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Étude préliminaire du lien entre la variabilité de la
fréquence cardiaque et la cognition comme mécanisme
sous-tendant l’effet bénéfique de l’activité physique
chez des aînés présentant un trouble cognitif léger
Mémoire doctoral
Aurélie Harrison
Doctorat en psychologie
Docteure en psychologie (D. Psy.)
Québec, Canada
© Aurélie Harrison, 2021
Étude préliminaire du lien entre la variabilité de la fréquence
cardiaque et la cognition comme mécanisme sous-tendant
l’effet bénéfique de l’activité physique chez des aînés
présentant un trouble cognitif léger
Mémoire doctoral
Aurélie Harrison
Sous la direction de :
Carol Hudon, directeur de recherche
Résumé
L'objectif de l’étude était d’évaluer le lien entre la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et le
fonctionnement cognitif en tant que mécanisme sous-tendant l’effet bénéfique de l’activité physique (AP) sur la
cognition. Les données de sept personnes âgées (65-81 ans) présentant un trouble cognitif léger (TCL) et des
symptômes neuropsychiatriques, issues d’un plus vaste projet d’intervention en AP, ont été utilisées. Les
mesures de la VFC, du fonctionnement cognitif (attention, mémoire et fonctions exécutives), des symptômes
neuropsychiatriques et de la capacité cardiorespiratoire ont été réalisées avant et après un programme
d’entraînement aérobie d’intensité élevée d’une durée de 12 semaines. Des analyses corrélationnelles ont été
utilisées au prétest afin de valider la présence d’un lien entre la cognition et la VFC, ainsi que certaines variables
confondantes (symptômes neuropsychiatriques et capacité cardiorespiratoire). Les changements bruts
survenus entre le prétest et le posttest ont ensuite été décrits de manière exploratoire à l’aide de trois participants
pour qui les données étaient disponibles. Les résultats des analyses corrélationnelles indiquent qu’une plus
faible VFC et une plus grande capacité cardiorespiratoire sont associées de manière significative à de meilleures
performances cognitives. Ces résultats sont appuyés par les changements bruts survenus entre le prétest et le
posttest malgré l’hétérogénéité, possiblement liée à la présence des variables confondantes. La capacité
cardiorespiratoire est améliorée chez tous les participants, alors que la VFC est diminuée chez un participant
qui a pourtant des performances améliorées dans les différents domaines cognitifs évalués. En somme, les
résultats suggèrent qu’une plus grande capacité cardiorespiratoire est associée à de meilleures capacités
cognitives, indépendamment de l’activité du système parasympathique, et l’amélioration de la capacité
cardiorespiratoire à la suite d’un programme d’entraînement serait davantage liée à l’amélioration des
performances cognitives chez des aînés sédentaires présentant un TCL.
ii
Table des matières
Résumé ................................................................................................................................................................ii
Table des matières .............................................................................................................................................. iii
Liste des figures et tableaux ................................................................................................................................ v
Liste des abréviations ..........................................................................................................................................vi
Remerciements.................................................................................................................................................. viii
Avant-propos .......................................................................................................................................................ix
Introduction .......................................................................................................................................................... 1
Trouble cognitif léger ........................................................................................................................................... 2
Activité physique .................................................................................................................................................. 4
Entraînement de type aérobie et cognition chez des aînés avec trouble cognitif léger. ................................. 5
Variabilité de la fréquence cardiaque ................................................................................................................ 10
Mesure et analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque. .................................................................... 10
Variabilité de la fréquence cardiaque dans la maladie d’Alzheimer. ............................................................. 13
Variabilité de la fréquence cardiaque dans le trouble cognitif léger. ............................................................. 14
Variabilité de la fréquence cardiaque et fonctionnement cognitif. ................................................................. 15
Activité physique et variabilité de la fréquence cardiaque ................................................................................. 19
Objectifs et hypothèses ..................................................................................................................................... 22
Chapitre 1 : méthode ......................................................................................................................................... 23
Participants ........................................................................................................................................................ 23
Matériel et procédures ....................................................................................................................................... 25
Dépistage téléphonique................................................................................................................................. 25
Évaluation diagnostique. ............................................................................................................................... 26
Mesures pré intervention. .............................................................................................................................. 29
Évaluation pré-test à l’effort. .................................................................................................................... 29
Épreuve d’effort. ....................................................................................................................................... 29
Mesures anthropométriques et hémodynamiques. .................................................................................. 30
Évaluation psychocognitive expérimentale. ............................................................................................. 30
Mesures post intervention. ............................................................................................................................ 35
Intervention.................................................................................................................................................... 35
Analyses ............................................................................................................................................................ 37
Chapitre 2 : résultats.......................................................................................................................................... 38
iii
Scores cognitifs associés à la variabilité de la fréquence cardiaque au prétest ................................................ 41
Variables confondantes associées aux scores cognitifs au prétest................................................................... 42
Symptômes neuropsychiatriques. ................................................................................................................. 42
Capacité cardiorespiratoire. .......................................................................................................................... 43
Changements survenus entre le prétest et le posttest ...................................................................................... 44
Chapitre 3 : discussion ...................................................................................................................................... 47
Fonctionnement cognitif et variabilité de la fréquence cardiaque au prétest ..................................................... 47
Fonctionnement cognitif et variables confondantes au prétest .......................................................................... 49
Symptômes neuropsychiatriques. ................................................................................................................. 49
Capacité cardiorespiratoire. .......................................................................................................................... 50
Changements survenus entre le prétest et le posttest ...................................................................................... 51
Limites et pistes de recherches futures ............................................................................................................. 54
Conclusion ......................................................................................................................................................... 58
Références ........................................................................................................................................................ 59
Annexe A ........................................................................................................................................................... 77
Annexe B ........................................................................................................................................................... 78
Annexe C ........................................................................................................................................................... 80
Annexe D ........................................................................................................................................................... 82
Annexe E ........................................................................................................................................................... 83
Annexe F ........................................................................................................................................................... 84
Annexe G ........................................................................................................................................................... 85
Annexe H ........................................................................................................................................................... 86
iv
Liste des figures et tableaux
Figure 1. Représentation des ondes traduisant l’activité électrique du cœur sur l’ECG, dont le
complexe QRS incluant l’onde R ainsi que l’écart entre deux R. ........................................................ 11
Figure 2. Processus et statistiques de recrutement. Le n correspond au nombre de participants. Note.
GDS, échelle de dépression gériatrique; ISI, index de sévérité de l’insomnie; AP, activité physique;
IUSMQ, Institut universitaire en santé mentale de Québec; TCL, trouble cognitif léger. .................... 24
Tableau 1. Domaines évalués par les tests ou questionnaires psychométriques lors de l’évaluation
diagnostique, et normes de correction utilisées .................................................................................. 28
Tableau 2. Caractéristiques sociodémographiques et biomédicales des participants au prétest ...... 39
Tableau 3. Scores bruts (Z) obtenus par chacun des participants lors de l’évaluation diagnostique . 40
Tableau 4. Scores cognitifs, variabilité de la fréquence cardiaque et variables confondantes de chaque
participant au prétest .......................................................................................................................... 42
Tableau 5. Corrélations entre les scores cognitifs et la variabilité de la fréquence cardiaque ainsi que
les variables confondantes au prétest ................................................................................................ 44
Tableau 6. Changements bruts observés entre le prétest et le posttest au niveau de la variabilité de la
fréquence cardiaque, des scores cognitifs et des variables confondantes ......................................... 46
v
Liste des abréviations
ANT : Attention Network Task
AP : Activité physique
BDI : Inventaire de dépression de Beck abrégé
BDNF : Facteur neurotrophique dérivé du cerveau
BORB : Birmingham Object Recognition Battery
D-KEFS : Delis-Kaplan Executive Function System
ECG : Électrocardiogramme
FCR : Fréquence cardiaque de réserve
GAI : Inventaire d’anxiété gériatrique
GDS : Échelle de dépression gériatrique
IMC : Indice de masse corporelle
ISI : Index de sévérité de l’insomnie
ISRS : Inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine
IUSMQ : Institut universitaire en santé mentale de Québec
MA : Maladie d’Alzheimer
MMSE : Mini Mental State Examination
MoCA : Montreal Cognitive Assessement
PPTT : Pyramids and Palm Trees Test
RAVLT : Rey Auditory Verbal Learning Test
RLD : Rappel libre différé
RLI : Rappel libre immédiat
RL/RI-16 : Rappel libre et rappel indicé à 16 items
RMSSD : Root Mean Square of Successive Differences of R-R intervals
SART : Sustained Attention to Response Task
SDANN : Standard deviation of the averages of NN intervals in all 5 min segments of the entire recording
SDRR : Standard Deviation of R-R interval
SNA : Système nerveux autonome
viTCL : Trouble cognitif léger
TMT : Trail Making Test
TMT4 : Condition 4 du Trail Making Test
VFC : Variabilité de la fréquence cardiaque
VO2crête : Estimation de la consommation maximale d’oxygène
VO2max : Consommation maximale d’oxygène
WAIS-III : Wechsler Adult Intelligence Scale-Third Edition
WAIS-IV : Wechsler Adult Intelligence Scale-Fourth Edition
viiRemerciements
En premier lieu, je tiens à remercier Carol Hudon, un directeur de recherche admirable qui m’a fait
confiance pour mener à bien le projet en tant que coordonnatrice et qui m’a offert beaucoup d’autres opportunités
exceptionnelles pour le développement de mes compétences dans le domaine de la recherche, mais également
de la clinique. Je le remercie également pour le partage de ses connaissances, de ses méthodes de travail
rigoureuses et sa fiabilité. Un énorme merci à Isabelle Tremblay, professionnelle de recherche, qui m’a offert
l’opportunité de m’intégrer au laboratoire, et qui a été une référence enrichissante tout au long de mon parcours
au sein de l’équipe du Dr Hudon. Je remercie évidemment l’équipe de kinésiologie de l’Institut Universitaire en
santé mentale de Québec sans qui le projet n’aurait pu se dérouler. Je tiens à souligner leur dynamisme et leur
implication inestimable considérant leur expertise dans le domaine de l’activité physique. Je dois également
remercier Philip Jackson pour son implication au niveau de la supervision, à titre de membre du comité
d’encadrement. Son professionnalisme ainsi que ses critiques réfléchies auront contribué à enrichir mon
processus de rédaction.
Je tiens aussi à remercier trois collègues avec qui j’ai partagé plusieurs séances de travail. Marie-Eve
Gagnon, de qui j’ai beaucoup appris par son mode de travail admirablement systématique et organisé. J’ai
grandement apprécié sa présence chaleureuse et sa collaboration, sa détermination ainsi que sa motivation
remarquable qui ont fait une différence notable dans l’avancement de mon mémoire. Ma collègue et précieuse
amie, Cynthia Rocheleau, qui a été une source de motivation essentielle, qui m’a offert une écoute sincère et
un soutien émotionnel engagé tout au long de mon parcours académique et de la rédaction de ce mémoire
doctoral. Rosalie Savard, une jeune femme brillante et créative qui m’a guidée et amenée plus loin dans mes
réflexions lors des moments critiques, merci. Enfin, une pensée pour mes bonnes vieilles amies nord-côtières,
Frédérike Wagner, Laurie Lefrançois et Myriam Arsenault, qui ont cru en moi du début à la fin. Un dernier
remerciement à ma famille, pour tout leur amour et leur soutien !
À la mémoire de Rosalie Savard (1993-2021) et de Claire Rivard Harrison (1922-2019)
viiiAvant-propos
Ce manuscrit présente un mémoire doctoral dans un format traditionnel divisé en quatre chapitres. Le
premier chapitre constitue l’introduction détaillée et le deuxième chapitre décrit la méthode utilisée. Le troisième
chapitre intègre tous les résultats et le quatrième chapitre constitue la discussion dans laquelle les résultats sont
intégrés, leurs implications sont discutées et suivies d’une synthèse générale. Le mémoire a été rédigé sous la
supervision du Dr Carol Hudon, directeur de recherche. Le projet s’inscrit dans une étude d’intervention de plus
grande envergure à laquelle j’ai participé, d’abord en tant qu’assistante de recherche présente à toutes les
étapes du projet particulièrement pour l'accompagnement des participants au cours du processus et la cueillette
des données. J'ai également assisté les professionnels en kinésiologie durant les séances d’entraînement afin
d'assurer la prise des différentes mesures et la motivation des participants. J’ai ensuite coordonné le projet en
assurant la planification des différentes rencontres d'évaluation réalisées par les équipes d’experts
collaborateurs et la supervision du bon déroulement de toutes les étapes du projet, du recrutement jusqu'aux
mesures post-interventions. En tant qu’auteure du présent mémoire doctoral, j’ai effectué la recension des écrits,
réalisé les analyses statistiques, interprété les résultats et rédigé l’entièreté du manuscrit.
ixIntroduction
Au Canada, plus de 564 000 personnes avaient la maladie d’Alzheimer (MA) ou une affection connexe
en 2017 et, considérant le vieillissement de la population, ce nombre devrait doubler d’ici 2031 (Société
Alzheimer du Canada, 2017). Cette augmentation considérable des cas s’inscrit dès lors comme une priorité en
santé publique, puisque les démences sont l’une des principales causes de handicap et de dépendance chez
les personnes âgées (Organisation mondiale de la Santé, 2018). Par ailleurs, bien qu’il existe différentes causes
de démence, la MA est la plus prévalente, représentant à elle seule 60 à 80% des cas (Alzheimer’s Association,
2015; Brunnstrom, Gustafson, Passant, & Englund, 2009; Canadian Study of Health and Aging Working Group,
1994). Cette maladie se traduit le plus souvent par une détérioration progressive de la mémoire épisodique, puis
des autres fonctions cognitives (c.-à-d. fonctions exécutives, habiletés visuospatiales, langage), accompagnée
d’une perturbation significative du fonctionnement et de l’autonomie de la personne atteinte (Bateman et al.,
2012; G. M. McKhann et al., 2011; Société Alzheimer du Canada, 2014). Elle comprend également des
symptômes psychologiques et comportementaux débutant précocement dont la dépression, l’apathie, l’anxiété,
des perturbations du sommeil et, à un stade plus avancé de la maladie, de l’agitation, de l’agressivité ainsi que
des délires (Lopez et al., 2003; Lyketsos et al., 2002; G. McKhann et al., 1984; G. M. McKhann et al., 2011;
Mendez, Martin, Smyth, & Whitehouse, 1990; Ryden, 1988; Vitiello, Prinz, Williams, Frommlet, & Ries, 1990).
La MA se développe selon une cascade pathophysiologique débutant bien avant l’apparition des
premiers symptômes cliniques (Bateman et al., 2012; Iturria-Medina et al., 2016). La maladie est donc divisée
en trois phases nommées préclinique, prodromique et de démence (Sperling et al., 2011). Le stade préclinique
est caractérisé par une absence de symptômes, mais plusieurs biomarqueurs de la MA (p. ex., accumulation
de la protéine bêta-amyloïde, augmentation de la concentration de protéines Tau dans le liquide
céphalorachidien, atrophie du lobe temporal médian, etc.) peuvent être mis en évidence, et ce, jusqu’à 25 ans
avant le début de la démence (Bateman et al., 2012; Sperling et al., 2011). Certains individus progressent
ensuite vers le stade prodromique, qui précède le stade de la démence de cinq à 10 ans. Le stade prodromique
est caractérisé par l’apparition de difficultés légères au plan cognitif telles que décrites par le concept de trouble
cognitif léger (TCL) (Albert et al., 2011; Bateman et al., 2012; Dubois et al., 2007).
1Trouble cognitif léger
Le TCL est un concept utilisé pour décrire les individus qui demeurent fonctionnels aux plans
professionnel et social, mais qui ressentent et montrent un changement au niveau de leurs capacités cognitives.
Ce changement doit se traduire par des déficits cognitifs objectifs situant la performance à plus d’un écart-type
sous la moyenne des gens de même âge et de même niveau de scolarité (Albert et al., 2011). Le TCL décrit
une population hétérogène, mais dans plusieurs cas, il est le prodrome de la MA, surtout lorsqu’il y a un déficit
de la mémoire épisodique. Dans ce cas, il est question d’un TCL de type amnésique (Albert et al., 2011;
Petersen, 2004; Petersen et al., 2001; Sperling et al., 2011). Parmi les individus présentant un TCL amnésique,
10 à 15% progressent vers la phase de démence de la MA chaque année et sur six ans, le taux de progression
atteint 80% (Petersen et al., 2001; Petersen et al., 1999). D’autres études montrent que l’évolution vers la
démence est encore plus probable lorsque les déficits touchent également d’autres fonctions cognitives, ce qui
correspond au TCL amnésique multidomaine (Albert et al., 2011; Bozoki, Giordani, Heidebrink, Berent, & Foster,
2001; Gabryelewicz et al., 2007).
Les fonctions cognitives regroupent un ensemble de capacités cérébrales, notamment l’attention, la
mémoire et le fonctionnement exécutif (Association québécoise des neuropsychologues, 2021). L’attention est
une fonction élémentaire impliquée dans toutes les activités du fonctionnement humain. Il existe différentes
composantes attentionnelles incluant l’alerte tonique ou phasique. L’alerte tonique correspond au niveau d’éveil
cortical de base alors que l’alerte phasique est un état d’éveil contrôlé permettant de se préparer à réagir
rapidement à un stimulus (Fan et al., 2009; Van Zomeren & Brouwer, 1994). Certaines situations nécessitent
par ailleurs de soutenir son attention pendant plusieurs minutes, voire plusieurs heures, afin d’analyser des
informations présentées rapidement et de manière continue (attention soutenue) (Van Zomeren & Brouwer,
1994). L’attention peut aussi être orientée sur une information spécifique au détriment de stimuli non pertinents
à la tâche en cours. L’orientation de l’attention permet ainsi de changer le focus attentionnel selon les besoins
ou les particularités de l’environnement. Certains modèles attentionnels mentionnent également que l’attention
inclue une composante exécutive qui permet de détecter et de répondre adéquatement à des stimuli conflictuels
(Fan et al., 2009).
Le domaine mnésique se divise également en différents sous-types, dont la mémoire épisodique, qui
permet de mémoriser à long terme des informations avec leur contexte temporel, spatial ou émotionnel (Tulving,
1983). La mémoire épisodique fonctionne selon trois processus interdépendants qui sont l’encodage, la
récupération et la consolidation. L’encodage correspond à la première étape de mémorisation, qui nécessite
d’acquérir les informations et de les transformer en trace mnésique qui sera enregistrée dans le cerveau. La
récupération est la recherche active d’une information encodée en mémoire. La consolidation renvoie à la
persistance de la trace mnésique dans le temps, sans effort actif pour maintenir l’information (Lucas, 2005). Les
2processus d’encodage et de récupération seraient en partie sous-tendus par les fonctions exécutives comme la
mise en place et l’utilisation de stratégies d’encodage efficaces (Bryan, Luszcz, & Pointer, 1999; Ferrer-Caja,
Crawford, & Bryan, 2002; Troyer, Graves, & Cullum, 2007).
Les fonctions exécutives regroupent un éventail de fonctions de haut niveau qui gouvernent les actions
orientées vers un but, les réponses adaptées lors de situations nouvelles, complexes ou ambiguës (Hughes,
2013). Miyake et al. (2000) proposent un modèle à trois facteurs exécutifs soit la mémoire de travail, l’alternance
et l’inhibition. La mémoire de travail permet de maintenir temporairement une information et de la manipuler
mentalement. L’alternance, aussi appelée flexibilité mentale, est la capacité à faire des aller et retour entre de
multiples tâches, opérations mentales ou schèmes de pensée. L’inhibition fait référence à la suppression
délibérée d’une réponse habituelle ou prépondérante (Miyake et al., 2000). Par ailleurs, différentes fonctions
exécutives ont été décrites dans d’autres modèles théoriques et sont évaluées en clinique telles que l’initiation,
la mise en place de stratégies pour atteindre un but, la planification et l’organisation (Seron & Van der Linden,
2014).
Les atteintes cognitives caractérisent le TCL, mais la présence de symptômes psychologiques et
comportementaux tels que l’anxiété, la dépression, l’irritabilité, l’apathie et les difficultés de sommeil est
également reconnue (Apostolova & Cummings, 2008; Beaulieu-Bonneau & Hudon, 2009). En effet, le TCL est
accompagné de symptômes neuropsychiatriques dans 35 à 75% des cas, la dépression étant le symptôme le
plus étudié et le plus souvent rapporté (Apostolova & Cummings, 2008; Ismail et al., 2017). Ces symptômes
augmentent eux aussi le risque d’évoluer vers la MA. En effet, une étude longitudinale menée sur trois ans
révèle que les individus dont le déclin cognitif s’est poursuivi, incluant ceux ayant atteint le stade de démence,
avaient au départ significativement plus de symptômes dépressifs que le groupe étant demeuré stable sur le
plan cognitif (Gabryelewicz et al., 2007). Indépendamment de la présence de symptômes dépressifs, l’anxiété
est également liée à un risque plus élevé d’évoluer vers la MA. Sur une période de trois ans, le risque est
augmenté de 33%, 78%, et 135% pour des symptômes anxieux respectivement légers, modérés et sévères
(Mah, Binns, Steffens, & Alzheimer's Disease Neuroimaging, 2015). La méta-analyse de Shi et al. (2018),
incluant neuf études longitudinales ayant évalué le rôle des problèmes de sommeil dans le développement de
la MA, obtient des résultats similaires. Les personnes souffrant d’insomnie, de troubles respiratoires durant le
sommeil (c.-à-d., ronflements et apnée du sommeil) ou de tout autre problème de sommeil non spécifique (c.-
à-d., somnolence diurne excessive, troubles du rythme circadien et mouvements anormaux au cours du
sommeil) seraient environ 1,5 fois plus à risque de développer la MA comparativement à des individus qui ne
présentent pas de troubles du sommeil.
En outre, la phase prodromique permet d’identifier les personnes plus à risque de développer la MA et
ce, avant que leur fonctionnement quotidien ne soit atteint. Il s’agit donc d’une période cruciale pour intervenir
3afin de renverser ou de ralentir la progression du déclin cognitif (Heyn, Abreu, & Ottenbacher, 2004; Larson,
2010; Sperling et al., 2011). Une stratégie d’intervention possible est la modification des facteurs de risque de
la maladie. Environ 40% des cas de démence dans le monde sont associés à des pertes auditives non
compensées, à des traumatismes crânio-cérébraux, à la pollution de l’air, à l’isolement social, au faible niveau
d’éducation, à la consommation excessive d’alcool, au fait d’être fumeur, à la dépression, à l’obésité, au diabète,
à l’hypertension artérielle, ainsi qu’à l’inactivité physique (Barnes & Yaffe, 2011; Gill Livingston et al., 2020; G.
Livingston et al., 2017; Norton, Matthews, Barnes, Yaffe, & Brayne, 2014). Parmi ces facteurs, la plus grande
proportion des cas de MA aux États-Unis, en Europe et au Royaume-Uni est attribuée à la sédentarité, ce qui
fait de l’activité physique (AP) une avenue prometteuse (Nagamatsu, Handy, Hsu, Voss, & Liu-Ambrose, 2012;
Norton et al., 2014).
Activité physique
L’AP est un terme général utilisé pour décrire tout mouvement corporel qui engendre une contraction
des muscles squelettiques et qui entraîne une augmentation substantielle des dépenses énergétiques.
L’exercice est une forme d’AP planifiée et structurée de façon à maintenir ou à améliorer la condition physique
(American College of Sports Medicine, 2017; Bherer, Erickson, & Liu-Ambrose, 2013). Il y a différents types
d’exercices physiques, notamment l’exercice en résistance et l’exercice aérobie. Les exercices en résistance
visent l’amélioration de la force et de l’endurance des muscles par des contractions musculaires répétées contre
une résistance (Saunders, Greig, Mead, & Young, 2009). Les exercices de type aérobie visent davantage
l’amélioration de l’endurance cardiorespiratoire et se caractérisent par une activité rythmique continue (p. ex.,
marcher, courir, danser ou nager) et maintenue sur une certaine période durant laquelle les grands groupes
musculaires sont sollicités. Durant ce type d’AP soutenue, la capacité cardiorespiratoire est utilisée pour
représenter la capacité des systèmes cardiovasculaire et respiratoire à acheminer l’oxygène vers les muscles,
ainsi que la capacité des muscles à utiliser cet oxygène. La consommation maximale d’oxygène (VO2max) est le
principal indicateur de la capacité cardiorespiratoire. La VO2max peut s’exprimer en équivalents métaboliques
(METs) où un MET équivaut à la quantité minimale d’oxygène utilisée au repos par kg corporel et par minute (1
MET = 3,5 ml/kg/min). La VO2max correspond donc à la quantité maximale d’oxygène que l’organisme peut
extraire de l’air et utiliser lors d’un effort considérable. La VO2crête, une estimation de la VO2max, est également
utilisée, puisque dans certains cas, la VO2max ne peut être établie. La VO2crête peut alors être calculée à l’aide
de formules métaboliques, puis exprimée en METs (American College of Sports Medicine, 2017; Bassett &
Howley, 2000; Cade et al., 2018).
4Selon la revue systématique de Angevaren, Aufdemkampe, Verhaar, Aleman, and Vanhees (2008), les
programmes d’entraînement qui incluent des exercices de type aérobie augmentent la VO2max d’environ 14%
chez des personnes âgées de 55 ans ou plus présentant une bonne santé cognitive et cela coïncide avec une
amélioration des capacités cognitives (c.-à-d., vitesse motrice, vitesse de traitement de l’information, attention
visuelle et auditive). Il est à noter que les programmes d’exercices aérobies incluent dans la revue variaient en
termes de durée, de fréquence et d’intensité. Selon l’American College of Sports Medicine (2017) une activité
aérobie d’intensité élevée représente un effort entre 60 et 90% de la fréquence cardiaque de réserve (FCR), qui
correspond à la différence entre la fréquence cardiaque de repos et la fréquence cardiaque maximale
(Karvonen, Kentala, & Mustala, 1957). Une intensité modérée se situe entre 40 et 60% de la FCR. Une faible
intensité induit un effort se situant entre 30 et 40% de la FCR. Les auteurs dans le domaine utilisent cependant
différents indicateurs afin de déterminer l’intensité des programmes d’entraînement (p. ex., pourcentage de la
fréquence cardiaque maximale), ce qui rend la comparaison entre les études plus difficile. Chez des aînés
présentant un trouble cognitif, certains résultats suggèrent que ceux qui ont une meilleure capacité
cardiorespiratoire (représentée par la VO2crête) et qui font davantage de pas quotidiennement réussissent
mieux à des tâches évaluant les fonctions exécutives, la vitesse de traitement de l’information et la mémoire
verbale (Blumenthal et al., 2017).
Entraînement de type aérobie et cognition chez des aînés avec trouble
cognitif léger.
Les études d'intervention chez les individus ayant un TCL sont peu nombreuses, mais certaines
données indiquent qu’un programme d’entraînement aérobie serait bénéfique pour le fonctionnement cognitif,
particulièrement au plan exécutif (Cammisuli, Innocenti, Franzoni, & Pruneti, 2017). En effet, suite à six mois
d’exercices supervisés (tapis roulant, vélo stationnaire ou elliptique) effectués à une intensité élevée quatre fois
par semaine pendant 45 à 60 minutes, les performances à des tâches sollicitant la flexibilité mentale sont
améliorées chez 19 aînés présentant un TCL amnésique à domaine unique ou multiple (Baker et al., 2010). Plus
précisément, le nombre de mots générés en fluidité verbale phonémique et catégorielle est augmenté au
posttest par rapport au prétest, mais seulement dans le groupe ayant reçu l’entraînement aérobie
(comparativement au groupe contrôle ayant effectué des exercices d’étirement et d’équilibre). Cette amélioration
en fluidité verbale n’est cependant pas relevée dans la majorité des autres études (Tortosa-Martinez et al., 2015;
Zheng, Xia, Zhou, Tao, & Chen, 2016). Le groupe ayant effectué le programme aérobie complète aussi le Trail
Making Test (TMT) Part B (Army Individual Test Battery, 1944) plus rapidement tandis que le groupe contrôle
tend à être plus lent au posttest par rapport au prétest. Le nombre d’erreurs commises n’est pas mentionné
dans les résultats de l’étude (Baker et al., 2010). Tortosa-Martinez et al. (2015) rapportent des résultats
5similaires avec un échantillon identique (en termes de nombre de participants et de diagnostic) et un programme
d’entraînement d’intensité élevée, mais de plus courte durée. Après trois mois d’exercices aérobies supervisés
(marche, vélo stationnaire et step) réalisés trois fois par semaine, le temps d’accomplissement moyen au TMT
Part B passe de 329 s (prétest) à 239 s (posttest), sans augmentation du nombre d’erreurs, ce qui correspond
à une amélioration de 27%. Les exercices aérobies d’intensité élevée effectués pendant trois mois ou plus
pourraient donc permettre d’améliorer la flexibilité mentale chez des individus présentant un TCL amnésique à
domaine unique ou multiple. Les résultats au niveau des fluences verbales, qui sollicitent entre autres certaines
fonctions exécutives (p. ex., initiation, mise en place de stratégies, flexibilité), sont cependant controversés bien
qu’un programme d’entraînement de six mois à une intensité et une fréquence élevée aurait des résultats positifs
(Baker et al., 2010; Nutter-Upham et al., 2008).
En ce qui concerne l’inhibition, Porto et al. (2015), ne rapportent pas de changement à la tâche de
Stroop (Golden & Freshwater, 1978) chez 40 individus avec TCL (type non spécifié) ayant complété un
programme aérobie de six mois sur tapis roulant à intensité modérée pendant 30 à 50 minutes, deux fois par
semaine. Toutefois, il n’y a aucune mention du score utilisé pour opérationnaliser l’inhibition. À intensité plus
élevée et à raison de quatre fois par semaine pendant 45 à 60 minutes, une amélioration de l’inhibition est notée.
En effet, Baker et al. (2010) notent que la latence de réponse aux items d’interférence (p. ex., le mot bleu
imprimé avec de l’encre rouge) du Stroop Color and Word Test informatisé (Golden & Freshwater, 1978) est
significativement réduite, mais seulement chez les femmes. Le sexe pourrait donc possiblement influencer la
réponse à l’exercice. Il n’y a pas de changement dans le groupe contrôle qui a effectué des étirements.
L’intensité et la fréquence plus élevées de ce programme d’exercices pourraient expliquer qu’un effet est noté
dans l’étude de Baker et al. (2010), mais pas dans celle de Porto et al. (2015). À la suite d’un programme de
marche en groupe se déroulant à l’extérieur à une intensité modérée et ce, à raison de deux fois par semaine
pendant 12 mois, il n’y a pas de différence significative dans la performance à la condition d’inhibition (c.-à-d.,
nommer la couleur de l’encre dans laquelle le mot est imprimé sans lire le mot) du Abridged Stroop Colour Word
Test chez 77 TCL (type non spécifié) âgés de 70 à 80 ans (van Uffelen, Chinapaw, van Mechelen, & Hopman-
Rock, 2008). L’adhérence au programme, définit comme le pourcentage de séances d’entraînement complétées
par les participants inclus dans le programme, est toutefois sous-optimale avec une adhérence médiane de
63%, ce qui pourrait expliquer l’absence d’effet. Néanmoins, les résultats bruts montrent une amélioration
intéressante sur le plan clinique. En fait, les hommes dans le groupe de marche obtiennent un temps
d’accomplissement de 60,5 s au prétest et de 57,9 s au posttest. Les femmes passent de 63,2 à 60,2 s, donc la
tâche est accomplie plus rapidement alors que le groupe contrôle (relaxation, exercices d’équilibre, de flexibilité
et de posture) s’améliore de seulement 0,5 s en moyenne. Une autre étude évaluant les effets d’un programme
de marche à l’extérieure chez 30 personnes âgées de 70 à 80 ans rapportant une plainte mnésique obtient des
résultats similaires. Davis et al. (2013) observent qu’après six mois de marche à intensité modérée réalisée
6deux fois par semaine avec une adhérence moyenne de 59%, la différence entre les temps d’accomplissement
de la condition d’interférence et de la condition neutre du Stroop (Graf, Uttl, & Tuokko, 1995) diminue de 8,84 s
chez 30 aînés avec TCL, suggérant qu’il y a eu une amélioration de la capacité à s’inhiber alors que cette
différence est de 1,37 s dans le groupe contrôle (étirements). Il n’y a cependant pas de différence significative
entre les groupes au niveau statistique. Ainsi, quoique les résultats soient non significatifs dans la majorité des
études, les exercices aérobies effectués selon différentes modalités (c.-à-d., intensité modérée à élevée, deux
à quatre fois par semaine de six à 12 mois) semblent avoir un effet bénéfique sur la capacité à inhiber une
réponse automatique.
Par ailleurs, il est difficile de conclure sur l’effet de l’entraînement aérobie sur la mémoire de travail
puisque celle-ci est plus rarement évaluée. Scherder et al. (2005) observent que six semaines de marche lente
à raison de 30 minutes trois fois par semaine n’ont pas d’effet sur les performances aux tâches d’empan verbal
et visuel de la Wechsler Memory Scale Revised (David Wechsler, 1987). Ce résultat doit cependant être
interprété avec prudence, car il est possible que la courte durée du programme combinée à la faible intensité
de l’entraînement, de même que la petite taille de l’échantillon (n = 15 TCL amnésique) expliquent l’absence
d’effet.
En ce qui concerne les capacités de mémorisation à long terme, Smith et al. (2013) remarquent
qu’après trois mois d’entraînement supervisé sur tapis roulant effectué à intensité modérée pendant 30 minutes
quatre fois par semaine, l’encodage s’améliore chez 17 aînés avec TCL (sous-type non spécifié). Plus
précisément, il y a une augmentation statistiquement significative du nombre de mots répétés (en moyenne 1,1
mot de plus) dès le premier essai d’apprentissage de la liste de 15 mots du Rey Auditory Verbal Learning Test
(RAVLT) (Rey, 1964). Ce résultat n’est pas reproduit avec cette même tâche et un programme d’exercices
pourtant similaire, mais d’une durée de six mois à raison de deux fois par semaine, complété par 40 individus
présentant un TCL amnésique ou non amnésique. En effet, Porto et al. (2015) rapportent qu’il n’y a pas de
différence significative entre le nombre de mots rappelés au prétest (somme des rappels immédiats = 38,9 et
rappel différé = 6,8) et au posttest (somme des rappels immédiats = 39,6 et rappel différé = 7,4). Nagamatsu et
al. (2013) obtiennent des résultats semblables avec le RAVLT après six mois de marche à l’extérieur à intensité
élevée à raison de deux fois par semaine. À plus long terme, soit 12 mois, un programme de marche en groupe
d’intensité modérée ne semble pas non plus améliorer les performances aux rappels immédiats et différé du
RAVLT (n = 77 aînés rapportant une plainte mnésique) (van Uffelen et al., 2008). Tortosa-Martinez et al. (2015)
ont évalué l’effet d’un programme aérobie de trois mois comportant trois séances d’entraînement
hebdomadaires de 60 minutes, cette fois avec une intensité élevée (n = 19 TCL). Il n’y a pas de changement
significatif dans la performance à une tâche de mémorisation de 10 mots présentés trois fois (batterie du
7Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease) (Morris, 1993). Par contre, après six mois
d’exercices aérobies d’intensité modérée effectuées deux fois par semaine, le score total au rappel immédiat
du sous-test de mémoire du Alzheimer’s Disease Assessment Scale-cognitive subscale (Rosen, Mohs, & Davis,
1984), qui consiste également en une liste de 10 mots présentés trois fois, est amélioré. Lorsqu’il s’agit de
rappeler immédiatement, puis après 30 minutes les éléments d’une histoire entendue, il n’y a toutefois pas de
changement à la suite d’un programme de six mois d’exercices d’intensité élevée pratiqués quatre fois semaine
(Baker et al., 2010). Finalement, la méta-analyse de Zheng et al. (2016) démontre que l’exercice aérobie
améliore significativement la performance au rappel immédiat du RAVLT, de diverses listes de mots et du sous-
test de mémoire du Mini Mental State Examination (MMSE) de Folstein, Robins, and Helzer (1983). Ce résultat
est obtenu avec l’inclusion de six études totalisant 578 individus de 60 ans et plus ayant un diagnostic de TCL.
Un effet bénéfique significatif est aussi relevé sur la performance en rappel différé (RAVLT, listes de mots, rappel
différé de 10 minutes et MMSE) avec l’inclusion de sept études totalisant 1 068 participants. Il est à noter que
l’étude de Nagamatsu et al. (2013) et de van Uffelen et al. (2008) étaient incluses dans cette méta-analyse. Les
modalités des études incluses étaient les suivantes : majoritairement de la marche à intensité modérée (parfois
élevée) pendant six semaines à un an à raison de deux à cinq séances hebdomadaires de 30 à 60 minutes. Les
différences moyennes standardisées sont respectivement de 0,26 et 0,25 pour le rappel immédiat et différé
suggérant que l’effet de l’entraînement aérobie sur la mémoire épisodique verbale est de faible ampleur (Cohen,
1988; Zheng et al., 2016).
L’attention et la vitesse de traitement de l’information sont plus rarement évaluées dans les études (Cai
& Abrahamson, 2016). Baker et al. (2010) ainsi que van Uffelen et al. (2008) ont évalué la vitesse de traitement
de l’information à l’aide du sous-test Code de la Wechsler Adult Intelligence Scale-Third Edition (WAIS-III) (D.
Wechsler, 2003). van Uffelen et al. (2008) rapportent qu’il n’y a pas de différence entre la performance du groupe
ayant effectué un programme de marche à intensité modérée pendant 12 mois et celle du groupe contrôle.
Baker et al. (2010) observent que le nombre de symboles complété en 120 secondes est augmenté dans le
groupe ayant effectué l’entraînement aérobie d’intensité élevée pendant six mois comparativement au groupe
contrôle. Ces résultats soulignent encore une fois que l’hétérogénéité des programmes d’entraînement pourrait
contribuer à l’incohérence des résultats dans le domaine. En fait, les interventions de type aérobie varient d’une
étude à l’autre, surtout en termes d’intensité et de fréquence (Cai & Abrahamson, 2016; Porto et al., 2015; van
Uffelen et al., 2008). Les nombreux résultats positifs observés dans l’étude de Baker et al. (2010) pourraient
ainsi s’expliquer par le fait que les exercices aérobies se sont effectués à raison de quatre fois par semaine
pendant 45 à 60 minutes, ce qui représente un volume d’entraînement élevé comparativement à la majorité des
autres études. D’ailleurs, certains résultats suggèrent une relation « dose-effet » puisque plus l’adhérence au
programme d’entraînement est élevée, plus les performances s’améliorent. Par exemple, van Uffelen et al.
(2008) observent que pour chaque augmentation de l’adhérence (nombre de séances d’entraînement
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