Variabilité de la fréquence cardiaque : Un biomarqueur précieux ayant un impact majeur sur la santé physiologique et psychologique

La fréquence cardiaque est le nombre de battements de cœur par minute, et variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) quantifie la variabilité de la fréquence cardiaque. Bien que la fréquence cardiaque puisse être raisonnablement stable, le temps entre deux contractions cardiaques successives (intervalles R-R) peut varier considérablement au repos. variation d'un battement à l'autre dans les intervalles de temps entre les battements de cœur adjacents ou consécutifs, appelés intervalles interbattements (IBI). Les oscillations d'un cœur sain sont complexes et en constante évolution, ce qui permet au système cardiovasculaire de s'adapter rapidement à des défis physiques et psychologiques soudains pour l'homéostasie. 

La VRC est considérée comme un biomarqueur non invasif, pratique et reproductible de la fonction du système nerveux autonome, car les oscillations entre deux battements de cœur consécutifs résultent principalement de l'activité du système nerveux autonome. interaction dynamique entre les entrées du système nerveux parasympathique (SNP) et du système nerveux sympathique (SNS) dans le cœur. Plus précisément, l'augmentation de l'apport sympathique diminue l'apport parasympathique. VRCtandis que l'augmentation de l'apport parasympathique accroît la VRC. Alors que l'activité du SNS augmente en cas de stress, de menace physique ou d'exercice, le SNP détend votre corps après des périodes de stress ou de danger et vous permet de vous sentir en sécurité et détendu. Le SNP et le SNS constituent des branches du système nerveux autonome qui, avec le système nerveux somatique, forment le système nerveux périphérique.

Dans un cœur humain sain, il existe une relation dynamique entre le SNP et le SNS. L'activité du SNP prédomine au repos, ce qui se traduit par une fréquence cardiaque moyenne d'environ 75 battements par minute. 

La VRC représente la capacité du cœur à répondre à divers stimuli physiologiques et environnementaux. Par conséquent, la capacité du système nerveux autonome à répondre de manière dynamique aux stimuli physiologiques et environnementaux est essentielle. les changements environnementaux se traduit par une augmentation de la VRC et indique généralement un cœur en bonne santé. À l'inverse, une faible VRC est associée à troubles de la régulation et de l'homéostasie les fonctions du système nerveux autonome, ce qui réduit la capacité de l'organisme à faire face aux facteurs de stress internes et externes. 

De nombreuses conditions physiques et habitudes de vie peuvent affecter la VRC, notamment des facteurs physiologiques (par exemple, la respiration, les rythmes circadiens et la posture), des facteurs non modifiables (par exemple, l'âge, le sexe et les facteurs génétiques), des facteurs modifiables liés au mode de vie (par exemple, l'activité physique, l'indice de masse corporelle, le tabagisme, la consommation d'alcool et le stress) et d'autres facteurs (par exemple, des médicaments tels que les anticholinergiques, les stimulants et les bêta-bloquants).

Dans l'ensemble, un un niveau élevé de VRC est associé à la santé globale, à la capacité d'autorégulation, à l'adaptabilité, ainsi qu'à la résilience physiologique et psychologique. 

Mesures de la VRC

La VRC peut être analysée par a) des mesures dans le domaine temporel, b) des mesures dans le domaine fréquentiel et c) des mesures non linéaires.
Les indices de la VRC dans le domaine temporel quantifient la variabilité des mesures de l'intervalle interbattement (IBI), qui, comme indiqué précédemment, est le temps qui s'écoule entre deux battements de cœur successifs. L'intervalle deux mesures les plus courantes sont l'écart-type des intervalles R-R (SDRR), une mesure de la variabilité globale, et la racine carrée moyenne des différences successives des intervalles R-R (RMSSD), une mesure de la variabilité battement par battement.
Alors que les mesures dans le domaine temporel affichent un paramètre en fonction du temps, les mesures dans le domaine fréquentiel affichent un paramètre en fonction de la fréquence. Une mesure donnée peut être convertie entre le domaine temporel et le domaine fréquentiel à l'aide d'une paire d'opérateurs mathématiques appelés transformées. Les indices dans le domaine de la fréquence évaluent la distribution de puissance absolue ou relative en quatre bandes de fréquences ou des rythmes qui fonctionnent dans différentes gammes de fréquences. Par conséquent, les oscillations de la fréquence cardiaque sont divisées en bandes d'ultra-basse fréquence (ULF), de très basse fréquence (VLF), de basse fréquence (LF) et de haute fréquence (HF). 

• Le Bande ULF (≤0,003Hz) nécessite une période d'enregistrement d'au moins 24 heures. Il reflète les oscillations circadiennes, la température corporelle, le métabolisme et l'activité du système rénine-angiotensine.
• Le Bande VLF (0,0033-0,04Hz) nécessite une période d'enregistrement d'au moins 5 minutes mais peut être mieux surveillée sur 24 heures. Il représente les mécanismes de régulation à long terme, la thermorégulation et les mécanismes hormonaux.
• Le Bande BF (0,04-0,15Hz) est généralement enregistré sur une période minimale de deux minutes et comprend des rythmes avec des périodes comprises entre 7 et 25 secondes. Il reflète une combinaison d'influences sympathiques et parasympathiques. 
• Le Bande HF (0,15-0,40Hz) est conventionnellement enregistrée sur 1 minute et reflète l'activité parasympathique. Elle est également appelée bande respiratoire car elle correspond aux variations de la fréquence cardiaque liées au cycle respiratoire (la fréquence cardiaque augmente lors de l'inspiration et diminue lors de l'expiration). 
• Des rythmes respiratoires différents affectent des bandes de fréquences différentes. En particulier, la bande BF est affectée par la respiration de ~ 3-9 respirations par minute, tandis que la bande HF est influencée par la respiration de ~ 9-25 respirations par minute.

Enfin, la puissance LF to HF (Rapport LF/HF) reflète l'équilibre entre l'activité du SNS et du PNS dans des conditions contrôlées. Un faible rapport LF/HF reflète une dominance parasympathique. À l'inverse, un rapport LF/HF élevé indique une dominance sympathique, ce qui se produit lorsque nous adoptons des comportements de lutte ou de fuite. Outre la VRC dans le domaine temporel et fréquentiel, il existe d'autres mesures de la VRC basées sur les éléments suivants dynamique non linéaireL'analyse de l'entropie approximative (ApEn), la dimensionnalité et l'analyse de la fluctuation tendancielle (DFA) sont autant d'éléments qui permettent d'améliorer la qualité de l'information. 

L'effet de l'entraînement physique sur la VRC

L'entraînement physique a Il a été démontré qu'ils augmentent la VRC chez les personnes en bonne santé. l'intensité de l'exercice étant le déterminant le plus fort de la VRC.
En ce qui concerne la durée de l'exercice, le nombre limité de preuves suggère qu'une durée d'exercice prolongée peut diminuer la VRC pendant l'exercice.
En ce qui concerne le mode d'exercice, lors d'un exercice modéré à l'état d'équilibre, l'exercice du haut du corps provoque VRC plus élevée par rapport à des exercices pour le bas du corps et le poids du corps à la même fréquence cardiaque sous-maximale et à la même valeur absolue/relative de %VO2taux de travail maximum.
Plus important encore, l'activité physique régulière réduit le risque de morbidité et de mortalité lié à diverses conditions cliniques, notamment les maladies cardiovasculaires et le diabète.
Il est fortement recommandé aux patients atteints de maladies cardiovasculaires, y compris ceux qui ont subi un infarctus du myocarde (IM) et les patients souffrant d'insuffisance cardiaque chronique (ICC).
Plusieurs études ont documenté des améliorations de la VRC grâce à la participation à des programmes d'entraînement physique chez les patients souffrant d'infarctus du myocarde. 

Une étude a constaté qu'après un programme de réadaptation cardiaque de huit semaines, les participants ont augmenté de manière significative les paramètres de VRC par rapport à ceux qui n'ont pas participé au programme d'entraînement. 

Dans une autre étudeLes chercheurs ont rapporté une réduction de 30% du rapport LF/HF après que les patients atteints d'infarctus aient suivi un programme de réadaptation en endurance de huit semaines. Ces améliorations se sont poursuivies pendant un an après la participation au programme.
Des améliorations de la VRC peuvent également être obtenues grâce à des programmes non supervisés de marche à faible intensité ainsi qu'à des exercices d'entraînement au seuil anaérobie.
On a également constaté que l'activité physique avait des effets bénéfiques sur la VRC chez les patients souffrant d'insuffisance cardiaque. L'ICC se caractérise par une altération de la fonction cardiaque et est associée à une réduction de la tolérance à l'effort et de la VRC. Des améliorations du VRC chez les patients atteints d'ICC ont été observées dans le cadre de programmes d'exercices aérobiques supervisés, de programmes d'entraînement à la résistance supervisés et de programmes d'entraînement à domicile.
Néanmoins, les mécanismes exacts qui sous-tendent la modification bénéfique de la VRC par l'entraînement physique dans ces conditions sont inconnus. Une hypothèse suggère que l'exercice physique augmente le tonus cardiaque parasympathique et réduit les influences cardiaques sympathiques. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour étayer ces affirmations. D'autres recherches sont également nécessaires pour identifier le régime d'exercice, en termes d'intensité et de durée, qui produit des améliorations optimales de la VRC.

La VRC comme outil d'optimisation de l'entraînement physique

La VRC, en plus d'être un outil d'évaluation de la fonction du système nerveux autonome, a également été étudiée pour le suivi de la charge d'entraînement, des adaptations individuelles aux régimes d'entraînement et de la récupération, ainsi que la détection précoce des phénomènes de surentraînement.

L'entraînement guidé par le VRC entraîne des améliorations plus importantes de la charge d'entraînement maximale (+6-8%) et permet également des améliorations significatives des performances avec une charge d'entraînement plus faible, non seulement chez les athlètes entraînés, mais également chez les individus non entraînés. La VRC devrait être mesurée régulièrement tout au long de l'année dans les sports de compétition afin de contrôler la réponse de l'athlète à différents stimuli d'entraînement. Cependant, lorsque les adaptations à l'entraînement sont contrôlées par le VRC, il est nécessaire de tenir compte de la phase d'entraînement de l'athlète. Par conséquent, des mesures plus fréquentes du VRC sont recommandées dans les phases de transition et de compétition, alors que quelques mesures hebdomadaires peuvent suffire pendant la phase préparatoire. 

Mais qu'en est-il de la récupération ? Un équilibre subtil entre le stress de l'exercice et la récupération est nécessaire pour obtenir des adaptations optimales et des améliorations des performances. Les athlètes de haut niveau sont constamment exposés à des stimuli d'entraînement intensifs de telle sorte qu'une fatigue induite par l'entraînement et une récupération insuffisante peuvent survenir. Si l'entraînement se poursuit sans récupération, le risque est grand de développer un syndrome de surentraînement, qui nécessite plusieurs semaines, voire plusieurs mois, pour qu'un athlète puisse le surmonter et reprendre son entraînement avec succès. 

Étant donné que la surcharge d'entraînement chronique diminue la VRC, l'utilisation des mesures de la VRC offre un grand potentiel pour la détection précoce et la prévention du surentraînement. 

VRC et fonction cognitive

Les participants présentant un taux élevé de HF-HRV obtiennent de meilleurs résultats dans les tâches cognitives que les participants présentant un faible taux de HF-HRV. Plus précisément, un taux élevé de HF-HRV est associé à une meilleure capacité de raisonnement verbal, tandis qu'un faible taux de HF-HRV est associé à une performance plus faible dans les fonctions cognitives globales, telles que les capacités de raisonnement verbal, les réponses de la mémoire et les fonctions exécutives. 

Quelques études ont également fait état d'un lien entre un faible taux de HF-HRV et le risque de développer des troubles cognitifs, tels que la maladie d'Alzheimer. En outre, un faible taux de VRC-LF est lié à de moins bonnes performances cognitives, en particulier en ce qui concerne la mémoire, le langage et les scores cognitifs globaux. Dans l'ensemble, la VRC semble être en corrélation avec les facettes cognitives verbales, mais pas visuelles.  

L'alimentation et son implication sur la VRC et la santé mentale

Divers aspects de l'alimentation ont été associés à la VRC. Par exemple, la consommation alimentaire de poissons gras et acides gras oméga-3 en général est associée de manière indépendante à la VRC. Plus précisément, une plus grande consommation de thon ou d'autres poissons gras bouillis ou cuits au four, tels que le saumon et le maquereau, a été associée à une amélioration des indices de VRC, et donc à un risque plus faible d'arythmie, notamment de mort subite, de maladie coronarienne arythmique et de fibrillation auriculaire.

En outre, un Modèle alimentaire méditerranéenun apport suffisant en vitamines et en minéraux et la consommation de caféine ont tous été associés à une augmentation de la VRC.

D'autre part, les aspects d'un régime alimentaire malsain, comme une alimentation riche en graisses saturées ou en graisses trans, réduisent la VRC. 

Enfin, bien que le fait de fumer des cigarettes et de boire de l'alcool ait été associé négativement à la VRC, consommation de vinen particulier, est associée de manière positive et indépendante à la VRC.
Par conséquent, la relation constante entre la VRC et l'alimentation soutient l'idée que la VRC peut servir de biomarqueur de l'influence de la nourriture et de l'alimentation sur la santé.
Même s'il est clair que l'alimentation influence la VRC, les voies qui sous-tendent ces effets sont multifactorielles et plutôt complexes. Il est plausible que l'impact de l'alimentation sur la VRC s'opère indirectement par le biais de changements dans la santé mentale.
Traditionnellement, la fréquence cardiaque est considérée comme un produit de la réponse émotionnelle ou du stress.
En outre, de nombreuses études ont montré que une association entre la santé mentale et le VRC. Ainsi, les situations exigeantes peuvent donner lieu à une augmentation ou à une diminution de la VRC. La première peut survenir lorsqu'un individu parvient à s'autoréguler face aux exigences de la situation, tandis que la seconde peut se produire lorsque la situation est perçue comme menaçante. D'autre part, l'alimentation influence le fonctionnement du cerveau, la cognition et l'humeur, ce qui se traduit ensuite par des changements dans le VRC.
Notamment, le lien entre la VRC et les troubles de l'alimentation laisse entrevoir la possibilité d'une causalité réciproque. La plupart des études portant sur le VRC chez les personnes souffrant d'anorexie mentale ont mis en évidence une dominance parasympathique.
De même, les personnes souffrant de boulimie se caractérisent par une activité parasympathique plus élevée, en particulier HF-HRV. Une autre étude a révélé que réduction de la VRC chez les personnes ayant une propension à la dysinhibition alimentaire, c'est-à-dire une tendance à trop manger en présence d'aliments palatables ou d'autres stimuli dysinhibiteurs, tels que le stress émotionnel. Enfin, une faible VRC au repos a été associée à l'adoption de stratégies inadaptées de régulation des émotions et à des problèmes de contrôle des impulsions dans l'identification des émotions.

Dans l'ensemble, il apparaît que les personnes qui ont des difficultés à réguler leurs émotions et qui sont généralement déprimées sont prédisposés à adopter des stratégies de régulation des émotions comme la consommation d'aliments "réconfortants", avec pour conséquence une diminution de la qualité de leur régime alimentaire. À son tour, une alimentation de mauvaise qualité pourrait exacerber la réduction de la VRC. Ces données suggèrent que le comportement alimentaire et la qualité de l'alimentation influencent, au moins partiellement, l'association entre l'humeur dépressive et la VRC. Néanmoins, les recherches futures garantiront des preuves plus solides sur les voies métaboliques reliant l'humeur, l'alimentation et le VRC. Un large éventail de maladies est associé à une diminution du VRC, notamment les maladies cardiovasculaires, le diabète, l'obésité et les troubles psychiatriques. 

Le lien entre la VRC et les pathologies cardiaques

L'intérêt principal pour la VRC est lié à son potentiel valeur pronostique dans les maladies cardiovasculaires et la mort cardiaque subite. En effet, la VRC prédit de manière indépendante Le risque de mort subite chez les patients coronariens est plus élevé, et une VRC plus faible est associée à une augmentation subséquente de 40% du risque de souffrir d'un premier événement cardiovasculaire. Dans l'ensemble, une réduction de la VRC, reflétant une activité accrue du SNS ou une activité réduite du PNS, a été associée au développement de nombreuses maladies cardiovasculaires. les conditions cardiovasculairesLes patients atteints de maladies cardiovasculaires sont plus vulnérables que les autres, notamment les maladies coronariennes, l'hypertension, l'insuffisance cardiaque et l'infarctus du myocarde, ainsi que de mauvais résultats cardiovasculaires chez ceux qui sont déjà malades. Plus précisément, la diminution de la VRC s'est avérée être un facteur prédictif indépendant de la morbidité et de la mortalité après un infarctus du myocarde. Il a également été constaté que le rapport LF/HF était inversement associé à un taux de mortalité élevé. risque de MCV au cours de la vie. En particulier, les hommes en bonne santé dont la VRC est réduite ont un risque de MCV plus élevé d'environ 4% au cours de leur vie, tandis que les femmes en bonne santé ont un risque plus élevé de 8% au cours de leur vie. En outre, la vitesse de survenue de l'ICC et des arythmies a été associée à une diminution de la VRC. En outre, la VRC peut être un déterminant indépendant du pronostic pour les personnes souffrant d'angine instable. Par conséquent, une réduction de la VRC est associée à un pronostic plus défavorable dans plusieurs pathologies cardiaques. Les mesures du VRC étant simples et non invasives, elles peuvent grandement contribuer à la prévention des maladies cardiovasculaires. 

L'influence de la VRC sur la santé cardiovasculaire pourrait s'expliquer par les facteurs suivants Protéine C-réactive (CRP). La CRP est une protéine produite par le foie en réponse à une inflammation. Des niveaux élevés de CRP sont associés à un risque accru de MCV. Que ce soit en influençant l'inflammation ou d'autres mécanismes, la VRC peut être utilisée comme biomarqueur de la morbidité et de la mortalité cardiaques, ainsi que de la progression des MCV et des futures complications liées au risque. 

VRC et diabète

Des études suggèrent qu'une altération du fonctionnement du système nerveux autonome, reflétée par la VRC, se produit au cours des premiers stades du diabète et s'aggrave progressivement. Dans une étude, la HF-HRV, qui indique l'activité du SNP, était plus faible chez les diabétiques que chez les témoins. Il a été conclu que les mesures de la VRC dans le domaine de la fréquence sont utiles pour évaluer les neuropathies autonomes et périphériques des diabétiques. Dans une autre étude, la VRC-HF chez les non-diabétiques était plus élevée chez ceux qui présentaient des taux d'insuline à jeun plus faibles. Ainsi, une relation entre la résistance à l'insuline, indiquée par des niveaux d'insuline à jeun plus élevés, et une VRC plus faible a été suggérée. En outre, après un suivi de 9 ans, il y a eu une baisse générale de la VRC. Dans l'ensemble, la VRC semble être associée de manière inversement proportionnelle aux niveaux de glucose dans le plasma. 

Comment la VRC est liée aux problèmes de poids,

Il semble que l'obésité puisse altérer la VRC. En effet, plusieurs études ont démontré une association inverse entre la prise de poids et la VRC. En particulier, l'adiposité viscérale peut avoir une association plus forte avec le VRC que l'adiposité corporelle totale. Dans une étude, une perte de poids moyenne de 3,9 kg chez des femmes ménopausées en surpoids a été associée à une augmentation du VRC. De même, chez les sujets ayant subi une restriction calorique pendant une moyenne de sept ans, plusieurs mesures de la VRC étaient significativement plus élevées. Dans l'ensemble, une faible aptitude cardiorespiratoire et un taux de graisse corporelle élevé sont associés à VRC plus faibleL'adiposité est le facteur déterminant le plus important. Bien que l'adiposité influence négativement le VRC, cet effet peut être réversible avec une perte de poids et/ou une restriction calorique. 

VRC et maladies psychiatriques

Il existe également des preuves que les indices de VRC sont réduits dans des conditions caractérisées par une dysrégulation émotionnelle, comme la dépression. Lorsque l'on compare des patients dépressifs et des témoins sains, on constate que les premiers ont un VRC plus faible, en particulier chez ceux qui présentent des symptômes plus graves. Il est important de noter que le VRC peut prédire l'apparition d'une maladie psychologique dix ans plus tard. Étant donné les liens entre le VRC, la régulation des émotions et le fonctionnement exécutif, il a été proposé que le VRC soit un indicateur de l'état de santé. biomarqueur de la maladie mentale.

Principaux enseignements

La recherche suggère que le VRC est un biomarqueur chez les personnes souffrant de diverses affections cliniques, en particulier d'étiologie cardiaque, un indicateur de santé dans la communauté en général, ainsi qu'un outil non invasif de contrôle autonome de la fréquence cardiaque lors de défis physiques et mentaux. De nombreux facteurs modifiables liés au mode de vie peuvent moduler de manière bénéfique le VRC, notamment l'exercice physique et le régime alimentaire. Les applications et les dispositifs mesurant la VRC sont de plus en plus populaires, en particulier chez les athlètes, pour surveiller différents aspects de leur entraînement, notamment les performances, les adaptations à l'entraînement et la récupération.