Contrôle autonome et réflexes liés à l'exercice

Le système nerveux autonome orchestre la réponse cardiovasculaire à l'exercice. Un signal anticipateur (feed-forward) provenant des centres cérébraux supérieurs, appelé commande centrale, et des réflexes de rétroaction (feedback) issus des muscles en activité et des capteurs de pression artérielle, régulent conjointement la fréquence cardiaque, la contractilité et le tonus vasculaire. Ces mécanismes augmentent le débit cardiaque, redistribuent le flux sanguin et maintiennent la pression artérielle à mesure que l'activité s'intensifie.

Definition

Le contrôle autonome de l'exercice est la régulation de la fréquence cardiaque, de la contractilité cardiaque et du tonus vasculaire par les efférences parasympathiques et sympathiques, coordonnées par la commande centrale et par des réflexes provenant des muscles squelettiques (le réflexe pressore d'exercice) et des barorécepteurs artériels.

Scope

Ce sujet aborde le contrôle parasympathique et sympathique du cœur et des vaisseaux pendant l'exercice, le signal anticipateur (feed-forward) de la commande centrale, le réflexe pressore d'exercice (exercise pressor reflex) issu des afférences musculaires, et le réajustement (resetting) du baroréflexe artériel. Il s'agit d'une physiologie de référence et ne fournit pas de directives pour les tests cliniques ou le traitement.

Core questions

• Comment le retrait parasympathique et l'activation sympathique modifient-ils le cœur et les vaisseaux pendant l'exercice ?
• Qu'est-ce que la commande centrale et comment initie-t-elle la réponse cardiovasculaire ?
• Comment le réflexe pressore d'exercice provenant des muscles en activité ajuste-t-il la circulation ?
• Comment et pourquoi le baroréflexe artériel est-il réajusté (reset) pendant l'exercice ?

Key concepts

• Retrait parasympathique
• Activation sympathique
• Commande centrale
• Réflexe pressore d'exercice (mécanoréflexe et métaboréflexe musculaire)
• Réajustement (resetting) du baroréflexe artériel
• Sympatholyse fonctionnelle

Mechanisms

Au début de l'exercice, le retrait du tonus parasympathique cardiaque augmente rapidement la fréquence cardiaque, après quoi l'augmentation de l'activité sympathique élève davantage la fréquence et la contractilité et provoque la constriction des lits vasculaires inactifs (Rowell, 1974). Un signal anticipateur (feed-forward) provenant des centres moteurs et supérieurs, la commande centrale, établit le schéma initial des efférences autonomes en parallèle avec la commande motrice vers le muscle (Fadel & Raven, 2013). La rétroaction (feedback) provenant du muscle en contraction via des afférences sensibles mécaniquement et métaboliquement, le réflexe pressore d'exercice (exercise pressor reflex), renforce l'activation sympathique et soutient la pression artérielle (Mitchell, Kaufman, & Iwamoto, 1983; Smith, Mitchell, & Garry, 2006). Le baroréflexe artériel est réajusté (reset) pour réguler autour de la pression d'exercice plus élevée, ce qui lui permet de continuer à amortir la pression tout en autorisant l'augmentation induite par l'exercice (Raven, Fadel, & Ogoh, 2012).

Clinical relevance

Ces mécanismes neuronaux expliquent comment la fréquence cardiaque et la pression artérielle réagissent à l'effort et fournissent le cadre physiologique pour comprendre les réponses pressores anormales à l'exercice. Cette entrée est une physiologie de référence descriptive et n'est pas destinée à guider le diagnostic individuel, l'évaluation des risques ou le traitement.

Evidence & guidelines

Les preuves sont d'ordre physiologique, issues d'études animales et humaines et de revues intégratives, plutôt que de directives cliniques. Mitchell et ses collègues ont caractérisé le réflexe pressore d'exercice, et les revues de Fadel et Raven ainsi que de Smith et ses collègues synthétisent le contrôle neural de la circulation en santé et en maladie.

History

Les travaux du XXe siècle ont distingué une commande centrale anticipatrice (feed-forward) d'une rétroaction réflexe périphérique (feedback) dans la régulation de la réponse cardiovasculaire à l'exercice. La revue de Mitchell, Kaufman et Iwamoto de 1983 a consolidé le concept du réflexe pressore d'exercice, et des travaux ultérieurs ont établi que le baroréflexe artériel est réajusté (reset) plutôt que désactivé pendant l'exercice.

Debates

Comment la commande centrale et le réflexe pressore d'exercice sont-ils combinés ?

Les contributions relatives de la commande centrale anticipatrice (feed-forward) et des réflexes musculaires de rétroaction (feedback) à la réponse autonome, ainsi que la manière dont le baroréflexe artériel les intègre, demeurent des questions actives, la plupart des preuves soutenant un contrôle complémentaire et redondant plutôt qu'un seul facteur dominant.

Key figures

• Jere Mitchell
• Marc Kaufman
• Peter Raven
• Paul Fadel
• Loring Rowell

Seminal works

• mitchell-1983
• raven-2012
• fadel-raven-2013

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la commande centrale lors de l'exercice ?

La commande centrale est un signal anticipateur (feed-forward) provenant des centres moteurs et supérieurs du cerveau qui active les efférences autonomes en parallèle avec la commande motrice vers le muscle, initiant l'augmentation de la fréquence cardiaque et les ajustements cardiovasculaires à l'exercice.

Qu'est-ce que le réflexe pressore d'exercice ?

C'est un réflexe provenant de terminaisons nerveuses sensibles mécaniquement et métaboliquement dans le muscle en contraction qui renforce l'activité sympathique et contribue à augmenter et à maintenir la pression artérielle pendant l'exercice.