Activité physique et Santé : sur quelles bases physiologiques et biologiques?

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1 Activité physique et Santé : sur quelles bases physiologiques et biologiques? AX Bigard Institut de Recherche Biomédicale des Armées La Tronche Brétigny / Orge

2 Activité physique et prévention primaire réductions importantes du taux de mortalité chez les personnes actives de 50% chez les personnes actives, bénéfice de 20% si augmentation des dépenses d activité physique de ~1000 kcal. inactivité augmente le taux de mortalité +52% chez les femmes ayant moins d 1h d activité physique/sem, augmentation du taux de mortalité d un facteur similaire à celui de consommateurs moyens de tabac. (Warburton et coll., 2006)

3 Activité physique et prévention primaire Activité physique et prévention secondaire / tertiaire les bénéfices de la pratique de l exercice physique s étendent à des patients présentant des pathologies évolutives méta-analyse de 48 essais cliniques réhabilitation améliore l espérance de vie d insuffisants cardiaques. (Taylor et coll., 2004).

4 Conséquences de la pratique régulière de l activité physique état d entraînement conséquences systémiques amélioration de la composition corporelle, profil lipidique, correction de la réactivité vasculaire et fonction endothéliale, fonction cardiaque, réduction des états inflammatoires de bas-grade, etc. amélioration du bien-être psychologique conséquences sur l effecteur du mouvement. Qu y a-t-il derrière cette notion d activité physique

5 Disciplines d endurance Disciplines de Puissance-vitesse Disciplines de Force

6 Disciplines d endurance Sensibilité insuline Métabolisme musculaire oxydatif mobilisation et utilisation substrats oxydation acides gras Capillarisation musculaire

7 Masse musculaire Capacité à délivrer de la force grandeur quantitative Disciplines de Force

8 Masse musculaire Capacité à délivrer de la force grandeur quantitative Qualités de la contraction musculaire dynamique Endurance musculaire grandeur qualitative Disciplines de Puissance-vitesse

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13 stimuli sarcolemme transduction des stimuli noyau activation de facteurs de transcription gène cible 5 3 Zone promotrice specific responsive elements Région codante Activation transcription ARNm +/- Traduction protéine Assemblage - maturation

14 Disciplines d endurance Sensibilité insuline Métabolisme musculaire oxydatif mobilisation et utilisation substrats oxydation acides gras Capillarisation musculaire

15 Réponses aux stress métaboliques AMPK Perturbations statut métabolique intracellulaire : baisse ATP / AMP (Terada et al., 2002)

16 Conséquences potentielles de l activation de l AMPK au cours de l exercice : - translocation des transports de glucose contraction- et insuline-dépendants (Glut4) - contribution à la biogenèse mitochondriale SS IMF (Ogata et Yamasaki, 1997) (Hoppeler et Flück, 2003)

17 Conséquences potentielles de l activation de l AMPK au cours de l exercice : - translocation des transports de glucose contraction- et insuline-dépendants (Glut4) - contribution à la biogenèse mitochondriale L une des réponses adaptatives les plus précoces à l entraînement, c est l augmentation de la densité mitochondriale (Biogenèse Mitochondriale). (Hood et coll., 2003)

18 PGC-1α (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ coactivator 1) * en partie contrôlé par l activité AMPK * joue un rôle déterminant pour la biogenèse mitochondriale * coordinateur des génomes nucléaire et mitochondrial days (Terada et coll., 2002) Contr. J2 J4 (Irricher et coll., 2003)

19 PGC-1α est un * coactivateur puissant de NRF1 ; ce facteur de transcription active le promoteur de nombreux gènes nucléaires codant pour des enzymes mitochondriales. * coactivateur d autres facteurs de transcription, dont le facteur de transcription mitochondrial A (Tfam). (Irricher et coll., 2003)

20 PGC-1α est un * coactivateur puissant de NRF1 ; ce facteur de transcription active le promoteur de nombreux gènes nucléaires codant pour des enzymes mitochondriales. * coactivateur d autres facteurs de transcription, dont le facteur de transcription mitochondrial A (Tfam). motor nerve activity plasma membrane [Ca 2+ ]i Calcineurin MEF2 CaMKIV CREB? PGC-1α p38 metabolic perturbations AMPK mitochondriae Protein expression Protein degradation contractile and regulatory proteins MEF2 NRF-1 Dynamics mttfa Protein expression nuclear genome mitochondrial genome (Koulmann et Bigard, 2006)

21 Disciplines d endurance Sensibilité insuline Métabolisme musculaire oxydatif mobilisation et utilisation substrats oxydation acides gras Capillarisation musculaire

22 Réponses aux stress métaboliques Stress hypoxique et régulation génique à l exercice

23 HIF1β HIF1α stabilisation HIF1 Hypoxie 5 3 Zone promotrice hypoxia responsive elements HRE Région codante ARNm protéine (facteur de croissance vasculaire VEGF) gène cible Activation transcription +/-

24 Exercice physique et production de transcrits pour VEGF. (Breen et coll., 1996) Exercice sur tapis roulant, 20 m/min.

25 Exercice physique et production de protéine VEGF. (Birot et coll., 2003) Exercice sur tapis roulant, m/min, 10% de pente, 90 min.

26 VEGF, - facteur angiogénique nique majeur, - produit par les fibres musculaires, - les plus glycolytiques,, très sensibles à l hypoxie, - libéré et diffuse dans les espaces intercellulaires pour agir sur sa cible élective, les cellules endothéliales

27 Masse musculaire Capacité à délivrer de la force grandeur quantitative Qualités de la contraction musculaire dynamique Endurance musculaire grandeur qualitative Disciplines de Puissance-vitesse Disciplines de Force

28 Réponses à l environnement mécanique

29 Akt1 p70 S6K Kimball et coll., 2004 Augmentation des synthèses protéiques musculaires

30 (Koopman et coll., 2006) p70 S6K

31 Réponses du muscle à l exercice physique : f (méc., métab., neuron., hormon.)

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33 Adaptation de la forme de l exercice l aux objectifs biologiques : (type, puissance, durée, récupr cupération, etc.) - 1. Exercices et biogenèse mitochondriale, - 2. Exercices et mobilisation-oxydation oxydation des acides gras, - 3. Exercices et développement d de la masse musculaire, - 4. Exercices et cancers.

34 f (méc., métab., neuron., hormon.)

35 Conclusions - 1. Très s importants progrès s réalisr alisés s dans la compréhension des effets physiologiques et biologiques de l exercice l physique - 2. Prévention primaire : Promotion sans réserve r de l activitl activité physique Régulière, Raisonnable et Réfléchie, - 3. Préventions secondaire-tertiaire Nécessité de l adaptation l de la forme de l activitl activité physique aux besoins biologiques, Exercice physique = traitement qui nécessite n une prescription indication, forme, fréquence, surveillance.