et métaboliques, une
étude prospective s’est penchée sur la relation entre le SAHOS et les risques de mortalité. Après ajustement
des facteurs confondants, on a retrouvé un risque de mortalité cardiovasculaire augmenté de 2,87 fois chez
les gens avec un SAHOS sévère non traité comparativement aux sujets témoins. Les gens avec un SAHOS
léger ou moyen ne différentiaient pas des témoins [44].
La cognition serait également atteinte chez la population avec un SAHOS. Une méta-analyse rapporte des
déficits dans la plupart des études portant sur l’attention/vigilance, les fonctions exécutives, la mémoire et la
vitesse psychomotrice. Les déficits au niveau de la cognition globale, lorsque plusieurs domaines sont pris en
compte simultanément comme les connaissances, la mémoire et le raisonnement, n’ont pas été rapportés de
façon constante et aucune évidence a été rapportée en ce qui concerne le langage [45]. Ces résultats vont de
pair avec ceux d’une autre méta-analyse où certaines formes de mémoire, les fonctions exécutives et motrices
ainsi que la vigilance étaient affectées [46]. L’imagerie du cerveau des patients atteints de SAHOS montre
également des signes de lésion sur plusieurs structures impliquées dans la régulation de la respiration, de
l’humeur, de la mémoire, des fonctions cognitives et du contrôle glycémique. Brièvement, les auteurs stipulent
que ce trouble du sommeil devrait être vu comme affectant le système nerveux central et comprenant un
dysfonctionnement neuro-hormonal [47].
Les sujets avec un SAHOS ont une plus grande prévalence de dépression que la population générale. Les
mécanismes sous-tendant ce lien ne sont pas élucidés pour l’instant, mais on recommande aux médecins de
rester vigilants puisque de nombreux symptômes de ces deux maladies sont similaires et peuvent masquer
l’une ou l’autre maladie [48].
2.5 Traitements
Plusieurs traitements sont mis de l’avant afin de corriger le SAHOS. Ils visent à corriger l’IAH en ciblant parfois
la diminution des risques cardiométaboliques, les comorbidités ou les symptômes associés au SAHOS. Le
traitement par pression positive continue reste le traitement de choix mais comme l’observance des patients
12
est limitée, d’autres avenues sont explorées notamment la perte de poids induite par un changement des
habitudes de vie ou la chirurgie bariatrique [49]. De plus, une diminution de la consommation d’alcool, une
orthèse d’avancement mandibulaire, une thérapie positionnelle ou une chirurgie sont proposées dans certains
cas.
2.5.1 Traitement par pression positive continue
Le traitement par pression positive continue (PPC ou CPAP en anglais) est le traitement d’usage dans le
syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil puisqu’il a fait ses preuves comme traitement afin de
corriger les pauses respiratoires et les désaturations lors du sommeil. Plus récemment, des études
observationnelles démontraient un lien entre l’utilisation de la PPC et la survie [44, 50]. Des études cliniques
sont nécessaires afin de vérifier cette relation.
L’observance au traitement par PPC se vérifie de façon précise grâce à un dispositif qui permet de voir son
utilisation. Malheureusement, l’observance des patients à ce traitement est limitée, soit de 29 à 83% selon les
études [51]. Ceci est particulièrement vrai lorsque la maladie ne s’accompagne pas de symptômes
d’endormissement ou d’hypersomnolence.
Le port de la PPC diminue les symptômes de fatigue (évaluation subjective à l’aide de questionnaires) et
l’endormissement (évaluation objective), spécialement chez les patients avec un diagnostic de maladie
sévère. [52]. Ces patients sont par ailleurs ceux qui sont plus observants à leur traitement par PPC. Une méta-
analyse récente en vient à la conclusion que dans les domaines cognitifs, seulement l’attention était
modestement améliorée suite au traitement par PPC. L’endormissement et l’humeur n’étaient que
modérément améliorées[53].
L’hypertension, très fortement associées avec le SAHOS, se voit améliorée (diminution de la T.A.S de 2-3
mmHg et diminution de la T.A.D. de 1-2 mmHg) lors du traitement par PPC, tel que rapporté dans de récentes
méta-analyses [54]. De plus, cette observation est remarquée chez des patients avec un SAHOS moyen à
sévère en excluant les plus sévères et ce, malgré la prise d’antihypertenseurs et une observance à la PPC
moyenne de seulement 3,5 heures/nuit [55].
Le SAHOS et le diabète de type II possèdent une multitude de facteurs de risque communs et se retrouvent
souvent associés. Plusieurs essais ont été menés à ce jour afin d’examiner l’apport du CPAP chez des gens
souffrant déjà de diabète et les résultats sont contradictoires [56]. Des résultats peu convaincants ont été
rapportés chez des patients intolérants au glucose, montrant seulement une amélioration de la sensibilité à
l’insuline chez les patients sévères [57]. Dans une cohorte de patients majoritairement obèses, non
médicamentés mais comportant certains sujets résistants à l’insuline et nouvellement diagnostiqués avec un
13
SAHOS, l’utilisation d’un CPAP versus un placebo n’a pas d’effet sur le glucose à jeun et l’insulinorésistance
[58] tandis qu’une autre étude propose un effet à long-terme pouvant être bénéfique [59].
2.5.2 Perte de poids
L’effet de la perte de poids sur la survenue des apnées-hypopnées obstructives est étudié depuis plusieurs
décennies. Les études trouvent une association entre la perte de poids et la diminution de l’IAH. Une perte de
poids de 3 à 18 % par diète et changement des habitudes d’activité physique est associée à une diminution de
l’IAH de 3 à 62% en plus d’améliorer le syndrome métabolique et les risques de développer le diabète de type
II [60]. Il est largement rapporté qu’une perte de poids est difficile à maintenir à long terme. Dans la plupart des
cas, les patients regagnent le poids perdu de façon graduelle après une intervention. Ceci dit, malgré une
reprise de 50% du poids perdu, l’IAH peut demeurer au même niveau que lorsque le poids était au plus bas
[61].
Les pertes de poids observées suite à la chirurgie bariatrique sont de 12 à 37% et l’IAH est abaissé de 48 à
90% [60]. Dans une autre méta-analyse, on a retrouvé une rémission du SAHOS allant de 5% à 85% suite à la
chirurgie bariatrique selon les critères d’inclusion, la définition de la résolution et la chirurgie utilisée [15]. La
chirurgie bariatrique est une méthode efficace afin d’améliorer grandement le SAHOS et ce, sur le long terme
[62-64].
2.5.3 Activité physique sans perte de poids associée
L’inactivité physique est associée avec le SAHOS, et ce, même lorsque corrigé pour des covariables comme
l’IMC [65]. La pratique d’activité physique sans perte de poids associée diminue modestement l’IAH dans des
essais cliniques randomisés. Une diminution de 4 à 10 évènements/heure a été retrouvée dans des cohortes
d’apnéiques du sommeil moyennes et sévères [66-68].
2.5.4 Chirurgie des voies aériennes supérieures
De nombreuses approches chirurgicales ont vu le jour afin de traiter le SAHOS. Ces interventions visent à
enlever une partie des tissus mous pouvant limiter ou bloquer le passage de l’air, tels que les amygdales, la
luette et le palais mou [20]. Cependant, les résultats avec les anciennes techniques chirurgicales ne sont pas
constants et de nombreux évènements indésirables sont rapportés. Un IAH post-chirurgie avoisinant 10 à 15
évènements/heure persiste avec ces interventions et correspond toujours à un SAHOS léger. Les nouvelles
techniques sur plusieurs niveaux du pharynx (multi-level techniques) semblent plus prometteuses que celles
auparavant utilisées. Les techniques ciblant une région spécifique, par exemple rétropalatale, fonctionne bien
chez les gens ayant une anomalie spécifique telle une micrognathie ou une rétrognathie mais n’est pas
recommandée lorsque l’obésité est en cause [69]. Étant donné que la majorité des études ne sont
14
qu’observationnelles, de plus amples recherches sont nécessaires afin de cibler la population chez laquelle
ces stratégies sont efficaces et sécuritaires [70].
2.5.5 Orthèse d’avancement mandibulaire
Pour les patients non-observants au traitement par PPC dont l’IMC n’est pas très élevé, qui présentent une
prédominance des anomalies en décubitus dorsal ou ayant des anomalies faciales majoritairement au niveau
de la mâchoire, l’orthèse d‘avancement mandibulaire peut être envisagée. Cette pièce, faite sur mesure par un
dentiste, provoque un avancement de la mandibule et de la base de la langue pour ainsi agrandir la région
rétropharyngée et faciliter le passage de l’air. Dépendamment des études, des critères d’inclusion et des
définitions de succès de traitement, ce dernier est de 30% à 80% [71].
2.5.6 Autres avenues de traitement
D’autres avenues thérapeutiques sont constamment en cours de développement. La thérapie positionnelle et
l’électrostimulation comptent parmi ces nouvelles approches.
La thérapie positionnelle a pour but de traiter le SAHOS positionnel, caractérisé par une apnée-hypopnée
obstructive beaucoup plus présente lors du décubitus dorsal. Un dispositif est installé au niveau du dos du
sujet afin de prévenir le retour à la position problématique. Ce dispositif fonctionne de façon bien simple, soit
en apposant un relief dans le dos et en rendant cette position inconfortable, voire impossible. Cette thérapie
fonctionne relativement bien auprès d’une population très spécifique, soit ayant un IAH inférieur à cinq en
position autre que dorsale, mais avec un SAHOS léger et moyen [72]. Cette nouvelle avenue est cependant
mal acceptée et l’observance est souvent très décevante en raison de l’inconfort rapporté par les patients. En
effet, moins de 10% des patients seraient observants au traitement après deux ans et demie [73].
L’électrostimulation au niveau du nerf hypoglosse pendant le sommeil peut également diminuer la survenue
des évènements obstructifs. L’appareil est implanté lors d’une chirurgie et envoie une légère décharge
électrique afin de contracter les muscles pharyngés, ce qui ouvre les voies aériennes supérieures. Ce procédé
fonctionne avec certains sujets choisis à l’aide de critères stricts, mais ne corrige pas complètement l’IAH [74].
15
Chapitre 3 : Intolérance à l’effort
3.1 Obésité et intolérance à l’effort
L’obésité entraîne certains changements au niveau de la capacité à l’effort. Celle-ci se définie comme étant la
faculté des systèmes pulmonaire, cardiovasculaire et musculaire à travailler conjointement à la réalisation d’un
effort physique. L’oxygène de l’air inspiré traverse le poumon vers la circulation pulmonaire pour être ensuite
acheminé dans la circulation systémique grâce au système cardiovasculaire afin d’être finalement extraite et
utilisée par les muscles squelettiques et ainsi fournir de l’énergie nécessaire à la contraction musculaire [75].
Des anomalies au niveau de ces trois systèmes sont généralement retrouvées dans l’obésité en plus des
anomalies biomécaniques [76] et de l’inefficacité énergétique, qui surviennent à la fois lors d’exercice avec ou
sans port du poids corporel [77].
3.1.1 Intolérance à l’effort et pronostic
Une bonne capacité à l’effort est depuis longtemps liée à un meilleur pronostic vital et ce, dans virtuellement
toutes les populations [78-83]. Une méta-analyse portant sur plus de 100 000 sujets adultes a permis
d’estimer que pour chaque strate d’un METs supplémentaire lors du test d’effort, les risques de décès
cardiovasculaires et de toutes causes diminuaient respectivement de 15% et de 13% [78]. Une étude plus
récente impliquant plus de 13 000 sujets a établi cette diminution de risque à 19% et 15% respectivement [84].
L’expression de la capacité de consommation d’oxygène est souvent rapportée de façon relative au poids
corporelle sous forme de millilitres d’oxygène par kilogramme de poids corporel par minute (mlO2/kg/min) ou
en équivalent métabolique (METs où 1 MET = 3,5 mlO2/kg/min). Ainsi exprimé, la population obèse est
désavantagée puisque la consommation d’oxygène à l’effort est moindre dans le tissu adipeux que dans le
tissu musculaire. À cet égard, exprimer la consommation d’oxygène par unité de poids sous-estime
vraisemblablement la capacité aérobie des obèses, contribuant ainsi au phénomène épidémiologique du
paradoxe de l’obésité, c’est-à-dire que pour une consommation d’oxygène exprimée en mlO2/kg/min donnée,
les personnes en surpoids ont un risque de mortalité inférieur que les gens avec un poids idéal [85, 86]. Par
ailleurs, le surpoids pourrait hypothétiquement permettre une meilleure survie en cas de maladie grave
entraînant une perte de poids importante [87]. Néanmoins, la relation entre une mauvaise tolérance à l’effort et
un moins bon pronostic vital est aussi vraie chez les populations obèses [79]. Bien évidemment, l’obésité
entraîne plus de risques que de bénéfices sur la santé.
16
Figure 4 : Changement de poids et de capacité cardiovasculaires et mortalité (tiré de Lee et al., 2011)
A : Relation entre le changement d’IMC (axe des z) et de capacité cardiovasculaire (axe des y) et
les risques d’incidence de mortalité de toutes causes (axe des y). Par exemple, le fait de gagner en
IMC avec une capacité cardiovasculaire stable est à risque moins élevé de mortalité de toutes
causes que d’avoir un IMC stable jumelé à une perte de capacité cardiovasculaire (risques de 1,29
vs 1,77). B. Le même phénomène est observé pour la mortalité cardiovasculaire.
La capacité à l’effort est intimement liée avec la pratique d’activité physique. Un changement dans la capacité
à l’effort à travers le temps est également lié à un changement au niveau de la mortalité. Chez les sujets ayant
une mauvaise capacité à l’effort (quintile inférieur), un passage dans le deuxième quintile ou plus diminue la
mortalité de toutes causes de 44% et de mortalité cardiovasculaire de 52% lorsque cet indice est ajusté pour
l’âge et les autres facteurs de risque [88]. Contrairement à la croyance populaire, une prise de poids serait
beaucoup moins néfaste au niveau de la survie qu’une diminution de la capacité cardiovasculaire, tel
17
qu’illustré à la figure 4 [84]. Il est donc d’une importance primordiale de cibler l’amélioration de la capacité à
l’effort plutôt que le poids, particulièrement chez les individus se trouvant dans le spectre inférieur en ce qui
concerne la capacité à l’effort.
3.2 Syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil et intolérance
à l’effort
Les études portant sur l’association entre le SAHOS et la tolérance à l’effort sont contradictoires et portent
généralement sur un petit nombre de sujets. Certaines comorbidités retrouvées dans le SAHOS comme
l’obésité, le diabète et l’hypertension confondent l’interprétation du lien entre le syndrome d’apnée-hypopnée
obstructive du sommeil et la capacité à l’effort. La disparité entre les études et leurs résultats, le petit nombre
de sujets et la variabilité du VO2max dans la population générale rendent les conclusions difficiles à tirer en ce
qui concerne l’influence du SAHOS sur la capacité à l’effort [89-97]. Une revue de la littérature effectuée en
2009 dénote néanmoins une tendance vers la diminution du VO2max chez la population avec SAHOS mais
des preuves plus convaincantes sont nécessaires afin de tirer des conclusions définitives [97]. Certaines
études ont vu une amélioration de la capacité à l’effort suivant le traitement par PPC, ce qui peut renforcer
l’hypothèse que le SAHOS réduit la capacité à l’exercice.
Tableau 5 : Effets du syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil sur certains
paramètres d’effort
Abbréviations : VO2pic : consommation maximale d’oxygène, T.A. : tension artérielle,
F.C. : fréquence cardiaque
La réponse physiologique lors du test à l’effort chez les patients avec SAHOS est beaucoup moins
controversée. La réponse typique consiste en une augmentation exagérée des tensions artérielles systolique
et diastolique à l’effort ainsi qu’en récupération [94, 97-99], un seuil de lactate précoce avec une production de
Effets du syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil sur certains
paramètres d’effort
VO2pic Possiblement ↓
T.A. effort ↑
T.A. récupération ↑
Seuil de lactate Atteinte précoce
Production de lactate ↑
F.C. récupération ↑
Déplétion glycogène ↑
Recrutement muscles respiratoires et extenseurs du genou Possiblement ↓
18
lactate accrue au cours de l’effort [93, 100] et une diminution de l’utilisation des lipides au profit du glycogène
[101], une récupération plus lente de la fréquence cardiaque [95, 102, 103] et possiblement une diminution du
recrutement des muscles respiratoires et extenseurs du genou [104].
Par ailleurs, le SAHOS est relié à un bon nombre de problèmes cardiovasculaires dont l’hypertension
artérielle, la maladie athérosclérotique, les arythmies et l’insuffisance cardiaque [22].
3.2.1 Traitement par pression positive continue et tolérance à l’effort
Le traitement par PPC pourrait augmenter ou du moins normaliser la capacité à l’effort et améliorer la
récupération chez une population avec SAHOS modérée à sévère [105]. Lin et al. ont remarqué une
augmentation considérable du VO2pic deux mois suivant l’initiation d’un traitement par PPC [106]. Cependant,
plusieurs faiblesses méthodologiques existent dans ces études comme les petits échantillons utilisés,
l’absence de groupe témoin, l’absence de familiarisation avec le test d’effort et l’estimation discutable du
VO2pic. Pendharkar et coll. n’ont pas observé une amélioration du VO2pic, mais ils ont observé une
augmentation de l’endurance à iso-travail chez une population obèse de classe III avec SAHOS et
nouvellement traitée par PPC [107]. Alonso-Fernandez et coll. ont quant à eux trouvé une amélioration du
débit cardiaque et de la fraction d’éjection à l’effort chez une population normotendue avec une fraction
d’éjection de repos normale. Ces observations n’étaient cependant pas jumelées à une amélioration de la
capacité à l’effort dans cet essai en chassé-croisé à l’aveugle avec l’utilisation d’un CPAP placebo et d’un
CPAP thérapeutique [108]. La fraction d’éjection s’est également améliorée au sein d’une population avec
insuffisance cardiaque et SAHOS conjointement à une amélioration lors du test de marche [109]. De plus
amples études sont nécessaires afin de savoir si le port du CPAP améliore la tolérance à l’effort et les
mécanismes sous-jacents.
3.3 Intolérance musculaire
Une fatigue musculaire précoce est rapportée dans un bon nombre de pathologies et dans la sédentarité.
Cette fatigue est définie comme étant une diminution de la capacité d’un muscle à développer de la force ou
de la vélocité après un effort qui est réversible après une période de repos. Des études expérimentales ont été
menées chez des rats soumis à deux périodes de normoxie et d’asphyxie par minute pour huit heures par jour
pendant cinq semaines afin de simuler les effets du SAHOS. Par rapport aux rats témoins, ceux soumis à
l’asphyxie avaient une fatigue augmentée et une récupération plus lente. Les épisodes d’hypoxie répétitifs qui
surviennent dans le SAHOS pourraient donc être impliqués dans la susceptibilité à la fatigue musculaire, en
assumant que les adaptations musculaires retrouvées dans le modèle murin d’apnée du sommeil s’appliquent
chez l’homme [110]. Dans cet optique, Chien et coll ont rapporté une diminution de la force et de l’endurance
du vaste latéral mais sans fatigabilité accentuée chez le sujet avec SAHOS comparativement au sujet sain
19
[111] alors que Sauleda et coll rapportant une activité enzymatique glycolytique du vaste latéral plus élevée
chez les sujets avec SAHOS que les contrôles [112]. L’interprétation de ces résultats doit cependant se faire
avec prudence car les sujets de la dernière étude avaient un IMC élevé et l’on sait que l’obésité de même que
l’inactivité influencent le métabolisme glycolytique. Néanmoins, une diminution du métabolisme oxydatif des
graisses est remarquée au profit de l’oxydation du glycogène et qu’il existe une corrélation négative entre l’IAH
et l’oxydation des lipides durant l’exercice [101]. Les réserves de glycogène pourraient donc être diminuées de
façon précoce dans cette pathologie, amenant une fatigue musculaire précoce.
3.4 Intolérance des muscles respiratoires
Un déséquilibre entre le travail préservé du diaphragme et la fatigabilité des muscles des voies aériennes
supérieures de pair avec l’anatomie désavantageuse favorisent le collapsus des voies aériennes supérieures
qui survient de façon répétée dans le SAHOS. Les propriétés des muscles respiratoires ont été étudiées dans
les modèles animaux de même que les modèles humains. Chez le rat mis en asphyxie, une augmentation de
la fatigue des muscles des voies aériennes supérieures a été observée [110]. Effectivement, aucune
différence en ce qui concerne la force aiguë n’a été observée au niveau des muscles géniohyoïdien et
sternohyoïdien mais une fatigue accrue et une récupération prolongée de ces muscles caractérisaient les
animaux mis en conditions d’asphyxie chronique intermittente [113]. De grandes disparités sont retrouvées
chez l’humain; toutefois les devis expérimentaux varient grandement d’une étude à l’autre, étudiant différents
muscles et évaluant la fatigue ou la contraction avec diverses méthodes, à l’éveil ou lors du sommeil et
seulement sur de petits échantillons. Des biopsies de la luette montrent une augmentation au niveau de
l’activité enzymatique glycolytique, glycogénolytique et anaérobique chez les patients atteints de SAHOS
comparativement aux sujets simplement ronfleurs. [114]. Les études plus récentes remarquent une
augmentation de la fatigabilité du muscle génioglosse à l’état d’éveil chez les porteurs d’un SAHOS [111, 115].
Quant aux muscles respiratoires, et plus particulièrement au diaphragme, la pression qu’il génère ne semble
pas s’abaisser au cours de la nuit chez les obèses avec un SAHOS sévère, suggérant que ce muscle ne
développe pas de fatigue au cours de la nuit [116, 117]. Cependant, après des tests de ventilation maximale
volontaire à l’état d’éveil, une plus grande fatigue du diaphragme serait démontrée par stimulation
électromagnétique et électromyographie chez une population avec SAHOS comparativement à la population
témoin. De plus, dans la population obèse, le coût énergétique pour la respiration est plus important à l’effort
conséquemment à la diminution de la compliance pulmonaire [118]. Finalement, une légère restriction est
observée chez les obèses malgré un ratio VEMS/CVF préservé. Ce phénomène les amène à atteindre une
plus grande proportion de leur ventilation volontaire maximale au cours de l’effort [119].
En résumé, même si les données ne sont pas toujours concordantes d’une étude à l’autre ou d’un groupe
musculaire à un autre, il est probable que les muscles des voies aériennes supérieures des patients avec un
20
SAHOS et obésité soient altérés et impliqués dans la pathogénèse ou la pathophysiologie de cette maladie.
Les données sont encore incertaines en ce qui concerne les muscles inspiratoires tels que le diaphragme et
les muscles intercostaux.
3.5 Intolérance à l’effort en présence d’un SAHOS et d’obésité
Sommairement, plusieurs anomalies des principaux systèmes impliqués dans la capacité à l’effort sont
retrouvés chez le patient obèse et SAHOS bien qu’il soit difficile de discerner l’influence respective de ces
pathologies. Au niveau du système respiratoire, une légère restriction des volumes et la réduction
conséquente de la capacité ventilatoire maximale pourrait influencer la capacité à l’effort. De plus, l’obésité
altère la configuration de la cage thoracique ce qui place les muscles respiratoires dans une position
défavorable pour générer de la force. Tel que discuté dans le paragraphe précédent, il est possible que le
SAHOS favorise une fatigue accrue des muscles respiratoires. Le système cardiovasculaire est également
touché par des anomalies hémodynamiques telles qu’une augmentation exagérée de la tension artérielle et
une récupération retardée de la fréquence cardiaque et de la tension artérielle. De plus, ces anomalies sont
souvent associées à d’autres comorbidités cardiovasculaires. Finalement, au niveau périphérique, l’inactivité
ainsi que l’hypoxémie répétée qui accompagne les apnées et hypopnées nocturnes peuvent entraîner une
diminution du métabolisme des lipides au détriment du métabolisme des glucides, engendrer une fatigue
précoce et une récupération musculaire tardive.
21
Chapitre 4 : Réentraînement à l’effort
4.1 Réentraînement général
La sédentarité est maintenant reconnue comme étant un facteur de risque de développer plusieurs maladies
[120, 121] et la faible capacité à l’effort qui y est associée est le principal facteur de risque de mortalité [122].
Inversement, l’activité physique a la faculté d’améliorer un bon nombre de ces maladies associées. La figure 5
représente les méfaits de la sédentarité [120].
Figure 5 : Conséquences liées à la sédentarité (tiré de Booth et al., 2012)
4.1.1 Réentraînement et obésité
L’entraînement a des effets bien au-delà de la perte de poids modeste qu’elle amène. Même sans perte de
poids, l’entraînement a des effets bénéfiques sur une multitude de variables chez l’obèse tels que les
marqueurs inflammatoires (IL-6, IL-8 et CRP), certains lipides sanguins (grosseur des particules de LDL,
augmentation des HDL, diminution des triglycérides), le métabolisme du glucose et la résistance à l’insuline en
présence ou non de diabète, la stéatose hépatique non alcoolique, la fonction immunitaire et la tension
22
artérielle [121, 123-127]. Une dose-réponse est associée avec le volume d’activité physique et l’amélioration
de ces différents marqueurs métaboliques et cardiovasculaires [128]. Les praticiens doivent informer les
patients des bénéfices de l’entraînement au-delà de la perte de poids et les encourager à adopter un mode de
vie davantage actif [129].
L’entraînement cardiovasculaire augmente la capacité maximale à l’effort chez de nombreuses populations.
Une méta-analyse conclut qu’un entraînement cardiovasculaire continu à intensité moyenne et d’une durée de
quelques semaines améliore le VO2pic de 10,3% chez une population ayant des facteurs de risque
cardiométaboliques et de mauvaises habitudes de vie [130]. Chez ces populations à risque, ce pourcentage
représente d’un demi METs à un METs et est non négligeable puisque l’amélioration d’un seul METs par
l’activité physique diminue la mortalité de 10 à 25% [131].
4.1.2 Réentraînement et syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du
sommeil
On estime que 30% des patients avec SAHOS s’entrainent de façon régulière d’après des questionnaires,
tandis que plus de 60% d’entre eux en sont à des stades pré-action et pourraient bénéficier d’une intervention
en activité physique [132]. L’activité physique dans cette population est corrélée avec une meilleure qualité de
vie et une diminution de la fatigue, même lorsque corrigé pour l’IMC et la sévérité des symptômes de la
maladie [133]. L’intervention sur les habitudes de vie (activité physique et diète) entraîne des changements
considérables chez les gens avec un SAHOS même si une étude a démontré une amélioration moindre
comparativement aux sujets sans SAHOS [134]. L’entraînement physique améliore légèrement l’IAH des
patients avec un SAHOS de façon indépendante des changements de poids ou du port de PPC. De plus, une
amélioration de l’hypersomnolence diurne est subjectivement observée, ainsi que de meilleurs résultats aux
questionnaires sur la qualité de vie et sur l’humeur [66, 67, 135-139]. La réponse typique du VO2pic à
l’entrainement de ces patients est de 2mLO2/kg/min lorsque le poids est stable [140], certaines méta-analyses
ayant un résultat allant jusqu’à 4mLO2/kg/min en présence de perte de poids [141]. Une meilleure récupération
au niveau de la fréquence cardiaque, qui est normalement moins bonne que chez les sujets avec SAHOS que
sans SAHOS, est remarquée après un programme d’entraînement [140]. Chez les patients avec SAHOS et
insuffisance cardiaque, une activité sympathique élevée est associée à un mauvais pronostic et celle-ci
s’améliore au niveau musculaire suite à l’entraînement. La circulation, mesurée au niveau du flot sanguin à
l’avant-bras s’améliore également [142]. L’entraînement à domicile est également bénéfique et sécuritaire
chez cette population [68].
4.2 Les muscles respiratoires
L’effort respiratoire, comme au cours d’un effort physique important, requiert une augmentation du débit
sanguin et de l’apport en oxygène aux muscles respiratoires. Des évidences sont mises de l’avant en ce qui
23
concerne la fatigabilité de ces muscles. Lorsqu’il y a accumulation de métabolites au sein de ce groupe
musculaire, une activation sympathique subséquente survient, causant une vasoconstriction aux membres
locomoteurs. Ce phénomène, appelé métaboréflexe, induit donc une fatigue précoce [143]. Deux approches
ont été avancées afin de contrer cette fatigue spécifique. La première étant d’entraîner les muscles
respiratoires afin de les rendre plus forts ou plus endurants. La seconde étant d’abaisser leur travail grâce à
l’application de ventilation non-invasive lors de l’effort.
4.2.1 Réentraînement des muscles respiratoires
L’entraînement des muscles respiratoires est une modalité d’entraînement qui est depuis longtemps
expérimentée bien que son efficacité soit encore très controversée [144]. De manière générale, deux
méthodes sont utilisées soit un entraînement en endurance des muscles respiratoires ou en force contre une
résistance. La première méthode est un mode d’entraînement permettant une hyperpnée isocapnique et
offrant une faible résistance. Cette méthode s’apparente à la ventilation d’effort, soit une hyperpnée avec un
volume courant augmenté par rapport au repos et une faible résistance de l’air. La deuxième méthode
consiste le plus souvent à une série d’inspirations lentes contre une résistance déterminée selon un certain
pourcentage de la pression inspiratoire maximale [145]. Ces méthodes d’entraînement alternatives sont
parfois utilisées seules, parfois en combinaison avec d’autres interventions, comme un entraînement
cardiovasculaire.
Une méta-analyse plutôt récente a été conduite sur l’effet de l’entraînement des muscles respiratoires sans
combinaison avec un autre entraînement chez les sujets sains et les conclusions suivantes ont été tirées : une
amélioration plus grande a été remarquée chez les sujets avec une faible capacité, les tests d’endurance
permettent d’observer une amélioration contrairement aux tests incrémentaux et la présence d’un groupe
contrôle n’influençait pas les résultats. De plus, il n’y avait pas de différence remarquée entre les deux
méthodes d’entraînement, soit avec hyperventilation isocapnique ou résistance à l’inspiration [143].
Des méthodes originales sont mises à l’essai dans l’optique d’augmenter le tonus des muscles respiratoires
dans le SAHOS. La diminution de l’IAH étant l’objectif principal visé par ces méthodes, peu de renseignements
sont donnés concernant la capacité ou la tolérance à l’effort. Il est intéressant de noter qu’une baisse de l’IAH
(passant d’un SAHOS moyen à léger) est observée avec les techniques exerçant les muscles oropharyngés et
en jouant du didgeridoo, instrument de musique à vent connu pour exercer les muscles des voies aériennes
supérieures par un mécanisme de respiration circulaire. Cependant, aucun résultat concernant l’IAH n’a été
retrouvé lors d’utilisation d’une technique d’entrainement par neurostimulation électrique au niveau de la
langue [146].
24
L’entraînement des muscles respiratoires est par ailleurs plus utilisé pour améliorer la capacité ou la tolérance
à l’exercice. Tandis que l’entraînement cardiovasculaire est largement reconnu pour augmenter ces dernières,
encore peu d’essais le combine avec un entraînement des muscles respiratoires. En effet, l’entraînement
cardiovasculaire jumelé à un entraînement des muscles respiratoires est pratiqué chez les patients atteints de
maladie pulmonaire obstructive chronique, population chez laquelle cette méthode de réadaptation a depuis
longtemps prouvé son efficacité [147]. Lorsqu’utilisée chez les athlètes, des consignes de conserver le même
régiment d’exercice et/ou la mesure d’activité physique sont souvent demandées [148-152]. Chez les autres
populations, par exemple saines, obèses ou avec blessures médullaires, l’entrainement des muscles
respiratoires est testé mais sans ajout d’entraînement cardiovasculaire [143, 153, 154].
4.2.2 Réentraînement sous ventilation non-invasive
Différentes techniques de ventilation sont utilisées afin de soulager les muscles respiratoires à l’effort. De
manière générale, la ventilation se fait à l’aide d’un ventilateur et d’un masque couvrant le nez et la bouche,
l’utilisation d’un masque seulement nasal ou buccal étant impossible puisque la respiration à certaines
intensités d’effort se fait simultanément par le nez et la bouche. En ventilation barométrique, une pression plus
grande est fournie lors de l’inspiration que lors de l’expiration. Ce différentiel de pression permet de délivrer un
volume courant. Plusieurs modes ventilatoires existent, les principaux étant le mode contrôlé, assisté-contrôlé
et spontané. La ventilation en mode spontané à la caractéristique d’être initiée uniquement par l’effort
respiratoire du patient. Ce mode de ventilation est à privilégier lors de l’exercice pour bien suivre la
progression de l’effort du patient et améliorer le confort ventilatoire. Ceci dit, la ventilation est plus souvent
utilisée en soins courant et peu d’essais l’ont utilisée comme méthode de ventilation durant l’exercice.
La ventilation non invasive a montré des effets généralement positifs lors d’un exercice aigu chez une variété
de population : obésité [155], scoliose sévère et maladie pulmonaire à caractère restrictif [156], insuffisance
cardiaque [157], population saine à basse et à moyenne altitude [158, 159], hypertension artérielle pulmonaire
[160] et fibrose pulmonaire idiopathique [161]. Deux revues de littérature effectuées sur des populations ayant
une maladie pulmonaire obstructive chronique suggèrent que l’entraînement sous ventilation peut être
légèrement supérieur à l’entraînement sans ventilation [162, 163]. Cependant, ce phénomène était remarqué
seulement dans les populations ayant une maladie plus sévère. De plus, l’hétérogénéité des protocoles
d’entraînement rend les conclusions difficiles à tirer et on mentionne l’utilisation parfois problématique du
masque et des abandons potentiels liés à l’inconfort causé par celui-ci.
4.3 Résumé Compte tenu de son importance primordiale dans l’augmentation de la survie et la prise en charge des
comorbidités, l’activité physique est une composante essentielle dans la prise en charge globale des patients
avec obésité et SAHOS. Les thérapies combinées à un entraînement cardiovasculaire telles que l’ajout de la
25
ventilation non-invasive ou le réentraînement des muscles respiratoires doivent être testées afin de savoir si
les patients peuvent avoir un meilleur retour sur leurs efforts ainsi.
27
Objectifs
À la lumière de ce qui est présentement rapporté dans la littérature, les patients obèses atteints du SAHOS
ont des symptômes (principalement l’endormissement) qui s’améliorent avec le traitement par PPC.
Cependant, ce traitement a une influence minime si existante au niveau de la capacité à l’effort, qui est un
indicateur puissant de survie et qui est diminué chez la population obèse. De plus, le traitement par PPC ne
pourrait qu’améliorer les anomalies métaboliques (métabolisme du glucose, lipides sanguins, marqueurs
inflammatoires, réactivité endothéliale) chez une population de patients très ciblée. À l’inverse, il est bien
reconnu que l’entrainement cardiovasculaire a le pouvoir d’améliorer la capacité à l’effort ainsi que ces
anomalies métaboliques.
Une atteinte des muscles respiratoires chez le patient obèse porteur du SAHOS est rapportée de façon
constante. Dans cette optique, nous avons voulu comparer l’effet de l’entrainement cardiovasculaire seul vs
l’entrainement cardiovasculaire combiné avec soit 1) une assistance ventilatoire afin de réduire le travail des
muscles respiratoires ou 2) un entrainement des muscles respiratoires.
Dans cette étude, nous avons comparé l’efficacité de l’entraînement sur vélo stationnaire seul, en combinaison
avec l’assistance ventilatoire ou avec l’entraînement des muscles respiratoires par hyperventilation
isocapnique à améliorer la capacité et la tolérance à l’effort chez des individus obèses souffrants de SAHOS.
Hypothèses Nous avons émis l’hypothèse qu’une méthode d’entraînement combinée, soit en combinant l’entraînement des
muscles respiratoires ou leur soulagement avec un entraînement sur vélo stationnaire amènerait plus de gains
d’augmentation de la capacité à l’effort qu’un entrainement seul.
29
Avant-propos de l’article
Suivant une période de formation au CRIUCPQ ainsi qu’au CHU de Grenoble, j’ai été responsable d’effectuer
les tests (spirométrie et épreuve d’effort maximale avec ECG et échanges gazeux sur vélo stationnaire) avec
les patients du CRIUCPQ ainsi que de superviser leur entraînement. De plus, sous la supervision du Dr
Maltais, j’ai contribué comme auteure principale à l’analyse des données et à l’écriture de l’article inclus dans
ce mémoire.
Isabelle Vivodtzev, chargée de recherche et professeure affiliée à l’Université Laval, associée à la recherche
et responsable scientifique de l’étude OBEX1, a participé activement à l’écriture du protocole de même qu’aux
décisions scientifiques. Elle est membre du jury pour ce mémoire.
Frédéric Sériés, investigateur associé du CRIUCPQ pour le projet OBEX1 et co-directeur de maîtrise, a
contribué à l’écriture du protocole et à la supervision des participants sous VNI. Dr Sériés fait partie du jury du
présent mémoire.
Caroline Minville, investigateur associée du CRIUCPQ pour le projet OBEX1, a participé à l’écriture du
protocole et s’est impliquée lors des tests à l’effort. Dr Minville fait également partie du jury de ce mémoire.
Angélique Grangier, attachée de recherche clinique principale pour l’étude OBEX1 au CHU de Grenoble, s’est
occupée de la traite des données et a été le principal contact à Grenoble pour tout ce qui concernait les
données.
Renaud Tamisier, investigateur associé du CHU de Grenoble de l’étude OBEX1, a contribué à l’écriture du
protocole ainsi qu’aux décisions scientifiques.
Professeur Jean-Louis Pépin, investigateur coordonnateur de l’étude OBEX1, a participé à l’écriture du
protocole ainsi qu’aux décisions scientifiques le concernant.
François Maltais, investigateur associé du CRIUCPQ de l’étude OBEX1, s’est impliqué auprès des participants
lors des tests d’effort. Il a participé aux réflexions, aux analyses, aux graphiques ainsi qu’à la première
correction de cet article. En tant que directeur de maîtrise, il est également membre du jury de ce mémoire.
Cet article sera éventuellement publié dans une revue scientifique. Cependant, étant donné qu’il contient les
résultats d’une sous-étude dont les résultats principaux n’ont pas encore publiés, la publication de ce mémoire
et de cet article sera pour l’instant retenue.
30
31
Résumé de l’article
Introduction: L’obésité et le syndrome d’apnée-hypopnée obstructive du sommeil (SAHOS) pourrait affecter
la fonction des muscles respiratoires ainsi que la capacité à l’effort. L’entraînement est bénéfique dans cette
population mais différentes modalités d’entraînement doivent être investiguées afin d’être optimales.
Objectifs : Observer les effets d’un entraînement cardiovasculaire seul ou en combinaison avec un
entraînement des muscles respiratoires ou l’application de ventilation non-invasive (VNI) dans une population
obèse avec un SAHOS.
Méthodologie: Des patients obèses (IMC 35 – 45 kg/m²) avec un SAHOS sévère (index d’apnées-hypopnées
> 30 évènements/h) ont été randomisés dans un groupe d’entraînement pour 12 semaines comprenant soit :
1) vélo seulement, 2) vélo et entraînement des muscles respiratoires, 3) vélo avec VNI. L’entraînement
débutait à 60% du VʹO2pic et était progressivement augmenté. Les participants ont subi une épreuve d’effort
maximale avant et après l’entraînement dans le but de déterminer la capacité à l’effort et les réponses
physiologiques à l’exercice.
Résultats: Des 60 participants recrutés, 43 ont complété l’entraînement. Il n’y avait aucune différence entre
les groupes en ce qui concerne l’IMC, les comorbidités (HTA, diabète et antécédents de dépression) et la
médication. L’analyse des 3 modalités d’entraînement combinées a démontré une adaptation physiologique
avec une augmentation du VʹO2 et de la charge de travail au pic. À iso-travail, une réduction de la fréquence
cardiaque, de la ventilation, du ratio des échanges respiratoires, de la perception de la dyspnée et de la
fatigue des jambes a été observée. Ces changements au pic et à iso-travail étaient de même magnitude à
travers les groupes de randomisation.
Conclusion: L’entraînement améliore la capacité à l’effort au pic ainsi que la réponse physiologique des
patients obèses avec un SAHOS, indépendamment de l’utilisation d’une des 3 modalités testées dans cette
étude.
33
Effects of three exercise training modalities on exercise
tolerance and physiological response to training in obese
patients with sleep apnea
35
Effects of three exercise training modalities on exercise tolerance and
physiological response to training in obese patients with sleep apnea
Authors: Marilie Croteau1, Isabelle Vivodtzev2,3,4, Frédéric Sériès1, Caroline
Minville1, Angélique Grangier3,4, Renaud Tamisier2,3,4, Jean-Louis Pépin2,3,4,
François Maltais1.
Affiliation: 1Centre de recherche, Institut Universitaire de cardiologie et de
pneumologie de Québec, Université Laval, Québec, Canada, 2Univ. Grenoble
Alpes, Grenoble, FR; 3Inserm HP2 (Hypoxia Pathophysiology Laboratory),
Grenoble, France; 4Grenoble University Hospital.
F. Maltais holds a GSK/CIHR Research Chair on COPD at Université Laval. This
work has been supported by CIHR grant MOP-115136.
Short title: exercise training in obesity and sleep apnea
Word count: 5094
Address of correspondence: Dr François Maltais
Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie
de Québec
2725 chemin Ste-Foy
Québec, Québec
G1V 4G5
CANADA
Tel: 418-656-4747
Fax: 418-656-4762
E-mail: [email protected]
37
Abstract
Background: Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS) and obesity
may affect respiratory muscle function and overall exercise capacity. Exercise
training is beneficial for obese OSAHS patients to improve exercise capacity but
there is a need to optimize training regimen in this population.
Objectives: To examine the effects of exercise training alone, or in conjunction
with respiratory muscle endurance training (RMET) or non-invasive ventilation
(NIV), in a population of obese patients with OSAHS.
Methods: Obese patients (body mass index: 35 – 45 kg/m²) with severe OSAHS
(apnea-hypopnea index >30 events/h) were randomized to 12 weeks of exercise
training at a rate of 3 sessions/week involving: 1) cycling only, 2) cycling with NIV
or 3) cycling and RMET. Training intensity started at 60% VʹO2peak and progressed
according to tolerance. Incremental exercise testing was performed at baseline and
after the training program to assess exercise capacity and physiological responses
to exercise.
Results: Out of 60 participants, 43 completed the study. The 3 groups were well
matched for BMI, comorbidities (hypertension, diabetes and history of depression)
and medication. Combined analysis of the 3 training modalities confirmed
physiological adaptation to training with improved peak VʹO2 and workrate capacity
and reductions in heart rate, ventilation, respiratory exchange ratio, dyspnea and
perception of leg fatigue at a the same exercise level (iso-work) post versus pre-
training. The magnitude of the training response was similar among the three
training modalities.
Conclusion: Exercise training improves peak exercise capacity and physiological
responses to exercise in obese patients with OSAHS, irrespective of the 3 training
modalities tested in this study.
39
Introduction
The burden of non-communicable diseases is growing in all countries, irrespective
of their income [1]. It is estimated that 65% of people on earth live in countries
where overweight and obesity kills more people than underweight [2]. Obesity is
often seen as a barrier to physical activity [3], frequently leading to a vicious cycle
of chronic inactivity, itself resulting in further gain in body weight.
Exercise training improves exercise capacity as well as mortality in several
conditions [4, 5]. Cardiorespiratory fitness improvement over time reduces mortality
in several situations, including obesity [6, 7]. However, exercise training is a
challenge in this condition. For example, obesity is frequently associated with
abnormal exercise responses [8] and dyspnea [9, 10]. Furthermore, obstructive
sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS), a common feature in obesity, may
further compromise the trainability of obese patients [11]. For example, OSAHS
may be associated with significant cardiovascular disorders such as hypertension,
diabetes, coronary heart disease and cognitive impairment whose presence may
reduce tolerability to exercise training. Moreover, the presence of OSAHS in the
context of obesity may impair exercise capacity [12]. The best training option for
obese patients remain to be determined [13], particularly in the presence of
OSAHS. This is interesting to study considering the possible positive benefits of
exercise training on obesity [14, 15] and on OSAHS [8].
Adjuncts to exercise training may be useful to optimize the response to exercise
training in obesity. Alterations in respiratory muscle function have been reported in
obesity and may contribute to decreased exercise capacity [16]. In the presence of
impaired respiratory muscle efficiency and exertional dyspnea, adjunct training
modalities may help optimizing tolerability to amount and intensity of training.
Among them, non-invasive ventilation (NIV) to relieve respiratory muscles from
increased work of breathing or respiratory muscle endurance training (RMET) have
been tried in obese patients [13, 17]. In this context, NIV during cycling has
produced encouraging effects, with further reduction in dyspnea and improvement
40
in endurance time being demonstrated in comparison to cycling alone [13].
Similarly, RMET applied during an inpatient nutritional and physical activity
program provided further improvements in dyspnea, functional exercise capacity
and quality of life in comparison to nutritional and physical activity intervention
alone [17]. Based on these observations, NIV and RMET would seem well suited
as adjuncts to exercise training in obese patients with OSAHS.
The purpose of the study was thus to examine the effects of exercise training
alone, or in conjunction with RMET or NIV, in obese patients with OSAHS. Our
hypotheses were that i) exercise training would be beneficial to obese patients with
OSAHS in terms of producing a typical training response and that ii) the use of
RMET and/or NIV in conjunction with exercise training would provide superior
benefits compared to exercise training alone.
41
Methods
Study population
Participants were recruited from a list of patients followed at sleep apnea clinics at
Grenoble University Hospital (France) and Institut Universitaire de cardiologie et de
pneumologie de Québec (Canada) between May 2010 and November 2013. Main
inclusion criteria were: body mass index (BMI) 35 - 45 kg/m², diagnosis of severe
OSAHS (> 30 respiratory events/hr on overnight polysomnography) and CPAP
observant ≥ 4hr/night, for at least 3 months. CPAP adherence was confirmed at
every evaluation using the memory card of the CPAP device when treatment was
used ≥ 4hr/night, every night in the 90 previous days. Exclusion criteria were:
cardiovascular and pulmonary diseases (other than OSAHS, diabetes,
hypertension and hyperlipidemia) and inability to perform physical training. The
study was approved by the ethic committee of both institutions (CRIUCPQ ethic
committee approbation #20649). Informed consent was obtained by all the
participants prior to the first evaluation.
Study design
This substudy was embedded in a broader study, Obese Patients with OSAHS and
Exercise Training (OBEX1), designed to evaluate the effects of exercise training
and adjunct modalities on functional capacity and cardio-metabolic and
inflammatory risk factors of cardiovascular diseases in obese patients with OSAHS
(Clinical trials.gov NCT01155271). In OBEX1, participants were evaluated after
recruitment (E1), after a 6-week control period to ensure stability (E2), after a 12-
week training period (E3) and at one year (E4). After E2, patients were randomised
to one of following exercise training modality: cycling alone, cycling with NIV or
cycling with RMET. For the purpose of this substudy, exercise data collected only
during the first three evaluations was considered.
42
Evaluations
Pulmonary function testing
Spirometry, lung volumes and diffusion capacity were measured according to
standardized techniques [18] and were related to previously publish normal values
[19]. Height and weight were measured according to standardized methods [20].
Body composition was assessed with an impedance scale (InBody 570, Biospace,
Seoul, Korea and Bodystat 1500, Isle of Man, UK), at the same time of the day
wearing light clothes, avoiding eating in the preceding 2 hours, alcohol in the
preceding 6 hours and prior vigorous physical activity.
Cardiopulmonary Exercise Test (CPET)
At each evaluation, participants underwent pulmonary functional testing and a
symptom-limited cardiopulmonary exercise testing on a braked ergocycle (Quinton
Corival 400; A-H Robins, Seattle, USA and Ergometrics 800, Ergoline, Bitz,
Germany), including a 3-minute warm-up period at 25 W followed by a 25W/2min
incremental rate, up to exhaustion. Breath-by-breath measurements (Sensor
Medics, Vmax Legacy, USA or Ergocard, Medisoft, Dinant, Belgium) of oxygen
consumption (VʹO2), carbon dioxide output (VʹCO2) and minute ventilation (VʹE) were
obtained. Twelve-leads electrocardiogram was continuously monitored (Cardiosoft,
Corina, USA and Medisoft, Dinant, Belgium). Dyspnea and leg fatigue perception
were recorded at rest and at two-min intervals asking patients to score their
symptom perception on a 10-cm visual analog scale. Arterial pressure was
measured at rest and at two-min intervals. Blood was sampled at the end of the
warm-up period and at peak exercise to measure lactate. Test termination criteria
included patient’s request to stop, incapacity to maintain a pedaling cadence of at
least 50 rpm, volitional fatigue and ECG contraindications to exercise (eg. ≥ 2 mm
ST-segment depression or threatening ventricular arrhythmias).
43
Training program
Irrespective of the training modality, participants were asked to attend 36 sessions,
at a rate of 3 sessions/week. Each exercise training session started with 30
minutes of cycling that was progressively increased to 45 minutes. Training
intensity started at 60% of peak capacity as determined during baseline CPET and
was increased according to individual tolerance. Sessions were supervised by a
kinesiologist or an exercise specialist. Participants randomized to NIV performed
cycling training while receiving bi-level positive airway pressure ventilation applied
through a full-face mask (Trilogy 100, Phillips Respironics, Murrysville, USA). The
ventilator was set in a spontaneous mode with a ramp to quickly reach at least 15
cmH2O during inspiration and 4 cmH2O during expiration. Mask and devices were
installed and set by a respiratory therapist and a pulmonologist to provide
maximum support according to participant’s comfort and tolerance. Participants
randomized to RMET performed respiratory muscle training after the cycling
exercise sessions. This was done using a commercially available device
(Spirotiger®, Idiag AG, Fehraltorf, Switzerland). This isocapnic hyperpnea device
allows partial CO2 rebreathing thus assuring normocapnic hyperpnea. The size of
the rebreathing bag corresponded to 50% vital capacity and the first target
ventilation was set at 50% maximum voluntary capacity. Subjects were requested
to breath at a rate of 20 to 45-48 breaths/minute and a tidal volume (VT)
corresponding to half of their forced vital capacity (FVC). The device provides a
breath-by-breath feedback of VT and breathing frequency which ensure a good
execution. RMET session duration increased progressively from 2 x 5 minutes to 2
x 15 minutes and supervision was ensured by a kinesiologist or an exercise
specialist.
Statistical analysis
Values are reported as means ± SD. Fifteen-sec averages of breath-by-breath
measurements of VʹO2, VʹCO2 and VʹE obtained at the end of each exercise stages
were used for data analysis. Physiological parameters during exercise obtained at
E2 and E3 were compared at peak exercise and also at an identical exercise
44
workrate (iso-work), corresponding to the latest exercise workrate that was sustained
for at least one minute at both evaluations. Considering that the present OBEX1
substudy was designed as a physiological study, we elected for a per-protocol
analysis, considering only subjects who completed the training program and both E2
and E3 evaluation. The magnitude of the pre- and post-training changes was
compared using a repeated Anova model with the exercises training and evaluations
as the between- and the within-subject factor respectively. The test on the main
effect of evaluation was first investigated to see if there were any changes in the
combined exercise training modalities. Interaction group*evaluation was investigated
after to compare the magnitude of differences between groups. Following a
significant effect of this interaction, contrasts were computed to compare the
differences in the training response between the three exercise training
modalities. Our study was not powered to perform pre and post training comparisons
within each training group so these statistics were not performed. Normality
assumption was verified using the Shapiro-Wilk’s statistic, while the homogeneity of
variance was verified using the traditional residual plots. Analyses were done using
the SAS software (SAS Inst., NC, release 9.4) at the 0.05 level of significance.
45
Results
Study flow-chart is provided in figure 1. Among the 60 participants recruited, one
dropped out before the first visit and 5 dropped out before the training period.
Eleven patients did not complete training for lack of motivation (n = 2), anxiety (n =
3) or health problems (n = 6). Dropped-out participants quitted the program after
12.6 ± 6.6 training sessions. Forty-three participants completed the training
protocol. Data from two of those participants was not analysable because of
recording problems during the post-training CPET, leaving a per-protocol analysis
on 41 patients. One of those patients was randomised in cycling only, while the
second was in cycling with NIV. No adverse event was felt to be protocol-related.
By design, all participants had severe OSAHS with a mean respiratory events
during polysomnography of 51 25 events/hr. Treatment with CPAP was well
tolerated (6.6 ± 1.4 hours/night) with pressures averaging 10.2 4.6 cmH2O and a
mean CPAP treatment duration of 4.0 ± 3.8 years. Patient’s characteristics at
baseline are reported in table 1. On average, patients were 53.8 9.9 years old,
had a BMI of 38.1 3.4 kg/m2 and a preserved peak exercise capacity. The 3
exercise training groups were well balanced for baseline characteristics. There
were no differences in baseline characteristics between the participants who
dropped out and those who completed the protocol (table 1).
Participants remained in stable condition between E1 and E2 as illustrated by
similarities in the following variables: anthropometrics (height, weight, BMI),
pulmonary (FEV1 and FVC) and exercise parameters (peak work, peak VʹO2 and
VʹCO2, peak respiratory exchange ratio, peak heart rate, dyspnea and leg fatigue at
peak exercise during CPET (table 2).
The 43 participants who completed the study attended an average of 36 ± 4
sessions in 13.5 ± 3.0 weeks. Ten of them were women. According to the protocol,
mean duration of cycling started at 30 ± 5 min in all groups and was 44 ± 5 min at
the end. Training intensity started at 87 ± 27 watts and increased progressively to
46
reach 119 ± 39 watts at the end of the training program; this increase in training
intensity was similar across the three training arms. Heart rate averaged 123 ± 16
bpm (74 ± 9 % of predicted maximal heart rate) at the end of the first training
session and 126 ± 19 bpm (76 ± 10 % of predicted maximal heart rate) at the last
session. In the RMET group, mean training time was 11 ± 2 min and 28 ± 5 min at
the first and last training session, respectively. During RMET, breathing frequency
was 23 ± 5 breaths/min at the first session and reached 38 ± 6 breaths/min at the
end of the program. Maximal inspiratory pressure and maximal expiratory pressure
remain the same over the training period (MIP pre post and MEP pre post
respectively 118 ±40 vs 123 ± 33 and 161 ± 46 vs 155 ± 44 H2Ocm). Participants
allocated to cycling + NIV trained had a mean inspiratory pressure of 18.1 ± 3.0
while mean expiratory pressure was 4.1 ± 0.3. NIV was set in a spontaneous mode
using a quick ramp.
Table 3 shows peak exercise parameters before and after training. Peak exercise
capacity increased significantly after exercise training as indicated by greater VʹO2
(delta VʹO2 post – pre exercise training: 0.204L 0.234 or 8.6% 10.8 baseline
value, all p<0.001) and workrate (delta workrate post – pre exercise training: 25
19 W, p < 0.001) at peak exercise. Peak values for heart rate, RER, dyspnea and
leg fatigue and lactates were not significantly modified after training. Peak exercise
capacity increased similarly in the 3 training groups.
The physiological responses at iso-work exercise, pre and post exercise training
are provided in table 3 and figure 2. Iso-work amounted to 152W. While VʹO2
remained similar, there was a considerable decrease in VʹCO2 (by 0.225 0.303 L,
p < 0.001) resulting in a corresponding reduction in RER (0.07 0.12, p < 0.01).
Iso-work V’E decreased significantly (10.3 14.7 L/min, p < 0.001); this was mostly
explained by a reduced breathing frequency of 4.1 7.4 breaths/min (p<0.01). Iso-
work heart rate was also significantly lower after the training period (10 11 bpm,
p<0.001). Perceived dyspnea and leg fatigue at iso-work were both significantly
lower after training, with a respective 29 % (p<0.001) and 22% (p<0.01) decrease.
47
Exercise training did not alter the blood pressure response during exercise. Iso-
work exercise physiological responses were similar across the 3 training strategies
(table 3 and figure 2).
48
Discussion
The primary objective of this sub-study was to evaluate the effects of exercise
training in obese individuals with OSAHS and to study whether adding RMET or
NIV to cycling would provide superior benefits compared to cycling alone.
Combining the three exercise modalities, we saw a clear physiological adaptation
to training in this population; the magnitude of this improvement was similar across
the three exercise training modalities. According to a large epidemiological study,
an improvement of 1 METs over time reduces the cardiovascular and all-cause
mortality risk by respectively 19% and 15% [21]. In this context, the average
increase of 0.6 METs in peak exercise capacity seen in our study population was
likely to be important in terms of reducing cardiovascular and all-risk mortality.
The VʹO2peak improvement, expressed in percentage of predicted values,
increased from 105% to 115%. This observation that obese OSAHS individuals
might have normal cycling exercise capacity is consistent with what is typically
reported in healthy obese individuals [21]. The fact that the exercise capacity was
within normal values at the beginning of the training program might have
decreased the amplitude of the possible gains. Nonetheless, patients responded
well to the training program, exhibiting a 25-watt increase in peak work capacity
(13 to 21 %). We also observed a clear and typical training response at iso-work,
with significant reduction in ventilatory requirements (10.4 l/min), VʹCO2 (0.225L),
heart rate (9 bpm) and respiratory exchange ratio (0.07). These physiologic
improvements were associated with reductions in perceived dyspnea and leg
fatigue (respectively 29% and 22% improvements). The significance of improving
exercise capacity in individuals with normal baseline exercise capacity should not
be downplayed considering the linear relationship that exist between exercise
capacity and health status, even in healthy individuals [22]. Additionally, the
training program was safe and well tolerated in this obese population with OSAHS
as no adverse event related to the protocol was encountered.
49
There was a tendency for cycling + NIV to provide a larger improvement in peak
exercise capacity than the other two exercise modalities (21 % versus 13% in
cycling alone and 15% in cycling + RMET), although this difference did not reach
statistical significance (p=0.15 between cycling + NIV and cycling alone). The
observation that no clear further improvement in training response was seen when
methods to alleviate work of breathing or improve ventilatory muscle performance
were added to cycling training alone is intriguing. It is possible that we have
selected a group of relatively healthy obese individuals with preserved ventilatory
muscle function at baseline. In addition, we did not find clear evidence of
ventilatory limitation at peak exercise and, as such, our patients were likely able to
train at sufficient intensity with cycling alone. The fact that the progression in
training intensity and heart rate during the training sessions was similar across the
three training groups would support this contention.
Our study has some limitations. We cannot overlook the fact that the number of
participants was relatively small within each individual training strategy in such a
way that a type 2 error might have occurred. Our initial estimate for an appropriate
sample size was that 42 participants would provide sufficient statistical power to
detect a difference in gain in peak exercise capacity with either cycling + RMET or
cycling + NIV, compared to cycling alone. Based on the present results, we now
estimate that 126 patients (42/group) would be required to show that the small gain
in peak exercise capacity provided by cycling + NIV reaches statistical significance
in comparison to the other two training modalities. It is also possible that a constant
workrate cycling exercise test a submaximal capacity would have been more
sensitive to detect differences in training responses between training modalities
[23]. We did not thoroughly quantify the effect of RMET on respiratory muscle
function and to which extent NIV was effective to reduce work of breathing during
the training sessions. As such, we do not know how successful we were in
facilitating training with the two adjunct modalities that we tested.
50
We conclude that a 12 weeks program of cycling exercise, alone or in conjunction
with respiratory muscle unloading or training was effective to induce a physiological
adaptation to training in obese individuals with OSAHS. Considering the
importance of cardiopulmonary fitness for health outcomes, we submit that our
results support the use of exercise training in this population.
Acknowledgements
The authors acknowledge the contribution of Dominique Auger, Marthe Bélanger,
Marie-Josée Breton, Brigitte Jean, Eric Nadreau, Diane Page, Micheline Paquin
and Josée Picard. They also thank Dr Yves Lacasse, Dr Pierre LeBlanc, Dre Julie
Milot and Dr Steeve Provencher for the exercise testing supervision. We
acknowledge the help of Audrey Frappier during the training sessions. We thank all
the collaborators in Grenoble. The authors also thank Gaétan Daigle for statistical
assistance (Service de Consultation Statistique, Université Laval, Québec).
51
References 1. WHO., Global Status Report on Noncommunicable diseases. 2010. p. 9. 2. WHO. Obesity and Overweight. May 2014 [cited 2014 July 3rd]; Fact Sheet
N°311:[Available from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/. 3. Trost, S.G., et al., Correlates of adults’ participation in physical activity: review and
update. Medecine & science in sports & exercise, 2002. 34(12): p. 1996-2001. 4. McAuley, P., et al., Cardiorespiratory fitness and mortality in diabetic men with and
without cardiovascular disease. Diabetes research and clinical practice, 2009. 85: p. e30-3.
5. Blair, S.N., et al., Physical Fitness and All-Cause Mortality: A Prospective Study of Healthy Men and Women. JAMA, 1989. 262: p. 2395-2401.
6. Blair, S.N., et al., Changes in Physical Fitness and All Cause Mortality. JAMA, 1995. 273(14): p. 1093-8.
7. Erikssen, G., et al., Changes in physical fitness and changes in mortality. The Lancet, 1998. 352(9130): p. 759-762.
8. Hargens, T.A., et al., Association between sleep disorders, obesity, and exercise: a review. Nat Sci Sleep, 2013. 5: p. 27-35.
9. Aihara, K., et al., Measurement of dyspnea in patients with obstructive sleep apnea. Sleep Breath, 2013. 17(2): p. 753-61.
10. Alameri, H., Y. Al-Kabab, and A. BaHammam, Submaximal exercise in patients with severe obstructive sleep apnea. Sleep Breath, 2010. 14(2): p. 145-51.
11. Borel, A.L., et al., Sleep apnoea attenuates the effects of a lifestyle intervention programme in men with visceral obesity. Thorax, 2012. 67(8): p. 735-41.
12. Aron, A., et al., Potential clinical use of cardiopulmonary exercise testing in obstructive sleep apnea hypopnea syndrome. Int J Cardiol, 2009. 132(2): p. 176-86.
13. Dreher, M., et al., Proportional assist ventilation improves exercise capacity in patients with obesity. Respiration, 2010. 80(2): p. 106-11.
14. Hamer, M. and G. O'Donovan, Cardiorespiratory fitness and metabolic risk factors in obesity. Curr Opin Lipidol, 2010. 21(1): p. 1-7.
15. Roberts, C.K., A.L. Hevener, and B. R.J., Metabolic Syndrome and Insulin Resistance: Underlying Causes and Modification by Exercise Training. Compr Physiol., 2013. 3(1): p. 1-58.
16. Chlif, M., et al., Inspiratory muscle activity during incremental exercise in obese men. Int J Obes (Lond), 2007. 31(9): p. 1456-63.
17. Villiot-Danger, J.C., et al., Respiratory muscle endurance training in obese patients. Int J Obes (Lond), 2011. 35(5): p. 692-9.
18. Pellegrino, R., et al., Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J, 2005. 26(5): p. 948-68.
19. Quanjer, P.H., et al., Lung volumes and forced ventilatory flows. Report Working Party Standardization of Lung Function Tests, European Community for Steel and Coal. Official Statement of the European Respiratory Society. Eur Respir J, 1993. 16: p. 5-40.
20. Heymsfield, S.B. and D. Matthews, Body composition: research and clinical advances--1993 A.S.P.E.N. research workshop. JPEN J Parenter Enteral Nutr, 1994. 18(2): p. 91-103.
21. Lee, D.C., et al., Long-term effects of changes in cardiorespiratory fitness and body mass index on all-cause and cardiovascular disease mortality in men: the Aerobics Center Longitudinal Study. Circulation, 2011. 124(23): p. 2483-90.
22. Warburton, D.E., C.W. Nicol, and S.S. Bredin, Health benefits of physical activity: the evidence. CMAJ, 2006. 174(6): p. 801-9.
52
23. Illi, S.K., et al., Effects of Respiratory Muscle Training on Exercise Performance in Healthy Individuals. Sports Med, 2012. 42(8): p. 707-24.
53
Figure legends
Figure 1. Study flow chart
Figure 2. Physiological adaptation to exercise training. Improvement in oxygen
uptake (VʹO2) and workrate (work) at peak exercise and reduction in carbon
dioxide excretion (VʹCO2), ventilation (V’E), respiratory exchange ratio (RER), heart
rate (HR), dyspnea (dysp) and leg fatigue scores on visual analog scale. Results
are expressed in % change post versus pre training values. *: p < 0.001, post
versus pre training. †: p < 0.01 post versus pre training.
Table legends
Table 1. Definition of abbreviations: FEV1: forced expiratory volume in 1 second;
FVC: Forced vital capacity; V’O2: oxygen uptake; V’E; ventilation; MVV: maximum
voluntary ventilation; VAS: visual analog scale.
*Equation to predict peak VʹO2 specifically developed for obese individuals [87]. †
Predicted heart rate = 220-age. ‡ = p < 0.05.
Table 2. Definition of abbreviations: FEV1: forced expiratory volume in 1 second;
FVC: Forced vital capacity; VʹO2: oxygen uptake; VʹCO2: carbon dioxide excretion;
RER: respiratory exchange ratio; V’E; ventilation; MVV: maximum voluntary
ventilation VAS: visual analog scale.
Table 3. Definition of abbreviations: VʹO2: oxygen uptake; VʹCO2: carbon dioxide
excretion; RER: respiratory exchange ratio; VAS: visual analog scale; SAP:
systolic arterial pressure; DAP: diastolic arterial pressure. *: p < 0.001, post versus
pre training. †: p < 0.01 post versus pre training.
54
Table 1. Baseline characteristics and exercise data of study participants
Dropped-out (n = 16)
Completers (n = 41)
Age, years 52.6 ± 9.7 53.8 ± 9.9
Sex (M/F) 10/6 31/10
Body mass index, kg/m2
38.1 ± 4.0 38.1 ± 3.4
Pulmonary function
FEV1, L 2.9 ± 0.7 3.0 ± 0.7
FEV1, % predicted 91 ± 9 92 ± 14
FVC, L 3.8 ± 0.8 3.9 ± 0.8
FVC, % predicted 91 ± 10 91 ± 11
FEV1/FVC, % 80 ± 7 77 ± 6
Exercise data at peak exercise
VʹO2, L/min 2.000 ± 0.615 2.626 ± 0.798
VʹO2, % predicted* 87 ± 17 104.7 ± 24.5‡
Heart rate, bpm 147 ± 22 152 ± 24
Heart rate, % predicted†
87 ± 9 89 ± 20
V’E, L/min 68.7 ± 20.5 90.3 ± 26.4
V’E/MVV, % 70 ± 15 86 ± 16
Dyspnea, VAS 6.5 ± 2.7 7.0 ± 2.5
Leg fatigue, VAS 5.8 ± 3.3 7.5 ± 2.5
Definition of abbreviations: FEV1: forced expiratory volume in 1 second; FVC: Forced vital capacity; V’O2: oxygen uptake; V’E; ventilation; MVV: maximum voluntary ventilation; VAS: visual analog scale.
*Equation to predict peak VʹO2 specifically developed for obese individuals [87]. † Predicted heart rate = 220-age. ‡ = p < 0.05.
55
Table 2. Baseline characteristics and exercise data at E1 and E2
E1 E2
Anthropometrics
Height, cm 174 ± 9 174 ± 9
Weight, kg 115 ± 15 115 ± 16
Body mass index, kg/m2
38.1 ± 3.4 38.2 ± 3.8
Pulmonary function testing
FEV1, L 3.020 ± 0.705 2.987 ± 0.621
FVC, L 3.930 ± 0.841 3.898 ± 0,793
Exercise data at peak exercise
Work, watts 157 ± 50 155 ± 44
VʹO2, L/min 2.626 ± 0.798 2.558 ± 0.750
VʹCO2, L/min 2.971 ± 0.862 2.902 ± 0.773
RER 1.14 ± 0.11 1.15 ± 0.15
Heart rate, bpm 152 ± 24 149 ± 23
V’E, L/min 84.0 ± 26.2 84.3 ± 25.5
V’E/MVV, % 80.7 ± 17.0 82.3 ± 19.2
Dyspnea, VAS 7.0 ± 2.5 7.2 ± 2.4
Leg fatigue, VAS 7.5 ± 2.5 7.6 ± 2.4
Definition of abbreviations: FEV1: forced expiratory volume in 1 second; FVC: Forced vital capacity; VʹO2: oxygen uptake; VʹCO2: carbon dioxide excretion; RER: respiratory exchange ratio; V’E; ventilation; MVV: maximum voluntary ventilation VAS: visual analog scale.
57
Table 3. Peak and iso-work comparison pre and post-training among groups
Definition of abbreviations: VʹO2: oxygen uptake; VʹCO2: carbon dioxide excretion; RER: respiratory exchange ratio; VAS: visual analog scale; SAP: systolic arterial pressure; DAP: diastolic arterial pressure. *: p < 0.001, post versus pre training. †: p < 0.01 post versus pre training.
Whole group (n = 41) Cycling alone (n = 14) Cycling + RMET (n = 12) Cycling + NIV (n = 15)
Pre-training
Post-training
Pre-training
Post-training
Pre-training
Post-training
Pre-training
Post-training
Peak exercise
Workrate, W 155 ± 44 179 ± 53* 143 ± 28 162 ± 34 163 ± 48 185 ± 53 159 ± 52 191 ± 65
VʹO2, L/min 2.558 ± 0.750
2.762 ± 0.752*
2.425 ± 0.582
2.560 ± 0.611
2.606 ± 0.945
2.819 ± 0.895
2.643 ± 0.751
2.906 ± 0.756
V’E, L/min 88.0 ± 26.2 93.9 ± 26.3* 82.7 ± 19.9 86.1 ± 21.6 88.3 ± 31.4 99.0 ± 31.1 92.6 ± 27.8 97.0 ± 26.1
RER 1.15 ± 0.15 1.14 ± 0.10 1.14 ± 0.12 1.15 ± 0.11 1.19 ± 0.22 1.15 ± 0.10 1.13 ± 0.09 1.13 ± 0.09
Heart rate, bpm 149 ± 23 150 ± 22 145 ± 18 146 ± 19 153 ± 21 152 ± 20 151 ± 30 151 ± 26
Dyspnea, VAS 7.2 ± 2.4 6.9 ± 2.5 6.9 ± 1.8 7.0 ± 1.8 7.8 ± 2.0 7.9 ± 2.1 7.0 ± 3.1 6.0 ± 3.1
Leg fatigue, VAS 7.6 ± 2.4 7.2 ± 2.4 6.7 ± 2.2 6.7 ± 2.4 8.6 ± 1.7 8.0 ± 1.7 7.7 ± 2.8 7.0 ± 2.9
SAP, mm HG 206 ± 29 211 ± 24 215 ± 27 219 ± 22 201 ± 22 204 ± 25 203 ± 34 209 ± 25
DAP, mm Hg 89 ± 14 88 ± 13 93 ± 8 91 ± 13 82 ± 16 82 ± 10 92 ± 16 88 ± 14
Lactate, mmol/L 8.5 ± 2.8 8.9 ± 3.1 8.1 ± 2.1 9.7 ± 3.2 8.6 ± 3.1 8.8 ± 2.9 8.7 ± 3.4 8.5 ± 3.4
Iso-work
Workrate, W 152 ± 42 152 ± 42 141 ± 29 141 ± 29 156 ± 43 156 ± 43 159 ± 53 159 ± 53
VʹO2, L/min 2.474 ± 0.751
2.386 ± 0.619
2.351 ± 0.617
2.255 ± 0.529
2.485 ± 0.885
2.427 ± 0.764
2.588 ± 0.786
2.482 ± 0.587
VʹCO2, L/min 2.822 ± 0.761
2.597 ± 0.649*
2.708 ± 0.610
2.471 ± 0.503
2.833 ± 0.847
2.674 ± 0.766
2.928 ± 0.856
2.656 ± 0.698
V’E, L/min 85.4 ± 25.9 75.1 ± 19.6* 81.8 ± 21.2 70.6 ± 15.5 81.2 ± 27.5 78.7 ± 22.9 92.4 ± 29.0 76.4 ± 20.7
RER 1.17 ± 0.16 1.10 ± 0.11† 1.18 ± 0.14 1.11 ± 0.11 1.18 ±0.24 1.12 ± 0.12 1.14 ± 0.10 1.07 ± 0.09
Heart rate, bpm 148 ± 23 139 ± 19* 146 ± 19 138 ± 17 150 ± 21 140 ± 15 149 ± 29 138 ± 24
Dyspnea, VAS 7.3 ± 2.3 5.2 ± 2.2* 6.9 ± 1.8 5.3 ± 2.3 7.8 ± 1.9 5.4 ± 2.3 7.3 ± 2.9 4.7 ± 2.2
Leg fatigue, VAS 7.8 ± 2.2 6.0 ± 2.1* 6.7 ± 2.2 5.7 ± 2.2 8.6 ± 1.7 6.3 ± 1.5 8.1 ± 2.3 6.2 ± 2.6
SAP, mm Hg 209 ± 29 204 ± 27 216 ± 29 214 ± 22 201 ± 22 191 ± 31 209 ± 33 206 ± 26
DAP, mm Hg 91 ± 13 87 ± 12 93 ± 8 90 ± 10 85 ± 13 82 ± 8 93 ± 16 89 ± 15
58
59
Figure 1. Study flow chart.
61
Figure 2. Physiological adaptation to exercise training
63
Discussion L’étude présentée dans ce mémoire visait à comparer l’amélioration de la tolérance à l’effort et de la capacité
à l’effort de trois modalités d’entraînement différentes, soit le vélo stationnaire seul, le vélo combiné à un
entraînement des muscles respiratoires ou un entraînement sur vélo avec application de la ventilation non
invasive.
En termes d’augmentation de la capacité à l’effort, aucune des modalités ne s’est démarquée plus que les
autres, avec une moyenne d’amélioration de 0,6 METs. Une grande étude épidémiologique a permis de
démontrer qu’un gain de un METs se traduisait par une diminution de la mortalité cardiovasculaire et de toutes
causes de respectivement 19% et 15% [84]. Cela étant dit, un gain de 0,6 METs est non négligeable et
pourrait avoir un impact positif sur la survie de ces individus.
Un gain semblable a aussi été observé quant à la tolérance à l’effort à iso-puissance avant et après
l’entraînement. En moyenne, une diminution de la fréquence cardiaque de 9 bpm, de la VCO2 de 0,225 L et
du RER de 0,07 à iso-puissance pré et post programme était associée avec l’amélioration des symptômes,
soit une diminution de la perception de la dyspnée de 29% ainsi qu’une diminution de la perception de la
fatigue dans les jambes de 22%. Ceci dit, les patients entreprenant ce genre de programme peuvent voir leur
qualité de vie et leur fonctionnalité améliorée, puisque les mêmes tâches deviennent plus aisées.
Finalement, peu importe la méthode de réentraînement cardiovasculaire utilisée, les patients obèses souffrant
d’un SAHOS devraient être encouragés à adhérer à un entraînement cardiovasculaire régulier dans le but
d’améliorer leur capacité à l’effort. L’étude précédente a démontré la sécurité d’une telle intervention. De plus
amples études sont nécessaires afin de faire l’évaluation de ces gains à long terme et de vérifier si la qualité
de vie et les anomalies métaboliques présentes dans le SAHOS sont améliorées par cette intervention.
65
Bibliographie
1. Étude nationale nutrition santé ENNS, 2006: Rapport de l'Institut de veille sanitaire. 2006. 2. Agence de la santé publique du Canada, Obésité au Canada: Rapport conjoint de l'Agence de la
santé publique du Canada et de l'Institut canadien d'information sur la santé. 2011. 3. Health, United States, 2012: report from the US Department of Health and Human Services, Centers
for Disease Control and Prevention and the National Center for Health Statistics. 2012. 4. Despres, J.P., Health consequences of visceral obesity. Ann Med, 2001. 33: p. 534-41. 5. Li, S., et al., Physical Activity Attenuates the Genetic Predisposition to Obesity in 20,000 Men and
Women from EPIC-Norfolk Prospective Population Study. PloS Medicine, 2010. 7(8): p. 1-9. 6. Kilpelainen, T.O., et al., Physical Activity Attenuates the Influence of FTO Variants on Obesity Risk: A
Meta-Analysis of 218,166 Adults and 19,268 Children. PloS Medicine, 2011. 8(11): p. 1-14. 7. Pi-Sunyer, F.X., The Obesity Epidemic: Pathophysiology and Consequences of Obesity. Obesity
Research, 2002. 10(S2): p. 97S-104S. 8. Parsons, T.J., et al., Childhood Predictors of Adult Obesity: a Systematic Review. Int J Obes, 1999.
23(Suppl. 8): p. S1-S107. 9. Wilding, J.P.H., Treatment strategies for obesity. Obes Rev, 2007. 8(Suppl. 1): p. 137-44. 10. Jeffery, R.W., et al., Long-Term Maintenance of Weight Loss: Current Status. Health Psychology,
2000. 19(Suppl. 1): p. 5-16. 11. Arterburn, D.E., et al., Association Between Bariatric Surgery and Long-term Survival. JAMA, 2015.
313(1): p. 62-70. 12. Force, T.R.o.a.A.A.o.S.M.T., Sleep–Related Breathing Disorders in Adults: Recommendations for
Syndrome Definition and Measurement Techniques in Clinical Research. SLEEP, 1999. 22(5). 13. Kohler, M. and J.R. Stradling, Mechanisms of vascular damage in obstructive sleep apnea. Nat Rev
Cardiol, 2010. 7(12): p. 677-85. 14. Fleetham, J., et al., Canadian Thoracic Society guidelines: Diagnosis and treatment of sleep
disordered breathing in adults. Can Respir J, 2006. 13(7): p. 387-92. 15. Fleetham, J., et al., Canadian Thoracic Society 2011 guideline update: Diagnosis and treatment of
sleep disordered breathing. Can Respir J, 2011. 18(1): p. 25-47. 16. Patil, S.P., et al., Adult obstructive sleep apnea: pathophysiology and diagnosis. Chest, 2007. 132(1):
p. 325-37. 17. Malhotra, A. and D.P. White, Obstructive sleep apnoea. The Lancet, 2002. 360(9328): p. 237-245. 18. Simpson, L., et al., High prevalence of undiagnosed obstructive sleep apnoea in the general
population and methods for screening for representative controls. Sleep Breath, 2013. 17(3): p. 967-73.
19. Tkacova, R. and Z. Dorkova, Clinical presentations of OSA in adults. European Respiratory Monograph, 2010: p. 86-103.
20. Gharibeh, T. and R. Mehra, Obstructive sleep apnea syndrome: natural history, diagnosis, and emerging treatment options. Nat Sci Sleep, 2010. 2: p. 233-55.
21. WHO., Global Status Report on Noncommunicable diseases. 2010. p. 9. 22. Bradley, D.T. and J.S. Floras, Obstructive sleep apnoea and its cardiovascular consequences.
Lancet, 2009. 373: p. 82-93. 23. Dong, J.Y., Y.H. Zhang, and L.Q. Qin, Obstructive sleep apnea and cardiovascular risk: meta-
analysis of prospective cohort studies. Atherosclerosis, 2013. 229(2): p. 489-95. 24. Tasali, E., B. Mokhlesi, and E. Van Cauter, Obstructive sleep apnea and type 2 diabetes: interacting
epidemics. Chest, 2008. 133(2): p. 496-506. 25. Wang, X., et al., Obstructive sleep apnoea and the risk of type 2 diabetes: a meta-analysis of
prospective cohort studies. Respirology, 2013. 18(1): p. 140-6. 26. Duran, J., et al., Obstructive Sleep Apnea–Hypopnea and Related Clinical Features in a Population-
based Sample of Subjects Aged 30 to 70 Yr. Am J Respir Crit Care Med, 2001. 163: p. 685-9.
66
27. Young, T., et al., The occurence of sleep-disorder breathing among middle-aged adults. NEJM, 1993. 328(17): p. 1230-5.
28. Peppard, P.E., et al., Increased prevalence of sleep-disordered breathing in adults. Am J Epidemiol, 2013. 177(9): p. 1006-14.
29. Canada, A.d.l.s.p.d., Quel est l'impact de l'apnée du sommeil sur les canadiens? . 2009. 30. Dempsey, J.A., et al., Pathophysiology of Sleep Apnea. Physiol Review, 2010. 90: p. 47-112. 31. Gaudette, E. and R.J. Kimoff, Pathophysiology of OSA. European Respiratory Monograph, 2010: p.
31-50. 32. Schwab, R.J., et al., Family aggregation of upper airway soft tissue structures in normal subjects and
patients with sleep apnea. Am J Respir Crit Care Med, 2006. 173(4): p. 453-63. 33. Mannarino, M.R., F. Di Filippo, and M. Pirro, Obstructive sleep apnea syndrome. Eur J Intern Med,
2012. 23(7): p. 586-93. 34. Strohl, K.P., J.P. Butler, and A. Malhotra, Mechanical properties of the upper airway. Compr Physiol,
2012. 2(3): p. 1853-72. 35. Penzel, T., et al., Effect of Sleep Position and Sleep Stage on the Collapsibility of the Upper Airways
in Patients with Sleep Apnea. SLEEP, 2001. 24(1): p. 90-5. 36. Sebastian, J.C., Respiratory physiology and pulmonary complications in obesity. Best Pract Res Clin
Endocrinol Metab, 2013. 27(2): p. 157-61. 37. Alam, I., et al., Obesity, metabolic syndrome and sleep apnoea: all pro-inflammatory states. Obes
Rev, 2007. 8(2): p. 119-27. 38. Baguet, J.P., et al., Mechanisms of cardiac dysfunction in obstructive sleep apnea. Nat Rev Cardiol,
2012. 9(12): p. 679-88. 39. Drager, L.F., et al., Obstructive sleep apnea: a cardiometabolic risk in obesity and the metabolic
syndrome. J Am Coll Cardiol, 2013. 62(7): p. 569-76. 40. Rodenstein, D., Sleep Apnea: Traffic and Occupational Accidents – Individual Risks, Socioeconomic
and Legal Implications. Respiration, 2009. 78: p. 241-8. 41. Pepin, J.L., R. Tamisier, and P. Levy, Obstructive sleep apnoea and metabolic syndrome: put CPAP
efficacy in a more realistic perspective. Thorax, 2012. 67(12): p. 1025-7. 42. Peppard, P.E., et al., Prospective Study of the Association between Sleep-disordered Breathing and
Hypertension. NEJM, 2000. 342(19): p. 1378-84. 43. Pedrosa, R.P., et al., Obstructive sleep apnea: the most common secondary cause of hypertension
associated with resistant hypertension. Hypertension, 2011. 58(5): p. 811-7. 44. Marin, J.M., et al., Long-term cardiovascular outcomes in men with obstructive sleep apnoea-
hypopnoea with or without treatment with continuous positive airway pressure: an observational study. The Lancet, 2005. 365(9464): p. 1046-1053.
45. Aloia, M.S., et al., Neuropsychological sequelae of obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome: A critical review. JINS, 2004. 10: p. 772-85.
46. Beebe, D.W., et al., The Neuropsychological Effects of Obstructive Sleep Apnea: A Meta-Analysis of Norm-Referenced and Case-Controlled Data. Sleep, 2003. 26(3): p. 298-307.
47. Harper, R.M., et al., Sleep-disordered breathing: effects on brain structure and function. Respir Physiol Neurobiol, 2013. 188(3): p. 383-91.
48. Ejaz, S.M., et al., Obstructive Sleep Apnea and Depression: A Review. Innov Clin Neurosci, 2011. 8(8): p. 17-25.
49. Romero-Corral, A., et al., Interactions between obesity and obstructive sleep apnea: implications for treatment. Chest, 2010. 137(3): p. 711-9.
50. Buchner, N.J., et al., Continuous positive airway pressure treatment of mild to moderate obstructive sleep apnea reduces cardiovascular risk. Am J Respir Crit Care Med, 2007. 176(12): p. 1274-80.
51. Weaver, T.E. and R.R. Grunstein, Adherence to continuous positive airway pressure therapy: the challenge to effective treatment. Proc Am Thorac Soc, 2008. 5(2): p. 173-8.
52. McDaid, C., et al., A systematic review of continuous positive airway pressure for obstructive sleep apnoea-hypopnoea syndrome. Sleep Med Rev, 2009. 13(6): p. 427-36.
67
53. Kylstra, W.A., et al., Neuropsychological functioning after CPAP treatment in obstructive sleep apnea: a meta-analysis. Sleep Med Rev, 2013. 17(5): p. 341-7.
54. Fava, C., et al., Effect of CPAP on blood pressure in patients with OSA/hypopnea: a systematic review and meta-analysis. Chest, 2014. 145(4): p. 762-71.
55. Gottlieb, D.J., et al., CPAP versus Oxygen in Obstructive Sleep Apnea. NEJM, 2014. 370(24): p. 2276-85.
56. Chakhtoura, M. and S.T. Azar, Continuous positive airway pressure and type 2 diabetes mellitus. Diabetes Metab Syndr, 2012. 6(3): p. 176-9.
57. Weinstock, T.G., et al., A controlled trial of CPAP therapy on metabolic control in individuals with impaired glucose tolerance and sleep apnea. Sleep, 2012. 35(5): p. 617-625B.
58. Coughlin, S.R., et al., Cardiovascular and metabolic effects of CPAP in obese males with OSA. Eur Respir J, 2007. 29(4): p. 720-7.
59. Hoyos, C.M., et al., Cardiometabolic changes after continuous positive airway pressure for obstructive sleep apnoea: a randomised sham-controlled study. Thorax, 2012. 67(12): p. 1081-9.
60. Tuomilehto, H., J. Seppa, and M. Uusitupa, Obesity and obstructive sleep apnea--clinical significance of weight loss. Sleep Med Rev, 2013. 17(5): p. 321-9.
61. Kuna, S.T., et al., Long-term effect of weight loss on obstructive sleep apnea severity in obese patients with type 2 diabetes. Sleep, 2013. 36(5): p. 641-649A.
62. Fritscher, L.G., et al., Bariatric Surgery in the Treatment of Obstructive Sleep Apnea in Morbidly Obese Patients. 2007, 2007. 4: p. 647-52.
63. Scheuller, M. and D. Weider, Bariatric surgery for treatment of sleep apnea syndrome in 15 morbidly obese patients: Long-term results. Otolaryngology–Head and Neck Surgery, 2001. 125(4): p. 299-302.
64. Zou, J., et al., Effect of Laparoscopic Roux-en-Y Gastric Bypass Surgery on Obstructive Sleep Apnea in a Chinese Population with Obesity and T2DM. Obes surg, 2014.
65. Peppard, P.E. and T. Young, Exercise and sleep disorder breathing: an association independent of body habitus. SLEEP, 2004. 27(3): p. 480-4.
66. Kline, C.E., et al., The effect of exercise training on obstructive sleep apnea and sleep quality: a randomized controlled trial. Sleep, 2011. 34(12): p. 1631-40.
67. Sengul, Y.S., et al., The effect of exercise on obstructive sleep apnea: a randomized and controlled trial. Sleep Breath, 2011. 15(1): p. 49-56.
68. Servantes, D.M., et al., Effects of home-based exercise training for patients with chronic heart failure and sleep apnoea: a randomized comparison of two different programmes. Clin Rehabil, 2012. 26(1): p. 45-57.
69. Randerath, W.J., et al., Non-CPAP therapies in obstructive sleep apnoea. Eur Respir J, 2011. 70. Caples, S.M., et al., Surgical Modifications of the Upper Airway for Obstructive Sleep Apnea in Adults:
A Systematic Review and Meta-Analysis. SLEEP, 2010. 33(10): p. 1396-1407. 71. Park, J.G., K. Ramar, and E.J. Olson, Updates on definition, consequences, and management of
obstructive sleep apnea. Mayo Clin Proc, 2011. 86(6): p. 549-54; quiz 554-5. 72. Permut, I., et al., Comparison of Positional Therapy to CPAP in Patients with Positional Obstructive
Sleep Apnea. J Clin Sleep Med, 2010. 6(3): p. 238-43. 73. Bignold, J.J., et al., Poor Long-Term Patient Compliance with the Tennis Ball Technique for Treating
Positional Obstructive Sleep Apnea. J Clin Sleep Med, 2009. 5(5): p. 428-30. 74. Malhotra, A., Hypoglossal-nerve stimulation for obstructive sleep apnea. N Engl J Med, 2014. 370(2):
p. 170-1. 75. Milani, R.V., C.J. Lavie, and M.R. Mehra, Cardiopulmonary exercise testing: how do we differentiate
the cause of dyspnea? Circulation, 2004. 110(4): p. e27-31. 76. Runhaar, J., et al., A systematic review on changed biomechanics of lower extremities in obese
individuals: a possible role in development of osteoarthritis. Obes Rev, 2011. 12(12): p. 1071-82. 77. Hulens, M., et al., Exercise capacity in lean versus obese women. Scand J Med Sci Sports, 2001. 11:
p. 305-9.
68
78. Kodama, S., et al., Cardiorespiratory Fitness as a Quantitative Predictor of All-CauseMortality and Cardiovascular Events in HealthyMen andWomen: A Meta-analysis. JAMA, 2009. 301(19): p. 2024-35.
79. Wei, M., et al., Relationship Between Low Cardiorespiratory Fitness and Mortality in Normal Weight, Overweight and Obese Men. JAMA, 1999. 282(16): p. 1547-53.
80. Barry, V.W., et al., Fitness vs. fatness on all-cause mortality: a meta-analysis. Prog Cardiovasc Dis, 2014. 56(4): p. 382-90.
81. Blair, S.N., et al., Physical Fitness and All-Cause Mortality: A Prospective Study of Healthy Men and Women. JAMA, 1989. 262: p. 2395-2401.
82. Gupta, S., et al., Cardiorespiratory fitness and classification of risk of cardiovascular disease mortality. Circulation, 2011. 123(13): p. 1377-83.
83. Myers, J., et al., Exercise capacity and Mortality among Men Referred for Exercise Testing. N Engl J Med, 2002. 346(11): p. 793-801.
84. Lee, D.C., et al., Long-term effects of changes in cardiorespiratory fitness and body mass index on all-cause and cardiovascular disease mortality in men: the Aerobics Center Longitudinal Study. Circulation, 2011. 124(23): p. 2483-90.
85. McAuley, P.A. and K.M. Beavers, Contribution of cardiorespiratory fitness to the obesity paradox. Prog Cardiovasc Dis, 2014. 56(4): p. 434-40.
86. McAuley, P.A., et al., Obesity paradox and cardiorespiratory fitness in 12,417 male veterans aged 40 to 70 years. Mayo Clin Proc, 2010. 85(2): p. 115-21.
87. Lorenzo, S. and T.G. Babb, Quantification of cardiorespiratory fitness in healthy nonobese and obese men and women. Chest, 2012. 141(4): p. 1031-9.
88. Blair, S.N., et al., Changes in Physical Fitness and All Cause Mortality. JAMA, 1995. 273(14): p. 1093-8.
89. Vanhecke, T.E., et al., Cardiorespiratory fitness and obstructive sleep apnea syndrome in morbidly obese patients. Chest, 2008. 134(3): p. 539-45.
90. Cintra, F., et al., Cardiorespiratory response to exercise in men and women with obstructive sleep apnea. Sleep Med, 2009. 10(3): p. 368-73.
91. Guillermo, M.J., T.J. Gal, and E.A. Mair, Does Obstructive Sleep Apnea Affect Aerobic Fitness? Ann. Otol. Rhinol. Laryngol., 2006. 115(10): p. 715-20.
92. Hargens, T.A., et al., Altered ventilatory responses to exercise testing in young adult men with obstructive sleep apnea. Respir Med, 2009. 103(7): p. 1063-9.
93. Lin, C.C., et al., Cardiopulmonary exercise testing in obstructive sleep apnea syndrome. Respir Physiol Neurobiol, 2006. 150(1): p. 27-34.
94. Mansukhani, M.P., et al., Functional aerobic capacity in patients with sleep-disordered breathing. Am J Cardiol, 2013. 111(11): p. 1650-4.
95. Nanas, S., et al., Heart Rate Recovery and Oxygen Kinetics After Exercise in Obstructive Sleep Apnea Syndrome. Clin Cardiol, 2010. 33(1): p. 46-51.
96. Rizzi, C.F., et al., Does obstructive sleep apnea impair the cardiopulmonary response to exercise? Sleep, 2013. 36(4): p. 547-53.
97. Aron, A., et al., Potential clinical use of cardiopulmonary exercise testing in obstructive sleep apnea hypopnea syndrome. Int J Cardiol, 2009. 132(2): p. 176-86.
98. Przybylowski, T., et al., Exercise capacity in patients with obstructive sleep apnea syndrome. J physiol and pharmacol, 2007. 58(5): p. 563-74.
99. Grote, L., J. Hedner, and J.H. Peter, The heart rate response to exercise is blunted in patients with sleep-related breathing disorder. Cardiology, 2004. 102(2): p. 93-9.
100. Bonanni, E., et al., Lactate production and catecholamine profile during aerobic exercise in normotensive OSAS patients. Sleep Med, 2004. 5(2): p. 137-45.
101. Desplan, M., et al., Decreased fat oxidation during exercise in severe obstructive sleep apnoea syndrome. Diabetes Metab, 2012. 38(3): p. 236-42.
69
102. Hargens, T.A., et al., Attenuated Heart Rate Recovery Following Exercise Testing in Overweight Young Men with Untreated Obstructive Sleep Apnea. SLEEP, 2008. 31(1): p. 104-10.
103. Maeder, M.T., et al., Association between heart rate recovery and severity of obstructive sleep apnea syndrome. Sleep Med, 2008. 9(7): p. 753-61.
104. Chien, M.Y., et al., Electrophysiologic changes with incremental exercise in obstructive sleep apnea. Muscle Nerve, 2013. 48(2): p. 212-8.
105. Maeder, M.T., et al., Continuous positive airway pressure improves exercise capacity and heart rate recovery in obstructive sleep apnea. Int J Cardiol, 2009. 132(1): p. 75-83.
106. Lin, C.-C., et al., Effect of Treatment by Nasal CPAP onCardiopulmonary Exercise Test in ObstructiveSleep Apnea Syndrome. Lung, 2004. 182(4): p. 199-212.
107. Pendharkar, S.R., et al., CPAP increases exercise tolerance in obese subjects with obstructive sleep apnea. Respir Med, 2011. 105(10): p. 1565-71.
108. Alonso-Fernandez, A., et al., Obstructive sleep apnoea-hypoapnoea syndrome reversibly depresses cardiac response to exercise. Eur Heart J, 2006. 27(2): p. 207-15.
109. Bradley, T.D., et al., Continuous Positive Airway Pressure for Central Sleep Apnea and Heart Failure. N Engl J Med, 2005. 353(19): p. 2025-33.
110. McGuire, M., M. MacDermott, and A. Bradford, Effects of Chronic Intermittent Asphyxia on Rat Diaphragm and Limb Muscle Contractility. CHEST Journal, 2003. 123: p. 875-81.
111. Chien, M.Y., et al., Inspiratory muscle dysfunction in patients with severe obstructive sleep apnoea. Eur Respir J, 2010. 35(2): p. 373-80.
112. Sauleda, J., et al., Skeletal muscle changes in patients with
obstructive sleep apnoea syndrome. Respir Med, 2003. 97: p. 804.10. 113. McGuire, M., M. MacDermott, and A. Bradford, Effects of Chronic Episodic Hypoxia on Rat Upper
Airway Muscle Contractile Properties and Fiber-Type Distribution. CHEST Journal, 2002. 122: p. 1012-7.
114. Series, F., et al., Chararteristics of the Genioglossus and Musculus Uvulae in Sleep Apnea Hypopnea Syndrome and in Snorers. Am J Respir Crit Care Med, 1996. 96(153): p. 1870-4.
115. McSharry, D., et al., Genioglossus fatigue in obstructive sleep apnea. Respir Physiol Neurobiol, 2012. 183(2): p. 59-66.
116. Montserrat, J.M., et al., Lack of evidence for diaphragmatic fatigue over the course of the night in obstructive sleep apnoea. Eur Respir J, 1997. 10: p. 133-8.
117. Cibella, F., et al., Evaluation of diaphragmatic fatigue in obstructive sleep apnoeas during non-REM sleep. Thorax, 1997. 52: p. 731-5.
118. Scano, G., L. Stendardi, and G.I. Bruni, The respiratory muscles in eucapnic obesity: their role in dyspnea. Respir Med, 2009. 103(9): p. 1276-85.
119. Sahebjami, H. and P.S. Gartside, Pulmonnary Function in Obese Adults with a Normal FEV1/FVC Ratio. CHEST Journal, 1996. 110: p. 1425-9.
120. Booth, F.W., C.K. Roberts, and M.J. Laye, Lack of exercise is a major cause of chronic diseases. Compr Physiol, 2012. 2(2): p. 1143-211.
121. Strasser, B., Physical activity in obesity and metabolic syndrome. Ann N Y Acad Sci, 2013. 1281: p. 141-59.
122. Sui, X., et al., Percentage of deaths attributable to poor cardiovascular health lifestyle factors: Findings from the Aerobics Center Longitudinal Study. Epidemiol Res Int, 2013. 2013.
123. You, T., et al., Effects of exercise training on chronic inflammation in obesity : current evidence and potential mechanisms. Sports Med, 2013. 43(4): p. 243-56.
124. Keating, S.E., et al., Exercise and non-alcoholic fatty liver disease: a systematic review and meta-analysis. J Hepatol, 2012. 57(1): p. 157-66.
125. Katzmarzyk, P.T. and S.A. Lear, Physical activity for obese individuals: a systematic review of effects on chronic disease risk factors. Obes Rev, 2012. 13(2): p. 95-105.
70
126. Lee, D.C., X. Sui, and S.N. Blair, Does physical activity ameliorate the health hazards of obesity? Br J Sports Med, 2009. 43(1): p. 49-51.
127. De Filippis, E., et al., Exercise-induced improvement in vasodilatory function accompanies increased insulin sensitivity in obesity and type 2 diabetes mellitus. J Clin Endocrinol Metab, 2006. 91(12): p. 4903-10.
128. Church, T.S., et al., Effects of Different Doses of Physical Activity on Cardiorespiratory Fitness Among Sedentary, Overweight or Obese Postmenopausal Women With Elevated Blood Pressure A Randomized Controlled Trial. JAMA, 2007. 297: p. 2081-91.
129. Ross, R. and J. P.M., Is weight loss the optimal target for obesity-related cardiovascular disease risk reduction? CJC symposium 2007, 2008. 24(suppl D): p. 25D-31D.
130. Weston, K.S., U. Wisloff, and J.S. Coombes, High-intensity interval training in patients with lifestyle-induced cardiometabolic disease: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med, 2014. 48(16): p. 1227-34.
131. Kaminsky, L.A., et al., The importance of cardiorespiratory fitness in the United States: the need for a national registry: a policy statement from the American Heart Association. Circulation, 2013. 127(5): p. 652-62.
132. Smith, S.S., et al., Intention to exercise in patients with obstructive sleep apnea. J Clin Sleep Med, 2007. 3(7): p. 689-94.
133. Hong, S. and J.E. Dimsdale, Physical activity and perception of energy and fatigue in obstructive sleep apnea. Med Sci Sports Exerc, 2003. 35(7): p. 1088-92.
134. Borel, A.L., et al., Sleep apnoea attenuates the effects of a lifestyle intervention programme in men with visceral obesity. Thorax, 2012. 67(8): p. 735-41.
135. Thomasouli, M.A., et al., The impact of diet and lifestyle management strategies for obstructive sleep apnoea in adults: a systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Sleep Breath, 2013. 17(3): p. 925-35.
136. Hargens, T.A., Heart rate recovery in obstructive sleep apnea: obesity or not? Sleep Breath, 2013. 17: p. 3-4.
137. Chwiesko-Minarowska, S., et al., Rehabilitation of patients with obstructive sleep apnea syndrome. Int J Rehabil Res, 2013. 36(4): p. 291-7.
138. Alves Eda, S., et al., Does physical exercise reduce excessive daytime sleepiness by improving inflammatory profiles in obstructive sleep apnea patients? Sleep Breath, 2013. 17(2): p. 505-10.
139. Ackel-D'Elia, C., et al., Effects of exercise training associated with continuous positive airway pressure treatment in patients with obstructive sleep apnea syndrome. Sleep Breath, 2012. 16(3): p. 723-35.
140. Kline, C.E., et al., Blunted heart rate recovery is improved following exercise training in overweight adults with obstructive sleep apnea. Int J Cardiol, 2013. 167(4): p. 1610-5.
141. Iftikhar, I.H., C.E. Kline, and S.D. Youngstedt, Effects of exercise training on sleep apnea: a meta-analysis. Lung, 2014. 192(1): p. 175-84.
142. Ueno, L.M., et al., Effects of Exercise Training in Patients with Chronic Heart Failure and Sleep Apnea. SLEEP, 2009. 32(5): p. 637-47.
143. Illi, S.K., et al., Effects of Respiratory Muscle Training on Exercise Performance in Healthy Individuals. Sports Med, 2012. 42(8): p. 707-24.
144. Patel, M.S., N. Hart, and M.I. Polkey, CrossTalk proposal: training the respiratory muscles does not improve exercise tolerance. J Physiol, 2012. 590(Pt 15): p. 3393-5; discussion 3401.
145. Verges, S., et al., Effects of different respiratory muscle training regimes on fatigue-related variables during volitional hyperpnoea. Respir Physiol Neurobiol, 2009. 169(3): p. 282-90.
146. Valbuza, J.S., et al., Methods for increasing upper airway muscle tonus in treating obstructive sleep apnea: systematic review. Sleep Breath, 2010. 14(4): p. 299-305.
147. Lotters, F., B.V. Tol, and R. Gosselink, Effects of controlled inspiratory muscle training in patients with COPD: a meta-analysis. Eur Respir J, 2002. 20: p. 570-6.
71
148. Romer, L.M., A.K. McConnell, and D.A. Jones, Effects of inspiratory muscle training on time-trial performance in trained cyclists. J Sports Sci, 2002. 20(7): p. 547-62.
149. Romer, L.M., A.K. McConnell, and D.A. Jones, Effects of Inspiratory Muscle Training Upon Recovery Time During High Intensity, Repetitive Sprint Activity. Int J Sports Med, 2002. 23: p. 353-60.
150. Holm, P., A. Sattler, and R.F. Fregosi, Endurance training of respiratory muscles improves cycling performance in fit young cyclists. BMC Physiol, 2004. 4(9).
151. Fairbarn, M.S., et al., Improved Respiratory Muscle Endurance of Highly Trained Cyclists and the Effects on Maximal Exercise Performance. Int J Sports Med, 1991. 12: p. 66-70.
152. Walker, D.J., et al., Respiratory muscle function during a six-week period of normocapnic hyperpnoea training. Respir Physiol Neurobiol, 2013. 188(2): p. 208-13.
153. Villiot-Danger, J.C., et al., Respiratory muscle endurance training in obese patients. Int J Obes (Lond), 2011. 35(5): p. 692-9.
154. Van Houtte, S., Y. Vanlandewijck, and R. Gosselink, Respiratory muscle training in persons with spinal cord injury: a systematic review. Respir Med, 2006. 100(11): p. 1886-95.
155. Dreher, M., et al., Proportional assist ventilation improves exercise capacity in patients with obesity. Respiration, 2010. 80(2): p. 106-11.
156. Menadue, C., et al., High- and low-level pressure support during walking in people with severe kyphoscoliosis. Eur Respir J, 2010. 36(2): p. 370-8.
157. da Silva, V.Z., et al., Noninvasive ventilation improves the cardiovascular response and fatigability during resistance exercise in patients with heart failure. J Cardiopulm Rehabil Prev, 2013. 33(6): p. 378-84.
158. Babcock, M.A., et al., Effects of respiratory muscle unloading on exercise-induced diaphragm fatigue. J Appl Physiol (1985), 2002. 93(1): p. 201-6.
159. Kleinsasser, A., et al., Proportional Assist Ventilation Reduces the Work of Breathing during Exercise at Moderate Altitude. High Altitude Medicine & Biology, 2004. 5(4): p. 420-8.
160. Held, M., et al., Functional impact of pulmonary hypertension due to hypoventilation and changes under noninvasive ventilation. Eur Respir J, 2014. 43(1): p. 156-65.
161. Moderno, E.V., et al., Effects of proportional assisted ventilation on exercise performance in idiopathic pulmonary fibrosis patients. Respir Med, 2010. 104(1): p. 134-41.
162. Hill, K. and A.E. Holland, Strategies to Enhance the Benefits of Exercise Training in the Respiratory Patient. Clin Chest Med, 2014. 35: p. 323-36.
163. Ricci, C., et al., Physical training and noninvasive ventilation in COPD patients: a meta-analysis. Respir Care, 2014. 59(5): p. 709-17.
