Le système artériel est un réseau de vaisseaux conçu pour convertir le flux intermittent de sang provenant du cœur en un flux continu et régulier à travers l’arbre artériel, réduisant ainsi la postcharge imposée au cœur. L’altération de cette fonction d’amortissement, due à l’augmentation de la rigidité artérielle, entraîne une hypertension systolique, une hypertrophie ventriculaire gauche et une altération de la perfusion coronaire,1-3 augmentant ainsi le risque cardiovasculaire.4-6

Plusieurs facteurs de risque tels que le vieillissement, l’obésité, le diabète, la dyslipidémie, ont été identifiés comme déterminants de la rigidité artérielle.7-Cependant, la nature des associations entre l’aptitude cardiorespiratoire et l’activité physique d’une part et la rigidité artérielle d’autre part n’est pas bien connue. Elles pourraient toutes deux confondre et/ou médiatiser les relations entre elles et la rigidité artérielle ou, comme cela a été suggéré, l’activité physique pourrait influencer favorablement la rigidité artérielle indépendamment de l’aptitude cardiorespiratoire15,18. De plus, l’aptitude cardiorespiratoire et/ou l’activité physique peuvent affecter la rigidité artérielle par le biais d’un impact bénéfique sur la composition corporelle (c’est-à-dire moins de graisse corporelle),23-25 qui est elle-même un déterminant important de la rigidité artérielle chez les jeunes individus.7-9

Au vu de ces considérations, nous avons étudié, dans une cohorte de jeunes adultes d’Irlande du Nord basée sur la population, les associations entre l’aptitude cardiorespiratoire, l’activité physique et la rigidité artérielle. Les associations avec la rigidité (estimée par la vitesse de l’onde de pouls ) de 2 segments artériels (le segment aorto-iliaque élastique et le segment aortodorsalis pedis musculaire) ont été étudiées.

Méthodes

Population étudiée

Cette étude a été menée dans le cadre d’une étude longitudinale en cours, The Young Hearts (YH) Project, qui a initialement examiné la prévalence des facteurs de risque coronaire dans un échantillon aléatoire de jeunes (n=1015 ; âgés de 12 ans ou 15 ans) en Irlande du Nord. Les procédures d’échantillonnage, le plan d’étude et les taux de réponse des deux premières phases de dépistage (YH1 et YH2) sont décrits en détail ailleurs.26,27 Tous les sujets de la cohorte initiale ont été invités à participer à une troisième phase de dépistage (YH3 : octobre 1997-octobre 1999) lorsqu’ils étaient âgés de 20 à 25 ans. Deux cent cinquante et un hommes (48,7 % de la cohorte masculine initiale) et 238 femmes (51,3 % de la cohorte féminine initiale) ont participé à la troisième phase de l’étude.28 Les présentes analyses portent sur 405 sujets (203 femmes) pour lesquels des données complètes sur la rigidité artérielle, la condition cardiorespiratoire et l’activité physique étaient disponibles à ce moment-là. Le tableau 1 présente les principales caractéristiques de la population étudiée. Chaque sujet a fourni un consentement éclairé écrit, et l’étude a été approuvée par le comité d’éthique médicale de l’Université Queen’s de Belfast.

Efficacité cardiorespiratoire et activité physique

L’aptitude cardiorespiratoire a été mesurée à l’aide d’un test submaximal sur vélo ergomètre décrit en détail ailleurs27. En bref, les sujets devaient pédaler à un rythme régulier (50 à 70 tours de pédale/min) pendant toute la durée du test, qui durait normalement 15 minutes. La charge de travail était augmentée après chaque période de 3 minutes jusqu’à ce qu’une fréquence cardiaque d’environ 170 bpm soit atteinte. La moyenne de la fréquence cardiaque était calculée sur les 15 dernières secondes de chaque charge de travail (moniteur de fréquence cardiaque Polar Vantage, Polar, Finlande). L’absorption d’oxygène a été surveillée tout au long du test à l’aide d’un analyseur de gaz respiratoire en ligne (Quinton QMC) et l’absorption maximale d’oxygène (Vo2max) a été prédite par extrapolation de la Vo2 à 170 bpm à la fréquence cardiaque maximale estimée ajustée en fonction de l’âge, et exprimée en mL/kg par minute.

Les données sur la fréquence, la durée et le type d’activités physiques habituellement pratiquées ont été obtenues à l’aide d’une modification du questionnaire de Baecke sur l’activité physique habituelle qui a été conçu pour quantifier le travail, les sports et les loisirs non sportifs.29 Les scores de l’activité professionnelle, des sports et des loisirs non sportifs ont été calculés sur la base d’échelles de Likert à 5 points ; ces 3 scores ont ensuite été additionnés pour obtenir un score total d’activité physique.

Rigidité artérielle

Nous avons utilisé une méthode optique non invasive pour estimer le PWV, en déterminant le temps de transit (TT) que l’onde de dilatation, se propageant dans la paroi artérielle suite à l’onde de pression générée par la contraction du ventricule gauche, a pris pour arriver à un site distal sur une distance connue30,31. Les mesures du TT ont été effectuées avec une sonde photopléthysmographique et ont été déclenchées par l’onde R de l’ECG (en millisecondes). La distance entre l’échancrure sternale et l’artère fémorale et entre l’échancrure sternale et l’artère dorso-pédieuse (en 0,1 centimètre) a ensuite été divisée par le TT de l’onde de pouls arrivant à chacun de ces sites artériels pour déterminer le PWV (exprimé en m/s) des segments aorto-iliaques et aortodosalis pedis, respectivement. Un seul technicien formé a effectué toutes les mesures sur les sujets de l’étude qui s’étaient préalablement reposés en position couchée pendant 15 minutes dans une pièce calme à température contrôlée. Toutes les mesures ont été prises sur le côté gauche du corps. Les estimations du TT basées sur <10 cycles, ou celles dont le coefficient de variance était >20%, ont été rejetées. Tous les sujets s’étaient abstenus de fumer et de consommer des boissons contenant de la caféine le jour où les mesures ont été effectuées.

Confondateurs potentiels/variables intermédiaires

L’évaluation de la taille, du poids et des plis cutanés, de la pression artérielle, des taux de lipides et de glucose, du comportement tabagique, de la consommation d’alcool et de l’apport en nutriments a été décrite en détail précédemment23,26.-28,30

Analyse statistique

Nous avons utilisé des modèles de régression linéaire multiple pour étudier la relation entre la Vo2max et les scores d’activité physique d’une part (déterminants) et le PWV de 2 segments artériels différents d’autre part (résultats). Les analyses ont été effectuées en plusieurs étapes sur la base d’un modèle initial comprenant des ajustements pour l’âge, le sexe, la pression artérielle moyenne, la taille et le poids corporel (modèle 1) ; des ajustements supplémentaires pour les facteurs de confusion potentiels tels que le statut tabagique (non-fumeur, petit fumeur et gros fumeur, déterminé par le nombre médian de cigarettes fumées par jour, par sexe, parmi les fumeurs), la consommation d’alcool (non-buveur, buveur modéré et gros buveur, déterminée par le nombre médian de grammes d’alcool consommés par jour par sexe parmi les buveurs), et l’apport en graisses (en % de l’apport énergétique total), et/ou des variables intermédiaires (c’est-à-dire dans la voie entre les déterminants et le résultat), telles que la masse grasse corporelle (exprimée par la somme de 4 plis cutanés) ont été étudiées. Des ajustements mutuels entre la Vo2max et l’activité physique ont également été effectués pour évaluer non seulement la force des relations avec la rigidité artérielle indépendamment les unes des autres, mais aussi leur rôle potentiel de confusion/intermédiaire dans les associations étudiées.

Après avoir évalué les effets principaux, nous avons ajouté des termes d’interaction entre nos principaux déterminants et le sexe aux modèles de régression linéaire. Lorsque la valeur de probabilité du terme d’interaction était significative (c’est-à-dire <0,05), des analyses stratifiées ont été réalisées et les résultats présentés séparément pour les hommes et les femmes. Toutes les analyses ont été effectuées avec le progiciel statistique des sciences sociales, 10.1 pour Windows (SPSS Inc).

Résultats

Habileté cardiorespiratoire et rigidité artérielle

La Vo2max était inversement et significativement associée à la PWV du segment aorto-iliaque élastique et du segment aortodorsalis pedis musculaire. Ces associations n’étaient que légèrement plus fortes avec le segment musculaire et étaient indépendantes (c’est-à-dire non confondues ni médiées par) des variables de style de vie, de la corpulence et de l’activité physique (tableau 2).

Activité physique et rigidité artérielle

Le score d’activité physique liée au sport était inversement et significativement associé à la VPL du segment aortodorsalis pedis uniquement (tableau 3). L’ajustement pour les autres variables de mode de vie et la corpulence n’a pas atténué la force de cette dernière association, qui a toutefois considérablement diminué (≈40%) après un ajustement supplémentaire pour la Vo2max.

A l’inverse, et chez les hommes uniquement, des associations positives ont été trouvées entre l’activité physique liée aux loisirs (non sportive) et la VPL des deux segments artériels, bien que plus fortement et significativement avec la VPL du segment aorto-iliaque uniquement (P=0,001 et P=0,021 pour l’interaction avec le sexe dans les associations entre l’activité physique liée aux loisirs et la VPL des segments aorto-iliaque et aortodorsalis pedis, respectivement). Là encore, ces associations n’ont pas été atténuées après ajustement pour d’autres variables liées au mode de vie et à la corpulence. Cependant, un ajustement supplémentaire pour la Vo2max a renforcé les associations, de sorte que l’association entre l’activité physique de loisir et la VDP du segment aortodorsalis pedis était maintenant significative. Aucune association significative n’a été trouvée entre l’activité professionnelle et la VPL des deux segments.

Discussion

Les principaux résultats de notre étude étaient que la forme cardiorespiratoire était inversement associée à la rigidité artérielle (mesurée par la VPL). En ce qui concerne les niveaux d’activité physique, seules les activités physiques liées au sport étaient favorablement (c’est-à-dire inversement) associées à la rigidité artérielle (un phénomène qui était médié par l’aptitude cardiorespiratoire), tandis que les activités physiques de loisirs, chez les hommes uniquement, étaient défavorablement (c’est-à-dire positivement) associées à la rigidité artérielle. Toutes ces associations étaient indépendantes des autres variables du mode de vie et de la masse grasse. Il s’agit de la première étude basée sur la population à rapporter les associations entre l’aptitude cardiorespiratoire et l’activité physique (en examinant le rôle confondant et/ou médiateur de chacun dans les relations) avec la rigidité artérielle dans la même population. Cela a permis d’éliminer la possibilité que les différences dans les résultats ainsi obtenus, par rapport aux rapports précédents, puissent être attribuées à des conceptions d’étude et/ou des méthodologies différentes pour mesurer les propriétés artérielles.

Les fortes associations entre l’aptitude cardiorespiratoire et la rigidité artérielle reflètent largement celles rapportées dans d’autres études basées sur la population mettant en relation les niveaux de Vo2max et la rigidité artérielle chez des adultes plus jeunes32 et plus âgés17 ainsi que dans des études à plus petite échelle.15,18,19. En outre, plusieurs études sur l’entraînement physique ont montré que les améliorations de la condition cardiorespiratoire s’accompagnent de modifications bénéfiques de la rigidité artérielle, tant chez les personnes en bonne santé15,18,33 que chez les patients cardiaques34. Cependant, cet exercice doit être de nature cardiovasculaire (c’est-à-dire aérobie, impliquant de grands groupes musculaires) car il existe des preuves irréfutables montrant que l’entraînement en force (ou en résistance) est associé à une plus grande rigidité artérielle.35-37 Il n’est cependant pas clair si l’activité physique aérobie doit conduire à une augmentation de la Vo2max pour être favorablement associée à des adaptations artérielles.15,18,21,33 Deux études d’intervention récentes ont indiqué qu’un programme d’entraînement à l’aérobic de 3 mois diminuait significativement la rigidité artérielle, en soutenant que cette diminution de la rigidité artérielle était indépendante des augmentations concomitantes de la Vo2max (et des modifications bénéfiques des autres facteurs de risque).15,18 Ces augmentations étaient effectivement présentes dans les deux études et étaient même significatives dans l’une d’entre elles,15 mais les données permettant de soutenir un tel argument (c’est-à-dire le rôle des augmentations de l’activité physique indépendamment de la Vo2max) n’ont malheureusement pas été présentées. Dans la présente étude, nos modèles d’analyses statistiques ont spécifiquement abordé cette question. Nous avons constaté que seules les activités sportives (par exemple, le jogging, la natation, le tennis), qui par définition sont d’une intensité plus élevée que celles pratiquées pendant le temps libre (par exemple, la marche, le vélo), étaient favorablement associées à la rigidité artérielle, une association qui était fortement médiée par les niveaux concomitants de Vo2max. Ceci indique que les bénéfices de l’exercice liés à la rigidité artérielle sont plus susceptibles de s’accroître si la prescription d’exercice chez les jeunes adultes vise à améliorer la Vo2max.

En revanche, une relation négative entre les activités physiques liées aux loisirs et la rigidité artérielle a été trouvée, et ceci était, dans une certaine mesure, spécifique au sexe, dans la mesure où les hommes, mais pas les femmes, de notre échantillon ont montré des relations constamment négatives entre ces types d’activités et la VPL. Bien qu’une explication des mécanismes à l’origine d’une différence de sexe dans l’association entre l’un des déterminants étudiés et la rigidité artérielle puisse être un phénomène dépendant des œstrogènes, une telle explication dans la cohorte actuelle est peu probable (car aucune autre interaction entre les sexes n’a été trouvée). Nous avons donc émis l’hypothèse qu’une différence dans le type d’activités physiques pratiquées par les hommes par rapport aux femmes pendant leur temps libre pourrait expliquer cette différenciation entre les sexes. Dans cette optique, nous avons examiné plus en détail les quatre éléments qui contribuent au score d’activité physique de loisir : regarder la télévision, marcher, faire du vélo et se rendre au travail ou faire ses courses en vélo. Nous avons constaté que regarder la télévision contribuait significativement (P=0,006) plus chez les hommes que chez les femmes au score d’activité de loisirs, tandis que la marche contribuait significativement (P<0,001) plus au score d’activité de loisirs des femmes que des hommes, confirmant ainsi notre hypothèse.

La différenciation des scores d’activité dans les activités liées au travail, aux loisirs et au sport était une caractéristique importante de notre étude, qui nous a permis de mieux comprendre les relations entre l’activité physique et la rigidité artérielle, qui autrement auraient été masquées par l’utilisation d’un score d’activité habituelle général et total (données non présentées). Le comportement en matière d’activité physique est difficile à mesurer, et l’activité physique autodéclarée est sujette à des biais de rappel et à des erreurs de classification (contrairement à l’aptitude cardiorespiratoire, qui peut être mesurée objectivement, à l’aide de techniques de laboratoire, comme dans la présente étude). Cela peut expliquer les associations relativement plus faibles trouvées entre la rigidité artérielle et l’activité physique (liée au sport) qu’avec la condition physique cardiorespiratoire. Malgré cette limitation, notre étude démontre clairement qu’une caractérisation détaillée des activités physiques pratiquées par les individus (c’est-à-dire non seulement leur fréquence, leur durée et leur intensité, mais aussi le type d’activité) est essentielle et doit être extraite des questionnaires pour mieux comprendre la relation entre l’activité physique et la rigidité artérielle.

Les associations entre la condition physique cardiorespiratoire et la rigidité artérielle étaient indépendantes des variables de style de vie et de la masse grasse. D’autres mécanismes peuvent donc expliquer les associations observées. Des ajustements supplémentaires pour d’autres facteurs de risque cardiovasculaire traditionnels (tels que le LDL, le HDL et le cholestérol total à jeun, les tryglicérides et les niveaux de glucose plasmatique) n’ont pas diminué la force des associations rapportées (données non présentées). La seule autre variable qui l’a fait dans une mesure considérable était la fréquence cardiaque au repos (changements de β=-0,18, à β=-0,15, , dans le segment aorto-iliaque et de β=-0,20, à β=-0,13, , dans le segment aortodorsalis pedis). La fréquence cardiaque s’est avérée être un facteur important dans la variation intra-individuelle de la VDP, et aurait donc pu être un facteur de confusion important dans les associations étudiées.38,39 Par ailleurs, une fréquence cardiaque au repos réduite est une adaptation connue à l’entraînement d’endurance, et pourrait donc constituer, au moins partiellement, un mécanisme qui relie une bonne aptitude cardiorespiratoire à une faible rigidité artérielle. Cependant, comme les associations rapportées ci-dessus sont restées significatives, d’autres facteurs peuvent également être impliqués. L’adaptation aux forces de contrainte de cisaillement peut expliquer les adaptations aiguës et chroniques aux améliorations de l’aptitude cardiorespiratoire induites par l’entraînement chez l’homme.40 Pendant l’exercice, le débit sanguin augmente, ce qui entraîne des forces intraluminales plus élevées, qui stimulent la libération de facteurs vasodilatateurs tels que l’oxyde nitrique (NO) et la prostacycline par l’endothélium.41 Cependant, pour une intensité d’exercice donnée, cette augmentation de la vitesse du flux sanguin artériel est considérablement plus élevée au niveau du site distal que du site proximal de l’aorte abdominale,42 ce qui peut donc expliquer les associations plus fortes entre le segment musculaire, par rapport au segment plus élastique, et la forme cardiorespiratoire.20,32,43 En outre, les modifications des proportions relatives de collagène et d’élastine au sein de la paroi artérielle comme conséquence de l’entraînement à l’exercice aérobie44,45 (en particulier des artères irriguant les membres plus impliqués dans l’exercice)46 pourraient constituer un autre mécanisme expliquant les associations bénéfiques observées.

Perspectives

Notre étude a des implications cliniques et de santé publique pertinentes. La pertinence clinique de nos résultats réside dans le rôle important que l’aptitude cardiorespiratoire peut jouer sur l’étiologie des maladies liées à la rigidité artérielle telles que l’hypertrophie ventriculaire gauche, l’insuffisance cardiaque et l’accident vasculaire cérébral. En effet, l’aptitude cardiorespiratoire est un facteur de risque important et indépendant de mortalité cardiovasculaire et toutes causes confondues. Les résultats de la présente étude, obtenus dans une population adulte jeune et apparemment en bonne santé, suggèrent que ces associations bénéfiques ont leurs racines dans les premières années de la vie, et soutiennent le concept selon lequel la rigidité artérielle pourrait se trouver sur la voie causale entre la condition physique et la morbidité liée à la rigidité. Par conséquent, et dans une perspective de santé publique, l’amélioration de l’aptitude cardiorespiratoire est un outil important pour la prévention primaire des maladies cardiovasculaires. Cela peut être réalisé en pratiquant des activités sportives de manière régulière.

Footnotes