Fréquence respiratoire

La Fréquence Respiratoire (fR)
Fonctionnement et implications

Le contrôle de la ventilation est un domaine célèbre en physiologie. Cependant, l’attention s’est longtemps concentrée sur la ventilation minute (V̇E) en L/min qui est le produit du volume courant (VT) en litres et de la fréquence respiratoire (fR) en cycles par minutes1.

Un groupe de recherche (M. Girardi & A. Nicolò) a récemment souligné l’importance de considérer VT et spécialement fR indépendamment au cours de l’exercice2–5. Dans leur dernière étude publiée, ils proposent un nouveau modèle du contrôle de VT et fR pendant l’exercice à travers deux concepts :

  • Le contrôle différentiel

Le contrôle différentiel signifie que la « commande centrale » semble être le principal régulateur de fR au cours d’exercice à haute intensité, mais pas à basse intensité. fR est également contrôlé par les feedbacks afférents (des fibres de groupes 3 et 4) mais leur contribution diminue avec l’augmentation de la magnitude de la commande centrale tandis que les stimuli métabolique n’ont aucun effet sur fR.

De son côté, VT parait être régulé à l’exercice par les stimuli métaboliques (réponse allostatique)3.

  • Interdépendance déséquilibrée

Le phénomène d’interdépendance déséquilibrée stipule que fR ne semble pas être affecté par VT, tout du moins tant que VT n’a pas atteint un niveau critique là où VT paraît constamment s’ajuster en fonction de fR pour garantir que V̇E réponde à la variation de production de dioxyde de carbone (V̇CO2)2.

Implications

Le point central découlant de ces caractéristiques est la très forte corrélation entre fR et l’effort perçu (RPE) pendant l’exercice6 de par leurs centre de contrôle communs7.


Actuellement, les recherches émettent l’hypothèse que les différentes phases du rythme respiratoire sont dirigées par trois oscillateurs : le complexe pre-Bötzinger contrôlant l’inspiration, le groupe respiratoire parafacial contrôlant l’expiration active et le complexe post-inspiratoire contrôlant la phase post-inspiratoire8.

Représentation graphique du modèle de décharge corollaire de la perception d’effort9
Exemple de réponse de fR durant un test incrémental jusqu’à épuisement
Exemple de réponse de la fR pendant un exercice à intensité constante jusqu’à épuisement

Réferences :

  1. Tipton, M. J., Harper, A., Paton, J. F. R. & Costello, J. T. The human ventilatory response to stress: rate or depth? J. Physiol. 595, 5729–5752 (2017).
  2. Nicolò, A., Girardi, M., Bazzucchi, I., Felici, F. & Sacchetti, M. Respiratory frequency and tidal volume during exercise : differential control and unbalanced interdependence. 6, 1–17 (2018).
  3. Nicolò, A., Girardi, M. & Sacchetti, M. Control of the depth and rate of breathing: metabolic vs. non-metabolic inputs. J. Physiol. 595, 6363–6364 (2017).
  4. Nicolò, A., Marcora, S. M., Bazzucchi, I. & Sacchetti, M. Differential control of respiratory frequency and tidal volume during high-intensity interval training. Exp. Physiol. 102, 934–949 (2017).
  5. Nicolò, A., Massaroni, C. & Passfield, L. Respiratory frequency during exercise: The neglected physiological measure. Front. Physiol. 8, 1–8 (2017).
  6. Nicolò, A., Marcora, S. M. & Sacchetti, M. Respiratory frequency is strongly associated with perceived exertion during time trials of different duration. 0414, (2015).
  7. Meijen, C. & Marcora, S. Endurance Performance in Sport: Psychological Theory and Interventions. in Endurance Performance in Sport 1–11 (Routledge, 2019). doi:10.4324/9781315167312-1
  8. Pisanski, A. & Pagliardini, S. The parafacial respiratory group and the control of active expiration. Respir. Physiol. Neurobiol. 0–1 (2018). doi:10.1016/j.resp.2018.06.010
  9. de Morree, H. M. & Marcora, S. M. Psychobiology of perceived effort during physical tasks. in Handbook of Biobehavioral Approaches to Self-Regulation 255–270 (2015). doi:10.1007/978-1-4939-1236-0

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