Effects of metabolic acidosis highlighted by induced-alkalosis, on performance and physiological, cellular and molecular responses of the skeletal muscle during high-intensity exercises

This thesis falls within the general framework of the energetic physiology, and includes three studies, ranging from global exploration of the humans in motion (field tests with athletes of the French Cycling Team, laboratory exploration during exercise on trained cyclists) to studies of muscle metabolism by techniques of cellular and molecular investigations in active subjects. This work has focused on high-intensity exercise generating high levels of muscle fatigue and the resulting adaptive cardiorespiratory and muscular responses. Supplementation of sodium bicarbonate against placebo was used to study the precise role of the accumulation of protons during sprint cycling sessions. Through this work, we have shown that, if an induced alkalosis did not systematically improve sprint cycling performances, a significant disruption of the pH led to changes in oxygen transport during exercise, in mitochondrial function after 24h of recovery, but also in the expression of some proteins involved in pH regulation (i. E. , lactate/proton co-transporter (MCT1) its chaperone protein CD147, and the sodium/proton exchanger (NHE1)). These changes were related to a reduction of the oxidative stress induced by alkalosis, suggesting a harmful role of the carbonylation in these protein expressions. These results provide a new perspective on the role played by acidosis in the regulatory mechanisms at physiological, cellular and molecular levels in humans.; Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre général de la physiologie énergétique, et comprend trois études, qui vont de l’exploration globale de l’Homme en mouvement (tests de terrain chez des athlètes de l’Equipe de France de Cyclisme, explorations à l’effort en laboratoire chez des cyclistes entrainés) jusqu’à des études du métabolisme musculaire par des techniques d’investigations cellulaires et moléculaires chez des sujets actifs. Ce travail a porté sur l’exercice de haute intensité générant de hauts niveaux de fatigue musculaire et sur les réponses adaptatives qui en résultent au niveau cardio-respiratoire et musculaire. La prise de bicarbonate de sodium contre placebo a permis d’étudier précisément le rôle de l’accumulation de protons au cours de séances de sprints en cyclisme. Grâce à ces travaux, nous avons pu montrer que si une alcalose induite n’améliorait pas systématiquement les performances de sprint en cyclisme, une perturbation importante du pH conduisait à des modifications du transport de l’oxygène pendant l’exercice, du fonctionnement des mitochondries après 24h de récupération, mais également de l’expression de certaines protéines impliquées dans la régulation du pH, à savoir le cotransporteur lactate/proton (MCT1) et sa protéine chaperonne CD147, ainsi que l’échangeur sodium/proton (NHE1). Ces modifications étaient en lien avec une réduction du stress oxydatif par l’alcalose induite, suggérant un rôle délétère de la carbonylation des protéines sur l’expression de ces protéines. Ces résultats permettent d’avoir un nouveau regard sur le rôle de l’acidose dans les mécanismes de régulation au niveau physiologique, cellulaire et moléculaire chez l’Homme.