Méthode Wim Hof, revue scientifique

Fréquente exposition au froid extrême et thermogenèse induite par la graisse brune et le froid: étude portant sur un jumeau monozygote


Maarten J. Vosselman1, Guy H. E. J. Vijgen3, Boris R. M. Kingma1, Boudewijn Brans2, Wouter D. van Marken Lichtenbelt1 *
1 Département de biologie humaine, École de la nutrition, de la toxicologie et du métabolisme - NUTRIM, Maastricht, Pays-Bas, 2 Département de médecine nucléaire, Maastricht
University Medical Center +, Maastricht, Pays-Bas, 3 département de chirurgie (G.V.), Erasmus Medical Center, Rotterdam, Pays-Bas

Résumé

Introduction: On sait qu'une légère acclimatation au froid augmente l'activité du "tissu adipeux brun" (BAT) et la "thermogenèse induite par le froid" (CIT) chez l'homme. Nous avons testé ici l’effet d’un mode de vie fréquemment exposé au froid extrême sur BAT et CIT chez un Hollandais surnommé «The Iceman», qui possède de nombreux records du monde face aux défis du froid extrême. De plus, son frère jumeau monozygote qui a un mode de vie sédentaire «normal» sans exposition au froid extrême a été mesuré.

Méthodes: L’homme des glaces (sujet A) et son frère (sujet B) ont été étudiés dans des conditions de froid modéré (13 ° C) et thermoneutre (31 ° C). Les mesures comprenaient l'activité BAT et l'activité des muscles respiratoires par imagerie TEP / TDM au [18F] FDG-CT et la dépense d'énergie par calorimétrie indirecte. En outre, les températures corporelles, les paramètres cardiovasculaires, la perfusion cutanée, la sensation thermique et le confort ont été mesurés. Enfin, nous avons déterminé des polymorphismes pour le découplage de la protéine-1 et du récepteur b3-adrénergique.

Résultats: Les sujets avaient une activité BAT comparable (A: 1144 VTotal et B: 1325 VUSotot), dans la plage précédemment observée chez les hommes jeunes adultes. Ils ont été génotypés avec le polymorphisme pour découpler la protéine 1 (G / G). Le CIT était relativement élevé (A: 40,1% et B: 41,9%), mais contrairement à nos précédents tests d'exposition au froid chez de jeunes hommes adultes, les deux sujets pratiquaient une technique de respiration ressemblant à un g-Tummo, qui implique une activité musculaire respiratoire vigoureuse. Cela a été confirmé par une absorption élevée de [18F] FDG dans le muscle respiratoire.

Conclusion: Aucune différence significative n'a été constatée entre les deux sujets, ce qui indique qu'un mode de vie avec des expositions fréquentes au froid extrême ne semble pas affecter l'activité de BAT et le CIT. Chez les deux sujets, la MTD n'était pas plus élevée comparée aux observations précédentes, tandis que la CIT était très élevée, ce qui suggère que la respiration comme le g-Tummo pendant une exposition au froid peut provoquer une production de chaleur supplémentaire par une contraction vigoureuse du muscle respiratoire isométrique. Les résultats doivent être interprétés avec prudence étant donné le faible nombre de sujets et le fait que les deux participants ont pratiqué la technique de respiration de type g-Tummo.

Citation: Vosselman MJ, Vijgen GHEJ, Kingma BRM, Brans B, van Marken Lichtenbelt WD (2014) Expositions fréquentes au froid extrême et à la graisse brune et à la thermogénèse induite par le froid: étude portant sur un jumeau monozygote. PLoS ONE 9 (7): e101653. doi: 10.1371 / journal.pone.0101653
Andrej A. Romanovsky, hôpital et centre médical St. Joseph’s, États-Unis d’Amérique
Reçu le 27 août 2013; Accepté le 6 juin 2014; Publié le 11 juillet 2014
Copyright: 2014 Vosselman et al. Ceci est un article en accès libre distribué sous les termes de la licence Creative Commons Attribution, qui permet une utilisation, une distribution et une reproduction sans restriction sur tout support, moyennant mention de l'auteur et de la source d'origine.
Financement: Ce travail est en partie financé par l'Organisation néerlandaise de la recherche scientifique (TOP 91209037 à l'adresse W.D.vM.L.) et par le projet DIABAT du 7e PC de l'UE (HEALTH-F2-2011-278373). Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publication ou la préparation du manuscrit.
Intérêts concurrents: Les auteurs ont déclaré qu’il n’existait aucun conflit d’intérêts.


Introduction

Pendant l'exposition au froid, le corps humain peut augmenter la production de chaleur en frissonnant et ne pas frissonner la thermogenèse (NST) et minimiser les pertes de chaleur par vasoconstriction [1]. Le tissu adipeux brun (BAT) est l’un des principaux tissus responsables du NST. La MTD produit de la chaleur via la protéine 1 dissociée (UCP-1), qui dissocie la chaîne respiratoire de la production d'ATP, libérant ainsi de l'énergie sous forme de chaleur. Un mode de vie comportant une exposition fréquente au froid peut entraîner une acclimatation et, par conséquent, un appareil thermorégulateur mieux équipé pour lutter contre le froid. Il est maintenant bien établi que les MTD sont toujours présentes et fonctionnelles chez l’homme adulte lors d’une exposition au froid [2–4]. De plus, il a été démontré qu'une légère acclimatation au froid chez l'homme augmentait l'activité NST [5,6] et la BAT [6]. Cependant, les effets d'un mode de vie avec des expositions fréquentes à des conditions de froid extrême sur ces paramètres sont inconnus.
Il a été démontré qu'une grande variabilité de la NST et des BAT existe dans les mêmes groupes de population, ce qui peut être attribué aux différences dans les effets du mode de vie [7]. Cependant, une composante génétique peut également influer sur la capacité de NST. Par exemple, il a été suggéré que les polymorphismes du gène découplant de la protéine 1 et du gène b3-adrénergique récepteur influence la dépense énergétique au repos [8] et accélère la diminution de l'activité des MTD liée au vieillissement chez les personnes âgées [9]. Il est donc probable que la nature (c'est-à-dire la constitution génétique) et l'éducation (mode de vie) influencent l'existence et le potentiel de production de chaleur du BAT. Outre la MTD, d'autres tissus, tels que le muscle squelettique, pourraient également contribuer à la NST [10].
Dans cette perspective, nous rapportons les réponses thermorégulatrices d'un jumeau monozygote. L’un des jumeaux, le soi-disant «Iceman», a été exposé à de fréquentes périodes de froid extrême pendant plusieurs décennies. Il détient le record du monde de résistance au froid extrême dans plusieurs disciplines, telles que le semi-marathon le plus rapide sur la neige et la glace pieds nus, et la plus longue durée complètement immergé dans la glace pilée (1 heure et 50 minutes). Il prétend obtenir ces enregistrements grâce à une technique de méditation et de respiration spéciale, basée sur la méditation g-Tummo, et qu'il est capable de réguler son propre système nerveux autonome. Une étude de cas récente a démontré qu'il était capable de contrôler la réponse au stress autonome pendant l'endotoxémie en utilisant cette technique [11]. Son frère jumeau monozygote ne subit pas une exposition au froid extrême en raison d'une occupation différente et d'un mode de vie sédentaire, bien qu'il connaisse les techniques utilisées par son frère. Nous avons testé ici l'hypothèse selon laquelle l'homme des glaçons aurait une production de chaleur induite par le froid et une activité de BAT induites par le froid supérieures à celles de son frère jumeau identique. Cette étude de cas fournit une comparaison unique entre une paire jumelle monozygote, l'une étant extrêmement acclimatée au froid, l'autre ne l'ayant pas du tout.

Les méthodes

Sujets
Le comité d'éthique médicale du centre médical de l'université de Maastricht + a approuvé les protocoles, et l'homme de la glace (sujet A) et son frère jumeau (sujet B) ont donné leur consentement écrit en connaissance de cause. Toutes les procédures ont été menées conformément aux principes de la Déclaration d'Helsinki. Les frères jumeaux monozygotes ont à la fois un homme et 52 ans. Ils ont été examinés pour leurs antécédents médicaux et étaient absents de tout facteur lié au syndrome métabolique et ne présentaient aucun dysfonctionnement de la glande thyroïde. Ils n'utilisaient aucun type de médicament, ce qui aurait pu affecter les résultats. Le sujet A est bien connu pour sa capacité à résister aux défis du froid extrême. Il est un éducateur de style de vie indépendant, se concentrant sur la capacité de l'esprit humain à contrôler son corps au moyen d'une technique spéciale de méditation et de respiration (basée sur g-Tummo) [12]. Il s'expose quotidiennement à la nage et aux douches en eau froide et se rend régulièrement dans les régions scandinaves et arctiques pour s'entraîner et s'exercer à l'exposition au froid extrême uniquement dans les courts métrages. Le sujet B est employé en tant que chauffeur international de camions, étant sur la route plusieurs jours de suite et connaissant de longues périodes d'inactivité. Il ne pratique pas et ne forme pas l'exposition au froid extrême. Cependant, il connaît la technique spéciale de méditation et de respiration utilisée par son frère.
Conception et mesures de l'étude
Les sujets ont été mesurés à deux occasions distinctes pendant deux jours consécutifs en hiver avec des températures extérieures comparables. Les protocoles d'étude chez les deux sujets étaient identiques. Le matin du premier jour, l’activité de la MTD a été mesurée dans des conditions thermoneutres (c'est-à-dire deux heures à une température de l'air de 31 ° C), qui a servi de mesure de contrôle (figure 1). Dans l’après-midi du premier jour, un «test de frissons» a été réalisé dans le but de déterminer la température de l’air associée au début des frissons. Cette information a ensuite été utilisée pour l'expérience de froid doux du deuxième jour afin de déterminer la température ambiante afin d'obtenir une thermogenèse induite par le froid (CIT) maximale (c'est-à-dire à la température la plus basse sans frissons). L’expérience du froid modéré du deuxième jour a débuté avec une période de référence de 45 minutes dans des conditions thermo-neutres (31 ° C), suivies de deux heures et demie d’exposition au froid modéré (12 à 13 ° C). Le traceur [18F] fluorodésoxyglucose (FDG) a été injecté par voie intraveineuse au bout de 90 minutes à froid et 60 minutes plus tard, le scanner PET-CT a été réalisé. Les mesures ont été effectuées dans une tente perméable à l’air spécialement équipée (Colorado altitude training, États-Unis), dans laquelle la température ambiante était étroitement contrôlée. Les sujets ont été mesurés en position semi-couchée sur une civière perméable à l'air (modèle Campart Rome-XL) afin de s'allonger confortablement. Les sujets ne portaient que des shorts (Clo 0,06) [13]. Au cours des expériences, nous avons mesuré la dépense énergétique via la calorimétrie indirecte (Hotte ventilée, Omnical 2, Maastricht, Pays-Bas), la fréquence cardiaque via un écran à la poitrine (Polar T31, USA) et la pression artérielle via un brassard au bras gauche (Cresta, Taiwan). La pression artérielle moyenne (MAP) a été calculée comme suit: MAP = 1/3 de pression systolique + 2/3 de pression diastolique. Les températures cutanées ont été déterminées à l’aide de capteurs de température sans fil placés sur les 14 sites prescrits par la norme ISO 9886: 2004 (Ergonomie - Évaluation de la déformation thermique par des mesures physiologiques, Int Organisation internationale de normalisation, Genève, Suisse) (iButtons Maxim integrated, États-Unis) et température centrale via une pilule télémétrique (CorTemp HT150002, États-Unis), ingérée une heure avant le début de l’expérimentation. La vasoconstriction a été mesurée en déterminant le changement de perfusion cutanée par laser Doppler du côté ventral de la main à la base du pouce, du côté ventral de l’hallux (Perimed PF4000, Suède), du côté ventral de l’avant-bras à mi-chemin entre le coude et le poignet, et à l'abdomen à mi-chemin entre l'ombilic et le côté latéral gauche du corps (Perimed PF5000, Suède). Des échantillons de sang veineux ont été prélevés au début et à froid pour l'analyse des hormones et des métabolites, ainsi que pour l'analyse de l'ADN par PCR afin d'identifier les polymorphismes du découplage de la protéine 1 (-3286 A / G) [14] et du récepteur b3-adrénergique (Trp64Arg ) [15].
Au cours de l'expérience de froid modéré, les deux sujets ont complété des échelles visuelles analogiques (échelles VAS) [16] sur la sensation, le confort thermique et les frissons. En outre, l'activité de la MTD a été évaluée par tomodensitométrie au [18F] FDG-PET-CT au [18F] fluorodésoxyglucose-émission de positrons (Gemini TF PET-CT, Philips, Pays-Bas). Le protocole et l'analyse étaient comparables à ceux de nos précédentes études utilisant l'imagerie statique [17]. Un tomodensitogramme à faible dose (120 kV, 30 mA) précédait le scanner PET et était utilisé pour l'atténuation et la correction de la dispersion du scanner. La TEP-scan a été utilisée pour déterminer l'absorption de [18F] FDG. La température était réglée avec un chauffage et une climatisation. La composition corporelle a été déterminée au moyen d'une double absorptiométrie à rayons X (DXA, Hologic, type Discovery A, USA) et, dans l'après-midi, une biopsie a été réalisée à partir du m. vastus lateralis pour les mesures de respirométrie mitochondriale dans les fibres musculaires perméabilisées au moyen de l’Oxygraph-2K (Oroboros, Autriche). Une partie de la biopsie a été placée dans un milieu de conservation pour les mesures de respiration (pour les détails du substrat, voir [6]), et une partie du tissu musculaire a été immédiatement congelée dans de l'isopentane en fusion et conservée à 280 ° C pour la détermination de l'ADN mitochondrial (ADNm) nombre de copies (rapport ND1 sur LPL).

Données et analyse PET-CT
À des intervalles de temps fixes de 25 minutes, pendant la période de référence et pendant l'exposition au froid (après injection de [18F] FDG), la dépense énergétique a été calculée. Nous utilisons le terme CIT au lieu de NST classique pour l'augmentation de la dépense énergétique (en pourcentage) lors d'une exposition au froid, du fait de la contraction du muscle respiratoire. Ces périodes ont également été sélectionnées pour l'analyse des paramètres cardiovasculaires et de la température corporelle. Deux chercheurs (M.V. et G.V.) et un médecin spécialiste en médecine nucléaire (B. B.) ont analysé le TEP-CT. Afin de déterminer l'activité BAT, nous avons mesuré l'absorption moyenne de [18F] FDG, connue sous le nom d'absorption standard moyenne (SUVmean), et la quantité totale de [18F] FDGuptake (SUVtotal = SUVmean multiplié par le volume BAT) en MTD régions d'intérêt. Nous avons considéré le tissu adipeux comme une MTD lorsque les unités de Hounsfield du scanner étaient entre -
10 et 180. En outre, un minimum de 1,5 VUS a été utilisé pour classer la région de graisse sélectionnée en tant que MTD. En outre, nous avons analysé l'absorption moyenne de [18F] FDG (SUVmean) dans plusieurs tissus dans des volumes d'intérêt fixes selon la procédure décrite dans Vosselman et al.
2013 [18]. Les paramètres sanguins présentés dans les caractéristiques du sujet ont été comparés aux valeurs de référence normales présentées dans les informations du test / kit et, en ce qui concerne les paramètres de la thyroïde, des valeurs de référence ont été obtenues du département de chimie clinique du centre médical universitaire de Maastricht (Maastricht, Pays-Bas). . Comme il était impossible d'étudier la différence statistique entre les deux frères, nous avons comparé les résultats actuels avec les données d'études précédentes sur des hommes jeunes et adultes. Pour ce faire, nous avons créé des boîtes à partir des données de jeunes hommes adultes et déterminé l'intervalle interquartile et le 95e centile. Lorsque les résultats du jumeau étaient dans les
plage interquartile observée chez les jeunes hommes adultes, nous avons considéré les deux valeurs (sujet A et sujet B) comme comparables. Lorsque le score de l'un des frères jumeaux était en dehors de l'intervalle interquartile, il était considéré comme différent l'un de l'autre. De plus, le score des jumeaux était considéré comme différent des jeunes adultes lorsque le score se situait en dehors du 95e centile. Cette comparaison a ses limites en raison des différences d’âge entre le groupe de jeunes adultes et les frères jumeaux. En outre, il convient de noter que le protocole de refroidissement actuel a duré
30 minutes de plus (2,5 heures par rapport à 2 heures) et les vêtements étaient moins volumineux (clo 0,1 à 0,49). Par conséquent, les données de température, de perfusion cutanée et cardiovasculaire du jumeau ne peuvent être comparées à celles des jeunes adultes. Cependant, pour ces mesures, la comparaison intra-sujet était basée sur la précision des mesures. L’activité des MTD et le CIT ont pu être comparés grâce à l’utilisation du même protocole individualisé chez tous les sujets dans res juste au-dessus des frissons, afin d’obtenir une activité NST et BAT maximale chez chaque sujet (pour plus de détails sur ce protocole, voir [17]). Les valeurs de respiration pour le muscle squelettique sont représentées par la moyenne de deux traces avec écart type.

Résultat

Caractéristiques du sujet
Le sujet A avait un pourcentage de matières grasses plus faible (13,7% contre 18%; fourchette normale de 11 à 22%), une masse comparable de matière grasse (69,4 kg contre 68,1 kg) et des taux de triglycérides à jeun plus faibles (sujet A: 698 mmol / L par rapport au sujet B: 1060 mmol / L; plage normale: 680-1880 mmol / L) que le sujet B (tableau 1). Les taux de glycémie à jeun étaient égaux (5,7 mmol / L; valeur normale: 3,61 à 6,11 mmol / L). Les taux d'hormones stimulant la thyroïde étaient comparables et se situaient dans les limites de la normale (A: 1,1 mU / L versus B: 0,9 mU / L; valeurs normales allant de 0,4 à 4,3 mU / L). La T4 totale était légèrement inférieure chez le sujet A et les niveaux de T4 libre étaient comparables (T4 totale: A: 84 nmol / L par rapport à B: 96 nmol / L; plage normale: 60 à 150 nmol / L; T4 libre: A: 14,8 pmol / L contre B 14,7 pmol / L; plage normale: 8-18 pmol / L). De plus, le sujet A avait un mode de vie plus actif, bien que les deux fussent plus actifs que la moyenne observée chez les jeunes adultes, comme l'indiquent les scores du questionnaire de Baecke (score total: A: 11,4 contre B: 9,7; moyenne des jeunes adultes: 68,2). [19]). Fait intéressant, le jumeau monozygote a été génotypé avec le polymorphisme pour découpler la protéine 1 (G / G). Ces porteurs de l'allèle G ont été associés à une atténuation de la thermogenèse induite par UCP-1 [20]. Aucun polymorphisme (aucun allèle Arg64) n'était présent dans le récepteur b3-adrénergique.

Paramètres physiologiques et sensation thermique lors d'une exposition au froid
Il est intéressant de noter que lors de «l’expérience frissonnante» du premier jour, les deux sujets n’ont pas atteint le point de frissons. Normalement, dans de telles conditions où la température chute de 31 à 13 ° C, les jeunes adultes et les personnes âgées commencent à trembler [21,22]. Le lendemain, nous avons abaissé au maximum la température ambiante et baissé à 12 uC au maximum. Encore une fois, aucun frisson n'a été observé pendant cette expérience froide. La température cutanée moyenne était comparable entre les sujets au début de l'étude (A: 33,22 uC par rapport à B: 33,40 uC, tableau 2); toutefois, lors d'une exposition au froid, la température cutanée moyenne a diminué plus fortement chez le sujet B que chez le sujet A (A: 27,57 uC par rapport à B: 25.95uC). Cette diminution a été principalement observée dans la région proximale (A: 29,36 uC versus B: 27,81 uC). Les deux sujets présentaient une vasoconstriction comparable dans la main (A: 91,7% contre B: 91,3%) et sur l'orteil (A: 96% contre B: 96,4%), bien que le sujet A ait une température distale légèrement inférieure (A: 21,43 UC contre B: 22,34 ° C). Le sujet A a présenté plus de vasoconstriction au niveau des aisselles (A: 63,3% contre B: 8,8%) et de l'abdomen (A: 7% contre B: 28,8% (vasodilatation)). La température centrale a diminué chez les deux sujets, avec une diminution plus faible (20,18 ° C) chez le sujet A par rapport au sujet B (20,40 ° C). Comme la précision de la mesure est de 60,1 ° C et que, du fait de la faible plage de température ambiante, nous avons interprété la différence de 20,22 ° C comme physiologiquement différente. Il y avait une nette différence de sensation de froid et de confort entre les deux sujets. L'environnement thermique était neutre pour les deux sujets au début de l'étude, mais le sujet A a déclaré qu'il était neutre à légèrement froid pendant la période de froid doux, alors que le sujet B avait froid (Figure 2). De plus, le sujet A a déclaré qu'il était à l'aise avec ces températures pendant toute l'expérience, alors que le sujet B se sentait entre inconfortable et très inconfortable. L'exposition au froid a légèrement augmenté la fréquence cardiaque chez le sujet A (base: 46 battements / min contre froid: 52 battements / min), alors qu'elle a légèrement diminué chez le sujet B (valeur initiale: 51 battements / min contre le froid: 47 battements / min). Les deux sujets étaient bradycardiques au repos. La pression artérielle moyenne a augmenté dans une mesure similaire lors de l'exposition au froid chez les deux sujets (A: de 93 mm / Hg à 109 mm / Hg; B: de 99 mm / Hg à 111 mm / Hg). Après 90 minutes au froid, les acides gras libres plasmatiques ont augmenté pendant l'exposition au froid chez les deux sujets (A: 625 mmol / L au début versus 771 mmol / L au froid; B: 264 mmol / L au départ, 705 mmol / L au froid), alors que le plasma les concentrations de glucose, d'insuline et d'épinéphrine ont légèrement diminué (tableau S1). La norépinéphrine plasmatique a augmenté chez les deux sujets, cependant, la concentration par temps froid était nettement plus élevée chez le sujet B (A: 554 ng / L versus B: 1016 ng / L), suggérant une activité sympathique plus importante.
La thermogenèse induite par le froid et l’absorption de [18F] FDG dans les BAT et le muscle squelettique Les deux sujets ont augmenté la dépense énergétique dans une mesure similaire dans le froid (A: de 5,51 kJ / min à 7,71 kJ / min contre B: de 5,47 kJ / min à 7,76 kJ / min, tableau 2), donnant un CIT de 40,1% et 41,9% pour les sujets A et B, respectivement. Ces valeurs étaient nettement plus élevées que l’augmentation de la dépense énergétique observée lors d’expériences menées par temps froid chez des hommes jeunes adultes (intervalle interquartile: 7,2–18%; 95e centile: 25,7%, figure 3A). Cependant, il convient de noter que le CIT dans l'expérience actuelle n'est pas égal au NST classique, car Le jumeau a utilisé la contraction isométrique du muscle respiratoire pour générer de la chaleur également.
Comme prévu, les deux sujets A et B n'ont montré aucune BAT active au cours de l'expérience thermoneutre (figures 4A et 4D). Fait intéressant, l'exposition au froid a entraîné une augmentation comparable de l'activité des MTD, bien qu'elle ait été légèrement plus élevée chez le sujet B (A: 1144 VU total et B: 1325 SUV total). Ces valeurs sont considérées comme comparables puisqu'elles se situent toutes les deux dans l'intervalle interquartile (36821930 VUS total; 95e centile: 4036 VUS total) de l'activité des BAT observée chez les jeunes hommes adultes (figure 3B) [17,18]. Ainsi, l’activité des MTD est considérée comme incomparable avec les valeurs trouvées chez les jeunes hommes adultes. Du tissu adipeux brun était présent dans la région cervicale, supraclaviculaire, paravertébrale et périrénale, ce qui est comparable à la distribution de BAT observée chez les jeunes adultes. Nous avons également déterminé l'absorption de [18F] FDG dans la WAT ​​et le muscle squelettique (SM) (Figures 4C et 4F). Nous n’avons observé aucune différence entre l’absorption du glucose dans ces tissus entre les deux sujets au cours de l’expérience thermoneutre (SM A: 0,7 VUS moyen par rapport à B: 0,64 VUS; moyenne pondérée; WAT A: 0,33 VUS moyen et B: 0,22 VUS moyen) et par froid froid (SM A). : 0,75 SUVmoyenne versus B: 0,63VUSmoyenne; WAT A: 0,35 SUVmoyenne contre B: 0,24VUSmoyenne).
Les données de respiration cellulaire du m. Les fibres de vastus lateralis ont révélé que la respiration de niveau 4, reflétant la fuite de proton mitochondriale par mitochondrie, était inférieure chez le sujet A par rapport au sujet B (A: 113.35618.11 pmol / (s * mg) / (nombre de copies d'ADNtm) x 10.000 par rapport à B: 147,4565,28 pmol / (s * mg) / (nombre d'exemplaires d'ADNmt) x 10 000). La fuite de proton mitochondrial dans Iceman se situait dans la plage interquartile observée chez de jeunes hommes adultes (n = 30) à partir d’une étude précédente et de données non publiées (plage interquartile: 95,57–122,13 pmol / (s * mg) / (copie d’ADNm). nombres) x 10.000; figure 3C) [6]. Le sujet B présentait donc une fuite de proton mitochondrial plus importante que son frère, car il se situait en dehors de l'intervalle interquartile. Cependant, il ne différait pas de celui des jeunes hommes adultes (95e centile: 213,13 pmol / (s * mg) / (nombre de copies de l'ADNm) x 10 000).
Fait intéressant, les deux sujets ont immédiatement adopté la technique de méditation / respiration gTummo au début de l'exposition au froid et, bien que le sujet B ne pratique pas la méditation g-Tummo régulièrement, des schémas respiratoires très similaires ont été observés (reconnaissance visuelle). Par conséquent, nous avons décidé d'analyser l'absorption de [18F] FDG dans deux muscles respiratoires importants (RM), le mm. intercostales intérieur et extérieur et le m. scalenus. L'absorption du glucose dans ces muscles a quadruplé au cours de l'expérience par le froid par rapport aux conditions thermoneutres (figures 4C et 4F), ce qui explique probablement en partie les taux élevés de CIT. On sait que le coût énergétique de la respiration représente environ 1 à 2% de la consommation totale d'oxygène et que, lorsque la ventilation augmente, la consommation d'oxygène par litre de ventilation augmente [23]. Il se pourrait donc que plus de 10% du CIT s’explique par l’augmentation du coût de la respiration.

Discussion

La présente étude a examiné les réponses métaboliques et isolantes au cours d’un froid léger chez le dénommé «Iceman», qui a un style de vie soumis à des expositions fréquentes au froid extrême et chez son frère jumeau monozygote qui n’est pas fréquemment exposé à ces conditions extrêmes. On a émis l’hypothèse que l’Iceeman aurait une plus grande activité de CIT et de BAT. Cependant, nous avons trouvé des CIT, une activité BAT et une vasoconstriction comparables aux extrémités (main et orteil) lors d'une exposition au froid modéré et une fuite de proton mitochondrial de muscle squelettique légèrement inférieure chez Iceman par rapport à son frère jumeau.
Compte tenu de l’exposition fréquente de l’Iceman au froid extrême, nous nous attendions à ce que l’Iceman soit plus actif sur les BAT que son frère gagnant. Il se peut que ces problèmes de froid extrême (à court terme) ne recrutent pas de MTD. La MTD est susceptible d'être importante pendant les longues périodes d'exposition au froid modéré [24] et peut maintenir de longues périodes de production de chaleur. La thermogenèse des BAT a une valeur adaptative car elle est moins exhaustive que les frissons, en raison de sa capacité de découplage mitochondrial via la protéine de découplage spécialisée 1 (UCP-1). Nous avons récemment montré qu’une longue période d’exposition au froid modéré recrutait des MTD. Dans cette étude, nous avons exposé les jeunes adultes à des conditions de froid modéré (15 à 16 ° C) pendant dix jours consécutifs [6], et avons constaté que l'activité des MTD et la NST augmentaient. Il est donc probable que les longues périodes d’exposition au froid modéré soient plus efficaces pour augmenter l’activité des MTD et le CIT que les épisodes d’exposition au froid extrême. D'autre part, une explication de l'absence de différence d'activité de MTD chez les deux sujets pourrait être que le jumeau avait un polymorphisme G / G pour UCP-1, ce qui pourrait affecter négativement la plasticité de MTD [25]. Ce polymorphisme pourrait donc exclure les effets de recrutement d'une exposition à un froid extrême sur l'activité des BAT. Cependant, l'activité des MTD était comparable à celle des hommes adultes et est probablement élevée pour leur âge, car on sait que les MTD diminuent avec le vieillissement. Une étude sur l’effet de l’âge sur les MTD a révélé que des MTD étaient actives seulement y 10% des sujets âgés de 50 à 60 ans [9].
En ce qui concerne la réponse isolante, une vasoconstriction comparable a été observée dans la main et l'orteil. Cependant, une réponse de vasoconstriction relativement importante a été observée sur le bras chez Iceman. Cela indique une meilleure isolation dans la région proximale. De plus, la baisse de la température centrale était plus basse chez l'Iceman (20,18% par rapport à 20,4 ° C), ce qui indique que l'homme des glaçons est mieux en mesure de maintenir la température de son corps par temps très froid. Les effets de l’exposition fréquente au froid extrême de l’Iceman étaient bien reflétés par la sensation thermique et le confort. L'Iceman s'est senti légèrement frais et à l'aise pendant tout le protocole relatif au rhume, alors que son frère l'a vécu froid et inconfortable. Ainsi, même si leurs réactions métaboliques étaient comparables, la réponse subjective au froid était différente. Enfin, les concentrations plasmatiques de noradrénaline indiquent que le froid léger a induit une stimulation sympathique plus importante chez le sujet B. La stimulation sympathique de la BAT aurait donc pu être plus importante chez le sujet B.
Une observation intéressante était la production de chaleur élevée pendant le froid (0,40%) chez les deux sujets. Dans nos études avec de jeunes adultes, nous observons normalement des taux de NST (sans g-Tummo) compris entre 210 et 30% [6,17,18]. Étant donné que l'activité des MTD et la capacité intrinsèque de découplage mitochondrial du SM étaient comparables à celles des jeunes adultes, d'autres tissus et / ou mécanismes doivent expliquer la forte augmentation du CIT. Les mécanismes possibles suggérés sont le cycle inutile du calcium, le renouvellement protéique et le cycle du substrat [26]. Cependant, dans ce cas particulier, une explication probable des taux élevés de CIT est la technique de respiration de type g-Tummo (et éventuellement la méditation chez le sujet A) utilisée par les deux sujets [12]. La méditation G-Tummo comprend une composante somatique (contraction musculaire isométrique) et une composante méditative (visualisation des flammes). La composante somatique, qui consiste en une respiration abdominale profonde en «vase», a montré une augmentation de la température centrale, probablement due à une augmentation de la production de chaleur des méditants expérimentés g-Tummo de l’est du Tibet et des non-méditants (occidentaux) [12]. La composante méditative exercée par les méditants g-Tummo était capable de supporter des augmentations de température plus longues. Le jumeau monozygote a exercé cette technique de respiration dès le début des protocoles de refroidissement. L'activité métabolique des muscles respiratoires était clairement démontrée par une augmentation de l'absorption de [18F] FDG dans les muscles respiratoires pendant un froid léger, qui était absent pendant les expériences thermo-neutres. Il est donc probable qu'une grande partie de l'augmentation du CIT puisse s'expliquer par cette technique de respiration et pourrait donc constituer un mécanisme potentiel pour lutter contre les problèmes de froid. Nous n'avons pas été en mesure de mesurer l'effet de la méditation sur l'activité CIT et BAT. Si le composant de visualisation, tel que trouvé par Kozhenikov et al. [12], est capable d'augmenter la thermogenèse via l'activité des MTD
Pendant les expériences à froid, les deux sujets ne tremblaient pas, contrairement aux adultes jeunes. Cependant, ils étaient très près de frissonner, car immédiatement après l'expérience, des frissons se produisirent. Cela était probablement dû à la redistribution du sang froid conduisant à une chute de la température centrale (sujet A: 36,39 à 36,10 ° C versus B de 36,36 à 35,95 ° C). Nos résultats indiquent que le retard des frissons pourrait être dû à la contraction accrue de leurs muscles respiratoires (en raison des pratiques de méditation gTummo). Ceci est parallèle au fait que l'exercice par temps froid ne provoque pas de frissons en raison de l'augmentation de la production de chaleur [27]. Le rôle exact de la composante méditative sur la perception de la température reste inconnu. Une autre observation intéressante était la bradycardie chez les deux sujets indiquant une altération possible du contrôle de l'autonomie cardiaque. Que cela soit dû à leur technique de méditation / respiration ou à un certain facteur génétique (par exemple [28]) ne peut pas être répondu.
Il convient de noter qu'il n'est pas possible d'effectuer une analyse statistique appropriée dans une étude de cas. Les résultats actuels fournissent de nouvelles indications et idées, qui devraient conduire à des recherches ultérieures. Cependant, cette étude de cas est unique en raison du fond génétique identique des sujets, ce qui permet d'attribuer les différences de résultats aux caractéristiques du mode de vie. En résumé, nous montrons ici que le «Iceman», qui a un mode de vie fréquemment exposé au froid extrême, n’a pas une production de chaleur et une activité BAT supérieures lors de conditions de froid doux par rapport à son frère jumeau monozygote non acclimaté. Par conséquent, le mode de vie de Iceman n’affecte pas la réponse métabolique au froid léger. L’Iceman a eu une réponse isolante relativement élevée et sa sensation thermique et son confort ont été moins affectés par l’exposition au froid. Sur la base de ces résultats, on pourrait émettre l'hypothèse que l'exposition au froid extrême, fréquente mais à court terme, est moins efficace pour le recrutement des MTD, par rapport aux périodes plus longues. d exposition au froid. Fait intéressant, les deux frères ont montré une forte production de chaleur induite par le froid par rapport aux précédentes études sur le froid modéré chez de jeunes adultes. Cela était probablement dû aux contributions de l'activité des BAT et aux niveaux élevés de contraction du muscle respiratoire associés à la méditation g-Tummo. La respiration de type G-tummo peut donc être responsable de la production de chaleur par temps froid en plus du NST classique.

Renseignements à l'appui

Tableau S1 Paramètres sanguins au cours de l'expérience par temps froid. Ce tableau montre plusieurs hormones et métabolites sanguins au début et à 90 et 150 minutes après le début de l’exposition au froid chez les deux sujets.

Remerciements. Nous voudrions remercier Jos Stegen, Paul Menheere et Nancy Hendrix pour l’analyse des paramètres sanguins et Esther Kornips pour l’analyse des polymorphismes UCP-1 et b3-adrénergiques. En outre, l'assistance de Joris Hoeks dans l'interprétation des données de respiration du muscle squelettique est très appréciée, de même que les discussions fructueuses menées au sein de notre club de littérature.

Contributions d'auteur. Conçu et conçu les expériences: MJV GHEJV BRMK BB WDvML. Effectué les expériences: MJV GHEJV BRMK. Analyse des données: MJV GHEJV BRMK WDvML. Réactifs, matériaux et outils d’analyse: BB WDvML. A écrit le papier: MJV GHEJV BRMK BB WDvML.

Figure 1. Protocole d'étude. L'expérience thermo-neutre a commencé le matin du premier jour. Au bout d'une heure, un échantillon de sang a été prélevé, puis le traceur [18F] FDG a été injecté, suivi d'une TEP-TDM une heure plus tard. Dans l'après-midi du premier jour, l'expérience des frissons a été menée. Elle a débuté par une période de référence de 45 minutes à 31 ° C, suivie de 90 minutes d'exposition au froid modéré (31 ° C) afin de déterminer la température ambiante à laquelle les frissons se produisaient. L’expérience du froid modéré du deuxième jour a consisté en une période de référence de 45 minutes (31 ° C) suivie d’une exposition au froid de 150 minutes. Des échantillons de sang ont été prélevés à la fin de la période de référence et 90 et 150 minutes après le début de l'exposition au froid. Le traceur [18F] FDG a été injecté 90 minutes après le début de l'exposition au froid, suivi par le scanner TEP-TDM une heure plus tard. dio: 10.1371 / journal.pone.0101653.g001

Figure 2. Échelle visuelle analogique (EVA) de la sensation thermique et du confort au cours de l'expérience par temps froid. Cette figure illustre la sensation thermique (A) et le confort (B) des deux sujets au cours de l'expérience par temps froid. doi: 10.1371 / journal.pone.0101653.g002

Figure 3. Comparaison du CIT, de l'activité BAT et du découplage mitochondrial intrinsèque du muscle squelettique entre le jumeau monozygote et le jeune homme adulte. Les boîtes à moustaches indiquant les valeurs médianes et les plages interquartiles des activités CIT (A) et BAT (B) observées chez de jeunes hommes adultes au cours d’études antérieures [6,17,18,29] (CIT n = 43; activités BAT / n = 45). C) Boîte à moustaches montrant la fuite de proton mitochondrial du muscle squelettique chez de jeunes hommes adultes (n = 30) provenant d'une étude précédente (n = et des résultats non publiés (n = 22). Dans chaque boîte à moustaches, le sujet A est indiqué par un carré noir et le sujet B par un carré ouvert. Les barres à moustaches représentent le 5ème centile (inférieur) et le 95ème (supérieur) centile. doi: 10.1371 / journal.pone.0101653.g003

Figure 4. Activité du tissu adipeux brun et du muscle respiratoire au cours de l'expérience d'exposition au froid et à la chaleur neutre. A, D) Images TEP dans des conditions thermo-neutre (gauche) et froides (droite) montrant une absorption de [18F] FDG dans le tissu adipeux brun (BAT; flèches rouges) et les muscles respiratoires (RM; flèches blanches). B, E) Tranches transaxiales du sujet A (5 mm d'épaisseur) de la région thoracique (supérieure) et de la région supraclaviculaire (inférieure) illustrant l'activité des MTD (flèches rouges) et du MR (flèches blanches). C, F) [18F] absorption de FDG (SUVmoyen) dans les BAT, le tissu adipeux blanc (WAT), le muscle squelettique (SM) et les muscles respiratoires (RM) lors de conditions thermiques et froides. doi: 10.1371 / journal.pone.0101653.g004

Activation volontaire du nerveux sympathique système et atténuation de l'immunité innée réponse chez l'homme

Matthijs Koxa, b, c, 1, Lucas T. van Eijka, c, Jelle Zwaaga, c, Joanne van den Wildenberga, c, Fred C. G. Sweepd, Johannes G. van der Hoevena, c et Peter Pickkersa, ca. Médecine des soins intensifs, anesthésiologie, cNijmegen Institute for Infection, Inflammation and Immunity, et médecine de laboratoire, Centre médical universitaire Radboud, Geert Grooteplein 10, 6500 HB, Nimègue, Pays-Bas. Edité par Tamas L. Horvath, École de médecine de l'Université Yale, New Haven, Connecticut, et accepté par le comité de rédaction le 14 mars 2014 (reçu pour revue le 5 décembre 2013).

La production excessive ou persistante de cytokines pro-inflammatoires joue un rôle central dans les maladies auto-immunes. L'activation aiguë du système nerveux sympathique atténue la réponse immunitaire innée. Cependant, le système nerveux autonome et le système immunitaire inné sont considérés comme des systèmes qui ne peuvent pas être influencés volontairement. Ici, nous avons évalué les effets d’un programme d’entraînement sur le système nerveux autonome et la réponse immunitaire innée. Des volontaires sains ont été randomisés dans le groupe d'intervention (n = 12) ou le groupe témoin (n = 12). Les sujets du groupe d'intervention ont été formés pendant 10 jours à la méditation (méditation du troisième œil), aux techniques de respiration (i.a., hyperventilation cyclique suivie d'une rétention de souffle) et à l'exposition au froid (i.a., immersions dans de l'eau glacée). Le groupe témoin n'a pas été formé. Par la suite, tous les sujets ont subi une endotoxémie expérimentale (administration in vitro de 2 ng / kg d'endotoxine d'Escherichia coli). Dans le groupe d'intervention, la mise en pratique des techniques apprises a entraîné une alcalose et une hypoxie respiratoires intermittentes, ce qui a entraîné une augmentation importante des taux plasmatiques d'épinéphrine. Dans le groupe d'intervention, les taux plasmatiques de cytokine anti-inflammatoire IL-10 ont augmenté plus rapidement après l'administration d'endotoxines, fortement corrélés aux taux antérieurs d'épinéphrine et étaient plus élevés. Les taux de médiateurs pro-inflammatoires TNF-α, IL-6 et IL-8 étaient plus bas dans le groupe d'intervention et en corrélation négative avec les niveaux d'IL-10. Enfin, les symptômes pseudo-grippaux étaient plus faibles dans le groupe d'intervention. En conclusion, nous démontrons que l'activation volontaire du système nerveux sympathique entraîne la libération d'épinéphrine et la suppression subséquente de la réponse immunitaire innée chez l'homme in vivo. Ces résultats pourraient avoir des implications importantes pour le traitement des affections associées à une inflammation excessive ou persistante, telles que les maladies auto-immunes.

Importance

Jusqu'à présent, le système nerveux autonome et le système immunitaire inné étaient considérés comme des systèmes qui ne pouvaient être influencés volontairement. La présente étude montre que, grâce à la mise en pratique de techniques apprises dans le cadre d’un programme d’entraînement à court terme, le système nerveux sympathique et le système immunitaire peuvent effectivement être influencés volontairement. Des volontaires sains pratiquant les techniques apprises ont présenté une augmentation importante de la libération d'épinéphrine, ce qui a entraîné une augmentation de la production de médiateurs anti-inflammatoires et une atténuation subséquente de la réponse des cytokines pro-inflammatoires induite par l'administration intraveineuse d'endotoxines bactériennes. Cette étude pourrait avoir des implications importantes pour le traitement de diverses affections associées à une inflammation excessive ou persistante, en particulier des maladies auto-immunes dans lesquelles des traitements antagonistes des cytokines proinflammatoires ont montré un grand bénéfice.

 Le système immunitaire inné est essentiel à notre survie, mais une production excessive ou persistante de cytokines pro-inflammatoires peut entraîner des lésions tissulaires et des lésions organiques, comme dans les maladies auto-immunes. Les thérapies biologiques antagonistes des cytokines pro-inflammatoires ou de leurs récepteurs sont très efficaces et ont révolutionné le traitement des maladies auto-immunes, telles que la polyarthrite rhumatoïde et la maladie inflammatoire de l'intestin (1, 2). Cependant, ces médicaments sont coûteux et ont des effets secondaires graves (3, 4). Par conséquent, des thérapies innovantes visant à limiter la production de cytokines inflammatoires de manière plus physiologique sont justifiées.
L'activation aiguë du système nerveux sympathique atténue l'inflammation via l'activation des catécholamines par les récepteurs β2-adrénergiques, illustrée par le fait que l'épinéphrine (nor) atténue la lipopolysaccharide (LPS) induite par la libération de TNF-α in vitro (5, 6) et par la perfusion à court terme de l'épinéphrine limite la production de cytokines proinflammatoires in vivo au cours d'une endotoxémie expérimentale (administration iv de LPS chez des volontaires sains) (7). De plus, dans le cadre d'une réponse au stress, une augmentation des niveaux de catécholamines est souvent accompagnée d'une élévation du cortisol, une hormone immunosuppressive bien connue [via l'activation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien] (8, 9).

Outre la modulation exogène (pharmacologique ou électrique) du système nerveux autonome (ANS), la stimulation endogène de l'activité du SNA peut également limiter la réponse inflammatoire, mais le SNA est généralement considéré comme un système qui ne peut pas être influencé volontairement. Cependant, les résultats d'une étude de cas réalisée récemment sur un individu néerlandais, qui détient plusieurs records du monde en matière de résistance au froid extrême, suggèrent le contraire (10). Il a été démontré que cet individu était capable d'activer volontairement le système nerveux sympathique grâce à une méthode mise au point par lui-même impliquant la méditation, l'exposition au froid et des techniques de respiration. Cela a entraîné une augmentation de la libération de catécholamine et de cortisol et une réponse immunitaire innée remarquablement légère au cours d'une endotoxémie expérimentale, par rapport à plus de 100 sujets ayant déjà subi une endotoxémie expérimentale. Dans la présente étude, nous avons étudié les effets de son programme d’entraînement (voir film S1 pour une impression) sur les paramètres du système nerveux sympathique et la réponse immunitaire innée chez des volontaires sains hommes au cours d’une endotoxémie expérimentale de manière contrôlée et randomisée.

Les caractéristiques initiales des sujets ayant subi une endotoxémie expérimentale dans les deux groupes étaient similaires (Tableau 1).
Paramètres cardiorespiratoires, température et symptômes. Dans le groupe témoin, les paramètres de gaz sanguin artériel pCO2, pO2, pH, bicarbonate, lactate et saturation en oxygène étaient normaux et ne changeaient pas de manière importante au cours de l'endotoxémie (Fig. 1 A – F). En revanche, chez les personnes formées, la mise en pratique des techniques de respiration acquises a entraîné une diminution immédiate et profonde de la pCO2 et du bicarbonate, ainsi qu'une augmentation du pH (pouvant atteindre 7,75 chez les sujets; Fig. 2 et Movie S2), indiquant une alcalose respiratoire aiguë , qui s'est normalisé rapidement après la cessation des techniques de respiration. La pO2 moyenne est restée pratiquement inchangée chez les sujets entraînés, alors que les taux de lactate étaient significativement élevés, mais pas aux niveaux cliniquement pertinents. Une diminution significative de la saturation en oxygène a été observée dans le groupe formé lors de la pratique des techniques de respiration (Fig. 1F). Les niveaux minimaux de saturation en oxygène dans chaque cycle d'hyper / hypoventilation (après avoir cessé de respirer pendant plusieurs minutes) ont généralement chuté à environ 50% chez les individus entraînés pendant une courte période (-10 s; Fig. 2 et Movie S2). La fréquence cardiaque et la pression artérielle moyenne (MAP) ont montré une tendance typique de l'endotoxémie dans le groupe témoin: une diminution progressive de la MAP et une augmentation compensatoire de la fréquence cardiaque après l'administration de LPS (Fig. 1 G et H). Dans le groupe entraîné, la fréquence cardiaque augmentait après le début des techniques de respiration et se normalisait plus tôt que dans le groupe témoin, alors que la MAP diminuait au cours des techniques de respiration et suivait ensuite le même schéma que dans le groupe témoin. L'administration de LPS a provoqué de la fièvre, avec une augmentation maximale de la température dans le groupe témoin de 1,9 ± 0,2 ° C (moyenne ± SEM), alors que cette augmentation était moins prononcée et normalisée plus tôt dans le groupe formé (Fig. 1I). Les symptômes auto-déclarés (nausées, maux de tête, tremblements, douleurs musculaires et au dos sur une échelle de Likert sur six points) ont atteint leur maximum 1,5 h après l'administration du LPS dans les deux groupes, mais ont été atténués chez les sujets entraînés par rapport au groupe témoin (réduction de 56%). % en niveaux de pointe; Fig. 1J).


Niveaux de catécholamine et de cortisol. Les taux plasmatiques d'épinéphrine (Fig. 3A) ont fortement augmenté une heure après l'administration du LPS et ont atteint leur maximum à T = 1,5 h dans le groupe témoin. Chez les sujets entraînés, les taux initiaux d'épinéphrine étaient significativement plus élevés par rapport au groupe témoin (moyenne ± SEM: 1,02 ± 0,22 par rapport à 0,35 ± 0,06 nmol / L, P = 0,007) (test t de Student non apparié). Après avoir commencé à pratiquer les techniques de respiration apprises, les niveaux d'épinéphrine ont encore augmenté dans ce groupe et ont atteint un pic juste avant l'administration de LPS (moyenne ± SEM: 2,08 ± 0,37 nmol / L à T = 0 h, les sujets individuels pouvant atteindre 5,3 nmol / L). et est resté élevé jusqu'à la fin des techniques de respiration. Contrairement à l'épinéphrine, les taux de norépinéphrine et de dopamine sont restés dans la plage de référence tout au long de l'expérience (Fig. 3 B et C). Les taux de norépinéphrine étaient similaires entre les groupes au cours de la période de respiration, bien que les sujets entraînés aient présenté des taux plus élevés au début et à la fin des techniques de respiration. En revanche, les niveaux de dopamine étaient légèrement inférieurs chez les individus entraînés au cours des techniques de respiration mais étaient similaires entre les groupes avant et après. Il n'y avait aucune différence dans les taux sériques de cortisol, une hormone de stress, entre les groupes avant ou pendant la période au cours de laquelle le groupe formé pratiquait ses techniques; cependant, les niveaux se normalisent plus rapidement chez les individus entraînés (Fig. 3D).
 Compte de leucocytes. Le nombre total de leucocytes dans les deux groupes a montré le schéma biphasique typique induit par une endotoxémie avec une leucopénie initiale suivie d'une leucocytose (Fig. S1A). Les concentrations de leucocytes étaient nettement plus élevées chez les individus entraînés. 30 min après le début des techniques de respiration (T = 0 h), une augmentation du nombre de lymphocytes a été observée chez les individus entraînés, ce qui n'était pas présent dans le groupe témoin (Fig. S1B). Les concentrations de neutrophiles et de monocytes étaient similaires ps à ce moment précoce, mais étaient nettement plus élevés dans le groupe formé à des moments ultérieurs (Fig. S1 C et D).
 Cytokines plasmatiques. Les concentrations plasmatiques des cytokines pro-inflammatoires TNF-α, IL-6 et IL-8, ainsi que de la cytokine anti-inflammatoire IL-10, ont toutes augmenté de façon marquée après l'administration de LPS dans les deux groupes (Fig. 4). Cependant, chez les individus entraînés, les taux de TNF-α, IL-6 et IL-8 étaient significativement atténués, alors que la réponse à l'IL-10 était considérablement augmentée par rapport au groupe témoin (TNF-α, IL-6 et IL-. niveaux inférieurs de 53%, 57% et 51%; niveaux d’IL-10 de 194% plus élevés). En outre, les taux d'IL-10 dans le groupe formé ont augmenté rapidement après l'administration de LPS (à T = 1 h) et ont atteint leur maximum une heure avant le pic observé dans le groupe témoin. Conformément aux rapports précédents (11), les concentrations plasmatiques de la cytokine pro-inflammatoire IL-1β étaient à peine détectables au cours de l'endotoxémie humaine. Les concentrations étaient inférieures à la limite de détection (3,9 pg / ml) chez tous les sujets sauf quatre (deux dans chaque groupe, présentant de très faibles concentrations (4 à 6 pg / ml) à un ou trois moments dans le temps, sans cinétique apparente dans le temps). Les concentrations de la cytokine anti-inflammatoire TGF-β ne présentaient aucune cinétique après l'administration de LPS et n'étaient pas différentes entre les groupes (Fig. S2A). Nous avons également mesuré les concentrations plasmatiques de leptine, une adipokine exerçant une activité pro-inflammatoire. Au départ (T = -1 h), on a observé une tendance à la baisse des niveaux de leptine dans le groupe formé par rapport au groupe témoin (moyenne ± SEM: 3,36 ± 0,55 vs 4,99 ± 0,74 ng / mL, P = 0,09, non apparié Test de Student), qui est resté apparent à tous les moments ultérieurs (Fig. S2B). La cinétique de la leptine a montré un schéma biphasique avec une diminution initiale modeste suivie d'une augmentation progressive dans les deux groupes. Cependant, il n'y avait pas de différences entre les groupes au fil du temps.
Analyses de corrélation. Comme le montre la figure 5A, il existait une forte corrélation positive (rs = 0,82, p = 0,001) entre les niveaux d'épinéphrine dans le groupe formé à T = 0 h (30 min après le début des techniques de respiration) et l'augmentation précoce du taux d'IL-1. 10 niveaux à T = 1 h, qui n'étaient pas présents dans le groupe témoin (rs = 0,18, P = 0,571). En outre, il existait des corrélations inverses significatives entre les taux de cytokine anti-inflammatoire IL-10 à T = 1 h et les taux maximaux de médiateurs pro-inflammatoires TNF-α (atT = 1,5h), IL-6 (atT = 2h) et IL -8 (atT = 2h) dans le groupe formé (Fig. 5 B – D). Dans le groupe témoin, aucune corrélation inverse de ce type entre l'IL-10 et les cytokines proinflammatoires n'a été observée. En fait, nous avons trouvé des corrélations positives significatives entre les niveaux précédents de TNF-α et d’IL-6 et les niveaux d’IL-10 à des instants ultérieurs (TNF-αT = 1 vs. IL-10T = 2: rs = 0,59, P = 0,045 et IL-6T = 1,5 contre IL-10T = 2: rs = 0,60, P = 0,039).

Discussion
Nous montrons ici qu'un programme de formation à court terme et la mise en pratique des techniques de respiration apprises au cours de ce programme entraînent la libération d'épinéphrine, l'induction d'une production précoce d'IL-10 anti-inflammatoire et, par conséquent, l'atténuation de la réponse immunitaire innée proinflammatoire au cours d'une endotoxémie humaine expérimentale. En outre, les personnes formées ont présenté moins de symptômes pseudo-grippaux associés à une endotoxémie et une normalisation plus rapide de la fièvre et des niveaux de cortisol, qui sont probablement le résultat de la réponse pro-inflammatoire atténuée.
Cette étude démontre que la réponse immunitaire innée in vivo peut être influencée volontairement de manière non pharmacologique par l'activation volontaire du système nerveux sympathique. Conformément aux données de notre groupe témoin, il a déjà été démontré que l'endotoxémie humaine entraînait une augmentation des taux d'épinéphrine (12). Cependant, chez les personnes formées, les niveaux d'épinéphrine étaient déjà profondément augmentés 30 minutes après le début de la pratique des techniques de respiration, avant l'administration du LPS. Les niveaux d'épinéphrine chez les individus formés étaient encore plus élevés que ceux rapportés dans une étude récente dans laquelle il avait été découvert que le stress aigu provoqué par un saut à l'élastique supprimait la production de cytokines par des leucocytes ex vivo stimulés par le LPS (13). 800 Comme les niveaux de norépinéphrine, de dopamine et de cortisol n'étaient pas augmentés sur 600 dans le groupe d'entraînement, il semble que les techniques entraînent principalement une stimulation de l'entrée sympathique dans la médullosurrénale, car c'est la source d'épinéphrine la plus abondante dans le corps et dans l'épinéphrine. -les cellules chromaffines productrices de la médullosurrénale sont beaucoup plus abondantes que celles produisant de la noradrénaline (14).

Les effets de potentialisation observés sur la production d'anti-inflammatoire IL-10 ainsi que l'atténuation des taux de cytokines pro-inflammatoires sont en accord avec une étude réalisée précédemment, où l'épinéphrine était in vitro. administré avant le LPS chez des volontaires sains et entraînait une production précoce et accrue d’IL-10 (7) et des études montrant que le prétraitement avec l’IL-10 entraînait une atténuation de la réponse proinflammatoire chez des volontaires sains (15, 16). Dans le groupe d’entraînement, fortes corrélations inverses entre les niveaux d’IL-10 à un stade précoce et des niveaux maximaux ultérieurs des médiateurs pro-inflammatoires ont été trouvés, alors que dans le groupe témoin, l'inverse a été constaté: corrélations positives entre les niveaux précédents de médiateurs pro-inflammatoires et les niveaux maximaux ultérieurs d'IL-10. Ces résultats indiquent que la réponse pro-inflammatoire détermine la production d'IL-10 dans le groupe témoin, alors que l'augmentation précoce de la production d'IL-10 induite par l'épinéphrine inhibe la proinflammation dans le groupe formé. Les augmentations précoces des lymphocytes et les concentrations plus élevées de neutrophiles en circulation dans le groupe de formation par rapport au groupe de contrôle peuvent également être attribuées aux taux élevés d'épinéphrine observés chez les individus entraînés, car les catécholamines induisent une leucocytose caractérisée par une lymphocytose initiale suivie d'une augmentation des autres. sous-populations (17). De plus, des modifications similaires du nombre de leucocytes avaient déjà été observées au cours d'une hyperventilation volontaire (18). Notre étude est limitée par le fait que nous n'avons pas mesuré les sous-types spécifiques de leucocytes tels que les nombres de CD3, CD4 et CD8, ainsi que les cellules B, les cellules dendritiques et les cellules tueuses naturelles (NK), dont certaines se sont avérées spécifiquement altéré par les catécholamines et / ou le stress (19, 20).

Il semble que ce soient principalement les techniques de respiration utilisées par les individus entraînés qui expliquent l'augmentation de l'épinéphrine et l'atténuation ultérieure de la réponse inflammatoire. Une des limites de notre plan d’étude est qu’elle ne permet pas d’identifier le composant particulier des exercices de respiration pratiqué qui entraîne une augmentation des taux d’épinéphrine. De plus, l’effet de la durée de la formation et de la durée de la propension à des réponses modifiées après la formation n’a pas encore été déterminé. Cependant, les effets sur l'épinéphrine sont probablement une conséquence de la phase d'hyperventilation et de l'hypoxie dues à la rétention de la respiration, car il a été démontré que les deux augmentaient les niveaux d'épinéphrine (18, 21 à 24). L’augmentation de l’épinéphrine induite par l’hyperventilation dépendait de la diminution des niveaux de bicarbonate, l’hyperventilation combinée à une perfusion de bicarbonate (entraînant hypocapnie et alcalose mais des taux de bicarbonate normaux) annulait l’augmentation de l’épinéphrine (24). Inconcordance, dans la présente étude, les taux de bicarbonate étaient significativement plus bas chez les sujets entraînés lors de la pratique des techniques de respiration par rapport aux sujets témoins. Il est peu probable que la réponse atténuée en cytokines soit le résultat direct d’une pCO2 faible et d’un pH élevé, car l’alcalose hypocapnique, par opposition à l’acidose hypercapnique (25), n’est pas associée à des effets anti-inflammatoires. Par conséquent, l'épinéphrine est le facteur intermédiaire le plus probable (7). Néanmoins, on ne peut exclure que d'autres éléments de l'entraînement, mis à part la pratique des exercices de respiration, aient finalement affecté la réponse immunitaire innée induite par le LPS. Par exemple, l'exposition au froid extrême et au réchauffement subséquent au cours des sessions de formation pourrait avoir résulté en un préconditionnement ischémique et / ou en une libération de motifs moléculaires associés au danger (DAMP), pouvant conduire à un état de tolérance vis-à-vis du LPS ultérieur.
Il reste à déterminer si les résultats de cette étude utilisant un modèle d'inflammation aiguë chez des volontaires sains peuvent être extrapolés à des patients atteints de maladies auto-immunes chroniques. Par exemple, le stress chronique peut être nocif dans ces conditions en raison de l'induction de médiateurs pro-inflammatoires (26), alors que des crises de stress à court terme, similaires aux effets de l'intervention de formation décrite dans cette étude, peuvent être bénéfiques en raison d'effets immunosuppresseurs ( 26). Il est intéressant de noter que le potentiel anti-inflammatoire in vivo chez l'homme des produits biologiques actuellement utilisés dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde a été établi pour la première fois dans des études de démonstration du principe de l'endotoxémie humaine (27, 28), illustrant la pertinence du modèle pour étudier de nouvelles thérapies de ce type. type de maladie.

En conclusion, la présente étude de démonstration de principe démontre que le système nerveux sympathique et le système immunitaire peuvent être volontairement influencés par la mise en œuvre de techniques relativement faciles à apprendre dans un court laps de temps. Il pourrait donc avoir des implications importantes pour le traitement de diverses affections associées à une inflammation excessive ou persistante, en particulier des maladies auto-immunes.

Matériels et méthodes Sujets.
Cette étude contrôlée randomisée parallèle a été enregistrée sur ClinicalTrials.gov sous le numéro NCT01835457. Après approbation par le comité d'éthique local du centre médical de l'université Radboud de Nimègue (CMO 2012/455), 30 volontaires néerlandais, hommes en bonne santé et non-fumeurs, ont été inclus dans l'essai. Tous les sujets ont fourni un consentement éclairé écrit et les expériences étaient conformes à la Déclaration d'Helsinki, y compris les révisions actuelles, et aux directives de bonnes pratiques cliniques. Les sujets ont été examinés avant le début de l’expérience et ont subi un examen physique normal, ctrocardiographie et valeurs de laboratoire de routine. Les critères d'exclusion étaient les suivants: maladie fébrile au cours des deux semaines précédant l'expérience d'endotoxémie, prise de médicaments sur ordonnance, antécédents de collapsus vagal spontané, pratique ou expérience de tout type de méditation ou participation à un essai antérieur dans lequel le LPS avait été administré. Les sujets ont été répartis au hasard dans le groupe formé (n = 18) ou le groupe témoin (n = 12) par l'ouverture d'une enveloppe scellée préparée par une infirmière de recherche non impliquée dans l'étude. Après avoir terminé le programme de formation, 12 des 18 sujets entraînés ont été assignés au hasard pour participer aux expériences expérimentales d'endotoxémie (expliqués plus en détail dans Conception de l'étude et procédure de formation ci-dessous).

Trois sujets du groupe témoin ayant subi une endotoxémie le même jour et ayant reçu du LPS par la même ampoule ont été exclus de l'essai et remplacés. Leurs symptômes, l'élévation de la température, la réponse hémodynamique et la réponse aux cytokines étaient incompatibles avec le fait d'avoir reçu une dose adéquate de 2 ng / kg de LPS. La détermination par lots des taux de cytokines a révélé des taux exceptionnellement bas chez les trois sujets: leur pic de réponse aux cytokines (TNF-α et IL-6) était inférieur à la moitié de celui des taux les plus faibles enregistrés dans une cohorte de 112 sujets de sexe masculin en bonne santé ayant subi une endotoxémie expérimentale (10) et atteint un pic à des moments atypiques (sujet 1, TNFα = 39 pg / mL 4 h après l'administration de LPS et IL-6 = 27 pg / mL 4 h après l'administration de LPS; sujet 2, TNF-α = 32 pg / mL 3 h après l'administration de LPS et d'IL-6 = 31 pg / mL 3 h après l'administration de LPS et le sujet 3, TNF-α = 9 pg / mL 2 h après l'administration de LPS et IL-6 = 7 pg / mL 3 h après l'administration du LPS). Par conséquent, une erreur d’administration de la dose d’endotoxine a été supposée et les sujets ont été remplacés.
Conception de l'étude et procédure de formation. L'étude a été menée séquentiellement en deux blocs identiques, chacun comprenant neuf sujets du groupe formé (dont six ont finalement participé aux expériences d'endotoxémie, expliquées ci-dessous) et six sujets du groupe témoin. Cette conception a été choisie pour minimiser les biais dus aux différences d'intervalle entre la fin de la période d'entraînement et les expériences d'endotoxémie. Le but de notre étude étant d'étudier les effets de l'intervention d'entraînement sur la réponse immunitaire innée dans un modèle d'inflammation systémique normalisé, nous n'avons pas évalué les effets de l'intervention d'entraînement sur les paramètres du système immunitaire en l'absence d'endotoxémie. Un aperçu schématique de la conception de l'étude (un bloc) est présenté à la figure S3. Le groupe formé a été formé par le Néerlandais Wim Hof ​​et trois formateurs qui avaient déjà suivi un cours d’instructeur de Wim Hof ​​pour devenir formateur. Un médecin de l’équipe d’étude (L.T.v.E.) et le chercheur principal (M.K.) ont assisté à toutes les séances de formation (en Pologne et aux Pays-Bas), ainsi qu’aux expériences expérimentales d’endotoxémie. Les quatre premiers jours du programme de formation ont eu lieu en Pologne et ont été les plus intensifs. Le programme comportait trois éléments principaux: la méditation, l'exposition au froid et les techniques de respiration (voir Film S1 pour une impression du programme de formation).

i) La méditation, dite «méditation du troisième œil», est une forme de méditation comprenant des visualisations visant à une relaxation totale.
ii) Au cours de la formation, les sujets se sont volontairement exposés au froid de plusieurs manières: rester debout dans la neige pieds nus pendant 30 min au maximum et rester torse nu dans la neige pendant 20 min; plonger / nager quotidiennement dans de l'eau glacée (0–1 ° C) pendant plusieurs minutes (y compris les submersions complètes); et la randonnée sur une montagne enneigée (altitude: 1 590 m) la poitrine nue, ne portant que des shorts et des chaussures à des températures allant de -5 à -12 ° C (refroidissement éolien: -12 à -27 ° C).
iii) Techniques de respiration, consistant en deux exercices. Au cours du premier exercice, il a été demandé aux sujets d’hyperventiler pendant 30 respirations en moyenne. Par la suite, les sujets ont expiré et ont retenu leur souffle pendant environ 2-3 minutes («phase de rétention»). La durée de rétention de la respiration était entièrement à la discrétion du sujet lui-même. La rétention respiratoire était suivie d'une inspiration profonde, maintenue pendant 10 s. Par la suite, un nouveau cycle d'hyper / hypoventilation a commencé. Le deuxième exercice consistait en inspirations profondes et expirations dans lesquelles chaque inspiration et expiration était suivie d'une haleine de souffle pendant 10 s, durant laquelle le sujet resserrait tous les muscles de son corps. Ces deux exercices de respiration ont également été réalisés lors des expériences d'endotoxémie. Le programme d’entraînement comprenait également des exercices de musculation (par exemple, des pompes et des techniques d’équilibre du yoga).

À leur retour de Pologne, les sujets ont pratiqué les techniques qu'ils ont apprises quotidiennement à la maison (2–3 h / j; l'exposition au froid était obtenue en prenant des douches froides) jusqu'au jour de l'expérience d'endotoxémie (5 à 9 jours plus tard). En outre, une dernière formation de groupe a eu lieu et à la fin de cette journée, si x des neuf sujets formés (dans chaque bloc) ont été sélectionnés au hasard pour participer aux expériences d'endotoxémie, en utilisant la méthode de l'enveloppe scellée. Cette sélection a été effectuée pour permettre le remplacement du sujet en cas d'événement indésirable ou de maladie chez l'un des sujets entraînés sélectionnés pour les expériences d'endotoxémie. Les sujets sélectionnés ont pratiqué lors d'une dernière séance d'entraînement dirigée par Wim Hof, la veille du jour de l'expérience sur l'endotoxémie. Wim Hof ​​était présent pour encadrer les sujets pendant les trois jours d’expérimentation sur l’endotoxémie durant les 3 heures de pratique des techniques apprises par les sujets du groupe formé. Le groupe témoin n'a subi aucune procédure d'entraînement pendant toute la période de l'étude.

Endotoxémie humaine expérimentale. Les sujets se sont abstenus de consommer de la caféine ou des substances contenant de l'alcool 24 heures avant le début de l'expérience et des aliments 10 heures avant le début de l'expérience d'endotoxémie. Les expériences ont été effectuées à l'unité de recherche du département de soins intensifs. Les procédures du jour de l'expérience sur l'endotoxémie sont illustrées à la figure S4. Le lipopolysaccharide purifié (LPS, endotoxine de référence des États-Unis Escherichia coli O: 113) obtenu auprès de la section du développement pharmaceutique des National Institutes of Health, fourni sous forme de poudre lyophilisée, a été reconstitué dans 5 ml de solution saline à 0,9% pour injection et vortex mélangés pendant au moins 20 min après la reconstitution. La solution de LPS a été administrée par voie intraveineuse. injection en bolus à une dose de 2 ng / kg de poids corporel en 1 min à T = 0 h. Une canule a été placée dans une veine antécubitale pour permettre la perfusion d'une solution à 0,9% de NaCl; les sujets ont reçu 1,5 L de NaCl à 0,9% pendant 1 heure, 1 heure avant la perfusion d’endotoxines (préhydratation) dans le cadre de notre protocole d’endotoxémie standard (29), suivi de 150 mL / h jusqu’à 6 h après la perfusion d’endotoxines et de 75 mL / h jusqu’au fin de l'expérience. L'artère radiale a été canulée à l'aide d'un cathéter artériel de calibre 20 (Angiocath; Becton Dickinson) et connectée à un ensemble de surveillance de la pression artérielle (Edwards Lifesciences) afin de permettre une surveillance continue de la pression artérielle et des prélèvements sanguins. Les données de fréquence cardiaque (électrocardiogramme à trois dérivations), de pression artérielle, de fréquence respiratoire et de saturation en oxygène (oxymétrie de pouls) ont été enregistrées à partir d'un moniteur patient MP50 de Philips toutes les 30 s à l'aide d'un système d'enregistrement de données développé à l'interne 1 h avant l'administration de LPS jusqu'à la sortie de l'unité de soins intensifs 8 h après l'administration de LPS. La température corporelle a été mesurée à l'aide d'un thermomètre tympanique à infrarouge (FirstTemp Genius 2; Sherwood Medical). Les symptômes pseudo-grippaux induits par le LPS (maux de tête, nausées, frissons, douleurs musculaires et au dos) ont été notés toutes les 30 minutes sur une échelle de Likert en six points (0 = aucun symptôme, 5 = le pire ressenti), donnant un score total de 0–25.

Trente minutes avant l’administration de LPS (T = −0,5 h), les sujets du groupe formé ont commencé la première technique de respiration (cycles hyper / hypoventilation, voir Film S2) jusqu’à T = 1 h, suivie de la deuxième technique de respiration (inhalation profonde et expiration). en combinaison avec le raffermissement des muscles) jusqu'à T = 2,5 h. Par la suite, les sujets ont cessé de pratiquer toutes les techniques. Le groupe témoin n'a pratiqué aucune technique pendant la journée d'expérimentation sur l'endotoxémie.
Paramètres de gaz sanguins. Les paramètres de gaz sanguins ont été analysés dans du sang artériel anticoagulé par l'héparine de lithium à l'aide de cartouches CG4 + et d'un analyseur de gaz sanguins i-STAT au point de service (Abbott).

Catécholamines. Le sang a été recueilli dans des tubes refroidis d'héparine de lithium et a été immédiatement placé sur de la glace et centrifugé à 2 000 xg pendant 10 min à 4 ° C, après quoi le plasma a été stocké à -80 ° C jusqu'à l'analyse. Les concentrations plasmatiques de norépinéphrine, d'épinéphrine et de dopamine ont été mesurées à l'aide de méthodes d'analyse de routine également utilisées pour les échantillons de patients (HPLCy avec détection fluorimétrique, comme décrit précédemment) (30).

Cortisol. Le sang a été recueilli dans des tubes séparant le sérum et a été laissé se coaguler à la température ambiante pendant au moins 30 minutes. Ensuite, les échantillons ont été centrifugés à 2000 xg pendant 10 min à 4 ° C, après quoi le sérum a été stocké à -80 ° C jusqu'à l'analyse. Les taux de cortisol ont été déterminés à l'aide d'une méthode d'analyse de routine également utilisée pour les échantillons de patients (immunodosage par électrochimiluminescence sur Modular Analytics E170 (Roche Diagnostics).
Compte de leucocytes et différenciation. L'analyse du nombre et de la différenciation des leucocytes a été réalisée dans du sang anticoagulé par EDTA en utilisant des méthodes d'analyse de routine également utilisées pour les échantillons de patients (analyse cytométrique en flux sur un Sysmex XE-5000.
Cytokines plasmatiques. Le sang anticoagulé à l'EDTA a été centrifugé immédiatement à 2000 xg pendant 10 min à 4 ° C, après quoi le plasma a été stocké à -80 ° C jusqu'à l'analyse. Les concentrations de TNF-α, d’IL-6, d’IL-8 et d’IL-10 ont été mesurées à l’aide d’un dosage simultané de Luminex conformément aux instructions du fabricant (Milliplex; Millipore). L’IL-1β, le TGF-β et la leptine ont été mesurés à l’aide de tests ELISA conformément aux instructions du fabricant (IL-1β et TGF-β, Quantikine et la leptine Duoset; les deux Systèmes).
Calculs et analyses statistiques. Les données sont représentées sous forme de médiane et d'intervalle / intervalle ou moyenne et de SEM en fonction de leur distribution (calculée par le test de Shapiro-Wilk). Les tests statistiques utilisés sont indiqués dans les légendes des figures / tableaux ou dans le texte. La corrélation de Spearman a été utilisée. Une valeur de p <0,05 était considérée comme statistiquement significative. Les calculs statistiques ont été effectués à l'aide de Graphpad Prism version 5.0 (logiciel GraphPad).
REMERCIEMENTS. Les auteurs remercient K. Mostard, K. Pijper, D. Bernard et E. Hof pour leur aide lors des sessions de formation; le centre sportif de l'Université Radboud de Nimègue, qui a fourni l'espace nécessaire aux journées d'entraînement aux Pays-Bas; et les infirmières de recherche de l'unité de soins intensifs du centre médical de l'université Radboud, qui ont apporté leur aide pendant les expériences d'endotoxémie. Cette étude a été financée par une subvention de Serendipity de Reumafonds (www. Reumafonds.nl).

 Fig. 1. Paramètres cardiorespiratoires, température et symptômes au cours d'une endotoxémie expérimentale chez des sujets témoins et entraînés. (A) Pression partielle de dioxyde de carbone (pCO2) dans le sang artériel. (B) Pression partielle d'oxygène (pO2) dans le sang artériel. (C) pH dans le sang artériel. (D) Bicarbonate (HCO3−) dans le sang artériel. (E) lactate dans le sang artériel. (F) Saturation en oxygène mesurée par oxymétrie de pouls. (G) fréquence cardiaque (HR). (H) Pression artérielle moyenne (MAP). (I) température. (J) Score des symptômes auto-déclarés. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM de 12 sujets par groupe. La boîte grise indique la période au cours de laquelle les sujets entraînés ont mis en pratique leurs techniques de respiration. Les valeurs de p entre les groupes ont été calculées à l'aide de mesures répétées d'analyse de variance à deux voies (ANOVA, terme d'interaction). UA, unités arbitraires; bpm, battements par minute.

 Fig. 2. Modifications cardiorespiratoires et biochimiques au cours de l'hyperventilation cyclique et de la rétention de la respiration chez un sujet représentatif du groupe formé. (A) La fréquence respiratoire a augmenté alternativement jusqu'à environ 20 respirations par minute (bpm) pendant plusieurs minutes, puis est tombée à zéro lors de la rétention volontaire de l'haleine. Ces changements cycliques de la respiration ont entraîné de profonds changements dans la saturation en oxygène (B), le rythme cardiaque (C) et la pression artérielle moyenne (D). Les données représentées ont été échantillonnées sur le moniteur toutes les 10 s. À la fin de chaque phase d'hyperventilation et de phase de rétention de souffle, un échantillon de sang artériel a été prélevé pour l'analyse des gaz sanguins artériels. Les résultats en sont présentés dans le tableau ci-dessous D. Les cycles d'hyper / hypoventilation chez ce sujet particulier peuvent être visualisés en Film S2.

Fig. 3. Concentrations plasmatiques de cathécholamine et de cortisol sérique au cours d'une endotoxémie expérimentale chez des sujets témoins et entraînés. (A) épinéphrine plasmatique. (B) noradrénaline plasmatique. (C) dopamine plasmatique. (D) cortisol sérique. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM de 12 sujets par groupe. La boîte grise indique la période au cours de laquelle les sujets entraînés ont mis en pratique leurs techniques de respiration. Les valeurs de p entre les groupes ont été calculées à l'aide de mesures répétées d'analyse de variance dans les deux sens (ANOVA, terme d'interaction).
 
Fig 4. Concentrations plasmatiques en cytokines au cours de l'endotoxémie chez des sujets témoins et entraînés. (A, C, E et G) Valeurs médianes des cytokines pro (TNF-α, IL-6 et IL- et anti-inflammatoires (IL-10) (n = 12 par groupe). (B, D, F et H) Médian ± aire interquartile de l'aire sous courbe (AUC) des cytokines pro (TNF-α, IL-6 et IL- et anti-inflammatoires (IL-10) (n = 12 par groupe; unité: × 104 pg / mL.h). Les valeurs de p ont été calculées à l'aide de tests de Mann-Whitney.
 
Fig. 5. Corrélations chez des individus formés. (A) Corrélation entre les concentrations plasmatiques maximales d'épinéphrine (à T = 0 h) et les concentrations plasmatiques de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 à T = 1 h. (B) Corrélation entre les taux plasmatiques de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 à T = 1 h et les taux plasmatiques maximaux de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α (à T = 1,5 h). (C) Corrélation entre les taux plasmatiques de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 à T = 1 h et les concentrations plasmatiques maximales de la cytokine pro-inflammatoire IL-6 (à T = 2 h). (D) Corrélation entre les taux plasmatiques de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 à T = 1 h et les taux plasmatiques maximaux de la cytokine pro-inflammatoire IL-8 (à T = 2 h). Les valeurs de R et P ont été calculées en utilisant la corrélation de Spearman.