Method Article
Ici, nous présentons des protocoles d’entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT) accumulés, qui peuvent être une stratégie plus réalisable et plus efficace en termes de temps que les protocoles HIIT traditionnels.
L’entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT) et les exercices accumulés sont deux programmes efficaces pour améliorer la santé chez les humains et les modèles animaux. Cependant, à ce jour, il n’existe aucune étude sur l’efficacité d’un HIIT effectué de manière accumulée comme un HIIT traditionnel effectué avec des séances quotidiennes uniques pour améliorer les marqueurs de santé. Cet article présente les effets d’un nouveau protocole HIIT, appelé HIIT accumulé, sur la prise de poids corporel, la consommation maximale d’oxygène (VO2max) et l’hypertrophie cardiaque chez les jeunes rats Wistar.
Des rats Wistar mâles âgés de soixante jours ont été répartis en trois groupes : non dressés (UN ; n = 16), HIIT avec des séances quotidiennes uniques (1-HIIT ; n = 16) et HIIT avec trois séances quotidiennes (3-HIIT ; n = 16). Le poids corporel et la VO2max ont été enregistrés avant et après la période d’entraînement. Les mesures de VO2max ont été prises à l’aide d’un analyseur métabolique à la vitesse de course maximale (Vmax). L’entraînement a été effectué pour les deux groupes HIIT cinq jours par semaine pendant huit semaines avec la même progression hebdomadaire de l’intensité de l’exercice (85-100 % Vmax). Le groupe 1-HIIT a effectué des séances quotidiennes uniques (6 épisodes de 1 min entrecoupés de 1 min de récupération passive). Le groupe 3-HIIT a effectué trois séances quotidiennes (2 séances de 1 min entrecoupées de 1 min de récupération passive avec un intervalle de 4 h entre les séances). Après le dernier test VO2max, les rats ont été euthanasiés, et leurs cœurs ont été prélevés et pesés.
Les résultats ont montré que le 3-HIIT avait des effets bénéfiques similaires au 1-HIIT dans la prévention de la prise de poids corporel, l’amélioration de la VO2max et l’induction de l’hypertrophie cardiaque. Ces résultats révèlent pour la première fois l’efficacité d’un protocole HIIT accumulé sur les marqueurs de santé de jeunes rats Wistar. Ce nouveau protocole HIIT pourrait être plus réalisable que les protocoles HIIT traditionnels, car l’exercice peut être divisé en sessions très courtes tout au long d’une journée dans cette nouvelle approche.
La sédentarité est l’un des principaux facteurs de risque de développement de maladies chroniques non transmissibles1. Cependant, même avec des preuves solides des multiples effets bénéfiques de l’exercice sur la santé, une grande partie de la population mondiale est encore sédentaire 2,3. L’exercice physique régulier a de nombreux effets positifs sur la santé cardiométabolique 4,5 et mentale 6,7,8,9. Récemment, différents programmes d’exercices physiquesefficaces en termes de temps, tels que le HIIT11 et l’exercice accumulé12, ont été proposés pour augmenter l’adhésion à l’exercice physique et améliorer la santé.
Le HIIT est une approche efficace dans le temps caractérisée par de courtes périodes d’exercice physique de haute intensité entrecoupées de périodes d’exercice physique de faible intensité (récupération active) ou de repos (récupération passive)4. Plusieurs études ont démontré que le HIIT a des effets sur la santé similaires, voire supérieurs, à l’entraînement continu d’intensité modérée (MICT) traditionnel de longue durée, avec l’avantage d’une plus grande adhésion de la part deses praticiens4,12,13. L’exercice accumulé a également été proposé comme modalité d’exercice pour augmenter l’observance et améliorer la santé. Dans cette approche, les exercices d’intensité faible à modérée peuvent être divisés en deux ou plusieurs courtes périodes au cours d’une journée (par exemple, deux ou trois séances de 5 à 10 minutes par jour)14. Costa Pereira et al.14 ont montré qu’un protocole d’exercice accumulé (trois séances quotidiennes avec un intervalle de 4 heures entre les séances, 10-20 min/séance, à 50-60 % de la capacité maximale, cinq jours par semaine, pendant huit semaines) avait des effets positifs plus importants sur les marqueurs de santé chez les jeunes rats Wistar qu’un MICT traditionnel (le même protocole d’exercice mais effectué avec des séances quotidiennes uniques de 30 à 60 min).
Cependant, jusqu’à présent, les études se sont concentrées sur les conséquences physiologiques de l’exercice accumulé effectué avec de courtes périodes d’intensité faible à modérée. Ainsi, il n’y a pas suffisamment de preuves pour déterminer si le HIIT effectué de manière cumulative (c’est-à-dire avec plusieurs courtes périodes d’exercice de haute intensité tout au long de la journée) est aussi efficace qu’un HIIT traditionnel effectué avec des séances quotidiennes uniques pour améliorer les marqueurs physiologiques de la santé.
Nous avons décidé d’utiliser des rats de laboratoire contrôlés pour surmonter les pièges méthodologiques dans des études menées avec des individus vivant en liberté avec des activités physiques quotidiennes et une prise alimentaire distinctes. De plus, l’utilisation d’animaux de laboratoire permet aux chercheurs d’effectuer des analyses invasives (par exemple, des biopsies musculaires et cardiaques), ce qui est difficile, voire impossible, dans les études humaines.
Nous avons émis l’hypothèse que si les rats s’entraînaient avec un protocole HIIT accumulé (effectué avec trois courtes séances quotidiennes), ils pourraient améliorer la condition cardiorespiratoire de la même manière que les rats qui s’entraînent avec un protocole HIIT traditionnel (effectué avec des séances quotidiennes uniques). Ainsi, cette étude visait à étudier et comparer les effets du HIIT réalisé avec des séances quotidiennes uniques par rapport au HIIT réalisé avec trois séances quotidiennes plus courtes sur VO2max et l’hypertrophie cardiaque des rats Wistar.
Toutes les procédures utilisées dans la présente étude ont suivi les « Principes de soins aux animaux de laboratoire » en accord avec les directives ARRIVE et ont été approuvées par le Comité d’éthique et d’utilisation des animaux de l’Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM-protocole numéro 031/2016). Reportez-vous à la table des matériaux pour plus de détails sur tous les matériaux utilisés dans ce protocole.
1. Conception expérimentale
2. Familiarisation avec l’équipement du tapis roulant
3. Test VO2max
4. Protocoles HIIT (Figure 2)
5. Euthanasie et enregistrement du poids cardiaque
6. Analyse statistique
La figure 3 présente les effets des protocoles 1-HIIT et 3-HIIT sur la VO2max (figure 3A), le poids corporel (figure 3B) et l’apport alimentaire (figure 3C). Avant les protocoles d’entraînement, tous les groupes présentaient des VO2max (UN : 52,19 ± 5,27 ; 1-HIIT : 48,32 ± 3,92 ; 3-HIIT : 51,24 ± 5,84 mL de O 2,kg-1. min-1), poids corporel (UN : 242,62 ± 15,89 ; 1-HIIT : 259,06 ± 13,90 ; 3-HIIT : 251,43 ± 13,84 g) et de l’apport alimentaire (UN : 118,26 ± 9,94 ; 1-HIIT : 116,51 ± 3,86 ; 3-HIIT : 119,01 ± 9,02 g/jour). Après la période d’entraînement, seuls les groupes HIIT ont présenté une augmentation de la VO2max (UN : 49,73 ± 3,13 ; 1-HIIT : 67,39 ± 4,22 ; 3-HIIT : 67,23 ± 2,86 mL de O 2,kg-1. min-1 ; pré-entraînement vs post-entraînement : UN, P = 0,99 ; 1-HIIT, P = 0,001 ; 3-HIIT, P = 0,001), confirmant l’efficacité des protocoles d’entraînement. Après la période d’entraînement, tous les groupes ont montré une augmentation du poids corporel ; cependant, par rapport à l’ONU, les deux groupes HIIT présentaient un poids corporel inférieur (UN : 384,37 ± 27,25 ; 1-HIIT : 349,31 ± 14,49 ; 3-HIIT : 341,68 ± 23,78 g ; UN vs. 1-HIIT, P = 0,022 ; UN vs. 3-HIIT, P = 0,001) malgré un apport alimentaire similaire (UN : 124,34 ± 3,70 ; 1-HIIT : 122,09 ± 8,68 ; 3-HIIT : 122,09 ± 5,40 g/jour).
La figure 4 montre les effets des protocoles 1 et 3-HIIT sur l’hypertrophie cardiaque. Par rapport au groupe ONU, les deux protocoles HIIT ont induit une hypertrophie cardiaque, comme le montre l’augmentation du poids cardiaque/corporel (UN : 3,59 ± 0,24 vs. 1-HIIT : 4,82 ± 0,34 vs. 3-HIIT : 5,01 ± 0,50 mg/g ; Graphique 4A ; UN contre 1-HIIT, P = 0,001 ; UN vs. 3-HIIT, P = 0,001) et rapports ventricule gauche/poids corporel (UN : 1,76 ± 0,22 vs. 1-HIIT : 2,68 ± 0,51 vs. 3-HIIT : 2,85 ± 0,23 mg/g ; Graphique 4B ; UN contre 1-HIIT, P = 0,001 ; UN vs. 3-HIIT, P = 0,001).
Figure 1 : Réglages du logiciel pour l’essai VO2max. (A) Enregistrement d’une nouvelle expérience. (B) Données sur les animaux. (C) Étalonnage des gaz. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Schéma de principe des protocoles HIIT. (A) Protocoles 1-HIIT et (B) 3-HIIT. Abréviation : HIIT = entraînement par intervalles à haute intensité ; 1-HIIT = HIIT réalisé avec des séances quotidiennes uniques ; 3-HIIT = HIIT réalisé avec 3 courtes séances quotidiennes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Effets des protocoles 1-HIIT et 3-HIIT sur les marqueurs de santé. (A) VO2max, (B) poids corporel et (C) apport alimentaire. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± d’écart-type ; n = 16 pour chacun des trois groupes. ANOVA à un ou deux facteurs suivie d’un test de Tukey. Des lettres différentes indiquent des différences statistiques. P < 0,05. Abréviations : HIIT = entraînement par intervalles à haute intensité ; VO2max = consommation maximale d’oxygène ; pré-tr = pré-formation ; post-tr = Post-formation ; ONU = non formé ; 1-HIIT = HIIT réalisé avec des séances quotidiennes uniques ; 3-HIIT = HIIT réalisé avec 3 courtes séances quotidiennes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Effets des protocoles 1 et 3-HIIT sur l’hypertrophie cardiaque. (A) Rapport poids cœur/corps ; (B) rapport ventricule gauche/poids corporel. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± d’écart-type ; n = 16 pour chacun des trois groupes. ANOVA à un ou deux facteurs suivie d’un test de Tukey. Des lettres différentes indiquent des différences statistiques. P < 0,05. Abréviations : HIIT = entraînement par intervalles à haute intensité ; ONU = non formé ; 1-HIIT = HIIT réalisé avec des séances quotidiennes uniques ; 3-HIIT = HIIT réalisé avec 3 courtes séances quotidiennes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Cet article met en évidence pour la première fois l’efficacité d’un protocole HIIT accumulé pour les rats. Le protocole HIIT accumulé était aussi efficace qu’un protocole HIIT traditionnel réalisé avec des séances quotidiennes uniques pour prévenir la prise de poids, améliorer la VO2max et induire une hypertrophie cardiaque chez les jeunes rats Wistar mâles. L’amélioration de la VO2max et le développement de l’hypertrophie cardiaque sont les adaptations les plus connues de l’entraînement aérobique et sont des biomarqueurs de santé importants17.
En utilisant un protocole MICT avec des rats Wistar du même âge que ceux utilisés dans la présente étude, Costa-Pereira et coll.14 ont également constaté qu’un protocole d’exercice accumulé (trois séances quotidiennes avec un intervalle de 4 heures entre les séances, 10-20 min/séance, à 50-60 % de la capacité maximale, cinq jours/semaine sur huit semaines) était aussi efficace que le protocole d’exercice effectué avec des séances quotidiennes uniques (séances quotidiennes uniques, 30-60 min/séance, à 50-60 % de la capacité maximale, cinq jours/semaine pendant huit semaines) pour prévenir la prise de poids et induire l’hypertrophie cardiaque14. Costa-Pereira et al. ont constaté une diminution de 5,12 et 9,85 % de la masse corporelle et une augmentation de 16,22 et 18,61 % du rapport poids cœur/corps dans les groupes MICT accumulés et à séances quotidiennes uniques, respectivement, par rapport au groupe témoin non entraîné.
Ici, nous avons trouvé des résultats supérieurs en utilisant le HIIT. Les groupes 1-HIIT et 3-HIIT ont présenté une diminution de 9,12 et 11,10 % de la masse corporelle, une augmentation de 35,51 et 35,19 % de la VO2max, et une augmentation de 34,26 et 39,55 % du rapport poids cœur/corps, respectivement, par rapport au groupe non entraîné. Certaines études ont démontré que les protocoles HIIT traditionnels sont supérieurs aux protocoles MICT pour augmenter le volume des globules rouges, le débit cardiaque maximal (principalement par éjection cardiaque et/ou contractilité) et la densité mitochondriale des muscles squelettiques18. Ces adaptations physiologiques semblent expliquer la supériorité des protocoles HIIT traditionnels (par rapport aux protocoles MICT) dans l’augmentation de la capacité aérobie et l’induction d’une hypertrophie cardiaque physiologique. Les résultats de la présente étude et de l’étude de Costa Periera et al.14 indiquent que cette supériorité du HIIT par rapport au MICT peut être observée lorsque ces modalités sont effectuées avec de courtes périodes d’exercice tout au long de la journée.
La force la plus importante de ce protocole HIIT accumulé est que ses séances ne durent que 5 min, trois fois par jour. D’autres points forts sont la facilité de réglage du tapis roulant et la manipulation des animaux. Une fois que la vitesse maximale est obtenue à partir du test VO2max, le tapis de course est réglé sur une inclinaison plate. La vitesse est la même pour chaque combat en fonction de l’intensité prescrite pour cette semaine d’entraînement spécifique. Un autre point positif est que, lors de toutes les séances d’entraînement, les épisodes ont le même nombre et la même durée : 6 épisodes de 1 min entrecoupés de 1 min de récupération passive effectués en séances quotidiennes uniques pour le groupe 1-HIIT ; et 2 épisodes de 1 min entrecoupés d'1 min de récupération passive effectués trois fois par jour avec un intervalle de 4 h entre les épisodes pour le groupe 3-HIIT. Enfin, le choix de la récupération passive est une autre facilité puisque, après la fin de chaque combat, le chercheur retire l’animal du tapis roulant et le place dans sa cage jusqu’au début du prochain combat. Ainsi, après le tapis roulant, les réglages sont réglés au début de chaque séance d’exercice, et aucun réglage supplémentaire n’est nécessaire pendant toute la séance d’exercice.
La présente étude présente également certaines limites. Tous les laboratoires ne disposent pas d’un analyseur de gaz pour mesurer la consommation maximale d’oxygène. Cependant, cette limitation peut être surmontée en utilisant des protocoles de capacité physique maximale qui n’utilisent pas de tapis roulants métaboliques pour déterminer la VO2max pour la prescription d’intensité d’exercice, y compris un protocole HIIT19 précédemment publié. Une autre limitation est que, par rapport aux protocoles utilisant des exercices continus d’intensité faible à modérée, les animaux présentent plus de difficulté à maintenir la vitesse de course car elle est déjà élevée au début de chaque épisode. Ainsi, l’utilisation du choc peut être plus élevée dans ce protocole accumulé que dans un protocole MTPI. Cela nécessite plus d’attention de la part du chercheur, car il est inapproprié de mener une séance d’exercice avec cinq rats ou plus simultanément.
Enfin, ce protocole d’exercice physique a été conçu pour de jeunes rats Wistar en bonne santé ; Des études futures devraient tester ce protocole en utilisant des rats d’âges et de problèmes de santé différents. De plus, bien qu’une caractérisation complète des adaptations physiologiques au protocole HIIT accumulé dépasse le cadre de la présente étude, elle mérite des recherches futures. L’ensemble de ces résultats révèle, pour la première fois, les effets d’un protocole HIIT accumulé sur les adaptations physiologiques à l’entraînement à l’exercice chez de jeunes rats Wistar. Ce nouveau protocole HIIT peut être une stratégie plus réalisable que les protocoles HIIT traditionnels car, dans cette nouvelle approche, l’exercice peut être divisé en sessions très courtes tout au long de la journée.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.
Nous remercions le Centro Integrado de Pós-Graduação e Pesquisa em Saúde (CIPq-Saúde) de l’Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) pour la fourniture d’équipement et de soutien technique pour les expériences. Nous remercions la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) (numéros de financement APQ-00214-21, APQ-00583-21, APQ-00938-18, APQ-03855-16, APQ-01728-18), le Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (numéro 438498/2018-6), et le Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-Code financier 001 pour leur soutien financier.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
GraphPad Software | GraphPad Prism 7.0: version 7.00 for Mac OS X, GraphPad Software, San Diego, CA, USA | N/A | Statistical program |
Metabolic analyzer | Oxyleptro, Harvard Apparatus, Spain | N/A | Metabolic analyzer |
Rats | Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri | N/A | 32 male Wistar rats |
Treadmill | Insight | N/A | Treadmill |
Weighing scale | precision electronic digital weighing scale to weigh rats |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon