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Une étude randomisée et comparative

Timothy S. Church, MD, MPH, PhD; Conrad P. Earnest, PhD; James S. Skinner, PhD; Steven N. Blair, PED

RÉSUMÉ
Context Une faible capacité cardiorespiratoire est associée à un risque élevé de mortalité, et son amélioration est associée à une réduction de ce risque. Cependant, la relation dose-réponse entre l'activité et l'aptitude physique reste mal comprise.

Objectif Étudier l'effet des doses de 50 %, 100 % et 150 % du niveau d'activité physique recommandé par le groupe de consensus du NIH sur la capacité cardiorespiratoire chez les femmes.

Schéma, cadre et participants Étude contrôlée randomisée de 464 femmes ménopausées sédentaires, en surpoids ou obèses, avec un indice de masse corporelle variant de 25,0 à 43,0 et une pression artérielle systolique de 120,0 à 159,9 mm Hg. Le recrutement s'est déroulé entre avril 2001 et juin 2005 dans la région de Dallas, Texas.

Intervention Les participantes ont été randomisées en quatre groupes différents: 102 étaient dans le groupe témoin sans exercice, 155 dans le groupe de dépense énergétique de 4 kcal/kg par semaine, 104 dans le groupe de 8 kcal/kg, et 103 dans le groupe de 12 kcal/kg, pour la période d'intervention de 6 mois. L'intensité d'entraînement ciblée était la fréquence cardiaque associée à 50 % de la VO2 maximale de chaque femme.

Principal critère d'évaluation Le critère d'évaluation primaire était la capacité respiratoire, mesurée sur cycloergomètre et quantifiée en consommation d'oxygène maximale absolue (VO2 max, l/min).

Résultats Les valeurs absolues moyennes (ET) de VO2 max à l'inclusion étaient de 1,30 (0,25) l/min. Le nombre moyen de minutes (ET) d'entraînement par semaine était de 72,2 (12,3) pour le groupe d'exercice de 4 kcal/kg de dépense énergétique par semaine, 135,8 (19,5) pour le groupe de 8 kcal/kg et 191,7 (33,7) pour le groupe de 12 kcal/kg. Après ajustement sur l'âge, la race/ethnicité, le poids et la fréquence cardiaque maximale, les groupes d'exercice présentaient une augmentation de leur VO2 max absolue de 4,2 % dans le groupe de 4 kcal/kg, 6,0 % dans le groupe de 8 kcal/kg, et 8,2 % dans le groupe de 12 kcal/kg comparé au groupe témoin (p < 0,001 pour chacun vs témoin; p < 0,001 pour la tendance). Il n'y avait pas d'interaction traitement/sous-groupe pour l'âge, l'indice de masse corporelle, le poids, la VO2 absolue initiale, la race/ethnicité ou l'usage initial d'une hormonothérapie. Aucune variation significative n'était observée dans les valeurs de pression artérielle systolique ou diastolique entre l'inclusion et 6 mois, dans chacun des groupes d'exercice vs témoin.

Conclusion Dans cette étude, les femmes ménopausées précédemment sédentaires, en surpoids ou obèses, ont présenté une variation dose-réponse graduelle de la capacité cardiorespiratoire aux différents niveaux d'activité physique.

Trial Registration clinicaltrials.gov Identifier: NCT00011193

JAMA. 2007;297:2081-2091

Uune faible capacité cardiorespiratoire est associée à un risque élevé de maladie cardiovasculaire (MCV) et de mortalité toutes causes confondues, tandis que l'amélioration de l'aptitude physique est associée à une réduction du risque de mortalité.^1-6 Bien que des niveaux supérieurs d'aptitude physique soient associés à des profils de risque de MCV moins défavorables, la relation entre cette aptitude, les MCV et la mortalité toutes causes confondues n'est que faiblement modérée lorsque les facteurs de risques traditionnels de MCV sont pris en compte.^1,4-6 Globalement, la faible capacité cardiorespiratoire est un facteur de risque indépendant majeur de mortalité prématurée. Poursuivre l'identification et le perfectionnement de prescriptions d'exercices efficaces, sans risques, et satisfaisantes pour améliorer cette capacité est d'une importance substantielle en termes de santé publique.

Même si l'aptitude physique comporte une part de génétique, elle est principalement déterminée par les habitudes en matière d'activité physique chez l'adulte, et peut être influencée, de même que la mortalité subséquente, par la modification du niveau d'exercice.^2,7,8 Des rapports antérieurs ont combiné les résultats de différentes études pour générer des courbes dose-réponse relatives aux variations de l'activité et de l'aptitude physique.⁹ Cependant, relativement peu de rapports ont évalué différents niveaux d'activité sur l'aptitude physique dans une seule grande étude bien contrôlée, notamment en analysant les effets de la recommandation du groupe de consensus du NIH préconisant un minimum de 30 minutes d'activité physique d'intensité modérée la plupart des jours de la semaine, et de préférence quotidiennement.¹⁰ Cette recommandation est communément utilisée dans la prescription d'exercices pour promouvoir l'état de santé général, et est similaire à celles formulées dans le rapport du Surgeon General américain sur l'activité physique et la santé,¹¹ celles du CDC (Centers for Disease Control and Prevention) et de l'American College of Sports Medicine,¹² ainsi que de l'AHA (American Heart Association).¹³

Certaines questions irrésolues comportent des implications pratiques et cliniques majeures: << Les individus sédentaires parviendront-ils à améliorer leur capacité cardiorespiratoire s'ils pratiquent moins de 30 minutes d'activité physique la plupart des jours de la semaine? >> et << Si les individus pratiquent des niveaux d'activité physique supérieurs à cette recommandation, obtiendront-ils une amélioration supérieure (ou proportionnellement supérieure) de leur capacité cardiorespiratoire? >> Compte tenu de la forte relation inverse entre la capacité cardiorespiratoire et la mortalité, il est important de mieux comprendre la relation dose-réponse entre cette capacité et l'activité physique, particulièrement dans les populations avec MCV ou diabète de type 2, ainsi que dans celles à risque élevé de présenter ces pathologies et d'autres maladies chroniques.

Plus d'une femme américaine sur 3 est postménopausique, et la MCV est la première cause de mortalité dans cette population.^14,15 Parmi les femmes en période postménopausique, 30 % rapportent une absence totale d'activité physique, et la prévalence d'inactivité augmente progressivement avec l'âge.¹⁶ Ceci peut en partie expliquer l'observation selon laquelle les niveaux de capacité cardiorespiratoire déclinent de 1 % à 2 % par an au cours de la période postménopausique.¹⁷ Cependant, les changements physiologiques associés au vieillissement peuvent diminuer la capacité du corps à maintenir ou améliorer l'aptitude cardiorespiratoire.¹⁷ Si les efforts visant à augmenter l'activité physique et à améliorer la capacité cardiorespiratoire dans cette tranche d'âge doivent constituer une priorité en matière de santé publique, il est par ailleurs nécessaire de mieux comprendre les bénéfices attendus de doses spécifiques d'activité physique. L'objectif primaire de l'étude DREW (Dose-Response to Exercise in postmenopausal Women) était d'examiner l'effet de 50 %, 100 % et 150 % de la dose d'activité physique recommandée par le groupe de consensus du NIH sur la capacité cardiorespiratoire chez les femmes ménopausées sédentaires, en surpoids ou obèses, ayant une pression artérielle élevée.

MÉTHODES
Schéma de l'étude

Une description complète du schéma et des méthodes de l'étude DREW a été publiée précédemment.¹⁸ En résumé, il s'agissait d'une étude randomisée sur l'effet dose-réponse de l'exercice physique, incluant un groupe témoin sans exercice et 3 groupes d'exercice avec des doses graduellement plus élevées de dépense énergétique. Le protocole de recherche a été revu et approuvé annuellement par le comité d'éthique du Cooper Institute, et le consentement éclairé écrit de tous les participants a été obtenu avant leur inclusion dans l'étude.

Participants à l'étude

Nous avons effectué un total de 4 545 entretiens téléphoniques de sélection entre avril 2001 et juin 2005 (Figure 1). Après avoir donné leur consentement éclairé écrit, 464 femmes ménopausées, âgées de 45 à 75 ans, sédentaires (ne pratiquant pas > 20 minutes d'exercice sur 3 j/semaine, et effectuant < 8 000 pas/j, évaluées sur une période d'une semaine), en surpoids ou obèses (indice de masse corporelle de 25,0-43,0; l'indice de masse corporelle est calculé par le poids en kilogrammes divisé par la taille en mètres au carré), et ayant une pression artérielle systolique variant de 120,0 à 159,9 mm Hg, ont été randomisées dans 1 des 4 groupes de l'étude. Les critères d'exclusion comprenaient un antécédent d'accident vasculaire cérébral, de crise cardiaque, ou tout désordre médical grave empêchant les participantes d'adhérer au protocole ou de pratiquer de l'exercice sans risque. Les participantes ont été recrutées par diverses techniques, incluant la presse, la radio, la télévision, le publipostage, les événements dans la communauté, et le courrier électronique.

Voir une version plus large (123K): [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Figure 1.. Organigramme des participants

Témoin sans exercice

Il était demandé aux femmes du groupe témoin sans exercice de maintenir leur niveau d'activité habituel pendant la période d'étude de 6 mois. Toutes les participantes devaient noter leur nombre de pas quotidiens (voir ci-après) et compléter des questionnaires mensuels sur leurs symptômes médicaux.

Exercice physique

Nous avons calculé la dépense énergétique pour les femmes situées dans la tranche d'âge de l'étude DREW, en associant les recommandations de consensus en santé publique formulées par le NIH et d'autres organisations.^10,11 Nous avons utilisé les données des femmes sédentaires incluses dans de précédentes études sur la pratique d'exercice menées par notre groupe, ainsi que dans notre grande étude de cohorte.^1,2,19,20 Nous avons estimé que la femme postménopausique sédentaire typique démarrant un programme d'activité en suivant la recommandation de consensus de santé publique dépenserait 8 kcal/kg par semaine dans le programme d'exercice. Les détails de ces calculs sont présentés dans le rapport sur le schéma et les méthodes de l'étude DREW.¹⁸ L'un des principaux objectifs de cette étude était d'évaluer les niveaux d'exercice 50 % en dessous et 50 % au-dessus des recommandations de santé publique actuelles, pour déterminer si la dose inférieure apportait un bénéfice quelconque et si la dose supérieure produisait proportionnellement plus de bénéfice que le niveau d'exercice standard de 8 kcal/kg par semaine. En conséquence, les femmes ont été assignées à un groupe témoin sans exercice ou à des groupes qui dépensaient 4, 8 ou 12 kcal/kg par semaine.

Les femmes des groupes d'exercice pratiquaient 3 ou 4 séances d'entraînement chaque semaine, pendant 6 mois, avec une intensité d'exercice à la fréquence cardiaque associée à 50 % de la VO2 maximale de chaque femme. Pendant la première semaine, chaque groupe dépensait 4 kcal/kg. Les femmes assignées à ce niveau continuaient de dépenser 4 kcal/kg par semaine pendant 6 mois. Tous les autres groupes augmentaient leur dépense énergétique de 1 kcal/kg par semaine jusqu'à atteindre le niveau requis pour leur groupe. Toutes les séances d'exercice étaient effectuées sous surveillance dans un laboratoire, avec un contrôle total et rigoureux de la quantité d'exercice effectuée à chaque séance. Deux structures d'entraînement ont été utilisés dans cette étude: l'une dans le nord de Dallas et l'autre à Oak Cliff (sud de Dallas), Texas. Les participantes étaient pesées chaque semaine, et leur poids était multiplié par leur dose d'exercice pour déterminer le nombre de calories à dépenser dans la semaine. Les femmes des groupes d'exercice alternaient les séances d'entraînement sur cycloergomètre en position semi-couchée et sur tapis roulant. L'observance à l'entraînement pendant la période complète de 6 mois était calculée pour chaque femme en divisant les kilocalories dépensées pendant l'exercice par les kilocalories prescrites pour la période d'entraînement X 100 %.

Critères d'évaluation

Le critère primaire d'évaluation de la variation dans la capacité cardiorespiratoire était la consommation maximale d'oxygène absolue (VO2 max, L/min). Les critères secondaires de capacité cardiorespiratoire incluaient la consommation maximale d'oxygène relative (mL/kg/min) et la puissance maximale quantifiée en watts (W Max). Les équivalents métaboliques (MET) maximums dépensés pendant l'évaluation étaient obtenus en divisant la consommation maximale d'oxygène relative par 3,5 (1 MET correspond à l'énergie dépensée au repos, qui équivaut à une consommation corporelle d'oxygène de 3,5 mL/kg par minute).

Évaluation de la capacité cardiorespiratoire

L'évaluation de la capacité cardiorespiratoire a été effectuée à l'aide d'un cycloergomètre Lode Excalibur Sport (Groningen, Pays-Bas), qui est un ergomètre électronique avec vitesse indépendante. Les participantes pédalaient à une puissance de 30 W pendant 2 minutes, de 50 W pendant 4 minutes, puis à des paliers croissants de 20 W toutes les 2 minutes, jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus maintenir une cadence de pédalage de 50 tr/min. Les gaz respiratoires étaient mesurés à l'aide de l'analyseur Parvomedics True Max 2400. Les étalonnages du volume et du gaz étaient effectués avant chaque test. Les variables d'échanges gazeux (VO₂, production de C₂, ventilation et quotient respiratoire [QR]) étaient enregistrées toutes les 15 secondes. La fréquence cardiaque était mesurée directement par le système d'enregistrement électrocardiographique. Les notations de l'effort perçu étaient effectuées à l'aide de l'échelle de Borg de 20 points. Deux évaluations de la capacité cardiorespiratoire ont été réalisées séparément à l'inclusion et au suivi.

Activité physique quotidienne et autres mesures

Pour évaluer les changements potentiels dans l'activité physique non surveillée, toutes les participantes étaient équipées d'un podomètre (Accusplit Eagle, Japon) qui enregistrait leur nombre de pas quotidiens. Les femmes des groupes d'exercice retiraient le podomètre pendant les séances d'entraînement supervisées. Le poids était mesuré sur une balance électronique (Siemens Medical Solutions, Malvern, Pennsylvanie), et la taille à l'aide d'un stadiomètre standard. L'histoire de tabagisme et l'usage de médicaments étaient évalués par un questionnaire détaillé. Le régime alimentaire était évalué par le questionnaire de fréquence alimentaire semi-quantitatif du Food Intake and Analysis System.²¹ La pression artérielle était mesurée après une période de repos de 30 minutes, en position couchée, au moyen de l'appareil automatique Colin STBP-780. Un minimum de 4 mesures de pression artérielle était effectué à 2 minutes d'intervalle.

Maintien des participants et observance

Afin de limiter l'abandon des participants et de soutenir leur observance, plusieurs stratégies ont été utilisées, incluant une phase d'adaptation pré-randomisation de 2 semaines, des contrats comportementaux, et un soutien permanent apporté par les membres de l'équipe. Une rémunération de $150 ($75 par visite) était octroyée pour la réalisation des évaluations d'inclusion et de suivi. Les participants pouvaient recevoir $350 supplémentaires de prime en fonction de leur adhésion au protocole. Pour le groupe témoin, l'adhésion était basée sur le retour mensuel des formulaires de mesure des pas et des questionnaires sur les symptômes médicaux. Pour chaque mois manqué, $50 étaient déduits de la prime de $350. Pour les groupes d'exercice, les $350 étaient réduits de $50 pour chaque semaine d'entraînement manquée au-delà de l'observance visée de 90 %.

Bien que cette prime représente une somme substantielle, elle était considérée comme appropriée parce que l'objectif de l'étude était d'évaluer les effets dose-réponse de l'exercice. Une excellente adhésion à l'intervention comme aux évaluations était donc nécessaire. Si l'étude DREW avait évalué l'efficacité de l'intervention en tant que stratégie de santé publique, une telle rémunération aurait été inappropriée. Cependant, l'objectif de l'étude n'était pas de déterminer si les motivations financières encourageaient les individus à pratiquer l'exercice, mais d'évaluer les réponses spécifiques à diverses doses d'exercice.

Aveugle

L'étude comprenait des équipes distinctes et séparées d'intervention et d'évaluation, et tout le personnel d'évaluation était aveugle au groupe de randomisation des participants. Les laboratoires d'évaluation et d'entraînement étaient situés à différents étages du bâtiment. Nous avons régulièrement rappelé aux participants de ne pas évoquer leur attribution d'intervention avec les membres de l'équipe d'évaluation.

Randomisation

Les participants éligibles étaient randomisés après avoir effectué les évaluations de préinclusion et d'inclusion. La séquence de randomisation était générée par ordinateur et déterminée par permutation aléatoire de blocs de longueur égale, avec des numéros fixes d'assignation de traitement, pour équilibrer les inclusions dans les groupes d'intervention au fil du temps. La randomisation a été appliquée avec des lettres d'attribution de traitement placées dans des enveloppes opaques, numérotées séquentiellement et scellées par le statisticien.¹⁸

Analyse statistique

Les observations relatives à la puissance statistique ont été rapportées précédemment.¹⁸ Les calculs supposaient que 10 % des participants sortiraient de l'étude au cours des 6 mois, et que 15 % des observants partiels obtiendraient la moitié du bénéfice des pratiquants totalement observants. Des participants supplémentaires ont été assignés au groupe de 4 kcal/kg par semaine afin d'augmenter la puissance pour détecter les bénéfices inférieurs sur la capacité cardiorespiratoire prévus dans ce groupe. La puissance statistique a été estimée de 85 % à 99 % pour détecter des améliorations de la capacité cardiorespiratoire de 7 % à 15 % à un seuil de signification de 5 %, et de 97 % pour tester une tendance linéaire de l'effet dose-réponse entre les différents niveaux d'exercice.

Nous avons prévu des réductions de 5, 7 et 9 mm Hg dans la pression artérielle systolique à 6 mois sur les 3 niveaux d'exercice croissants et un ET de score de variation de 9 mm Hg. Nous avons calculé une puissance statistique de 0,84 pour le groupe de 4 kcal/kg de dépense énergétique par semaine, de 0,98 pour le groupe de 8 kcal/kg, et de 0,99 pour le groupe de 12 kcal/kg, pour les réductions significatives dans la pression artérielle systolique comparé au groupe témoin. Le test de la tendance dose-réponse significative sur les 3 groupes d'exercice avait une puissance de 85 %.

La capacité cardiorespiratoire était définie par la moyenne de 2 évaluations d'épreuves d'effort effectuées à l'inclusion et à 6 mois. La reproductibilité des 2 épreuves (VO2 absolue) a été étudiée et caractérisée par une corrélation intraclasse de 0,88 aux évaluations d'inclusion et de suivi. Les pressions artérielles systoliques et diastoliques moyennes étaient calculées en utilisant toutes les mesures disponibles ( 3), la première valeur mesurée étant rejetée. Les caractéristiques descriptives initiales des groupes ont été classifiées en moyennes (ET) ou en pourcentages, mais leurs différences n'ont pas été analysées. Les données relatives aux nombres moyens de pas ont été calculées par mois pour chaque groupe. Les différences intergroupes ont été examinées par analyse de covariance sans ajustement, et les différences intragroupes ont été analysées par des tests t.

Les différences dans les critères primaires et secondaires entre les groupes de randomisation ont été testées par analyse de variance, avec ajustement sur des covariables sélectionnées prédéfinies. Pour les analyses de variance statistiquement significatives (p < 0,05), toutes les comparaisons appariées entre les groupes ont été testées en utilisant l'ajustement de Tukey basé sur l'écart studentisé. Les résultats sont présentés en moyennes des moindres carrés ajustées, avec les intervalles de confiance (IC). Nous avons défini la pression artérielle systolique élevée comme étant de 140 mm Hg ou plus, et calculé la prévalence de pression artérielle systolique élevée dans chaque groupe de randomisation, à l'inclusion et au suivi. Les différences intergroupes relatives à la prévalence de pression artérielle élevée à l'inclusion et au suivi ont été examinées à l'aide de tests ², et les différences intragroupes entre l'inclusion et le suivi ont été analysées par un test de McNemar.

Les analyses en sous-groupes ont comparé les effets dose-réponse entre les groupes initialement prédéfinis, avec une évaluation de la signification des interactions par régression multiple. Nous avons effectué toutes les analyses en intention de traiter; en cas de valeur manquante pour un critère, la valeur initiale était utilisée (c'est-à-dire la dernière observation rapportée). À des fins exploratoires, tous les critères de capacité respiratoire ont été analysés sur la seule base des données disponibles, sans utiliser les valeurs initiales rapportées pour les données de suivi manquantes. Il n'y avait de différence substantielle dans aucun des résultats de ces critères comparé aux analyses incluant les valeurs initiales rapportées; en conséquence, seules les analyses primaires sont présentées. Toutes les valeurs de p rapportées sont bilatérales. Toutes les analyses ont été effectuées avec le logiciel SAS version 9.0 (SAS Institute Inc, Cary, Caroline du Nord).

RÉSULTATS
Sur les 464 participantes randomisées, 427 sont revenues pour l'évaluation de suivi (92,0 %). Le retour pour le suivi variait de 86,5 % à 94,1 % dans les différents groupes (Figure 1). Les 4 personnes sorties de l'étude pour blessure étaient dans le groupe d'exercice de 8 kcal/kg par semaine. Sur ces 4 blessures, 1 était liée à un accident du travail grave empêchant l'exercice, et les 3 autres étaient des affections préexistantes (douleur lombaire chronique, arrachement ligamentaire au niveau du genou, et arthrite du genou) exacerbées par la pratique d'exercice.

Comme résumé dans le Tableau 1, l'âge moyen (ET) de la population étudiée était de 57,3 (6,4) ans); le niveau d'instruction moyen (ET) était de 14,0 (2,1) ans, et l'indice de masse corporelle moyen (ET) de 31,8 (3,8). Environ 35 % de la population étaient non caucasiens. Bien que la pression artérielle systolique initiale moyenne (ET) ait été élevée (139,8 [12,9]) dans notre échantillon, les taux initiaux de LDL (low-density lipoprotein)-cholestérol, de HDL (high-density lipoprotein), de triglycérides et de glycémie à jeun se situaient dans les limites cliniquement acceptables. Malgré un quotient respiratoire moyen (ET) de 1,13 (0,07) suggérant que le travail maximal était obtenu pendant l'épreuve d'effort, les valeurs absolues et relatives de VO2 étaient très basses, respectivement de 1,30 (0,25) L/min et 15,5 (2,8) mL/kg/min, documentant un groupe de très faible aptitude à l'inclusion.

Voir ce tableau: [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Tableau 1.. Caractéristiques initiales des participants*

Le Tableau 2 présente les données relatives à l'entraînement physique excluant la phase d'adaptation initiale, pour tous les participants ayant des données de suivi, ce qui représente 6 mois de données pour le groupe de 4 kcal/kg par semaine, les 5 derniers mois pour le groupe de 8 kcal/kg par semaine, et les 4 derniers mois pour le groupe de 12 kcal/kg par semaine.

Voir ce tableau: [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Tableau 2.. Données descriptives d'entraînement pour les individus ayant terminé l'intervention avec programme d'exercice*

Voir une version plus large (33K): [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Figure 2.. Nombre moyen de pas quotidiens pendant les mois de l'étude

Le groupe d'exercice de 4 kcal/kg de dépense énergétique par semaine a effectué une moyenne (ET) de 72,2 (12,3) minutes par semaine sur 2,6 (0,3) séances; le groupe de 8 kcal/kg par semaine, 135,8 (19,5) minutes par semaine pendant 2,8 (0,4) séances, et le groupe de 12 kcal/kg par semaine, 191,7 (33,7) minutes par semaine pendant 3,1 (0,5) séances. Les METs moyens dépensés pendant l'entraînement sur cycloergomètre étaient similaires entre les groupes, d'environ 3,8. Pendant l'entraînement sur tapis roulant, les METs moyens (ET) étaient de 3,1 (0,6) pour le groupe de 4 kcal/kg, de 3,3 (0,6) pour le groupe de 8 kcal/kg, et de 3,5 (0,8) pour le groupe de 12 kcal/kg.

L'observance à l'exercice des groupes de randomisation, définie par le pourcentage de calories dépensées par rapport aux dépenses de calories prescrites pour la période complète d'intervention de 6 mois, variait d'un faible 89,0 % dans le groupe de 8 kcal/kg à 94,6 % dans le groupe de 4 kcal/kg, lorsque tous les participants étaient analysés. L'observance atteignait plus de 97 % pour tous les groupes lorsque seules les femmes ayant achevé l'étude étaient analysées. Les taux d'observance ne différaient pas significativement entre les groupes d'intervention, d'âge ou de race/ethnicité.

Comme décrit dans la Figure 2, tous les groupes de randomisation présentaient des nombres de pas quotidiens moyens comparables à l'inclusion, se montant à environ 5 000 (étendue, 4 741-5 039). Comparé à l'inclusion, tous les groupes avaient un nombre moyen de pas quotidiens supérieurs à 1 mois, avec une étendue de 5 291 à 5 377 pas pour les 3 groupes d'exercice et une valeur moyenne de 6 063 pour le groupe témoin (p < 0,05 pour chaque groupe vs inclusion). En outre, à 1 mois, le groupe témoin présentait un nombre supérieur de pas quotidiens comparé aux 3 groupes d'exercice (p < 0,05 pour chacun). Cependant, au 5ème et 6ème mois, il n'y avait pas de différence statistiquement significative entre les 4 groupes. Pour les 3 groupes d'exercice, aucune différence n'était observée dans le nombre moyen de pas quotidiens du 1er au 6ème mois.

Le Tableau 3 présente les critères d'évaluation primaire et secondaires après l'intervention. Toutes les valeurs représentent des moyennes des moindres carrés ajustées. Toutes les mesures ont été ajustées sur la valeur initiale, l'âge et la race/ethnicité. Les mesures de la capacité cardiorespiratoire étaient ajustées sur le poids corporel initial et sur la fréquence cardiaque maximale aux évaluations d'inclusion et de suivi. Pour l'ensemble des 3 mesures de la capacité cardiorespiratoire, chaque groupe de dose d'exercice présentait une valeur significativement supérieure au groupe témoin au suivi (p < 0,001 pour chacun). En outre, la tendance linéaire entre les groupes d'exercice était significative (p < 0,001) pour l'ensemble de ces 3 mesures. Il n'y avait pas de différence dans le poids ou le pourcentage de graisse corporelle entre les groupes au suivi, mais le tour de taille était significativement inférieur dans les 3 groupes d'exercice comparés au groupe témoin (p < 0,05 pour chacun). Il n'y avait de différence intergroupe dans aucun des facteurs de risque de MCV à l'évaluation de suivi. L'apport énergétique moyen (ET) au suivi était de 1 970 (791) pour le groupe témoin et de 1 879 (727) pour le groupe de 4 kcal/kg de dépense énergétique par semaine, 2 041 (937) pour le groupe de 8 kcal/kg, et 1 960 (803) pour le groupe de 12 kcal/kg, avec une valeur de p = 0,56 pour les différences intergroupes.

Voir ce tableau: [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Tableau 3.. Critères d'évaluation primaire et secondaires après intervention*

Le Tableau 4 présente les variations dans les mesures de pression artérielle et dans l'utilisation d'un traitement antihypertenseur. Dans une analyse ajustée sur la valeur initiale, l'âge, la race/ethnicité, la variation du poids corporel, et l'usage de traitement antihypertenseur, l'analyse de variance était significative pour la pression artérielle systolique (p = 0,03), mais la seule différence intergroupe était trouvée dans la comparaison du groupe de 4 kcal/kg par semaine avec celui de 12 kcal/kg par semaine (p = 0,02). Aucun des groupes d'exercice ne présentait de variation significative dans la pression artérielle systolique comparé au groupe témoin. La seule variation intragroupe significative (-3,3 mm Hg) dans la pression artérielle a été observée dans le groupe de 12 kcal/kg par semaine (p = 0,003). Il n'y avait pas de différence intergroupe significative dans la pression artérielle diastolique.

Voir ce tableau: [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Tableau 4.. Variation dans les variables de pression artérielle et dans l'utilisation d'un traitement antihypertenseur*

Les résultats étaient similaires lorsque la population étudiée était limitée aux personnes n'ayant pas changé de traitement antihypertenseur pendant l'étude et à celles n'ayant pas utilisé de traitement antihypertenseur. Bien qu'il n'y ait pas eu de différences intergroupes significatives dans la prévalence de pression artérielle systolique de 140 mm Hg ou plus à l'inclusion ou au suivi, tant dans le groupe témoin (54,9 % vs 43,1 %, p = 0,05) que dans le groupe de 12 kcal/kg par semaine (48,5 vs 36,9 %, p = 0,01), la prévalence au suivi était significativement inférieure comparé à l'inclusion. Il n'y avait pas de différence statistiquement significative (p = 0,07) dans les variations de l'utilisation de traitement antihypertenseur entre les groupes de randomisation.

La Figure 3 résume la variation en pourcentage des moyennes de VO₂ absolue, de VO₂ relative et de W max. Toutes les valeurs représentent des moyennes des moindres carrés ajustées sur l'âge, la race/ethnicité, le poids corporel, et la fréquence cardiaque maximale. Comparé au groupe témoin, la valeur absolue de VO₂ augmentait de 4,2 % dans le groupe de 4 kcal/kg, de 6,0 % dans celui de 8 kcal/kg, et de 8,2 % dans celui de 12 kcal/kg par semaine. La variation en pourcentage était similaire entre les groupes pour la VO₂ relative: 4,7 % pour le groupe de 4 kcal/kg, 7,0 % pour le groupe de 8 kcal/kg, et 8,5 % pour le groupe de 12 kcal/kg par semaine. Comparé au groupe témoin, la puissance maximale développée (en W max) avait augmenté de 7,6 % dans le groupe de 4 kcal/kg, de 10,7 % dans le groupe de 8 kcal/kg, et de 12,9 % dans le groupe de 12 kcal/kg par semaine. Les valeurs de p pour les comparaisons appariées du groupe témoin avec chaque groupe d'exercice étaient significatives (p < 0,001) pour toutes les mesures de capacité cardiorespiratoire. Les tendances linéaires entre les groupes d'exercices étaient significatives (p < 0,001) pour ces 3 mesures.

Voir une version plus large (77K): [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Figure 3.. Variation en pourcentage des données de capacité cardiorespiratoire pour chaque groupe étudié

La Figure 4 décrit la variation de la capacité cardio-respiratoire des différents groupes d'exercice dans les sous-groupes d'âge, d'indice de masse corporelle, de poids, de VO₂ absolue initiale, de race/ethnicité, et d'usage initial d'une hormonothérapie. Les points des données représentent la variation des moyennes des moindres carrés par sous-groupe et condition de traitement, ajustées sur la VO2 absolue initiale, l'âge, la race/ethnicité, le poids, et les fréquences cardiaques maximales. Aucune des valeurs de p pour les interactions traitement/sous-groupe n'était significative, suggérant que le changement dans la capacité cardiorespiratoire des des différents groupes d'exercice était similaire dans tous ces sous-groupes.

Voir une version plus large (70K): [dans cette fenêtre] [dans une nouvelle fenêtre]   Figure 4.. Variation dans la consommation d'oxygène maximale absolue pour chaque groupe d'exercice

COMMENTAIRE
Le principal résultat de cette étude prospective, randomisée, contrôlée, portant sur l'exercice chez des femmes ménopausées, est une forte (p < 0,001) relation dose-réponse entre la quantité d'exercice et la modification de la capacité cardiorespiratoire. Si ce résultat semble logique, peu de rapports d'études suffisamment puissantes, incluant une dose d'exercice étroitement supervisée, ont évalué la relation dose-réponse entre l'activité et la capacité respiratoire. De nombreuses études cliniques randomisées soutiennent que le cumul d'au moins 30 min/j d'activité physique d'intensité modérée, sur au moins 5 jours de la semaine, correspondant au groupe de 8 kcal/kg par semaine de notre étude, a un effet bénéfique sur de nombreuses variables physiologiques et cliniques.^10,11 Les études observation-nelles en population générale indiquent que cette même dose d'activité est associée à une réduction du risque de diverses maladies chroniques, voire à une augmentation potentielle de l'espérance de vie.^22-25

Le résultat sans doute le plus frappant de notre étude résidait dans l'observation d'une amélioration significative de la capacité cardiorespiratoire comparé au groupe témoin sans exercice même à la faible dose de 4 kcal/kg par semaine (environ 72 min/semaine). Le groupe pratiquant de l'exercice à 150 % de la recommandation (12 kcal/kg par semaine) présentait une augmentation proportionnellement supérieure de la capacité cardiorespiratoire comparé au groupe de 8 kcal/kg par semaine. Ces améliorations survenaient à une intensité d'entraînement modérée (fréquence cardiaque à 50 % de la VO2 max) et à une période de la vie où la capacité cardiorespiratoire diminue de 1 % à 2 % par an.¹⁷ Comme démontré par le faible taux d'abandon et l'excellente observance de tous les groupes d'exercices à la dépense calorique à 6 mois ciblée dans notre étude, les prescriptions d'exercice utilisées dans l'étude DREW étaient bien gérées par les participants.

En termes d'importance dans la santé publique, les études continuent de montrer que la quasi-totalité de la population comprend les bénéfices sur la santé associés à l'activité physique ; cependant environ 1 adulte américain sur 5 rapporte une absence totale d'activité physique.^16,26,27 La raison majeure donnée pour l'absence d'engagement dans une pratique d'exercice plus intense est le manque de temps.^28-30 Pendant de nombreuses années, l'idée de quantité d'exercice nécessaire était principalement axée sur des activités vigoureuses effectuées dans le cadre d'un modèle d'entraînement. Cette vision a commencé à évoluer au milieu des années 1990 avec l'élaboration des recommandations de consensus du NIH et des autres rapports mentionnés précédemment.^10,11 La recommandation relative à la réalisation d'au moins 30 minutes par jour d'activité physique d'intensité modérée, la plupart des jours de la semaine, a été remise en question par de récents rapports, qui soulignent la nécessité de pratiquer une activité physique pendant un minimum de 60 minutes ou plus par jour pour prévenir la prise de poids ou la reprise de poids après une perte pondérale.^31,32

Les données présentées dans notre étude montrent que même 72 minutes d'activité physique d'intensité modérée par semaine, cumulées sur environ 3 jours, ont un effet significatif sur la capacité cardiorespiratoire chez les femmes ménopausées précédemment sédentaires. Cette donnée peut être utile pour étayer les futures recommandations et doit constituer un encouragement pour les adultes sédentaires qui ont du mal à trouver le temps d'effectuer 150 minutes d'activité physique par semaine, sans parler de 60 minutes par jour. Nous soulignons que nous ne préconisons pas l'abaissement à moins de 150 minutes par semaine de la recommandation de santé publique relative à l'activité physique. Cependant, nos résultats devraient être pris en considération, parallèlement à d'autres nouvelles données sur la quantité d'exercice, lors de la révision des recommandations publiques.

Les données sur le nombre moyen de pas quotidiens mesurés tout au long de l'étude apportent une nouvelle perspective sur le comportement en matière d'activité physique de personnes précédemment sédentaires qui entament un programme structuré d'exercices. Il a été suggéré que certaines personnes soumises à une augmentation de leur pratique d'exercices structurés la compensent en réduisant leur activité hors entraînement, surtout si le programme d'exercice prend beaucoup de temps. À l'inverse, il a été supposé que l'initiation d'un programme d'exercice structuré pouvait donner une impression d'énergie décuplée, susceptible de résulter en une augmentation de l'activité hors entraînement. Nous n'avons observé aucune de ces 2 situations, puisqu'aucun des groupes d'exercice ne présentait de variation dans le nombre moyen de pas quotidiens pendant les 6 mois d'entraînement; ceci suggère qu'au moins dans le cadre d'une étude sur l'exercice supervisé, il existe un lien minime entre la participation à un programme d'exercice structuré et les niveaux d'activité physique quotidienne hors entraînement.

Notre étude comportait une large proportion de participants non caucasiens (essentiellement des Afro-Américains). La forme de la relation dose-réponse comme l'ampleur du changement dans la capacité cardiorespiratoire étaient similaires chez les Caucasiens et les non-Caucasiens. Ceci suggère que pour un niveau donné d'activité physique, il n'existe pas de différences majeures dans la réponse cardiorespiratoire entre groupes ethniques/raciaux. En outre, nous avons trouvé que la relation dose-réponse entre l'activité et la capacité cardiorespiratoire était similaire entre les sous-groupes d'âge, de poids, d'aptitude initiale, et de traitement hormonal, ce qui démontre également que l'activité physique régulière présente des bénéfices similaires dans une grande diversité d'individus.

Malgré les changements observés dans la capacité cardiovasculaire, il n'y avait pas de variation substantielle dans de nombreux facteurs de risque de MCV ni dans le poids corporel. Cependant, compte tenu des taux initiaux cliniquement normaux de LDL-cholestérol, de triglycérides et de glycémie à jeun, ainsi que du taux élevé de HDL-cholestérol, l'absence d'observation de modifications dans ces variables n'est pas surprenant. En outre, nous n'avons observé aucun changement dans le poids ou le pourcentage de graisse corporelle, ce qui était attendu dans la mesure où cette étude ne portait pas sur la perte de poids, où il était fréquemment répété aux participantes que l'objectif n'était pas de perdre du poids, et où elles étaient encouragées à maintenir leurs autres habitudes entre l'inclusion et la fin de l'étude.

Cependant, nous avons observé une diminution dans les tours de taille. Il est bien documenté qu'en l'absence d'intervention diététique, la pratique d'exercice a une efficacité limitée dans l'induction d'une perte pondérale substantielle. Le fait que tous les participants des groupes d'exercice aient présenté une réduction du tour de taille comparé aux témoins, malgré l'absence de différence intergroupe dans le poids, est cliniquement significatif. Ce résultat confirme d'autres travaux suggérant que l'exercice est un moyen efficace pour réduire le tour de taille, même sans perte de poids substantielle.³³ La réduction du tour de taille a une importance clinique particulière compte tenu des risques majorés d'insulinorésistance, de diabète, de syndrome métabolique et de mortalité, associés à l'obésité abdominale.^34-36

L'absence de variations graduelles de la pression artérielle systolique dans les différents groupes d'exercice est inattendue, mais s'accorde avec les résultats d'autres grandes études sur l'exercice et la pression artérielle qui ont rapporté un bénéfice minimal de la pratique d'exercice sur la pression artérielle systolique.^37,38 Dans un récent rapport sur une population d'étude similaire, Stewart et coll38 ont rapporté que chez des hommes et des femmes (n = 104) de 55 à 75 ans avec une pression artérielle élevée non traitée, 6 mois d'exercice supervisé ne réduisaient pas la pression artérielle systolique. Stewart et coll ont observé une réduction de 5,3 mm Hg de la pression artérielle systolique dans le groupe d'exercice, mais, comme dans notre étude, ils ont également rapporté une réduction de la pression artérielle systolique dans le groupe témoin (-4,5 mm Hg), ce qui a probablement empêché la détection de toute différence intergroupe significative. La diminution de -3,3 mm Hg de la pression artérielle systolique dans le groupe de 12 kcal/kg par semaine de notre étude est d'ampleur similaire à la variation de la pression artérielle systolique associée à l'exercice rapportée dans les méta-analyses de Cornelissen et Fagard39 (-3,0 mm Hg) et de Whelton et coll40 (-3,8 mm Hg). Plusieurs raisons peuvent expliquer le fait que la pratique d'exercice n'ait pas induit d'amélioration significative de la pression artérielle dans cette population. L'intensité de l'exercice peut avoir été trop faible, et l'entraînement à une intensité supérieure peut avoir généré une réponse plus forte de la pression artérielle. L'absence de perte pondérale substantielle associée à la pratique d'exercice peut avoir affaibli les bénéfices pour la pression artérielle. Le vieillissement est associé à une réduction de l'élasticité artérielle et à une augmentation subséquente de la pression artérielle systolique, susceptible de ne pas être réversible à court terme par la seule pratique d'exercice.⁴¹

Ces résultats ne doivent pas modérer l'empressement à recommander l'activité physique aux individus ayant une pression artérielle élevée. Nous avons précédemment rapporté que l'obtention d'une capacité cardiorespiratoire de niveau moyen était associée à un risque inférieur de mortalités cardiovasculaire et toutes causes confondues, tant chez les individus avec une pression artérielle élevée que chez ceux avec un diagnostic d'hypertension.⁴²

Points forts et limites

Parmi les points forts de l'étude DREW figure le fait qu'il s'agit d'une étude d'efficacité, utilisant une dose d'exercice étroitement surveillée effectuée en laboratoire, incluant un contrôle étendu de la dépense énergétique liée à l'exercice, de la fréquence cardiaque, et du nombre de pas mesurés en dehors de l'exercice structuré prescrit. À la suite de l'efficacité de la réponse à la dose d'exercice démontrée dans l'étude DREW, il sera possible de mener des études d'efficacité pour évaluer l'étendue potentielle de l'extrapolation de ces résultats. À notre connaissance, l'étude DREW est la plus grande étude d'efficacité monocentrique contrôlée sur l'effet dose-réponse de l'exercice menée chez les femmes. En outre, les participantes ont présenté une excellente observance à l'exercice et un faible taux d'abandon. La surveillance du nombre de pas quotidiens pendant la période entière de 6 mois a montré que l'activité physique extérieure au programme est restée constante tout au long de l'étude dans tous les groupes d'exercice, garantissant ainsi que les différences intergroupes observées étaient bien dues à la dose d'exercice prescrite. En outre, ces doses d'exercice, intensité comprise, sont facilement réalisables et gérables par les femmes sédentaires; ceci comporte des implications majeures en matière de santé publique pour la définition des futures recommandations relatives à l'activité physique.

L'étude DREW comporte des limites du fait que son échantillon est restreint aux femmes ménopausées sédentaires, en surpoids ou obèses, à risque modérément élevé de MCV. En conséquence, nous ne savons pas si ces résultats s'appliqueront aux autres femmes ou aux hommes. Cependant, l'échantillon étudié est un groupe susceptible de tirer profit de la pratique d'exercice et représente une proportion assez considérable, probablement une majorité, de femmes américaines situées dans la tranche d'âge de 45 à 75 ans. L'objectif de l'étude DREW était essentiellement d'évaluer l'effet dose-réponse à l'exercice; elle a été menée dans des circonstances quasi idéales, avec des femmes relativement motivées, du personnel bien entraîné, des efforts importants pour garantir l'observance, et une structure d'entraînement bien équipée. Toutes les épreuves d'effort maximales ont été effectuées sur un cycloergomètre, afin de réduire la charge de travail associée à l'évaluation, de diminuer le risque de chute pendant l'évaluation, et d'améliorer la qualité des mesures de pression artérielle à l'exercice. Les observations de précédentes études conjuguées à notre propre expérience suggèrent que les épreuves sur cycloergomètre sont mieux tolérées que celles sur tapis roulant par les personnes non entraînées. Cependant, la plus grande partie des données de la littérature sur l'exercice et la VO2 max, tant dans les études d'observation que d'intervention, rapporte des données sur la capacité cardiorespiratoire évaluée par des épreuves sur tapis roulant, ce qui complique leur comparaison avec les données DREW. Les hommes et les femmes non initiés au pédalage tendent à présenter des VO2 max inférieures sur cycloergomètre vs tapis roulant.^43,44

CONCLUSIONS
Dans cette étude de femmes ménopausées précédemment sédentaires, en surpoids ou obèses, une dose-réponse graduelle était observée dans la variation de la capacité cardiorespiratoire aux différents niveaux d'exercice. L'effet dose-réponse de l'entraînement était similaire entre les sous-groupes définis par l'âge, le poids, la capacité cardiorespiratoire initiale, et l'ethnicité.

Informations sur les auteurs
Corespondance: Timothy S. Church, MD, MPH, PhD, Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University System, 6400 Perkins Rd, Baton Rouge, LA 70808-4124 (tim.church{at}pbrc.edu).

Contributions des auteurs: Le Dr Church a eu un accès complet à toutes les données de l'étude et accepte la responsabilité de l'intégrité des données et de l'exactitude de l'analyse des données.

Conception et schéma de l'étude: Church, Earnest, Skinner, Blair.

Recueil des données: Church, Earnest.

Analyse et interprétation des données: Church, Blair.

Rédaction du manuscrit: Church, Earnest, Blair.

Revue critique du manuscrit: Church, Earnest, Skinner, Blair.

Analyse statistique: Church.

Obtention du financement: Skinner, Blair.

Aide administrative, technique et matérielle: Earnest, Blair.

Supervision de l'étude: Church, Blair.

Liens financiers: Le Dr Church déclare avoir reçu des honoraires pour des conférences de groupes scientifiques, de formation et communautaires, avoir été consultant pour Trestle Tree Inc et avoir un livre en cours de publication pour lequel il recevra des royalties. Le Dr Blair déclare avoir reçu des royalties pour un livre de Human Kinetics et des honoraires du Medical Advisory Boards pour Matria Health Care, des Magellan Health Services, et de Jenny Craig ainsi que des honoraires pour des conférences de groupes scientifiques, de formation et communautaires. Le Dr Blair déclare aussi qu'il a été payé comme conférencier par l'Université of North Texas. Il donne ces honoraires à la Fondation de l'Université of South Carolina Educational Foundation ou à d'autres groupes à but non lucratif et il déclare que durant les 5 dernières années il a reçu une bourse de recherche de Jenny Craig. Le Dr Earnest déclare avoir reçu des honoraires des conférences de groupes scientifiques, de formation et communautaires. Le Dr Skinner déclare avoir reçu des honoraires pour des conférences de groupes scientifiques, de formation et communautaires.

Financement/Soutien: Ce travail a été soutenu par une bourse de recherché HL66262 du National Institutes of Health. Nous remercions aussi Life Fitness pour nous avoir procuré l'équipement nécessaire à l'entraînement.

Rôle du sponsor: Le sponsor ayant financé l'étude n'a joué aucun rôle dans le schéma, le développement du protocole ou dans la conduite de l'essai, le recueil des données, l'analyse des données ou dans la préparation du manuscrit.

Remerciements: Ce travail a été réalisé au Cooper Institute et nous félicitions particulièrement le personnel est pour son travail. Nous remercions le Conseil Scientifique du Cooper Institute et les participants de DREW.

Affiliations des auteurs: Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University System, Baton Rouge; Department of Kinesiology, Indiana University, Bloomington; Arnold School of Public Health, University of South Carolina, Columbia.

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ARTICLE EN RAPPORT

Relation dose-réponse entre l'activité et la condition physique: Même un peu, c'est bien, mais plus c'est mieux
I-Min Lee
JAMA. 2007;297:2137-2139.
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