Adaptations cardiovasculaires et respiratoires aiguës en immersion sur vélo aquatique chez des personnes saines et des patients atteints de maladies cardiaques

Les personnes avec maladie cardiaque (MC) font souvent face à un double défi. La morbidité associée à la maladie cardiaque et l’âge avancé de la plupart des patients peuvent créer un obstacle à la participation à des activités physiques à un niveau suffisant d'effort physique (au moins 20 minutes au minimum de 50 % de la consommation maximale en oxygène). L’entraînement aquatique a été suggéré comme une alternative possible, étant donné que la pression hydrostatique peut modifier certains paramètres hémodynamiques chez les participants sains et potentiellement augmenter la capacité d’exercice chez les patients avec MC. L’arrivée du vélo aquatique stationnaire (VAS) au Canada, en tant qu’équipement d’entraînement aquatique, pourrait fournir un outil supplémentaire permettant aux patients avec MC d’atteindre un niveau d’activité physique significatif, améliorant ainsi leur condition physique et réduire le risque d'un second évènement cardiaque. Cependant, les effets cardiorespiratoires aigus de l’exercice sur VAS et de l’immersion dans l’eau demeurent peu connus, en particulier chez les personnes âgées avec MC. L’objectif principal de cette thèse était d’évaluer les réponses cardiovasculaires et respiratoires aiguës à l’exercice sur VAS, à différents niveaux d’immersion, chez des participants sains et des patients avec MC. De plus, les effets de l’immersion sur la variabilité du rythme cardiaque (VRC) ont été évalués chez ces deux groupes de participants. La consommation d’oxygène, la fréquence cardiaque, le patron ventilatoire adopté ainsi que la réponse ventilatoire rapide (phase 1 de la réponse ventilatoire) ont été évalués lors d’une série d’augmentation d’intensité de travail pendant que les participants pédalaient sur VAS immergés aux mollets, aux hanches et à l’apophyse xiphoïde. De plus, les variables spectrales et temporelles de la variabilité du rythme cardiaque (VRC) ont été investiguées au repos en position allongée sur terrain sec, debout sur terrain sec et debout en immersion au niveau de l’apophyse xiphoïde. Les résultats de ces recherches ont démontré que le VAS permet de quantifier plus précisément l'effort dans l'eau. L’effet hydrostatique, lors d’un exercice sur VAS, semble être bénéfique pour les patients avec MC en allégeant leurs efforts sous-maximaux et en augmentant leur capacité cardiorespiratoire maximale lors de l'immersion au niveau des hanches. Bien que pédaler sur un VAS en immersion au niveau de l’apophyse xiphoïde impose une charge supplémentaire sur le débit ventilatoire chez les patients avec MC, le seul effet sur la réponse ventilatoire à l’exercice est une réduction de la réponse ventilatoire rapide à l’exercice. Cet effet de délai transitoire de la réponse ventilatoire à l’exercice ne devrait pas être une contre-indication pour les personnes avec MC à participer à cette modalité d’entraînement. Les patients avec MC ont démontré des adaptations bénéfiques de la VRC similaires aux participants sains lors de l’immersion au niveau de l’apophyse xiphoïde, en position debout au repos, d’une durée de seulement 10 minutes. En conclusion, les réponses cardiorespiratoires et ventilatoires à l’exercice sur VAS, en immersion au niveau de hanches et de l’apophyse xiphoïde, sont similaires chez les personnes âgées saines et les patients avec MC. Ces études ont permis de mettre en évidence le VAS comme un outil supplémentaire valable en réadaptation cardiaque.Patients with heart disease (HD) often face a double challenge. The morbidity associated with heart disease and the advanced age of most patients can create a barrier to participation in physical activity to a sufficient level of physical effort (at least 20 minutes at a minimum of 50% of maximum oxygen consumption). Aquatic training has been suggested as a possible alternative, as the hydrostatic pressure can change some hemodynamic parameters in healthy participants and potentially increase the exercise capacity in patients with HD. The arrival of the water stationary bike (WSB) in Canada, as an aquatic training equipment, gives hope for an additional tool to allow participants with HD to regain a satisfactory physical condition and thus reducing the risk of a second cardiac event. However, acute cardiorespiratory responses to immersion in the water and to exercising on a WSB remain unknown, particularly among the elderly with HD. The objectives of this thesis were to compare the acute cardiovascular and respiratory responses to exercise on a WSB, at different immersion levels as well as on land, in healthy and HD participants. During an incremental test, oxygen consumption, heart rate, ventilatory pattern adopted, as well as phase 1 ventilation and steady-state ventilation responses to a series of increasing workloads were measured while participants pedaled immersed to the calf, hips and xiphoid process on a WSB. Spectral and temporal parameters of heart rate variability (HRV) were also investigated at rest in supine position on dryland, upright on dryland and upright in water at the xiphoid process. The results of these studies demonstrate that using a WSB allows better control of factors that may affect the accurate quantification of the intensity of effort in water. HD participants seem to benefit from the hydrostatic effect during cycling on a WSB by allowing them to alleviate their submaximal efforts and increasing their maximal cardiorespiratory capacity during hips immersion. Although exercising on a WSB immersed to the xiphoid process imposes a supplementary workload on the ventilatory flow in HD participants, the only effect on the respiratory response to exercise was a reduction in the fast drive to breathe. This transient effect on the respiratory response to exercise should not be a contraindication for HD individuals to participate in this training modality. Patients with HD have demonstrated similar beneficial adaptations of HRV as healthy participants, during immersion at the xiphoid process, in a standing position at rest, for a period of only 10 minutes. In conclusion, the cardiorespiratory and ventilatory responses to exercise on a WSB, in immersion at the levels of hips and xiphoid process, in healthy elderly and patients with HD are similar. These studies helped to highlight the utility of the WSB as a valuable additional tool in cardiac rehabilitation