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Amélioration de la force, de la puissance, de la capacité aérobie musculaire et de la tolérance au glucose grâce à la formation à long terme de la force progressive chez les personnes âgées

Published: July 5, 2017 doi: 10.3791/55518
Automatic Translation
1,2, 1,3, 1, 1, 1,2, 1, 1
1Åstrand Laboratory of Work Physiology, The Swedish School of Sport and Health Sciences, GIH, 2Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, 3Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet

Summary

L'effet de la formation de résistance à court terme sur les personnes âgées a été étudié grâce à l'utilisation simultanée de plusieurs méthodes. Par rapport à un groupe témoin, de nombreuses améliorations ont été observées, y compris sur la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force, la puissance et la qualité musculaire ( c'est-à-dire les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire et la composition du type de fibre musculaire).

Abstract

Ce protocole décrit l'utilisation simultanée d'une large gamme de méthodes pour examiner la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force et la puissance chez les personnes âgées exerçant une formation à la résistance à court terme (RET). L'entraînement de résistance progressif supervisé pendant 1 h trois fois par semaine sur 8 semaines a été effectué par les participants au RET (71 ± 1 an, portée 65-80). Par rapport à un groupe de contrôle sans formation, le RET a montré des améliorations sur les mesures utilisées pour indiquer la force, la puissance, la tolérance au glucose et plusieurs paramètres de capacité aérobie musculaire. L'entraînement de force a été effectué dans une salle de gym avec seulement un équipement de fitness robuste. Un dynamomètre isokinétique pour la force de l'extenseur du genou a permis la mesure de la force concentrique, excentrique et statique, qui a augmenté pour le groupe RET (8-12% post-versus pré-test). La puissance (taux de développement de la force, RFD) aux 0-30 ms initiaux a également montré une augmentation pour le groupe RET (52%). Un test de tolérance au glucose avec frequeLes mesures de glycémie nt ont montré des améliorations seulement pour le groupe RET en termes de glycémie après 2 h (14%) et la zone sous la courbe (21%). Le profil lipidique du sang s'est également amélioré (8%). À partir d'échantillons de biopsie musculaire préparés à l'aide d'histochimie, la quantité de fibre de type IIa a augmenté et une tendance à une diminution de IIx dans le groupe RET reflète une modification d'un profil plus oxydatif en termes de composition de fibres. Western blot (pour déterminer le contenu protéique lié à la signalisation pour la synthèse des protéines musculaires) a montré une augmentation de 69% dans les deux Akt et mTOR dans le groupe RET; Cela a également montré une augmentation des protéines mitochondriales pour le complexe OXPHOS II et la citrate synthase (tous deux ~ 30%) et pour le complexe IV (90%), seulement dans le groupe RET. Nous démontrons que ce type de formation de résistance progressive offre diverses améliorations ( p. Ex., Force, puissance, capacité aérobie, tolérance au glucose et profil lipidique plasmatique).

Introduction

Le vieillissement est associé à une perte de masse musculaire (sarcopénie), à ​​la force et à la puissance. La réduction de la force, et probablement encore plus important, du pouvoir, entraîne une immobilité, un risque accru de blessures et une qualité de vie réduite. La formation à la résistance est une stratégie bien connue pour contrer la sarcopénie et la détérioration de la fonction musculaire. Une estimation approximative de la force musculaire peut être obtenue à partir de la charge ou du nombre de répétitions réalisées. Cependant, cette étude a permis d'obtenir des informations plus détaillées et précises sur la fonction musculaire en utilisant un dynamomètre isocinétique pour recueillir des informations sur le couple pendant la contraction isométrique, concentrique et excentrique, ainsi que sur la cinétique du développement de la force.

La capacité aérobie, tant au niveau du corps entier (VO 2max ) que dans le muscle squelettique, est réduite chez les personnes âgées. Le déclin du rythme cardiaque avec l'âge explique une grande partie de la diminution du VO 2max 1 , mais une perte de poidsLa capacité d'oxydation, largement liée à la réduction de l'activité physique 2 , contribue. La fonction mitochondriale altérée peut aussi être impliquée dans le développement de la sarcopénie et de la résistance à l'insuline 3 . La capacité aérobie musculaire a été évaluée dans les biopsies musculaires grâce à des analyses biochimiques du contenu des enzymes mitochondriales et des complexes protéiques à la fois dans la matrice (citrate synthase) et la membrane mitochondriale interne. En outre, des techniques histochimiques ont été utilisées pour mesurer l'effet de la formation de résistance sur la morphologie musculaire ( c.-à-d. La composition du type de fibre, la section transversale des fibres et la densité capillaire). Une autre méthode pour évaluer la capacité aérobie musculaire serait d'utiliser la spectroscopie de résonance magnétique pour mesurer le taux de resynthèse de la phosphate de créatine après épuisement induit par l'exercice 4 . Cette méthode fournit une estimation de la capacité aerobique musculaire in vivoY mais ne peut pas discriminer entre le dysfonctionnement mitochondrial et les troubles circulatoires. En outre, les coûts élevés de l'équipement limitent l'utilisation de cette technique dans la plupart des laboratoires. La capacité aérobie (VO 2max et la densité mitochondriale) peut être améliorée par l'exercice d'endurance chez les jeunes et les personnes âgées 5 , 6 . Cependant, l'effet de la formation de résistance sur ces paramètres a été moins étudié, en particulier chez les personnes âgées, et les résultats sont contradictoires 7 , 8 , 9 , 10 .

Le diabète de type 2 est une maladie répandue chez les personnes âgées. L'inactivité physique et l'obésité sont des facteurs majeurs liés au mode de vie expliquant l'incidence accrue du diabète de type 2. L'exercice aérobie à faible intensité est souvent recommandé chez les sujets ayant une tolérance réduite au glucose. Cependant, c'est uncComment la formation de force chez les personnes âgées affecte la tolérance au glucose / la sensibilité à l'insuline 11 , 12 . Le moyen le plus précis de mesurer la sensibilité à l'insuline consiste à utiliser la technique de clampage du glucose, où la glycémie est maintenue constante par la perfusion de glucose pendant les conditions d'insuline élevée 13 . Les inconvénients de cette technique sont qu'il est long et invasif (cathétérisme artériel) et nécessite des installations de laboratoire spéciales. Dans cette étude, le test de tolérance au glucose par voie orale, qui est commun dans les unités de soins de santé, a été utilisé. Cette méthode convient lorsque plusieurs sujets doivent faire l'objet d'une enquête pendant une période limitée.

Le test et le calendrier de la procédure expérimentale peuvent être résumés comme suit. Utilisez trois jours distincts pour tester avant et après une période de huit semaines, avec le même arrangement et les horaires approximatifs (≥24 h entre chaque jour, < Forte> Figure 1). Au premier jour d'essai, mesurer: les données anthropométriques, telles que la hauteur, la masse corporelle, la masse sans graisse (FFM) et la circonférence des jambes supérieures ( c.-à-d., 15 cm au-dessus de la pate de l'apex dans une position détendue détendue); Capacité de cyclage sous-maxime; Et la force musculaire du genou, comme décrit aux étapes 4 et 5. Prenez une biopsie musculaire de la cuisse le deuxième jour d'essai. Pour d'autres descriptions, voir l'étape 6.1. Testez la tolérance au glucose par voie orale (OGTT) lors de la dernière journée de test. Pour d'autres descriptions, voir l'étape 7.1. Demandez à tous les participants d'éviter une activité physique vigoureuse pendant 24 h et de passer rapidement la nuit avant chaque jour de test. Cependant, demandez-leur d'éviter une activité physique intense pendant 48 h avant le jour du test OGTT. Demandez-leur de suivre leur activité physique quotidienne normale et leurs habitudes alimentaires. Notez qu'avant et après l'intervention, l'apport alimentaire et le type d'aliments déclarés par les deux groupes étaient inchangés.

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Figure 1: protocole expérimental. Diagramme schématique. Le délai entre les trois pré et post-tests était similaire pour chaque sujet et était d'au moins 24 h. D'autres détails sont donnés dans le texte. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Cette étude a cherché à étudier l'effet de la formation de résistance à court terme chez les personnes âgées sur la capacité d'oxydation musculaire et la tolérance au glucose. Le deuxième objectif était d'examiner l'effet sur la force, la puissance et les améliorations qualitatives musculaires ( c'est-à-dire les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire et la composition du type de fibre musculaire).

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Protocol

Le Comité régional d'éthique de Stockholm, en Suède, a approuvé la conception de l'enquête.

1. Matériel

  1. Recruter des femmes et des hommes de 65 à 80 ans relativement en santé qui ont des valeurs d'IMC entre 20 et 30 kg · m -2 . Aléatoirez-les en deux groupes. Veiller à ce que les individus dans les deux groupes aient des niveaux d'activité physique relativement bas ( c.-à-d. Une activité physique quotidienne modérée et une formation à l'exercice régulier).
  2. Excluez les utilisateurs bloquant les bêta-bloquants et ceux atteints d'une maladie coronarienne et de graves problèmes neurologiques ou articulaires.
  3. Demandez aux sujets leur consentement écrit après avoir informé les inconvénients et les risques éventuels lors des séances de test et de formation.
  4. Equilibrez les groupes de formation à la résistance (RET) et de contrôle sans formation (CON) en termes d'âge, de sexe et d'IMC. Demandez à un groupe d'effectuer RET sous un entraîneur pendant 1 h trois fois par semaine pendant huit semaines; L'autre groupe servira de contrôleLs (CON).

2. Test et formation

Note: Les huit exercices sont des exercices d'entraînement standard: pression de la jambe assise, agrafe abdominale assise, presse latérale supine, extension arrière assise, presse-épaules assise, aviron assis, extension de jambe assise (extension du genou) et flexion de la jambe propice (flexion du genou) ; Voir la figure 8 dans la section Résultats représentatifs.

  1. Au cours de la première séance de formation, évaluer la force maximale à une répétition maximale (1 RM) pour chaque exercice de formation.
    REMARQUE: Le modèle 1 RM est couramment utilisé et est défini comme la charge à laquelle le sujet peut soulever ou pousser la résistance une seule fois mais pas deux fois.
    1. Avant le début, demandez au participant d'effectuer un court échauffement (avec quelques essais initiaux à très faible poids) de l'exercice testé. Par la suite, augmentez la charge jusqu'à juste en dessous de la valeur probable de 1 RM (le plus souvent, le maximum de 3-4 augmenteles publicités). Enregistrez la charge maximale que le sujet peut effectuer une seule fois (= 1 RM).
    2. Mesurez 1 RM dans les huit exercices d'entraînement standard (voir la Figure 8 dans la section Résultats représentatifs). Demandez aux sujets de se reposer pendant au moins 2-3 minutes entre chaque exercice testé.
      NOTE: L'équipement de formation à la force a été utilisé pour tous les exercices de formation, y compris les tests de chaque exercice de formation.
  2. Demandez à l'ensemble du groupe RET d'effectuer 1 h d'entraînement en force supervisée trois fois par semaine pendant huit semaines. Demandez aux participants d'effectuer, après l'échauffement, les huit exercices d'entraînement standard susmentionnés. Ils devraient répéter un exercice 12 fois dans chaque ensemble et effectuer trois séries de chaque exercice. Permet de reposer pendant 1 min entre chaque jeu et 2-3 minutes entre chaque exercice.
    1. Demandez aux sujets d'effectuer chaque exercice le plus rapidement possible pendant la phase concentrique ( c'est-à-dire la phase de raccourcissement musculaire) et lentement pendant la phase concentriquePhase excentrique ( c'est-à-dire phase d'allongement musculaire).
      REMARQUE: Les sujets peuvent effectuer les exercices dans n'importe quel ordre. Cependant, demandez-leur de commencer et de finir avec un exercice de jambe et aussi d'essayer d'effectuer les huit exercices dans l'ordre présenté. Utilisez un équipement de musculation pour les huit exercices.
    2. Au cours de chaque séance d'entraînement, demandez aux participants d'effectuer trois séries à 75-80% de 1 RM pour chaque exercice. Augmentez la charge d'environ 5% de la session après qu'un participant peut effectuer 12 répétitions dans les trois ensembles d'un exercice.

3. Essai de cyclisme subimal

Remarque: Effectuez le test de cyclage sous-maxime le 1er jour de test (voir Introduction et Figure 1 ).

  1. Effectuer un test de cycle ergométrique, y compris deux niveaux sous-maxima, chacun pendant 4 min 14 , 15 . Réglez le premier taux de travail à être faible (30 W) et le second à 60-120 W, sans pause entre les charges sur le cycle ergomètre.
    REMARQUE: la première charge est la même pour tous les sujets, mais le deuxième et dernier niveau sous-maxima devrait être d'environ 65 à 85% de la fréquence cardiaque maximale pour chaque sujet. Les deux charges devraient être identiques avant et après la période d'intervention de 8 semaines de formation.
    1. Baser le deuxième niveau de charge le plus élevé sur les tests de familiarisation effectués avant les essais en demandant à quel point la personne est physiquement active et en faisant passer le sujet pendant un court instant; Le responsable du test formera un avis basé sur la fréquence cardiaque du sujet quant à la charge submaximale finale appropriée.
    2. Enregistrez la fréquence cardiaque constante (HR) moyenne à l'aide d'un moniteur de fréquence cardiaque par une courroie de coffre au cours de la dernière minute sur les taux de travail bas et élevé, en prenant la moyenne des HR observés à 3:15, 3:30, 3:45 , Et 4:00 min à chaque taux de travail.
    3. Utilisez un dispositif ergo-spirométrique pour déterminer la composition du gaz (O 2 et CO 2 c.-à-d. CO 2 / O 2 ) et quantifiez les valeurs moyennes RER au cours de la dernière minute (de quatre mesures toutes les 15 s) aux deux charges de travail.

4. Force de l'extenseur du genou: couple maximal statique, excentrique et concentrique et le taux de développement de la force

Remarque: Effectuez les mesures de résistance au genou au premier jour de test (voir Introduction et Figure 1 ).

  1. Avant les enregistrements, demandez au sujet d'effectuer un échauffement en faisant du vélo pendant 8 à 10 minutes sur un cycle ergomètre au niveau sous-maxime (c'est-à-dire environ 65 à 85% de la fréquence cardiaque maximale).
  2. Demander au sujet de s'asseoir sur le banc d'un dynamomètre isokinétique. Fixez le coffre du sujet avec des sangles sur les épaules et les hanches. Attachez fermement la tige du sujet à l'arbre du dynamomètre avec deux sangles: l'une au-dessous du genou et une seule abovLa cheville. Alignez l'axe du genou avec le centre de rotation de l'arbre du dynamomètre.
  3. Lorsque le sujet est sécurisé, évaluer la force de genou volontaire maximale en tant que couple de pointe, avec le sujet assis dans le dynamomètre isocinétique. Permettez initialement au sujet d'effectuer plusieurs essais pour se familiariser avec l'équipement de résistance au genou (dynamomètre isocinétique).
  4. Demandez à l'individu d'effectuer quatre prolongements volontaires volontaires excentriques et concentriques (alternativement), avec la jambe droite à une vitesse angulaire constante de 30 deg / s. Réglez la plage de mouvement entre 90 ° et 15 ° (jambe droite = 0 °).
    1. Dans la tâche excentrique, demandez au sujet de résister à l'arbre du dynamomètre avec un effort maximal dans tout le mouvement de l'angle du genou 15 ° à 90 °. Dans la tâche concentrique, demandez au sujet d'appuyer sur la jambe dans l'arbre du dynamomètre dans une extension du genou, aussi dur que possible dans toute la gamme de mouvement.
  5. Laissez reposer 4 minutes après les enregistrements dynamiques. Ensuite, évaluer le couple de contraction volontaire maximal statique (MVC) quatre fois à angle de genou de 65 °. Dans chaque essai statique, demandez aux sujets, assis dans le même dynamomètre, de frapper aussi vite et plus fort que possible contre l'arbre du dynamomètre, qui est maintenant fixé (à 65 °) et ne peut pas être déplacé.
  6. Pour les signaux de couple (force), convertissez les signaux de couple analogiques en numérique en utilisant un convertisseur analogique-numérique relié au dynamomètre isocinétique.
    REMARQUE: Le convertisseur change automatiquement les signaux analogiques du dynamomètre en signaux numériques, qui sont ensuite exportés automatiquement vers l'ordinateur où les données sont collectées.
    1. Réglez la fréquence d'échantillonnage à 5 kHz dans le programme d'analyse logiciel de l'ordinateur. Stockez les signaux numériques sur l'ordinateur pour une analyse de la valeur de résistance suivante avec le programme d'analyse logiciel.
  7. Dans l'analyse ultérieure, utiliserLa valeur la plus élevée obtenue à partir de quatre essais pour chaque sujet dans les mesures excentriques, concentriques et statiques. Dans le programme logiciel, cliquez sur la valeur la plus élevée des quatre essais et notez la valeur de la force affichée sur l'écran de l'ordinateur.
    1. Enregistrez le couple de pointe le plus élevé dans l'excentrique et dans les enregistrements concentriques pour chaque sujet et la valeur de résistance la plus élevée parmi les quatre essais statiques.
      NOTE: Le test du dynamomètre isocinétique de la force de l'extenseur du genou dans une position assise présente une fiabilité et une validité appropriées 16 , 17 .
  8. Mesurez le développement du taux de force (couple) (RFD) pendant 0-30 ms et 0-200 ms dans la valeur la plus élevée trouvée parmi les essais statiques. Réglez la valeur de zéro au niveau de 7,5 Nm pour le début de la contraction de la force de l'extenseur du genou (temps: 0 ms) 18 , 19 . Déplacez le curseur (dans le logiciel pour le muscleAnalyse de la force) à la valeur "7,5 Nm" sur l'échelle y pour obtenir la position pour 0 ms.
    1. Pour l'évaluation préliminaire, positionnez le curseur sur la valeur de 30 ms (après l'heure 0 ms). Notez la valeur indiquant l'augmentation en Nm à 30 ms ( c.-à-d. L'augmentation de Nm de 7,5 Nm = 0 ms). Effectuez la même procédure pour la valeur post-test.
    2. Calculez l'augmentation de pourcentage pour la valeur Nm post-test (numérateur) par rapport à la valeur Nm pré-test (dénominateur) sur la période de 0 à 30 ms. Ainsi, présentez la RFD augmenter en pourcentage du pré-test au post-test. Effectuez les mêmes analyses pour l'intervalle de temps de 0 à 200 ms.

5. Biopsie musculaire

Remarque: Effectuez une biopsie musculaire le jour de test 2 (voir Introduction et Figure 1 ).

  1. Prenez une biopsie musculaire de la partie médiane du muscle musculaire musculaire externe en utilisant un conchotome 20 .
    1. Avant la biopsie, injecter 1-2 ml d'anesthésie locale par voie sous-cutanée et dans le fascia. Après quelques minutes, faites une incision avec un petit scalpel à travers la peau et le fascia, environ 1/3 de la distance de la rotule à la colonne vertébrale iliaque supérieure antérieure. Extrayez environ 100 à 150 mg de tissu musculaire en utilisant le conchotome.
  2. Geler des échantillons pour l'histochimie dans l'isopentane refroidi à son point de congélation dans de l'azote liquide et le conserver à -80 ° C. Conserver un échantillon de 30 à 50 mg de tissu musculaire.
  3. Geler rapidement les échantillons pour l'analyse des protéines dans de l'azote liquide et les conserver à -80 ° C. Conserver un échantillon de 30 à 50 mg de tissu musculaire.

6. OGTT

Note: Effectuez l'OGTT (test oral de tolérance au glucose) le jour de test 3 (voir Introduction et Figure 1 ). Le temps entre l'exercice et l'OGTT doit dépasser 48 h et devrait être similaire entre le pré et le poste- tests. Une OGTT orale de 2 h est utilisée pour déterminer si des échantillons de sang fréquents au cours de ce temps présentent des niveaux normaux ou augmentés, ce qui indique des conditions de diabète ou de prédiabète.

  1. Effectuez le test OGTT le matin sur des sujets qui ont jeûné pendant la nuit et n'ont pas fait d'exercices intensifs le jour de test ou la veille.
  2. Prendre des échantillons de sang (4 mL) des participants en décubitus par une canule veineuse dans la veine antecubitale 15 minutes avant et juste avant l'admission de glucose, suivie de 15, 30, 60, 90 et 120 minutes après l'ingestion du glucose ( 75 g de glucose dans une solution de 250 g / L).
  3. Centrifuger les échantillons de sang à 1 500 xg et 4 ° C pendant 10 min et stocker le plasma à -20 ° C pour une analyse future. Utilisez les échantillons pour effectuer des tests de niveau de glucose standard (étape 7).
  4. Pour le glucose, l'insuline et le peptide c, calculez la zone sous la courbe (AUC) en déterminant l'intégrale temporelle du glucose au-dessus des niveaux basiques de glucose. Utilisez les résultats OGTTPour calculer la sensibilité à l'insuline pour l'ensemble du corps en utilisant la méthode Matsuda 21 , selon l'équation: 10 000 * √ [(Glucose basal * Insulin basal ) * ( Moyenne de glucose * Moyenne d' insuline).

7. Analyse d'échantillon de sang

  1. Quantifier la concentration de glucose dans le plasma veineux avec un analyseur automatisé. Réglez le niveau de tolérance au glucose altéré à des valeurs de glycémie> 7,8 mmol / L après un OGTT de 2 heures 22 .
  2. Utilisez les kits ELISA 22 pour effectuer des analyses plasmatiques de l'insuline et du peptide c. Utilisez un lecteur de plaque. Mettez les plaques ELISA pour l'insuline et le peptide c dans un lecteur de plaques (chacune lors d'une occasion distincte).
    REMARQUE: Le lecteur de plaque mesure la quantité d'insuline et la quantité de peptide c en mesurant les échantillons sur la plaque à certaines absorbances. Les lipides sanguins TG, HDL, l'apolipoprotéine A1 et l'apolipoprotéine B ont été analysés avec des méthodes standard auL'hôpital universitaire Karolinska, Stockholm, Suède.

8. Analyse des échantillons musculaires

  1. Immunoblot
    1. Tout d'abord, congéler l'échantillon de muscle dans un lyophilisateur à une pression inférieure à 10 -1 mbar pendant 12 h. Dissectez-le de sorte qu'il soit exempt de sang et de tissu conjonctif à l'aide d'une aiguille et d'une pince sous un microscope optique. Rangez-le à -80 ° C.
      REMARQUE: Une quantité appropriée de muscle est comprise entre 1 et 5 mg de poids sec, mais le protocole peut être ajusté à moins de 1 mg, tout le chemin à une seule fibre. En raison de la faible quantité de tissu musculaire présent dans une biopsie, les valeurs de ce participant RET n'ont pas été utilisées pour immunoblot.
    2. Homogénéiser les échantillons musculaires Avec un mini batteur de perles dans un tampon glacé (80 μL / mg) composé de 2 mM d'acide (2-hydroxyéthyl) -1-pipérazineéthanesulfonique (HEPES), d'acide éthylènediaminetétracétique 1 mM (EDTA), d'éthylèneglycol-bis 5 mM (ß-aminoéthyléther) -N, N, N ', N'-tétraacet(EGTA) 10 mM, 10 mM de MgCl2, 50 mM de ß-glycérophosphate, 1% de TritonX-100, 1 mM de Na 3 VO 4 , 2 mM de dithiothréitol, 20 μg / mL de leupeptine, 50 μg / mL d'aprotinine, 1% d'inhibiteur de la phosphatase Cocktail et 40 μg / μL de PMSF (fluorure de phénylméthylsulfonyle).
      1. Placez une boule de perles d'oxyde de zirconium de 0,5 mm dans chaque tube avec le muscle. Ajouter un tampon et homogénéiser pendant 2 x 1 min à la vitesse 7-8 (ici, le maximum est 10) et 4 ° C.
    3. Centrifuger l'homogénat pendant 10 min à 10 000 x g. Transférer le surnageant restant dans de nouveaux tubes et jeter le culot contenant les protéines structurales.
    4. Déterminer par spectrophotométrie la concentration de protéines dans le surnageant avec un kit disponible dans le commerce en utilisant un lecteur de plaques à 660 nm 23 .
      1. Ensuite, diluer les échantillons avec 2 fois le tampon d'échantillon de Laemmli et le tampon d'homogénéisation (1: 1) jusqu'à une concentration de protéine finale de 1,5 μg /# 181; L. Chauffer à 95 ° C pendant 5 min pour dénaturer les protéines. Conserver les échantillons dilués à -20 ° C avant l'analyse.
    5. Pour l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide natif (PAGE), charger 30 μg de protéines de chaque échantillon dans des gels de gradient préfabriqués à 18 trous (4 à 20% d'acrylamide) et effectuer une électrophorèse à 300 V pendant 30 minutes sur de la glace.
    6. Equilibrer le gel dans le tampon de transfert (Tris base 25 mM, glycine 192 mM et 10% de methanol) pendant 30 minutes à 4 ° C. Transférer des protéines à des membranes de polyvinylidène fluoré avec des tailles de pores de 0,2 μm à un courant constant de 300 mA pendant 3 h à 4 ° C.
    7. Pour confirmer un chargement et un transfert égal, tacher les membranes avec une tache de protéine totale 24 . Pour chaque protéine cible, charger tous les échantillons de chaque sujet sur le même gel et faire fonctionner tous les gels en même temps.
    8. Bloquer la membrane pendant 1 h à température ambiante dans une solution salée tamponnée au Tris (Tris-base 20 mM, NaCl 192 mM, TBS, pH 7,6) contenant5% de lait non gras.
    9. Incuber les membranes pendant la nuit avec des anticorps primaires (voir la Liste des matériaux) diluée dans du TBS contenant 2,5% de lait non gras et additionnée de 0,1% de Tween-20 (TBS-TM).
    10. Après l'incubation des anticorps primaires, laver les membranes (2 x 1 min plus 3 x 5 min) avec TBS-TM et incuber avec des anticorps secondaires (voir la liste des matériaux) conjuguée à la peroxydase de raifort pendant 1 h à température ambiante. Laver de nouveau avec TBS-TM (2 x 1 min et 3 x 10 min) et les soumettre de nouveau à quatre lavages supplémentaires de 5 minutes avec du TBS.
    11. Appliquer 6-12 mL de substrat chimioluminescent sur la membrane pendant 5 min. Placez la membrane entre deux feuilles de plastique transparentes. Placez les membranes devant une caméra CCD bloquant la lumière externe. Prenez des expositions en série à l'aide d'un filtre caméra chimioluminescente.
      1. Utilisez le logiciel pour acquérir 10 expositions pendant 2 min, ou jusqu'à ce que les signaux soient saturés. Utilisez une configuration standard, à la fois pour les paramètres du filtre optique tO acquérir la chimioluminescence, ainsi que pour les réglages de l'objectif.
    12. Utilisez l'exposition la plus élevée qui n'entraîne pas la saturation et marquez les contours de la bande. Quantifier les bandes comme intensité x mm 2 en utilisant le même logiciel. Soustraire le bruit de fond de l'intensité de la bande. Présentez les résultats par rapport à la tache de protéine totale et l'exprimez comme la variation en pourcentage par rapport à la ligne de base.
  2. Histochimie
    NOTE: La technique d'histochimie ci-dessous est basée sur les méthodes décrites dans une publication antérieure 25 .
    1. Pour l'histochimie, découper des sections transversales en série (10 μm) à -20 ° C à l'aide d'un cryostat. Monter les sections transversales sur les lames de verre stockées dans une cuvette en verre et sécher à l'air les tranches de biopsie à température ambiante.
    2. Préparer des solutions tampons pour chaque niveau de pH pour la pré-incubation à pH 4,3, 4,6 et 10,3 pour la coloration par ATPase 26 . Pour visualiser les capillaires, staDans les sections transversales en utilisant la méthode amylase-PAS 27 .
    3. Calibrer un pH-mètre en versant des solutions d'étalonnage dans des béchers calibrés étiquetés. Appuyez sur le bouton approprié pour sélectionner le pH dans le menu principal.
      1. Rincez la sonde avec de l'eau désionisée et placez la sonde dans le premier bêcher d'étalonnage. Assurez-vous qu'il n'y a pas de bulles d'air dans la membrane. Mesurez la première solution d'étalonnage, puis présentez la prochaine solution d'étalonnage (l'affichage demandera la prochaine solution).
      2. Rincez la sonde avec de l'eau désionisée puis placez-la dans le deuxième bêcher d'étalonnage. Assurez-vous qu'il n'y a pas de bulles d'air dans la membrane. Mesurez une deuxième solution d'étalonnage et passez à la prochaine solution d'étalonnage.
      3. Rincez la sonde avec de l'eau désionisée et placez-la dans un troisième bêcher d'étalonnage. Assurez-vous qu'il n'y a pas de bulles d'air dans la membrane. Mesurez la troisième solution d'étalonnage.
        REMARQUE: lorsque l'étalonnage estBien, l'affichage affichera brièvement "3ème Buffer OK" et retourne ensuite au menu principal.
    4. Utilisez les tampons comme suit pour la coloration ATPase.
      1. Pour préparer une solution au pH 10.3, utiliser deux solutions différentes: (A) 4,506 g de glycine, 4,8 g de CaCl 2 , 3,51 g de NaCl et 600 ml de dH 2 O et (B) 2,177 g de NaOH et 540 ml De dH 2 O. Conservez les solutions dans une chambre froide ou un réfrigérateur. Utilisez-les dans un mois.
      2. Pour préparer des solutions aux pH 4.3 et 4.6, effectuer "préincubation acide". Préparer l'acide pour la préincubation en utilisant: 6,47 g d'acétate de Na, 3,7 g de KCl et 500 ml de dH 2 O. Ensuite, préparer une solution de CaCl 2 à 1% en dissolvant 2,5 g dans 250 ml de dH 2 O. Préparer 2 % De solution de CoCl 2 en dissolvant 5 g dans 250 ml de dH 2 O.
      3. Stockez et utilisez ces solutions comme mentionné ci-dessus. Enfin, préparez 0,2% de sulfure d'ammonium parEn mélangeant 800 μL de 20% (NH 4 ) 2 S dans 40 ml de dH 2 O. Préparez ce dernier fraîchement.
    5. Préparez des solutions à certaines valeurs de pH comme suit. Après l'étalonnage du pH-mètre, retirez les cuvettes et les chlorures de calcium et de cobalt du réfrigérateur et laissez-les réchauffer à température ambiante avant coloration.
      1. Pour pH 10.3 , ajouter environ 25 ml de solution A à un petit biscuit en verre (environ 70 ml). Mesurer le pH. Continuez à ajouter la solution B jusqu'à ce que le pH requis de 10,37 soit atteint. Si la coloration est trop sombre, augmenter le pH. Si elle est trop brillante, réduisez le pH.
      2. Pour pH 4,6 , ajouter environ 25 ml de "préincubation acide" à un petit bécher en verre. Mesurer le pH. Réduire le pH en utilisant de l'acide acétique 5 M. Si l'image de la tache est trop sombre, essayez d'alléger à l'aide d'un pH amélioré. Si elle est trop brillante, obscurcir avec un pH réduit. Si la coloration ne vous aide pas, essayez un autre pH: 4,8 inst.Ead de 4.6.
      3. Pour pH 4,3 , faire la même chose que pour 4,6, mais ajouter plus d'acide acétique. Diminuez le pH si la tache est trop brillante et augmentez le pH s'il est trop sombre pour que les fibres soient spécifiées.
      4. Préparez la solution ATP comme suit. Peser 0,017 g d'ATP par cuve (10 mL), donc 0,051 g pour 3 cuvettes ou 0,068 g pour 4 cuvettes. Prendre 30 mL (pour 3 cuvettes, 10 mL / cuve) de solution à pH 10.3 (utiliser un verre à cylindre) et le mettre dans un bécher en verre avec de l'ATP pesé.
        1. Mélanger soigneusement et mesurer le pH. Réduisez le pH en utilisant HCl concentré jusqu'à ce que le pH atteigne exactement 9,40.
      5. Pour l'incubation à différentes valeurs de pH, procédez comme suit. Placer la solution 10.3 dans une cuve et l'incuber dans un bain d'eau à 37 ° C pendant 9 min. Placer la solution 4.3 dans une autre cuve et l'incuber à température ambiante pendant 5 min. Placez la solution 4.6 dans la dernière cuvette et incube à la RT pendant 1 min.
      6. Suivant le pH préféréProcédure d'incubation, appliquer le contenu de chaque cuvette comme suit. Laver 15 fois avec du dH 2 O. Ajouter la solution d'ATP (0,170 g d'ATP / 100 mL de H 2 O) à l'échantillon de biopsie. Incuber dans un bain d'eau à 37 ° C pendant 30 min. Laver 15 fois avec dH 2 O.
      7. Ajouter la solution de CaCl 2 (1 g de CaCl2 / 100 mL de H 2 O) à l'échantillon de biopsie dans les cuvettes. Incuber à la RT pendant 3 min. Laver 15 fois avec du dH 2 O. Ajouter la solution de CoCl 2 (2 g de CoCl 2/100 mL de H 2 O) à l'échantillon de biopsie dans les cuvettes. Incuber à la RT pendant 3 min. Laver 15 fois avec dH 2 O.
      8. Mettez-la (NH 4 ) 2 S pendant 30 s et lavez-la rapidement 15 fois sous la hotte aspirante. Collez les tranches de biopsie sur le verre coulissant. Pour éviter les bulles, serrer les biopsies, mais pas trop dur.
    6. Sélectionnez une région de la section transversale sans artefacts ou coupes longitudinales de la fibre. Analyser sous un liMicroscope utilisant le logiciel.
    7. Évaluer la zone transversale (CSA), les capillaires et la classification du type de fibre ( c'est -à- dire type I, IIA ou IIX) par analyse d'image par ordinateur d'une moyenne d'au moins 150-200 fibres par biopsie. À partir d'une image microscopique des fibres musculaires dans les sections transversales, assurez-vous que les trois types de fibres musculaires ( c'est -à- dire type I, IIA et IIX) présentent différentes nuances de blanc à gris à noir, en fonction de la coloration du pH ( c.-à-d. 4.34, 4.65 et 10.37).
    8. Commencez par marquer certaines fibres de type I. Ensuite, le programme enregistre automatiquement les autres fibres de type I. Vérifiez que toutes les fibres de type I sont correctement marquées. Pour marquer une certaine fibre, cliquez sur le bouton "Vector". Utilisez le curseur pour mesurer la zone pour chaque fibre musculaire sélectionnée individuellement.
    9. Après l'analyse des fibres de type I, continuez la même procédure pour le type IIA et le type IIX. La moyenne ± SEM pour chaque type de fibre musculaire ( c.-à-d. Type I, IIA et IIX) devraient être calculés en fonction de la quantité de fibres et des CSA pour les groupes RET et CON.
      Note: La section transversale (CSA), les capillaires et la classification du type de fibre ( c.-à-d. Type I, IIA et IIx) ont été évaluées d'une moyenne de 163 ± 9 fibres par biopsie.

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Representative Results

Matériel

Dans l'étude, 21 femmes et hommes relativement sains, âgés de 65 à 80 ans et ayant des valeurs d'IMC comprises entre 20 et 30 kg · m -2 ont participé et ont été randomisés en deux groupes. Les individus des deux groupes avaient des niveaux d'activité physique relativement bas ( c.-à-d., Un niveau d'activité physique quotidien modéré et aucune formation d'exercice régulière). Un groupe (n = 12, 6 femmes et 6 hommes) a effectué RET sous un entraîneur pendant 1 h trois fois par semaine pendant huit semaines, et l'autre groupe a servi de témoins (n ​​= 10, 5 femmes et 5 hommes). Les groupes RET et CON étaient équilibrés en termes d'âge, de sexe et d'IMC ( tableau 1 ). Plus de sujets ont été recrutés au groupe RET pour compenser les décrocheurs; Plus étaient prévus dans le groupe RET sur le groupe CON.

</ Td> RET (n = 12) CON (n = 9)
Pré Poster Pré Poster
Âge (années) 71,4 ± 1,1 72,0 ± 1,4
IMC 24,6 ± 0,8 24,9 ± 0,8 23,2 ± 0,8 23,2 ± 0,8
poids (kg) 70,4 ± 2,9 71,1 ± 2,8 67,4 ± 3,9 67,6 ± 3,9
FFM (kg) 51,0 ± 2,3 52,4 ± 2,1 ** 47,6 ± 4,1 48,6 ± 4,3
La coupe transversale de la cuisse estA (cm²) 188,9 ± 9 200 ± 8 *** † 155 ± 12 154 ± 11
Fibre Section transversale (cm²) Type I 5452 ± 393 5567 ± 362 4889 ± 323 4807 ± 354
Type IIa 4230 ± 610 # 4484 ± 434 # 4114 ± 535 # 3971 ± 494 #
Type Iix 3678 ± 634 # 3554 ± 552 # 3392 ± 889 # 2913 ± 427 #

Tableau 1: Caractéristiques des participants. RET, entraînement à la résistance; CON, contrôle; IMC, masse corporelle index; FFM, masse sans graisse. Les valeurs sont de 12 (RET) et 9 (CON), à l'exception de la section transversale de la fibre (RET, n = 10; CON, n = 7) et sont présentées comme moyenne ± SEM. **, p <0,01 par rapport au pré; ***, p <0,001 par rapport au pré; †, p <0,05 par rapport à la publication CON; †††, p <0,001 par rapport à la poste CON; #, P <0,05 par rapport au type I. Ce tableau a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28

Les utilisateurs bêta-bloquants et ceux atteints d'une maladie coronarienne et de problèmes neurologiques ou articulaires sévères ont été exclus. À la ligne de base, certains sujets présentaient: une pression artérielle élevée (2 dans chaque groupe); Dépression (1 dans chaque groupe); Et des médicaments pour la dyslipidémie (2 dans RET et 1 dans CON), l'hypothyreose (1 dans RET), un stade précoce de la maladie de Parkinson (RET). Les médicaments ont été pris sporadiquement pour l'asthme (1 en RET) et les problèmes rhumatismaux (1 dans CON). Une personne avait un pacemakeR (CON).

Un sujet de RET a interrompu la formation après 6 semaines en raison d'une douleur au dos mais était encore inclus dans l'étude. Un sujet CON initial a été exclu en raison de problèmes de genou lors du pré-test de résistance. Les personnes atteintes d'asthme et du stimulateur cardiaque ont été exclus du test du cycle.

Les sujets ont donné leur consentement écrit après avoir été informé des inconvénients possibles et des risques lors des séances de test et de formation.

Les données sont présentées comme moyen ± SEM. Les différences entre RET et CON ont été testées pour une signification statistique avec des ANOVA à deux sens répétés utilisant un programme statistique. Lorsque des effets principaux importants ou des interactions ont été montrés, les différences ont été établies avec des analyses post-hoc (Fisher LSD). La signification statistique a été acceptée à p <0,05.

Figure 2A ). Le dynamomètre a également montré le taux de développement de force (RFD), avec une augmentation de 52% (au 0-30 ms initial) pour le groupe RET ( Figure 2B ). Pour le groupe CON, la résistance concentrique a été réduite pendant la période d'intervention. La charge de formation pour RET s'est améliorée de 19 à 72% pour les exercices d'entraînement effectués.

Figure 2
Figure 2: résultats de mesure de la force. L'effet de la résistance ex(CO) ou la période de contrôle (CON) sur ( A ) statique (STAT), excentrique (ECC) et le couple concentrique (CONC) et le taux de développement de la force ( B ) pendant 0-30 ms et 0- 200 ms d'extension de genou statique. Les valeurs sont de 12 sujets (RET) et 9 (CON) et sont présentés en pourcentage de variation par rapport aux valeurs basales (moyenne ± SEM). *, P <0,05 versus pré; **, p <0,01 par rapport au pré; ***, p <0,001 par rapport au pré. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

À partir des échantillons de biopsie musculaire, l'histochimie a indiqué que la quantité de fibre de type IIa augmentait, et il y avait une tendance à une diminution de IIx pour le groupe RET. Ainsi, le groupe RET a montré une modification à unPlus de profil oxydatif en termes de composition fibreuse ( figure 3 ). Notez que des sections transversales fiables n'ont pas pu être obtenues à partir des biopsies de quatre matières (deux de chaque groupe) et les résultats de ces sujets ont été exclus.

figure 3
Figure 3: résultats de la composition du type de fibre musculaire. L'effet de la formation à l'effort de résistance ( A , RET) ou la période de contrôle ( B , CON). Les valeurs sont de 10 sujets (RET) et 7 (CON) et sont présentés comme moyenne ± SEM. (*), P = 0,068 versus pré; **, p <0,01 par rapport au pré; †, p <0,05 par rapport à la publication CON. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 CliCk ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

En outre, les analyses Western Blot pour la détermination du contenu en protéines liées à la signalisation de la synthèse des protéines musculaires ont montré une augmentation de 69% pour Akt et mTOR (cible mammifère de la rapamycine) parmi le groupe RET ( Figure 4A et Figure 5 ). Les analyses de Western Blot ont également prouvé, parmi les protéines mitochondriales, une augmentation d'environ 30% pour le complexe OXPHOS II et la citrate synthase et de 90% pour le complexe IV dans le groupe RET ( Figure 4B et Figure 5 ). Les anticorps primaires utilisés étaient mTOR, Akt et OXPHOS. Le HRP anti-lapin ou anti-souris a été utilisé comme anticorps secondaire. Les bandes de protéines pour le complexe OXPHOS I n'étaient pas clairement visibles et ces données ont été rejetées.

Figure 4 Figure 4: Résultats des protéines musculaires. L'effet de la formation à l'effort de résistance (RET) ou une période de contrôle (CON) sur les changements dans le contenu musculaire des protéines Akt et mTOR ( A ) et des protéines mitochondriales ( B ). Akt, protéine kinase B; MTOR, cible de mammifère de la rapamycine; CS, citrate synthase. Les valeurs sont le moyen ± SEM à partir de 11 (RET) et 9 (CON) sujets. *, P <0,05; **, p <0,01; ***, p <0,001 contre basal. †, p <0,05; ††, p <0,01; †††, p <0,001 par rapport à la publication CON. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5 = "/ Files / ftp_upload / 55518 / 55518fig5.jpg" />
Figure 5: images Western Blot. Protéine de la protéine musculaire avant et après huit semaines d'intervention. Des images représentatives d'un sujet dans les groupes RET et CON, respectivement. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Seul le groupe RET a montré une augmentation de la capacité aérobie dans le test du cycle (post-versus pré-test). À la plus forte intensité subimale, la fréquence cardiaque (HR) a montré une forte tendance à diminuer dans le RET et à augmenter dans le groupe CON ( Figure 6A ). En outre, RER (taux d'échange respiratoire = CO 2 / O 2 ) a été considérablement réduit pour le groupe RET uniquement (Lass = "xfig"> Figure 6B).

Figure 6
Figure 6: données cardiovasculaires. Formation d'exercices pré et post-résistance (RET) ou période de contrôle (CON). ( A ) HR, fréquence cardiaque et ( B ) RER, taux d'échange respiratoire pendant le cyclisme à faible intensité (30 W) et haute (60-120 W). Les valeurs proviennent de 11 (RET) et 8 (CON) (deux sujets ont été exclus en raison de l'asthme et de l'utilisation d'un stimulateur cardiaque) et sont présentés comme moyenne ± SEM. (*) P = 0,056 (RET) et p = 0,068 (CON) par rapport au pré; * P <0,05 par rapport au pré. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

S = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Les résultats du groupe RET du test de tolérance au glucose ont montré une glycémie améliorée, à la fois dans les valeurs sanguines après 2 h (14%) et pour la zone sous le Courbe (21%, figure 7A ).

Figure 7
Figure 7: glucose plasmatique pendant l'OGTT. Le test a été effectué pré (●) et post-(○) entraînement à la résistance (RET, A ) ou une période de contrôle (CON, B ). AUC glucose , zone sous la courbe pour la glycémie plasmatique. Les valeurs sont de 12 sujets (RET) et 9 (CON) et sont présentées comme moyenne (glucose plasmatique) et moyenne ± SEM ( glucose AUC ) . * P <0,05 par rapport au pré. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28Rce.jove.com/files/ftp_upload/55518/55518fig7large.jpg "target =" _ blank "> Cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Le profil lipidique du sang s'est amélioré pour le groupe RET, avec une diminution de l'apolipoprotéine B (8%). Pour CON, une augmentation a été constatée (10%). En outre, la masse sans graisse (FFM) a augmenté de 3% et de la section transversale de la cuisse (CSA) de 7% pour le groupe RET ( tableau 1 ). Les améliorations évaluées observées après la courte période d'entraînement à la force progressive dans la fonction mitochondriale, la capacité aérobie, la tolérance au glucose, la force musculaire et le pouvoir sont des effets hautement souhaitables sur la santé chez une population âgée.

Les huit exercices de musculation sont présentés à la figure 8 . Chaque tâche de formation a été effectuée 12 fois dans chacun des trois ensembles dans chaque séance de formation 3 fois par semaine pendant huit semaines.


Figure 8: Les huit exercices d'entraînement. Les exercices ont été effectués à 75-80% de 1 RM, 12 fois / ensemble, avec trois ensembles / exercice et formation. Les exercices ont été: "pression des jambes" et "crampes abdominales" ( A ), "presse à poitrine" et "extensions arrière" ( B ), "presse à épaule" et "aviron assis" ( C ) et "extensions de jambe" et " Jambes "( D ). La gamme des mouvements dans les exercices de musculation sont présentés ici. Dans le frottement abdominal assis, le coffre doit être déplacé de la position verticale à une flexion du tronc avant de 60 °. Dans l'extension arrière arrière assise, le coffre, à partir d'une position assise presque verticale, est déplacé vers l'arrière jusqu'à une position horizontale du coffre posé. Les exercices assis, les jambes et l'extension des jambesNs, ont été effectués à partir des jambes dans 90 ° de flexion du genou et se terminent juste avant que les jambes ne soient redressées (près de 0 ° dans les genoux). Les pattes de jambe (dans la position encline) sont faites de jambes presque droites à environ 100 ° de flexion du genou. Les exercices assis, la poitrine et la presse à l'épaule ont été effectués à partir de 90 ° de flexion du coude juste avant la fin des bras (près de 0 °). Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Discussion

Dans cette étude, un certain nombre de techniques ont été utilisées pour étudier les effets de la formation de résistance progressive à court terme sur la fonction / la morphologie musculaire des sujets âgés, la capacité aérobie et la tolérance au glucose. La principale constatation était que, par rapport à un groupe témoin, de nombreuses améliorations se sont produites dans la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force, la puissance et la qualité musculaire ( c'est-à-dire les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire et la composition des fibres musculaires). Une augmentation a été, par exemple, observée pour: la force maximale d'extension statique, excentrique et concentrique du genou (8-12%); Les charges d'entraînement (19-72%), le taux maximal de développement de la force (RFD) au début 0-30 ms (52%); Plusieurs protéines mitochondriales (30-90%); Les protéines Akt et mTor, impliquées dans la synthèse des protéines musculaires (69%).

Les personnes âgées peuvent avoir des difficultés avec une santé soutenue pendant un tel projet. Il faut être conscient du risque de diverses blessures causées par le témoinNg et formation chez les personnes âgées non formées. Une personne du groupe RET à la fin de la période de formation a eu une rechute d'anciens problèmes de dos. Cependant, aucune blessure ou inconfort survenu au cours du projet de formation n'est resté pendant un certain temps après la fin de l'enquête parmi les anciens participants. Des modifications peuvent parfois être faites en ce qui concerne quand, combien, et combien intensément la formation devrait être faite. En ce qui concerne le régime de formation à la force, il est préférable que l'entraîneur enregistre la charge obtenue pour chaque exercice de formation et le sujet à chaque séance de formation afin qu'une progression correcte puisse être suivie tout au long de la période. Pendant la mesure de la force avec le dynamomètre isocinétique, il est important d'éviter toute erreur dans la procédure de mesure afin que les sujets âgés ne manquent pas leurs performances maximales lors de leurs essais. Pour cette raison, il est utile d'avoir des échauffements. Utilisez 8-10 min de cycle d'ergomètre à des niveaux inférieurs à la mesure de la résistanceS, suivies d'essais initiaux comme procédure de familiarisation dans le dynamomètre pour les enregistrements de force du genou. En outre, il est judicieux d'effectuer quatre enregistrements pendant les enregistrements de chaque type de contraction de la force musculaire; La valeur la plus élevée trouvée peut être sélectionnée. Il est également intéressant d'examiner la modification de l'évaluation de la force par rapport à la vitesse lors de la réalisation de la puissance du paramètre de test. En particulier, le pouvoir accru est un facteur important pour améliorer la santé chez les personnes âgées. En ce qui concerne la biopsie, les sujets sont invités à éviter l'aspirine ou d'autres agents anti-coagulation avant et après la biopsie. En ce qui concerne la détermination de la zone de fibre musculaire dans les biopsies en double de la même jambe pour le type I, le type 2A et le type 2B, les erreurs signalées sont d'environ 10, 15 et 15% respectivement 29 . Ceci doit être pris en compte lors de l'évaluation d'une telle analyse à partir d'une biopsie musculaire.

Les limites comprennent les préoccupations concernant Western blot; La méthode ne donne aucune information sur la localisation des protéines et dépend fortement de la spécificité et de la qualité de l'anticorps (un problème majeur). L'analyse multi-étapes augmente le risque d'erreurs et aggrave le dépannage. Cependant, il existe plusieurs avantages de Western Blot: il est relativement bon marché et rapide. Il donne une sortie de données élevée par rapport à la quantité de tissu requise; On acquiert des informations sur l'expression des protéines et la taille des protéines; Et enfin, le coefficient de variation est généralement inférieur à 5%. La période de formation à la force n'a été que de huit semaines, et aucune autre mesure de suivi n'a été faite avec ces personnes âgées. Les tests de tolérance au glucose basés sur des solutions de glucose (OGTT) ne sont pas considérés comme appropriés, car lorsque le glucose est injecté directement dans le sang. Cependant, la méthode utilisée avec OGTT est moins chère, plus facile à administrer et est largement utilisée dans la clinique. En ce qui concerne les mesures de résistance avec le dynamomètre isocinétique, Seuls les muscles contribuant à la force de l'extenseur du genou ont été étudiés, et non les autres groupes majeurs de muscle corporel.

En plus d'une résistance améliorée, la formation de résistance a également amélioré la tolérance au glucose et la capacité d'oxydation musculaire. Il y a eu une forte augmentation de la charge d'entraînement pour chaque exercice effectué (19-72%), démontrant que la formation de résistance a permis des améliorations substantielles de la force globale. Les mesures avec un dynamomètre isocinétique ont fourni des informations plus détaillées sur la fonction de l'extenseur du genou. Le couple pendant la contraction statique, excentrique et concentrique a augmenté de 8 à 12%. En outre, la formation de résistance a entraîné une forte augmentation (52%) du taux de développement de la force (RFD) pendant la phase initiale de contraction (0-30 ms), alors qu'elle était inchangée entre 0-200 ms. Le protocole de formation était bien toléré et, contrairement à nos attentes, il n'y avait pas de décrochage dans le groupe RET.

Résultat de formation de résistanceD dans l'hypertrophie, mesurée en augmentant le FFM, la circonférence de la cuisse et la section transversale de la cuisse. Le CSA des différents types de fibres musculaires n'a pas été modifié de manière significative après le RET, mais il y a eu un changement dans la composition du type de fibre du type IIx au type IIa. Comme les fibres de type IIa sont plus grandes que les fibres de type IIx, cela a contribué à l'augmentation de la masse musculaire. Dans le groupe RET, cela indique que la synthèse des protéines a été améliorée. La voie de signalisation moléculaire sous-jacente pour la synthèse des protéines implique l'activation d'Akt et de mTOR. Les personnes âgées ont moins de protéines mTOR dans le muscle 30 , ce qui peut restreindre la synthèse des protéines. Une découverte romantique intéressante est l'augmentation des taux de protéines de mTOR et Akt dans le groupe RET. L'augmentation observée du mTOR ici peut contrecarrer toute résistance anabolique possible et contribuer à une synthèse accrue des protéines.

VO 2max ou, plus encore, VO 2peak , est souvent considéré comme le maximum VO 2 mesuré lors d'un test où le taux de travail augmente progressivement jusqu'à l'épuisement. Cependant, chez les personnes âgées et fragiles, il est problématique d'utiliser des tests d'exercice exhaustifs. Un problème est qu'il n'est pas rare que les personnes âgées présentent une maladie cardiovasculaire latente qui, lors d'un test d'exercice exhaustif, entraîne un risque accru de crise cardiaque. Un autre problème, plus technique, est que la réduction de la force musculaire plutôt qu'une limitation cardiorespiratoire peut limiter le taux de travail pendant l'exercice supplémentaire. L'interprétation des données sera, dans ces conditions, plus compliquée. Une autre méthode, utilisée dans cette étude, est de mesurer les RH et les RER à un taux de travail fixe avant et après l'intervention. Les résultats ont montré que les HR avaient tendance à diminuer dans le RET mais à une augmentation du groupe CON. Cela suggère que la formation de force améliore le VO 2max et la capacité d'exercice de l'endurance. Ces résultats correspondent aux résultats des 9 ,"Xref"> 31, mais pas tous les 32 , études précédentes. En outre, plusieurs résultats dans cette étude montrent que la capacité aérobie musculaire s'améliore ( c.-à-d., Avec des modifications à une composition de type de fibre plus oxydante et une augmentation de plusieurs protéines mitochondriales). Bien qu'il soit bien connu que l'exercice d'endurance améliore la capacité aérobie musculaire chez les personnes âgées, les études d'entraînement en force donnent une vision plus contradictoire 8 , 9 , 10 , 33 . Les différences dans l'état de la formation initiale et les programmes de formation peuvent expliquer les résultats différents dans différentes études. Les résultats actuels montrent une augmentation robuste de plusieurs protéines mitochondriales après seulement huit semaines de formation (les périodes d'intervention précédentes ont été> 12 semaines) démontrent que la formation à la résistance peut être une stratégie efficace pour améliorer la capacité d'oxydation musculaire.

Malgré l'intervention courte, une tolérance au glucose améliorée a été observée dans le groupe RET, comme en témoigne la réduction du taux de glucose dans l'AUC et de GLU 120 min . Bien que l'obésité et l'inactivité physique soient des facteurs associés à un risque accru de résistance à l'insuline et de diabète de type 2, les mécanismes moléculaires demeurent obscurs. La composition corporelle altérée avec une masse musculaire accrue contribuera probablement à la tolérance au glucose améliorée dans le groupe RET. En outre, on a émis l'hypothèse que la résistance à l'insuline est liée à un mode de vie sédentaire, avec un excès d'apport lipidique conduisant à une lipotoxicité, un dysfonctionnement mitochondrial et un stress oxydatif 3 . La présente étude montre que la formation de résistance entraîne une augmentation robuste des protéines oxydatives mitochondriales. Nous supposons que l'augmentation de la capacité d'oxydation musculaire est un facteur expliquant l'augmentation de la tolérance au glucose.

Les enquêtes menées à plus long terme sont desirCapable de montrer si et pour combien de temps les effets sur la santé persistent en termes d'amélioration de la capacité aérobie musculaire, de la force, de la puissance, du glucose et des valeurs lipidiques. En outre, il est intéressant de déterminer la dose suffisante d'entraînement régulier de la force chez les personnes âgées. Les applications futures sont également des mesures de résistance dans les groupes musculaires majeurs autres que les extensions du genou. On peut également faire plusieurs autres analyses détaillées dans les cellules musculaires concernant diverses protéines et fonctions à l'intérieur et à l'extérieur des mitochondries.

Il est important d'avoir un jour entre chaque jour de test sans activité physique vigoureuse ou prolongée, le même jour ou la veille des tests, car cela peut influencer le résultat des évaluations. Des exemples de mesures critiques concernant l'histochimie et la coloration ATPase pour la composition du type de fibre comprennent s'assurer que la pièce de la biopsie est traitée avec de l'isopentane peu de temps après la prise de la biopsie et que l'isopentane est à la droiteT température afin que la biopsie ne soit pas détruite. En outre, la pièce de biopsie doit être «étirée ou installée», de sorte que les fibres indiquent dans le même sens, avant le traitement par l'isopentane. Lors de la coloration, le pH et la température du laboratoire doivent être optimales (et c'est difficile à prévoir). Cependant, c'est la seule façon d'assurer les types de fibres et la zone des fibres. En outre, la méthode est rapide, montrant les résultats dans les deux jours, et la technique est relativement peu coûteuse, sans produits coûteux ni produits chimiques ni dispositifs nécessaires.

L'amélioration nette de la capacité aérobie musculaire après la formation de force met en évidence la vision selon laquelle l'exercice d'endurance est le mode d'exercice préféré. Cependant, chez les personnes âgées de faible VO 2 max et de la force musculaire, l'exercice d'endurance doit être effectué à de faibles intensités. L'un des principaux stimuli de la biogenèse mitochondriale est le stress énergétique musculaire 34 . Forme de formation induUn stress énergétique local majeur, alors que cela est moins important lors de l'exercice d'endurance de faible intensité. Nous émettons l'hypothèse que chez les personnes âgées, la formation de force est plus efficace que l'exercice d'endurance pour améliorer la capacité aérobie musculaire. En outre, compte tenu des améliorations apportées à un certain nombre de paramètres liés à la santé et à la conformité élevée, une formation en force peut être recommandée pour les personnes âgées.

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Disclosures

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents.

Acknowledgments

Les auteurs remercient Andrée Nienkerk, Dennis Peyron et Sebastian Skjöld de superviser les séances de formation et plusieurs tests; Aux participants; À Tim Crosfield pour la révision linguistique; Et au soutien économique de l'École suédoise des sciences du sport et de la santé.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Western blot
Pierce 660 nm Protein Assay Kit Thermo Scientific, Rockford, IL, USA 22662
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate  Thermo Scientific 34096
Halt Protease Inhibitor Cocktail (100x) Thermo Scientific 78429
Restore PLUS Western Blot Stripping Buffer Thermo Scientific 46430
Pierce Reversible Protein Stain Kit for PVDF Membranes Thermo Scientific 24585
10 st - 4–20% Criterion TGX Gel, 18 well, 30 µL Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA, USA 567-1094
Immun-Blot PVDF Membrane  Bio-Rad 162-0177
Precision Plus Protein Dual Color Standards  Bio-Rad 161-0374
2x Laemmli Sample Buffer Bio-Rad 161-0737
10x Tris/Glycine Bio-Rad 161-0771
2-Mercaptoethanol Bio-Rad 161-0710
Tween 20 Bio-Rad P1379-250ML
Band analysis with Quantity One version 4.6.3.software Bio-Rad
1% phosphatase inhibitor coctail Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA
Antibodies
mTOR (1:1,000) Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA 2983
Akt (1:1,000) Cell Signaling, Danvers 9272
Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10,000) Cell Signaling, Danvers
Citrate synthase (CS) (1:1,000) Gene tex, San Antonio, California, USA
OXPHOS (1:1,000) Abcam, Cambridge, UK
Equipment - Analysis of muscle samples
Bullet Blender 1.5 for homogenizing Next Advance, New York, USA
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Histochemistry
Mayer hematoxylin HistoLab, Västra Frölunda, Sweden  1820
Oil Red o Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA 00625-25y
NaCl Sigma-Aldrich 793566-2.5 kg
Cobalt Chloride Sigma-Aldrich 60818-50G
Amylase Sigma-Aldrich A6255-25MG
ATP Sigma-Aldrich A2383-5G
Glycine VWR-chemicals / VWR-international, Spånga, Sweden 101196X
Calcium Chloride VWR-chemicals / VWR-international 22328.262
Iso-pentane VWR-chemicals / VWR-international 24872.298
Etanol 96% VWR-chemicals / VWR-international 20905.296
NaOH MERCK, Stockholm, Sweden 1.06498.1000
Na acetate MERCK 1.06268.1000
KCl MERCK 1.04936.1000
Ammonium Sulphide MERCK U1507042828
Acetic acid 100% MERCK 1.00063.2511
Schiffs´ Reagent MERCK 1.09033.0500
Periodic acid MERCK 1.00524.0025
Chloroform MERCK 1.02445.1000
pH-meter LANGE HACH LANGE GMBH, Dusseldorf, Germany
Light microscope Olympus BH-2, Olympus, Tokyo, Japan
Cryostat  Leica CM1950 Leica Microsystems, Wetzlar, Germany
Leica software Leica Qwin V3 Leica Microsystems
Gel Doc 2000 - Bio-Rad, camera setup Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Software program Quantift One - 4.6 (version 4.6.3; Bio Rad) Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Oral glucos tolerance test, OGTT
Glukos APL 75 g APL, Stockholm, Sweden 323,188
Automated analyser Biosen 5140 EKF Diagnostics, Barleben, Germany
Insulin and C-peptide in plasma kit ELISA Mercodia AB, Uppsala Sweden 10-1132-01, 10-1134-01
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Further equipment
Measures of fat-free mass FFM-Tanita T5896, Tanita, Tokyo, Japan
Strength training equipment for all training exercises Cybex International Inc., Medway, Massachusetts, USA 
Cycle ergometer  Monark Ergometer 893E, Monark Exercises, Varberg, Sweden 
Heart rate monitor RS800, Polar Polar Electro OY, Kampele, Finland
Oxycin-Pro - automatic ergo-spirometric device Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Germany
Isokinetic dynamometer, Isomed 2000, knee muscle strength D&R Ferstl GmbH, Henau, Germany
CED 1401 data acquisition system and Signal software Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK
Software for muscle strength analysis, Spike 2, version 7 Signal Hound, LA Center, WA, USA
Statistica software for statistical analyses Statistica, Stat soft. inc, Tulsa, Oklahoma, USA
Muscle biopsy equipment
Weil Blakesley conchotome Wisex, Mölndal, Sweden
Local anesthesia  Carbocain, 20 mL, 20 mg/mL; Astra Zeneca, Södertälje, Sweden 169,367
Surgical Blade Feather Safety Razor CO, LTD, Osaka, Japan  11048030

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References

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Chimie numéro 125 Exercice entraînement de résistance force mitochondrie mTOR capacité aérobie sensibilité à l'insuline tolérance au glucose.
Amélioration de la force, de la puissance, de la capacité aérobie musculaire et de la tolérance au glucose grâce à la formation à long terme de la force progressive chez les personnes âgées
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Andersson, E. A., Frank, P., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Moberg, M., Sahlin, K. Improving Strength, Power, Muscle Aerobic Capacity, and Glucose Tolerance through Short-term Progressive Strength Training Among Elderly People. J. Vis. Exp. (125), e55518, doi:10.3791/55518 (2017).

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