Increasing lactate turnover rate during exercise by means of altitude training and fructose ingestion : effects on substrate metabolism and endurance performance

Summary : With regard to exercise metabolism, lactate was long considered as a dead-end waste product responsible for muscle fatigue and a limiting factor for motor performance. However, a large body of evidence clearly indicates that lactate is an energy efficient metabolite able to link the glycolytic pathway with aerobic metabolism and has endocrine-like actions, rather than to be a dead-end waste product. Lactate metabolism is also known to be quickly upregulated by regular endurance training and is thought to be related to exercise performance. However, to what extent its modulation can increase exercise performance in already endurance-trained subjects is unknown. The general hypothesis of this work was therefore that increasing either lactate metabolic clearance rate or lactate availability could, in turn, increase endurance performance. The first study (Study I) aimed at increasing the lactate clearance rate by means of assumed interaction effects of endurance training and hypoxia on lactate metabolism and endurance performance. Although this study did not demonstrate any interaction of training and hypoxia on both lactate metabolism and endurance performance, a significant deleterious effect of endurance training in hypoxia was shown on glucose homeostasis. The methods used to determine lactate kinetics during exercise exhibited some limitations, and the second study did delineate some of the issues raised (Study 2). The third study (Study 3) investigated the metabolic and performance effects of increasing plasma lactate production and availability during prolonged exercise in the fed state. A nutritional intervention was used for this purpose: part of glucose feedings ingested during the control condition was substituted by fructose. The results of this study showed a significant increase of lactate turnover rate, quantified the metabolic fate of fructose; and demonstrated a significant decrease of lipid oxidation and glycogen breakdown. In contrast, endurance performance appeared to be unmodified by this dietary intervention, being at odds with recent reports. Altogether the results of this thesis suggest that in endurance athletes the relationship between endurance performance and lactate turnover rate remains unclear. Nonetheless, the result of the present study raises questions and opens perspectives on the rationale of using hypoxia as a therapeutic aid for the treatment of insulin resistance. Moreover, the results of the second study open perspectives on the role of lactate as an intermediate metabolite and its modulatory effects on substrate metabolism during exercise. Additionally it is suggested that the simple nutritional intervention used in the third study can be of interest in the investigation on the aforementioned roles of lactate. Résumé : Lorsque le lactate est évoqué en rapport avec l'exercice, il est souvent considéré comme un déchet métabolique responsable de l'acidose métabolique, de la fatigue musculaire ou encore comme un facteur limitant de la performance. Or la littérature montre clairement que le lactate se révèle être plutôt un métabolite utilisé efficacement par de nombreux tissus par les voies oxydatives et, ainsi, il peut être considéré comme un lien entre le métabolisme glycolytique et le métabolisme oxydatif. De plus on lui prête des propriétés endocrines. Il est connu que l'entraînement d'endurance accroît rapidement le métabolisme du lactate, et il est suggéré que la performance d'endurance est liée à son métabolisme. Toutefois la relation entre le taux de renouvellement du lactate et la performance d'endurance est peu claire, et, de même, de quelle manière la modulation de son métabolisme peut influencer cette dernière. Le but de cette thèse était en conséquence d'investiguer de quelle manière et à quel degré l'augmentation du métabolisme du lactate, par l'augmentation de sa clearance et de son turnover, pouvait à son tour améliorer la performance d'endurance de sujets entraînés. L'objectif de la première étude a été d'augmenter la clearance du lactate par le biais d'un entraînement en conditions hypoxiques chez des cyclistes d'endurance. Basé sur la littérature scientifique existante, on a fait l'hypothèse que l'entraînement d'endurance et l'hypoxie exerceraient un effet synergétique sur le métabolisme du lactate et sur la performance, ce qui permettrait de montrer des relations entre performance et métabolisme du lactate. Les résultats de cette étude n'ont montré aucun effet synergique sur la performance ou le métabolisme du lactate. Toutefois, un effet délétère sur le métabolisme du glucose a été démontré. Quelques limitations de la méthode employée pour la mesure du métabolisme du lactate ont été soulevées, et partiellement résolues dans la seconde étude de ce travail, qui avait pour but d'évaluer la sensibilité du modèle pharmacodynamique utilisé pour le calcul du turnover du lactate. La troisième étude a investigué l'effet d'une augmentation de la lactatémie sur le métabolisme des substrats et sur la performance par une intervention nutritionnelle substituant une partie de glucose ingéré pendant l'exercice par du fructose. Les résultats montrent que les composants dynamiques du métabolisme du lactate sont significativement augmentés en présence de fructose, et que les oxydations de graisse et de glycogène sont significativement diminuées. Toutefois aucun effet sur la performance n'a été démontré. Les résultats de ces études montrent que la relation entre le métabolisme du lactate et la performance reste peu claire. Les résultats délétères de la première étude laissent envisager des pistes de travail, étant donné que l'entraînement en hypoxie est considéré comme outil thérapeutique dans le traitement de pathologies liées à la résistance à l'insuline. De plus les résultats de la troisième étude ouvrent des perspectives de travail quant au rôle du lactate comme intermédiaire métabolique durant l'exercice ainsi que sur ses effets directs sur le métabolisme. Ils suggèrent de plus que la manipulation nutritionnelle simple qui a été utilisée se révèle être un outil prometteur dans l'étude des rôles et effets métaboliques que peut revêtir le lactate durant l'exercice.

Détermination des vents extrêmes à l'aide d'analyses statistiques et de modélisations numériques dans une topographie accidentée en Suisse.

Les constructions en Suisse et en Europe doivent être dimensionnées pour subir sans dommages des vents extrêmes (rafales) avec une période de retour d'au moins 50 ans. Des analyses de Gumbel ont donc été effectuées sur des séries de mesures d'une vingtaine d'années à 67 endroits de la Suisse, afin de déterminer les vitesses extrêmes des vents pour différents courants régionaux. Elles ont abouti à de bons résultats pour la majorité des endroits. Mais ces vitesses extrêmes ne peuvent être extrapolées linéairement aux autres régions dans une topographie aussi accidentée que la Suisse. Un modèle numérique tridimensionnel des écoulements non hydrostatique a été expérimenté pour calculer les champs de vent extrêmes en Suisse avec une résolution horizontale de 2 km et une période de retour de 50 ans. Ces modélisations ont permis de reproduire de manière satisfaisante ces vents extrêmes pour l'ensemble du pays. Toutefois, elles sous-estiment leurs intensités sur les reliefs jurassiens et alpins, comparativement aux vallées alpines et au Plateau Suisse.

Active smoking and the risk of type 2 diabetes : a systematic review and meta-analysis

Rapport de synthèse : Introduction : plusieurs études observationnelles suggèrent qu'il existe une association entre le tabagisme actif et l'incidence du diabète de type 2. Toutefois de telles études n'ont jamais été synthétisées de façon systématique. Objectif : conduire une revue systématique avec meta-analyse des études évaluant l'association entre le tabagisme actif et l'incidence du diabète de type 2. Méthode : nous avons effectué une recherche dans les bases de donnée électroniques MEDLINE et EMBASE de 1966 à mai 2007, et l'avons complétée par une recherche manuelle des bibliographies des articles clés retenus ainsi que par la recherche d'abstracts de congrès scientifiques et le contact d'experts. Pour être inclues dans notre revue, les études devaient avoir un design de type cohorte, reporter un risque de glycémies jeun élevée, d'intolérance au glucose ou de diabète de type 2 en relation avec le statut tabagique des participants lors du recrutement et devaient exclure les sujets avec un diabète au début de l'étude. Deux auteurs ont sélectionné de façon indépendante les études et ont extrait les données. Les risques relatifs de diabète étaient ensuite compilés, utilisant un modèle de type « random effect ». Résultats : la recherche a aboutit à 25 études de cohorte prospectives (N=1'165'374 participants) et a reporté en tout 45'844 cas de diabète de type 2 pendant une durée de suivi s'étendant sur 5 à 30 années. Sur les 25 études, 24 reportaient un risque augmenté de diabète chez les fumeurs par comparaison aux non fumeurs. Le risque relatif (RR) commun de toutes les études était de 1.44 (intervalle de confiance (IC) à 95% : 1.31-1.58). Le risque de diabète était plus élevé chez les fumeurs de plus de 20 cigarettes par jour (RR : 1.61, IC 95% : 1.43-1.80) en comparaison aux fumeurs ayant une consommation inférieure (RR : 1.29, IC 95% : 1.13-1.48) et le risque était moindre pour les anciens fumeurs (RR :1.23; IC 95% : 1.14-1.33) comparé aux fumeurs actifs. Ces éléments parlent en faveur d'un effet dose-réponse et donc d'une relation de causalité, sans pour autant la prouver. Conclusion : notre étude révèle que le tabagisme actif est associé avec un risque augmenté de 44% de diabète de type 2. Des recherches futures sont nécessaires pour évaluer si cette association est causale et pour clarifier les mécanismes d'action. Dans l'intervalle, les professionnels de santé devraient mentionner l'éviction du diabète comme une raison supplémentaire d'arrêter de fumer ou de ne pas commencer à fumer.