Exercice local et stress oxydatif chez les broncho-pneumopathes chroniques obstructifs : résultats préliminaires

Local exercise and oxidative stress in COPD patients: preliminary results

¹ Laboratoire de « Physiologie des Interactions », UPRES EA 701, Service Central de Physiologie Clinique, Service des maladies respiratoires, CHU Arnaud de Villeneuve, Montpellier ;
² Laboratoire « des Lipides et du Stress oxydatif » , Hôpital Lapeyronie, 34090, Montpellier ;
³ Laboratoire « Sport Performance Santé », UPRES 2991, Faculté des Sciences du Sport, Montpellier
⁴ Unité de Recherche, Institut de Cardiologie et de Pneumologie de Québec, Université Laval, Ste Foy, Québec, Canada.

Résumé

Le rôle de l’altération de la fonction musculaire périphérique dans l’intolérance à l’effort des BPCO est maintenant bien établie. Les mécanismes sous jacents de ce phénomène ne sont pourtant pas clairement déterminés. Une hypothèse est que le stress oxydatif, facteur de nombreux dommages tissulaires, pourrait être impliqué dans ce dysfonctionnement musculaire. Une étude récente a montré que la réalisation d’un exercice général provoquait un stress oxydatif systémique chez les BPCO. Toutefois, l’origine de ce stress oxydatif n’a pas pu être déterminée : pulmonaire, musculaire, les deux, ou autre? Le but de cette étude était d’abord de déterminer, par une approche systémique, si la réalisation d’un effort localisé à un groupe musculaire provoquait un stress oxydatif puis, par approche biopsique, confirmer l’origine musculaire de ce stress oxydatif.

Méthodes. - dans chaque approche, 7 BPCO d’atteinte modérée à sévère et 7 sujets témoins ont réalisé des extensions maximales du genou de la jambe dominante, contre une charge égale à 40 % (approche systémique) ou 30 % (approche biopsique) de la force maximale de contraction, à un rythme imposé et jusqu’à épuisement.

Résultats. - les résultats ont montré, dans chaque approche, que le temps d’endurance était significativement diminué chez les BPCO (p < 0,05). Dans l’approche systémique, il a été observé, chez les BPCO au repos, une diminution significative de la vitamine E plasmatique (p < 0,001) et une augmentation significative de la production stimulée d’anion superoxyde par les cellules phagocytaires (p < 0,001). L’exercice local a induit, chez les BPCO, une augmentation significative du malondialdéhyde (MDA) plasmatique (p < 0,05), témoin du stress oxydatif. Dans l’approche biopsique, les résultats ont montré que l’exercice local provoquait une augmentation du MDA musculaire chez les BPCO. Cet exercice n’a induit d’augmentation significative de l’activité de la glutathion peroxydase (antioxydant) que chez les BPCO.

Conclusion. - ces résultats chez les BPCO confirment l’atteinte de la fonction musculaire périphérique, révèlent une diminution significative de la vitamine E, montrent que l’exercice local provoque un stress oxydatif systémique et suggèrent une origine musculaire périphérique de ce stress oxydatif.

Abstract

The role of altered peripheral muscle function in exercise intolerance of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is now well established. However, the mechanisms underlying this phenomen, have not been determined. One hypothesis is that the oxidative stress, that leads to tissue injury may be involved. A recent study has shown that general exercise caused systemic oxidative stress in COPD patients. However, the origin of this stress was not absolutely clear: airways, muscle, both, or other? The aim of this study was first to determine with a systemic approach, whether systemic oxidative stress occur in patients who perform local exercise and then with a muscular needle biopsy approach, to confirm the muscular origin of this oxidative stress.

Methods. - In each approach, 7 COPD patients moderate to severe and 7 age-matched subjects performed an endurance test consisting of dynamic strength of the quadriceps against 40 % (systemic approach) or 30 % (biopsy approach) of maximal voluntary strength at an imposed regular pace until exhaustion.

Results. - The results showed in each approach, that endurance test duration was significantly decreased in the COPD patients (p < 0.05). In systemic approach, the results showed that blood vitamin E at rest was significantly decreased in the COPD (p < 0.001), with a significant increase in superoxide anion release by stimulated phagocytes (p < 0.001). Local exercise induced, only in COPD, a significant increase in serum MDA (p < 0.05), which is an index of oxidative stress. In the biopsy approach, the results showed that local exercise induced in COPD an increase in muscular levels of MDA. A significant increase in muscular peroxidase glutathion activity (antioxidant) occurred after exercise only in normal subjects (p < 0.05).

In conclusion, this study in COPD, confirms the altered peripheral muscle function, reveals a deficit in blood vitamin E and suggest that local muscular exercise causes a muscular oxidative stress in these patients. Further studies are needed to confirm these results and evaluate the implication of this oxidative stress in the myopathy of COPD.