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Le sport au service de la santé

Depuis cinq ans, le LEPHE optimise l’entraînement des sportifs de haut niveau afin d'améliorer leurs performances. Aujourd’hui, il met son savoir-faire au service de l’ensemble de la société. Il développe des méthodes pour surveiller médicalement les sportifs amateurs, évaluer l’efficacité des médicaments contre les myopathies, aider les personnes obèses à perdre du poids.

Exercice sportif sous surveillance - LEPHEExercice sous surveillance scientifique au Laboratoire d'étude de la physiologie de l'exercice (LEPHE)
© LEPHE

C’est en 2003 que Véronique Billat, enseignante-chercheuse en physiologie, a rejoint l’université d’Evry-Val d’Essonne pour mettre sur pied le laboratoire de recherche de ses rêves. Son idée : mener des recherches permettant d’optimiser l’entraînement des sportifs de haut niveau de manière à améliorer leurs performances. Elle utilisera pour cela l’ensemble des ressources scientifiques à sa disposition, depuis la biologie moléculaire jusqu’à la physiologie. Elle s’appuiera également sur les matériels électroniques portables les plus récents. Grâce à eux, elle pourra analyser en temps réel la manière dont l’organisme réagit aux exercices physiques.

En cinq années, les travaux du Laboratoire d’étude de la physiologie de l’exercice (LEPHE) - qui dépend de l’université d’Évry – Val d’Essonne, de Genopole, et est devenu une unité Inserm (Institut national de la santé et de la recherche médicale) - ont permis de répondre à certaines grandes questions relatives au monde sportif. Ainsi, que faut-il pour devenir un coureur performant : des gènes de champion ou une technique adéquate ? Le patrimoine génétique des Africains de l’Est leur donne-t-il un avantage sur les autres populations du globe dans les épreuves d’endurance, comme le soutient l’auteur américain Jon Entine dans son livre à succès Pourquoi les athlètes noirs dominent les sports ?

Non, répond Véronique Billat. Son équipe a notamment soumis deux groupes de coureurs issus de la même ethnie kényane à des types de préparation physique différents. Résultat : quand les uns étaient devenus des "formules 1", plus aptes à courir vite sur de courtes distances, les autres s’étaient transformés en "Diesels", connus pour leur endurance et leur caractère économe. Ces travaux montrent que le type d’exercice physique que l’on suit engendre des physiologies différentes ; la preuve, selon Véronique Billat, que l’entraînement joue un rôle déterminant dans la performance, avant la génétique.

Le laboratoire a également participé à la préparation de grands athlètes. Ainsi, la Kényane Isabellah Ochichi, vice-championne du 5 000 mètres aux jeux Olympiques d’Athènes (2004), a été suivie de près ; de même que le biathlète français Raphaël Poirée, huit fois champion du monde de la spécialité, ou encore Jean-Jacques Gauthier, champion de France d’aviron qui prépare actuellement une traversée de l’Atlantique à la rame et en solitaire.

Aujourd’hui, le LEPHE, qui compte neuf chercheurs et ingénieurs, se met au service de la société du grand public. Les compétences acquises auprès des plus grands sportifs pourraient être utiles au plus grand nombre. Sous l’impulsion de Véronique Billat, le LEPHE veut proposer aux sportifs amateurs un suivi médical permanent grâce à des boîtiers électroniques munis de capteurs spécifiques à chaque besoin particulier (chapitre 1). Il développe une méthode d’évaluation des médicaments destinés à lutter contre les myopathies (chapitre 2). Et il met au point le moyen, pour les personnes en surpoids, de connaître la vitesse de marche qui leur permettra de brûler leurs lipides de la manière la plus efficace (chapitre 3).


01.Surveillés pour leur santé

Marathon de Paris 2008Lors du grand Marathon de Paris 2008, des coureurs amateurs ont été équipés par le LEPHE, afin de mener une étude approfondie de la résistance du corps à l'effort.
© Gérard Sanz / Mairie de Paris

"Aujourd’hui, les grands événements sportifs ne sont plus réservés aux professionnels," constate Véronique Billat. Le dernier marathon de Paris, qui s’est tenu le dimanche 6 avril 2008, a ainsi rassemblé pas moins de 37 000 personnes, en grande majorité des amateurs. Pourtant, courir 42 kilomètres n’est pas sans risque. "Au cours de l’effort, les sportifs transpirent abondamment et risquent la déshydratation qui mène à la syncope," prévient Véronique Billat. Le cerveau peut ne plus être suffisamment irrigué si le volume de sang - lequel est largement composé d’eau - vient à baisser dans l’organisme en raison d’une sudation trop importante.

Pour cette raison, les organisateurs de ce type d’événement sont tenus d’installer des points de ravitaillement en boisson tous les cinq kilomètres, en alternance avec des points "d’épongeage" permettant de favoriser l’évacuation de la chaleur corporelle. En effet, se mouiller améliore les échanges de chaleur avec l’atmosphère : c’est pourquoi on supporte mieux la chaleur quand on est mouillé, et qu’il est recommandé de donner un bain aux enfants fiévreux. En fin de course, il n’est pas rare que la température des coureurs atteigne 41 °C !

Pour exercer une surveillance médicale en direct pendant la course, à l’occasion du dernier marathon de Paris un sportif a été équipé par le LEPHE d'un matériel électronique portable. Une première mondiale. "L’ensemble pesait environ 200 grammes. Ce n’était pas gênant pour courir," se souvient Gilles Busto, ancien coureur cycliste, aujourd’hui technicien logistique. Le sportif amateur a ainsi reçu un cardiofréquencemètre, appareil qui se place au poignet et mesure le rythme cardiaque. Des électrodes posées sur la poitrine et le cou fournissaient un électrocardiogramme ainsi que des informations sur son débit cardiaque. Un capteur fixé sur les lacets de chaussures indiquait la cadence de sa foulée. Un boîtier GPS sa position, tandis qu’un téléphone portable transmettait toutes ces données à un médecin chargé de le surveiller. Celui-ci pouvait suivre en direct, sur un écran, la progression du coureur sur une carte de Paris, ainsi que ses paramètres biologiques… de même que les internautes du monde entier, car l’ensemble de ces données était diffusé sur la Toile.

À un moment, le système a détecté une anomalie dans le rythme cardiaque de Gilles Busto. Le médecin, alerté, l’a aussitôt prévenu sur son téléphone portable. "Je suis sujet à ce genre de problème," explique le coureur, qui a ralenti son train. Sans l’appareillage dont le sportif était doté, l’événement, qui peut être le signe avant-coureur d’une défaillance plus grave du cœur, serait passé complètement inaperçu.
Équipement d'un sportif amateur par le LEPHEVue de détail de l'équipement porté par un sportif participant au Marathon de Paris 2008. Ces multiples appareils permettent de suivre les paramètres biologiques tout au long de la course.
© LEPHE

Quatorze autres coureurs ont également été équipés par le LEPHE d’instruments comparables à ceux dont Gilles a bénéficié. Seule différence : les données biologiques les concernant n’étaient pas transmises en direct. Le système les enregistrait sur support numérique de manière à être analysées par les scientifiques du LEPHE. Résultat de l’étude : les coureurs qui gardent une vitesse constante souffrent d’une déshydratation plus prononcée que ceux qui adaptent leur vitesse en fonction de leur état de fatigue tout au long de la course.

L’expérience montre que la technologie est mûre, aujourd’hui, pour réaliser le suivi médico-biologique des sportifs en plein effort. Elle pourrait être utile aux navigateurs amateurs qui traversent la Méditerranée, comme aux randonneurs partis pour un trek au Népal. Mais Véronique Billat voit plus grand : "Ce type d’équipement permet de surveiller les personnes sur leur “terrain de vie”. On pourrait ainsi garder un œil sur ceux qui en ont besoin, pour des raisons médicales, au cours de leurs activités quotidiennes. Par exemple, lorsqu’elles traversent Paris à vélo, font du jardinage ou reprennent une activité physique." Sans compter que certaines professions particulièrement exposées pourraient tirer parti de tels systèmes comme les pompiers, les militaires ou les personnels de la sécurité civile.

Des systèmes sensiblement équivalents, mais équipés de capteurs différents, sont également mis au point par le laboratoire pour un tout autre usage : tester l'efficacité de certains traitements chez les personnes myopathes (voir chapitre 2).

02.Un test pour les myopathies

Aujourd’hui, grâce à la télévision, tout le monde connaît les myopathies. Ces maladies fortement invalidantes se traduisent par une dégénérescence des muscles et peuvent avoir une issue fatale. Grâce aux sommes récoltées à l’occasion du Téléthon, la recherche visant à lutter contre ces affections bat son plein. "De sorte que nous allons bientôt tester de nouveaux médicaments," se réjouit Olivier Benveniste, médecin à la Pitié-Salpêtrière, à Paris, et spécialiste de la myosite à inclusions, myopathie qui touche les personnes âgées. Seulement voilà : "Il n'y a pas actuellement de consensus sur la manière d’évaluer l’efficacité des traitements sur ces malades." En clair : il manque une méthode pour tester les nouveaux médicaments contre les myopathies. C’est à ce stade que l’expertise du LEPHE pourrait être utile.
sport sante3En consultation avec un patient atteint de myosite à inclusions, le professeur Olivier Benveniste effectue un test de force musculaire, appelé "testing musculaire".
© AFM / Laurent Audinet

Il existe bien la technique du "testing musculaire". Un médecin demande par exemple à la personne atteinte d’étendre les bras à l’horizontale et appuie dessus de manière à vérifier si la force musculaire du patient a été augmentée par les thérapeutiques. "Mais le résultat de ce type d’examen est laissé à l’appréciation de l’examinateur, ainsi qu’à l’état de forme du patient," déplore Olivier Benveniste.

Autre méthode : la myométrie. Le principe est le même, à ceci près que l’examinateur est remplacé par des appareils comparables à ceux qu’on trouve dans les salles de sport, capables de chiffrer la force musculaire du patient. "Mais, encore une fois, le résultat dépend de l’état physique du patient ce jour-là," remarque Olivier Benveniste. Sans compter que l’examen est long et engendre des coûts non négligeables.

Dans le cas des myosites à inclusions, il est également possible de doser l’enzyme CPK (créatine phosphokinase), laquelle est libérée dans l’organisme lorsque les cellules musculaires sont détruites. Une baisse de l’enzyme CPK, mesurée après une prise de sang, traduit habituellement une amélioration de l’état du patient… mais pas toujours. Certains malades voient leur taux chuter sans que l’évolution de leur myopathie soit enrayée.

Pour résoudre son problème, Olivier Benveniste est entré en contact avec Véronique Billat afin qu’elle développe une nouvelle méthode d’évaluation non-invasive de l’état musculaire des patients. Pour être adoptée, elle devra impérativement donner des résultats reproductibles.

L’idée consiste à équiper les malades d’appareils de suivi pendant plusieurs jours. Les personnes concernées vivront normalement, feront leurs courses, cuisineront, se déplaceront, dormiront. Elles auront oublié l’existence du petit boîtier attaché à leur ceinture, qui sera doté d’un accéléromètre, un capteur permettant de mesurer l’énergie mise en œuvre par le corps lorsqu’il est en mouvement. En effet, plus une personne est touchée par la maladie, plus ses forces diminuent. "Je crois qu’un tel examen, sur trois jours, dans les conditions de la vie normale, sera plus fiable que les tests de force musculaire menés dans le cabinet du médecin pendant quelques minutes," confie Olivier Benveniste.

Reste à vérifier cette hypothèse. Un essai préliminaire a eu lieu sur deux malades qui ont essayé l’appareil pendant des séances de marche à l’hôpital. "Il faut passer à une nouvelle étape : demander à vingt personnes de le porter plusieurs jours de suite et de passer également les tests de myométrie et de dosage CPK," explique Olivier Benveniste. Seule la comparaison des résultats pourra établir la solidité de la nouvelle méthode. "Ce serait une première mondiale," indique Olivier Benveniste qui, avec le LEPHE, a déposé une demande de financement pour cette recherche auprès de l’association qui gère les fonds du Téléthon, l’AFM (Association française contre les myopathies).

Autre catégorie de personnes qui pourrait tirer parti d'un capteur particulier : les obèses. Le laboratoire travaille à la mise au point d'un outil destiné à mesurer leur rythme idéal de marche (chapitre 3) afin de lutter contre le surpoids.

03.Marcher contre le surpoids

C’est une épidémie mondiale et la France n’est pas en reste. Dans la plupart des pays industrialisés, le nombre de personnes obèses et en surpoids ne cesse d’augmenter. Dans l’Hexagone, 13,9 millions de personnes pèsent plus lourd qu’elles ne le devraient, soit 29,2 % de la population adulte âgée de plus de 15 ans, indique une étude TNS-Healthcare-Sofres de 2006. Il faut ajouter à ce chiffre les 5,9 millions de personnes atteintes par l’obésité, soit 12,4 % de la population. Ainsi, quatre Français sur dix connaissent des problèmes de poids, auxquels sont liés le diabète et les maladies cardiovasculaires, deuxième cause de mortalité en France.

La solution ? "Elle passe d’abord par la régulation des grosses fautes diététiques, ainsi que par la pratique de l’exercice physique, par exemple la marche," note Jean-Pierre Koralsztein, médecin-chef du centre de médecine du sport de la CCAS (Caisse centrale des activités sociales) d’EDF-GDF.

Oui, mais pas n’importe quel type de marche. "Lorsqu’on marche trop vite, l’organisme élimine les glucides - les sucres - et pas les lipides - les graisses, explique Jean-Pierre Koralsztein. Et si on marche trop lentement, le corps brûle bien ses lipides - qui servent de réserve d’énergie -, mais en quantité restreinte." La solution ? Indiquer à chaque personne son rythme idéal de marche, celui qui lui permettra de détruire ses graisses de la manière la plus efficace. Cette vitesse a un nom : la "lipoxmax", ou vitesse d’utilisation maximale des lipides.
sport sante4Des tests d'effort réalisés auprès de nombreuses personnes en surpoids ont montré que leur forme physique s'améliorait par la pratique régulière et adaptée de séances de marche à pied.
© Stockxpert

L’expérience a été réalisée avec le concours du LEPHE et du Dr Koralsztein sur cent agents d’EDF-GDF. Chaque personne, bardée d’instruments de mesure, s’est livrée à un exercice de marche sur tapis roulant. Elle respirait grâce à un masque, lequel permettait de connaître le volume d’oxygène consommé ainsi que le volume de dioxyde de carbone rejeté. Le rapport de ces deux chiffres indique la quantité de lipides brûlés. Ainsi la lipoxmax de chacune a-t-elle pu être déterminée. Le Dr Koralsztein a ensuite demandé aux participants de faire l’acquisition d’un cardiofréquencemètre et les a informés du rythme cardiaque qu’ils devaient atteindre pour brûler leurs graisses de la façon la plus efficace.

Et cela fonctionne. Pendant un mois et demi, les agents d’EDF-GDF en surpoids se sont livrés à des séances de marche trois fois par semaine pendant trente minutes, en respectant leur lipoxmax. "Leur forme physique s’est améliorée, constate Véronique Billat : ils ont gagné en endurance, sont davantage capables de marcher vite et longtemps. Leur consommation d’oxygène a augmenté, signe que leur organisme brûle mieux ses lipides. Mieux encore : ils ont perdu une à deux tailles de pantalon. Or, le tour de taille d’un individu est lié au risque de développer un diabète, de l’hypertension et des maladies cardiovasculaires." On estime ainsi que ce risque est "accru" pour un homme lorsque son tour de taille dépasse 94 cm (80 cm pour une femme) et "très accru" au-delà de 102 cm (88 cm pour une femme). Le poids des participants, lui, n’a pas nécessairement baissé. Et pour cause : "Les lipides brûlés ont été remplacés par de la masse musculaire," explique Véronique Billat.

La responsable du LEPHE et le Dr Koralsztein voudraient réaliser la même expérience sur un plus grand nombre de sujets afin d’obtenir une règle mathématique simple permettant, pour chaque individu, de calculer sa lipoxmax sans avoir besoin de se livrer à une séance sur tapis roulant. Il suffirait ainsi de renseigner son poids, son sexe, ainsi que d’autres paramètres qui restent à définir. Une prochaine étape à suivre de près.

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