The acute effect of exercise modality and nutrition manipulations on post-exercise resting energy expenditure and respiratory exchange ratio in women : a randomized trial

Experimental design

Pour tester les hypothèses de l’étude, un plan factoriel randomisé, croisé a été utilisé. Après des tests préliminaires de fréquence cardiaque au repos, de composition corporelle et de force, chaque participant a effectué six séances d’exercice ordonnées de manière aléatoire, composées de trois modalités d’exercice : AEE, HIIT, et HIRT ; et deux interventions nutritionnelles aiguës randomisées : CHO et PRO (figure 1). Les participants ont effectué chaque mode d’exercice deux fois, avec une intervention nutritionnelle différente à chaque fois. Des échantillons salivaires ont été prélevés avant chaque séance d’exercice pour déterminer les concentrations d’estradiol et de cortisol et après chaque séance d’exercice pour déterminer les concentrations de cortisol. Les séances d’exercice ont été effectuées à la même heure de la journée, dans un délai de 2 heures, avec au moins 48 heures entre chaque séance, et l’ordre a été attribué de manière aléatoire à l’aide d’un logiciel de répartition aléatoire (version 1.0.0 ; Isfahan, Iran). Les sujets ont reçu l’instruction de rester bien hydratés, d’être 3 h postprandiaux, de s’abstenir de caféine 5 h avant, et de s’abstenir de tout exercice intense 24 h avant toutes les séances d’exercice.

Schéma du protocole expérimental. REE, dépense énergétique au repos (kcal/jour) ; RER, rapport d’échange respiratoire ; CHO, glucides ; PRO, protéines ; HRR, réserve de fréquence cardiaque ; AEE, exercice d’endurance aérobie ; HIIT, course par intervalles de haute intensité ; HIRT, entraînement en résistance de haute intensité.

Participants

Vingt et une femmes euménorrhéiques, d’âge collégial et actives sur le plan récréatif ont été inscrites pour participer à cette étude ; une participante s’est retirée en raison d’une blessure non liée. Vingt femmes (n = 20) ont terminé l’étude (tableau 1) et ont été incluses dans les analyses statistiques. Le protocole de l’étude a été approuvé par le comité d’examen institutionnel de l’université, et toutes les procédures suivies étaient conformes à la déclaration d’Helsinki de 1975, telle que révisée en 2008. Avant de participer, tous les participants ont donné leur consentement éclairé par écrit et ont rempli un questionnaire sur leurs antécédents médicaux. Pour être incluses dans cette étude, les participantes devaient être des femmes âgées de 18 à 35 ans et être actives sur le plan récréatif, c’est-à-dire accumuler 1 à 5 heures par semaine d’exercices aérobiques et/ou de résistance, à l’exclusion des athlètes de compétition. Les participantes étaient exclues si elles n’étaient pas en forme, si elles étaient enceintes, si elles présentaient des risques pour la santé cardiovasculaire ou neuromusculaire, si elles avaient des blessures ou si elles souffraient d’une maladie cardiaque, pulmonaire, rénale ou hépatique.

Mesure de la réserve de fréquence cardiaque et évaluation de la composition corporelle

Les participants se sont présentés au laboratoire de physiologie appliquée après un jeûne de 8 heures, où ils se sont reposés pendant 15 minutes. La fréquence cardiaque au repos (RHR) a été mesurée à l’aide d’un cardiofréquencemètre polar (Polar FT1, Polar USA, Port Washington, NY, USA), tandis que la fréquence cardiaque maximale (MHR) prédite par l’âge a été déterminée. La fréquence cardiaque cible de l’exercice (THR) a été calculée à l’aide de l’équation de Karvonen . Pendant chaque séance d’exercice, la fréquence cardiaque (FC) a été mesurée à l’aide du moniteur FC susmentionné. Les exercices ont été appariés pour la dépense calorique (données pilotes non publiées), par opposition au temps, afin de contrôler la durée de l’exercice.

Pour les données de base, la composition du corps entier a été mesurée à l’aide d’un absorptiomètre à rayons X à double énergie Hologic (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, USA) en utilisant le logiciel par défaut de l’appareil (logiciel Apex version 3.3). L’appareil utilise un faisceau rectiligne en éventail pour obtenir une évaluation de la composition corporelle en trois compartiments, notamment la masse grasse (FM), la masse maigre (LM) et le pourcentage de graisse corporelle (% de graisse). Après avoir retiré tous les objets métalliques, les sujets se sont allongés en décubitus dorsal au milieu de la plate-forme, les mains face au sol près des côtés. Les sujets ont reçu pour instruction de rester immobiles et de respirer normalement pendant toute la durée du scanner. Tous les scans ont été effectués par le même technicien certifié DEXA. L’appareil a été calibré conformément aux recommandations du fabricant avant le test afin de garantir la validité des résultats. La fiabilité test-retest précédente dans notre laboratoire était FM : ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg ; LM : ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg ; % de graisse : ICC = 0,98, SEM = 1,0%.

Test de force maximale

Dans un état post-absorptif standard, chaque participant a effectué un test de force maximale (RM) à une répétition pour le développé couché et le développé jambe, en utilisant des poids libres et un spotter, selon les directives standard précédemment utilisées dans ce laboratoire. Après un échauffement de 5 minutes et des étirements légers, les participants se sont familiarisés avec l’équipement et le déroulement des mouvements. Chaque participant a ensuite effectué huit à dix répétitions à 50% de son 1RM prédit. Après une période de repos d’une minute, chaque participant a effectué quatre à six répétitions à 80 % de son 1RM prévu. Après une période de repos d’une minute, le poids a été augmenté jusqu’à la charge 1RM estimée, que les participants ont soulevée une fois. Après chaque série réussie d’une répétition, le poids était augmenté jusqu’à ce qu’une tentative échoue, dans un délai de quatre tentatives. Deux à trois minutes de repos étaient accordées entre les tentatives 1RM.

Après les tests 1RM, les participants ont effectué un test de force multiple-RM pour quatre exercices accessoires : fente stationnaire alternée, presse d’épaule au-dessus de la tête, curls de biceps et extension de triceps au-dessus de la tête. Avec des poids libres et un observateur, les participants ont effectué chaque exercice avec un poids qu’ils pouvaient soulever pour une série d’au moins trois et d’au plus dix répétitions. Le poids de chaque exercice, fixé par les assistants de laboratoire, était basé sur l’expérience antérieure de chaque participant en matière de musculation. Si le participant n’était pas en mesure d’effectuer l’exercice pendant trois répétitions ou s’il était capable d’effectuer plus de dix répétitions, le poids était diminué ou augmenté, respectivement, et le test était refait. Un repos de 2 à 3 minutes était accordé entre chaque exercice.

Le RM multiple obtenu lors des tests de force a été utilisé pour estimer le 1RM pour les exercices accessoires en utilisant l’équation suivante :

où RepWt = quantité de poids soulevée (lbs) à chaque répétition et RTF = quantité de répétitions jusqu’à la fatigue.

Une fois que le 1RM du participant a été déterminé pour tous les exercices, 80 % à 85 % a été calculé pour les 6RM à 8RM utilisés pour les sessions HIRT.

Évaluation de l’apport énergétique

Tous les participants ont rempli un registre alimentaire de base sur 3 jours pour évaluer leur apport nutritionnel régulier. Les participants ont été éduqués sur les portions alimentaires et ont été invités à manger des régimes similaires le jour précédant chaque séance d’exercice pour faciliter des profils de macronutriments similaires. Les apports nutritionnels ont été analysés à l’aide d’un logiciel de nutrition (The Food Processor, version 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, USA). En moyenne, les sujets ont ingéré 2 078,7 ± 679,9 kcal, 253,7 ± 97,6 g de CHO (environ 48,8 % de CHO), 84,3 ± 29,9 g de PRO (environ 16,2 % de PRO) et 80,9 ± 36,7 g de graisses (environ 35,0 % de graisses) par jour.

Collecte et analyse de la salive

Afin de tenir compte des éventuelles différences d’utilisation du substrat énergétique entre les séances d’exercice, l’œstradiol a été mesuré. Les concentrations d’estradiol ont été déterminées par un échantillon de salive de 2,5 à 5,0 ml avant chaque séance d’exercice, à l’aide d’un dosage ELISA de l’estradiol-β-17 salivaire (œstrogène) (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA). Pour garantir la validité des résultats du prélèvement de salive, il a été demandé aux participants d’éviter de boire de l’alcool pendant 12 h et de manger un repas important pendant 3 h avant de donner des échantillons de salive. Les participants ont été invités à se rincer la bouche avec de l’eau 10 minutes avant le prélèvement de salive, afin d’éliminer les résidus alimentaires. Pour éviter la présence de sang dans les échantillons de salive, les participants devaient éviter de se brosser les dents pendant 45 minutes et d’effectuer des soins dentaires pendant 48 heures avant de donner des échantillons de salive. Tous les échantillons ont été maintenus à 4°C pas plus longtemps que nécessaire avant d’être congelés à -20°C. Le coefficient de variation (CV) de la précision intra-essai pour les œstrogènes était de 8,7 % à 18,6 % ; le CV de la précision inter-essai était de 3,9 %. En raison du rôle physiologique de l’estradiol-β-17 sur l’utilisation des substrats énergétiques chez les femmes , les niveaux d’estradiol de base ont été utilisés comme covariables dans les analyses REE et RER.

Le cortisol a été mesuré pour tenir compte de la réponse au stress de chaque modalité d’exercice. Les concentrations de cortisol ont été déterminées par un échantillon de salive de 2,5 à 5,0 ml avant et après chaque séance d’exercice, à l’aide d’un test ELISA pour le cortisol salivaire (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA) ; le protocole de collecte et de stockage susmentionné a été utilisé. Une fois tous les échantillons collectés, des sous-échantillons plus petits ont été regroupés entre les deux suppléments pour produire un échantillon avant et un échantillon après l’exercice afin de déterminer l’effet de chaque modalité sur le cortisol, indépendamment du traitement. Le CV de précision intra-essai pour le cortisol était de 12,0 % à 17,1 % ; le CV de précision inter-essai était de 4,9 %.

Intervention nutritionnelle

Après avoir fourni un échantillon de salive et immédiatement avant de commencer chaque séance d’exercice, en double aveugle, les participants ont ingéré oralement 25 g de CHO (maltodextrine) ou de PRO (isolat de lactosérum ; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, USA) mélangés à 6 oz d’eau dans une bouteille opaque. L’ordre de traitement a été attribué de manière aléatoire à l’aide d’un logiciel de répartition aléatoire. Conformément aux directives CONSORT, les produits nutritionnels ont été mis en aveugle par l’entreprise avant leur arrivée au laboratoire. Tous les participants et les membres de l’équipe de recherche étaient aveugles quant au traitement, jusqu’après les analyses statistiques.

Exercice d’endurance aérobie (EEA)

Une séance d’EEA consistait en un échauffement autosélectionné de 5 minutes, suivi d’un jogging de 30 minutes sur tapis roulant (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, USA) à 45% à 55% de la HRR . L’EPR (échelle de Borg) a été enregistré et la FC a été mesurée à la fin de chaque minute ; les deux ont été moyennés sur la période d’exercice de 30 minutes.

La course par intervalles à haute intensité (HIIT)

Une séance de HIIT consistait en un échauffement autosélectionné de 5 minutes, suivi de dix tours de course sur tapis roulant de 60 secondes à 85% à 95% de la FCR avec une période de repos passif de 60 secondes. La durée totale de l’exercice était d’environ 20 minutes. L’EPR a été enregistré et la FC a été mesurée à la fin de chaque intervalle ; et une moyenne des dix intervalles d’exercice de 60 s a été utilisée pour l’analyse statistique.

L’entraînement en résistance de haute intensité (HIRT)

Les données obtenues à partir de l’évaluation de la force ont été utilisées pour déterminer une charge de poids appropriée pour la session HIRT. Les exercices ont été effectués dans l’ordre suivant : presse à jambes et presse à banc (York Barbell Co., York, PA, USA), fentes, presse à épaules, curl biceps et extension triceps avec des poids libres. Les sujets ont effectué un échauffement choisi par eux-mêmes avant de commencer. Une séance de HIRT consistait en trois séries de 6RM à 8RM suivies d’une période de repos de 20 à 30 secondes pour chaque exercice. Il y avait une période de repos de 2,5 minutes entre chaque exercice. La durée moyenne des séances de HIRT était d’environ 25 minutes. La FC a été mesurée à la fin de chaque série, et l’EPR a été enregistré à la fin de chaque exercice ; la moyenne de la FC et de l’EPR de chacun des six exercices a été utilisée dans les analyses statistiques.

Mesures métaboliques

L’ERE et l’EPR ont été analysés à l’aide d’un chariot métabolique et d’un logiciel interne (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, USA). Des évaluations indirectes de l’absorption d’oxygène (VO2) et de la production de dioxyde de carbone (VCO2) ont été mesurées et utilisées dans les équations suivantes pour calculer l’EER et le RER , respectivement :

L’analyse des gaz a été effectuée via un embout buccal et un tuyau immédiatement avant chaque séance d’exercice, pendant 15 min, pour obtenir des mesures au repos (base). Immédiatement après la fin des séances d’exercice, les participants étaient assis et reconnectés au chariot métabolique pendant 15 min pour obtenir des mesures immédiatement après (IP) l’exercice. Les participants ont ensuite été déconnectés du chariot et sont restés tranquillement assis. Les mesures ont été prises à nouveau pendant les minutes 25 à 35 (30 min) et 50 à 60 (60 min).

Analyses statistiques

Une ANOVA à mesures répétées à sens unique a été réalisée pour déterminer les différences de base dans les niveaux d’œstradiol et de cortisol salivaires. Un modèle linéaire d’analyse de la covariance (ANCOVA) à effets mixtes a été utilisé pour comparer les changements longitudinaux moyens de l’ETR et du RER. Les modèles initiaux comprenaient des effets fixes pour le traitement nutritionnel (CHO vs. PRO), la modalité d’exercice (AEE vs. HIIT vs. HIRT), le temps (ligne de base vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), les interactions à deux et trois voies, ainsi que le niveau d’estradiol salivaire de base. L’interaction à trois voies a d’abord été testée ; si elle n’était pas significative, un modèle réduit a été ajusté sans l’interaction à trois voies. Des contrastes à degrés de liberté multiples ont ensuite été utilisés pour tester toute preuve de différences entre les interventions nutritionnelles ou les modalités d’exercice au fil du temps. Ce n’est que si ces contrastes globaux étaient significatifs que des comparaisons par paires ont été effectuées. Une ANCOVA a été réalisée sur la variation du cortisol, en covariant avec les différences de base. Une ANOVA à mesures répétées a été réalisée sur les différences de HR et de RPE dans les modalités. SPSS version 20 (IBM ; Armonk, NY, USA) a été utilisé pour effectuer les analyses statistiques. Tous les tests ont été effectués au niveau de signification de 5 %.