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Exercise in Cardiovascular Disease

Exercise and Physical ActivityClinical Outcomes and Applications

Peter Kokkinos, PhD; Jonathan Myers, PhD

The association between physical activity and health wasrecognized as early as the fifth century BC by the Greek

physician Hippocrates, who wrote the following: “All parts ofthe body, if used in moderation and exercised in labors to whicheach is accustomed, become thereby healthy and well developedand age slowly; but if they are unused and left idle, they becomeliable to disease, defective in growth and age quickly.”

With the decline of the Hellenic civilization, this conceptfaded. For centuries, physical activity and fitness were consid-ered largely for military purposes and associated with youthsports and athletics even through the post–World War II era.

The landmark work by Morris and coworkers1 changedmodern views of the relationship between physical activity,fitness, and health and inspired a new era in which theassociation between physical activity and human health,disease, and mortality was scrutinized scientifically. For morethan half a century, a plethora of evidence has accumulatedfrom large, long-term epidemiological studies that support astrong, inverse, and independent association between physi-cal activity, health, and cardiovascular and overall mortalityin apparently healthy individuals2–23 and in patients withdocumented cardiovascular disease.8 The exercise-relatedhealth benefits are related in part to favorable modulations inboth the traditional and novel cardiovascular risk factors thathave been observed with increased physical activity patternsor structured exercise programs.10 In this review, we presenta synopsis of some of the most influential studies examining theassociation between physical activity, fitness, and health. Thestudies cited represent only a small number of the many studiesavailable, and more in-depth reviews are available on each of thetopics discussed in the present review. In addition, the favorableeffects of physical activity on the traditional and novel cardio-vascular risk factors are discussed. Finally, we consider theclinical applications of this evidence and future directions.

Occupational and Leisure Time PhysicalActivity Studies

Early epidemiological evidence strongly supported an inverseassociation between occupational and leisure time physicalactivity and all-cause and cardiovascular mortality in men.24

The contribution of physical activity to health outcomes is

independent even when the traditional cardiovascular riskmarkers and genetic factors are considered.2,8,11–14 Moreover,the degree of risk associated with physical inactivity issimilar to and in some cases even stronger than the moretraditional cardiovascular risk factors.2,8,11–14

Similarly, more recent large cohort studies in women,including the Women’s Health Study, the Lipid ResearchClinics Research Prevalence Study, and the Women TakeHeart Project, reported an inverse and graded associationbetween increased physical activity and mortality.6,7,13–17

Some data even suggest that physical activity provides agreater degree of protection in women than men.13,14 Inaddition, a noteworthy finding was that sedentary womenwho became physically active between a baseline and afollow-up visit (�6 years apart) had 32% and 38% lowerall-cause and cardiovascular mortality rates, respectively,compared with women who were sedentary at both visits.17

Fitness Assessment StudiesOver the last 2 decades, a large number of follow-up studiesusing objective assessments of physical fitness by maximalexercise testing have enriched our understanding of theassociation between physical fitness and cardiovascular risk.In the Aerobics Center Longitudinal Study (ACLS), a strongand inverse association between fitness levels and mortalityin a large sample of mostly white, middle-aged, and relativelyhealthy individuals was reported.3 Importantly, the largestreduction in mortality was observed between the least-fit andthe next least-fit category (those achieving 6 to 8 metabolicequivalents [METs] versus those achieving �6 METs).Mortality risk continued to decrease with increased fitnessand reached an asymptote at �9 and 10 METs for men andwomen, respectively.3 Similar trends were noted in �15 000older veterans (Figure 1), suggesting an age-related thresholdfor mortality risk reduction at �4 to 6 METs and anasymptote occurring at �10 METs.

In subsequent studies from the ACLS, the risk for all-causeand cardiovascular mortality associated with fitness wassimilar to that for cigarette smoking and elevated cholesterollevels.4 When mortality risk was assessed in terms of changein exercise capacity between 2 visits (an average of 5 years

From the Cardiology Division, Veterans Affairs Medical Center, Georgetown University School of Medicine, and George Washington UniversitySchool of Medicine and Health Sciences, Washington, DC (P.K.); and Cardiology Division, Veterans Affairs Palo Alto Health Care System, Palo Alto,Calif, and Stanford University, Stanford, Calif (J.M.).

Correspondence to Peter F. Kokkinos, PhD, Cardiology Division, Veterans Affairs Medical Center, 50 Irving St NW, Washington, DC 20422. [email protected]

(Circulation. 2010;122:1637-1648.)© 2010 American Heart Association, Inc.

Circulation is available at http://circ.ahajournals.org DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.110.948349

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apart), a 7.9% reduction in mortality was observed for everyminute increase in peak treadmill exercise time betweenexaminations. In addition, unfit men who improved theirfitness status during subsequent visits had a 44% reduction inmortality risk.5 This and similar reports in women17

strengthen the assertion that the association between fitnessand mortality is independent of other risk markers.

Several subsequent studies expressed this relationship in thecontext of survival benefit per MET increase in exercise capacity(Table). The reduction in mortality risk per MET in these studieshas ranged between 10% and 25%.2,5,8,12–14,18–20 This is evidentin both young and elderly subjects, men and women, andindividuals with and without cardiovascular disease.8,18–20 In theVeterans Exercise Testing Study, similar findings have beenobserved recently among the elderly with multiple existing riskfactors and among blacks.2 In the latter group, a 15% lowermortality risk was reported for every 1-MET increase in exercisecapacity, similar to that observed in whites.8

Association of Mortality Risk With ExerciseType, Duration, Intensity, and Volume

Although the physical activity–mortality risk relationship iswell established, there remains a need to better define theindependent contribution of the activity components (inten-sity, duration, frequency) and mode of exercise to mortalityrisk.25 Guidelines on physical activity and health from majorhealth organizations have generally recommended exerciseintensities in the range of 3 to 6 METs and an overall energyexpenditure of at least 1000 kcal/wk (the equivalent ofwalking for roughly 30 minutes per day). This is based on a20% to 40% reduction in mortality associated with increased

physical activity patterns among middle-aged subjects followedfor periods ranging between 5 and 15 years.9,21 Similar to fitnesslevels, health outcome benefits from physical activity appear tobe most dramatic at the lowest end of the activity spectrum andreach a plateau among the most highly active individuals(�3500 kcal/wk).22

The independent effects of exercise type, volume, andintensity on the risk for coronary heart disease (CHD) havebeen assessed in a large cohort of men (n�44 452) enrolled inthe Health Professionals’ Follow-up Study.23 Walking pace(intensity) and exercise duration were both inversely relatedto the risk of CHD independent of walking volume. However,the much stronger association between exercise intensity andrisk suggests that exercise intensity has a more significanteffect on the incidence of CHD than duration. This was alsothe first study to provide evidence for the efficacy ofresistance training on CHD risk. The reduction in CHD riskachieved by participation in resistance training was similar tothat provided by brisk walking and rowing but was approx-imately half of that provided by running.

Similarly, in the Women’s Health Study, exercise intensity(walking pace) and duration of walking were both inversely andindependently related to the risk of coronary events.6,8 Womenwho walked 1 to 3 hours per week had between 30% and 50%reductions in CHD events compared with women who did nowalking. However, for the same exercise volume achieved byeither higher exercise intensity or longer duration, the riskreduction was substantially greater for exercise duration. Incontrast to the findings reported in the Health Professionals’Follow-up Study of men,23 this suggests that exercise duration ismore effective in lowering the risk for coronary events than

Figure 1. Mortality risk according to exercise capacity. Note that significant reductions in mortality are evident at �4 METs and reachan asymptote at �10 METs. Data from Kokkinos et al.2

1638 Circulation October 19, 2010



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exercise intensity. However, the inextricable complexity of theinteractions between gender, exercise intensity, duration, andfrequency cannot be resolved by epidemiological studies. Mostimportantly, and despite possible differences attributable togender and exercise stimulus, the salient finding of these andother reports12,26 is that moderate activity such as walking has aconsiderable impact on CHD events, and walking or similaractivities a few hours per week should be recommended to alladults, as suggested in various guidelines.27,28

HypertensionChronic essential hypertension is a major risk factor forcardiovascular disease and is the most common risk factorpresent among subjects who develop cardiovascular events.29

The mortality risk doubles for every 20-mm Hg increase insystolic blood pressure (BP) above the threshold of115 mm Hg and for every 10-mm Hg increase above thediastolic BP threshold of 75 mm Hg.30

The high prevalence of hypertension (estimated to be onethird of the adult population in the United States1) is due in partto lifestyle factors. Positive lifestyle modifications, includingweight loss and increased physical activity, contribute signifi-cantly to BP control.31,32 Significant reductions in BP afteraerobic exercise programs of mild to moderate intensity havebeen a consistent finding of many well-controlled studies. Thegeneral conclusion from these studies is that aerobic exercisetraining lowers BP in individuals with stage 1 hypertension by�3.4 to 10.5 mm Hg for systolic BP and 2.4 to 7.6 mm Hg33–36

for diastolic BP. The magnitude of the reduction may be related

to the initial level of BP,37 whereas the influences of age orgender are not clear.38 However, similar BP reductions inmiddle-aged and older individuals with stage 2 hypertensionhave been reported after 16 and 32 weeks of exercise despite a33% reduction in antihypertensive medication achieved by theend of the study (week 32).39

Exercise-induced changes in BP over a 24-hour period(ambulatory BP) have been reported by a limited number ofstudies and are estimated to be less dramatic than for BPassessed from a single measurement (mean 3.0- and 3.2-mm Hgreductions for systolic and diastolic BP, respectively).34,35 How-ever, daytime ambulatory BP differences between fit andunfit prehypertensive men and women (n�650) are similar tothe BP changes reported after exercise training.40 Conse-quently, increased physical activity is now strongly recom-mended as part of the lifestyle modifications as an adjunct topharmacological therapy proposed by the Seventh Report ofthe Joint National Committee on Prevention, Detection,Evaluation, and Treatment of High Blood Pressure and recentEuropean Society of Hypertension/European Society of Car-diology guidelines.29,41

BP reductions are evident at low-to-moderate exercise inten-sities (35% to 79% of age-predicted maximum heart rate), withsome studies suggesting that low exercise intensity may be moreeffective in lowering BP than high exercise intensity.37,42,43

Others have noted that the favorable effects of training on BP arenot influenced or are only minimally influenced by exerciseintensity, frequency, type, or duration.44 Overall, the evidencethat the BP response to regular exercise differs according totraining intensity is not convincing.33

Table. Survival Benefit per 1-MET Increase in Studies Using Maximal Exercise Testing as a Measure of Fitness

Cohort Reference

Mortality RiskReduction/MET

Increase, % Comments

Clinically referred middle-aged men with and withoutCHD (n�15 660)

2 13 (entirecohort)

Largest study to include blacks; moderately fit had 20–70% lower mortalityin those with exercise capacity �5 METs vs those who achieved �5 METs

Black (n�6749) 15

White (n�8911) 12

Men completing 2 health evaluations 5�4 yearsapart (n�9777)

5 �16 Improved survival in subjects who improved exercise capacity with serialtesting

Clinically referred middle-aged men with and withoutCHD (n�6213)

8 12 Exercise capacity most powerful predictor of mortality

Clinically referred subjects for exercise testing(n�6213)

12 20 1-MET increment in exercise capacity roughly equivalent to 1000 kcal/wkadult activity

Asymptomatic women from the Lipid ResearchClinics Prevalence Study (n�2994)

13 20 Fitness-related variables more strongly associated with survival than otherexercise test variables

Healthy asymptomatic women in the St JamesWomen Take Heart Project (n�5721)

14 17 Exercise capacity an independent predictor of mortality in women, higherthan previously established in men

Asymptomatic men and women from theFramingham Offspring Study

18 13 Reduction in risk of events per MET among high-risk men in FraminghamOffspring Study

Men (n�1431)

Women (n�1612)

315 post–myocardial infarction men randomized to a6-month exercise program (n�315)

19 8–14 Increase in exercise capacity during cardiac rehabilitation had sustainedbenefits up to 19 years

Referred for exercise testing 20 Survival benefit per MET for younger and elderly subjects

Younger (n�2593) 14

Elderly (n�514) 18

Kokkinos and Myers Physical Activity and Mortality 1639



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BP Response to Acute ExerciseEvidence suggests that the systolic BP response at theexercise level of 5 METs is associated with increased risk forleft ventricular (LV) hypertrophy.45 Middle-aged, prehyper-tensive individuals (n�790) with similar resting BPs whoachieved a systolic BP �150 mm Hg at 5 METs had asignificantly higher LV mass index compared with those withsystolic BPs below this level. The risk of LV hypertrophyincreased 4-fold for every 10-mm Hg rise in systolic BPbeyond the threshold of 150 mm Hg at 5 METs.45

The rationale for the exercise systolic BP and LV massrelationship is that the BP response at exercise workloads of�5 METs reflects daytime BP during most daily activities.Support for this contention is provided by the similaritybetween the exercise BP at �5 METs and daytime ambula-tory BP obtained in 650 prehypertensive individuals.40,45

Thus, it is reasonable to assume that the daily exposure torelatively high BP provides the impetus for an increase in LVmass even at the prehypertensive stage.

Evidence suggests that the BP response to exercise ismodulated by fitness. Exercise capacity has been shown to beinversely related to exercise BP and to LV mass.45 Whenfitness was considered, the systolic BP at 5 METs was�10 mm Hg lower for moderately and highly fit individualscompared with the BP of the individuals in the low-fitnesscategory. LV mass index was also significantly lower in themoderately and highly fit individuals. For every 1-METincrease in the workload achieved, a 42% reduction in the riskfor LV hypertrophy was observed.45 Finally, 16 weeks ofaerobic training resulted in significantly lower BPs at �3 and5 METs,46 and regular exercise was associated with LV massregression in older individuals with stage 2 hypertension.39

Resistance Exercise and HypertensionStrength training as a way to lower BP was traditionallydiscouraged by physicians and other health professionalslargely because excessive elevations in BP have been notedduring high-resistance weight-lifting exercises (80% to 100%of 1-repetition maximum).47 However, resistance training hasbeen widely recommended in recent years for the elderly, incardiac rehabilitation programs, and for the public because itis associated with numerous health benefits, including reduc-ing the risk of falls by reversing or attenuating the age-relateddecline in bone mineral density, muscle mass, and power.48

Information available on the effects of strength training onresting BP is limited and conflicting. The conclusion of arecent meta-analysis was that the average systolic BP reduc-tion as a result of resistance training was �3 mm Hg. This issubstantially less than that reported for endurance exercise.49

Consequently, the recommendation of the American Collegeof Sports Medicine is for resistance training to serve as anadjunct to an aerobic-based exercise program for BP reduc-tion.35 Despite the limited favorable changes in BP, strengthtraining is associated with numerous other health benefits,and in accordance with recommendations from the AmericanHeart Association and the American College of SportsMedicine, resistance exercise should be implemented as partof a complete exercise program.50,51

Hypertension, Fitness, and MortalityIncreased exercise capacity is associated with lower mortalityin hypertensive individuals.8,52,53 In 4631 hypertensive veter-ans with multiple cardiovascular risk factors, an inverse andgraded association between exercise capacity and mortalityrisk was reported. After adjustment for age and other riskfactors, mortality was 13% lower for every 1-MET increasein exercise capacity. The subjects were then categorized into4 groups on the basis of their fitness level (least fit to most fit)and on the presence or absence of additional risk factors. Amongthe least-fit individuals, those with additional risk factors had a47% higher mortality rate than those without risk factors. Theincreased risk imposed by a low fitness level and additionalcardiovascular risk factors was eliminated by relatively smallincreases in exercise capacity, and the risk declined progres-sively with higher exercise capacity (Figure 2).53

Similar associations between exercise capacity and mortal-ity risk have been observed in prehypertensive individuals.54

Compared with the least-fit individuals, reductions in mor-tality risk ranged from 40% for those in the next to theleast-fit category to 58% and 73% for the individuals in themoderately and highly fit categories, respectively. A note-worthy observation was that for every 1-MET increase inexercise capacity, the risk was reduced by 18% in the youngergroup (�60 years) and 12% in the older individuals, suggest-ing that the impact of exercise capacity on mortality may bestrongly related to age.

Diabetes MellitusExercise is an insulin-independent stimulus for increasedglucose uptake by the working muscle cells via the GLUT-4transporter.55 Findings from exercise training studies supportthe concept that both aerobic and anaerobic exercise trainingregimens improve glucose uptake and insulin sensitivity.56,57

Evidence from large cohort studies demonstrates thatphysical activity in general provides a highly effective way todelay or avert the development of diabetes mellitus. Inaddition, physical activity has been shown to reduce the riskof mortality in diabetics. The incidence of type 2 diabetesmellitus was inversely related to leisure time physical activityamong men in the Harvard Alumni Study58 and in US malephysicians.59 Likewise, in the Nurses’ Health Study60

(n�70 102), the relative risk for developing diabetes mellitusin women was inversely related to the level of fitness as wellas exercise volume and intensity in a dose-response fashion.Equivalent energy expenditures from different activities andintensities conferred similar health benefits.

These epidemiological findings are supported by 2 inter-ventional studies.61,62 In the Finnish Diabetes PreventionStudy,61 522 middle-aged, overweight men and women wererandomized to either an intervention group or a control group.The intervention group was counseled to follow a healthydiet, reduce weight, and increase physical activity. At the endof 3.2 years of follow-up, the cumulative incidence ofdiabetes mellitus was 11% for the intervention group and23% for the control group. The overall risk for diabetesmellitus was reduced by 58% in the intervention group. TheDiabetes Prevention Program Research Group Study62 pro-vided strong evidence that lifestyle modifications, including




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diet and exercise, were more effective in reducing theincidence of diabetes than treatment with metformin. Com-pared with the control group, the incidence of diabetesmellitus was 58% lower in the lifestyle-intervention groupencouraged to exercise 150 min/wk and 31% in the met-formin group. The incidence of diabetes mellitus was 39%lower in the lifestyle-intervention group than in the met-formin group. To prevent 1 case of diabetes mellitus, theinvestigators calculated that 6.9 persons would have toparticipate in the lifestyle-intervention group and 13.9 wouldhave to receive metformin. Finally, lifestyle interventionresulted in more participants maintaining normal blood glu-cose values over a period of 3 years compared with themetformin or placebo group.

Evidence also suggests that the all-cause mortality risk inphysically unfit or sedentary diabetics is �2 times highercompared with physically fit men and women diabetics regard-less of body weight.63–65 Because blacks have a 2- to 6-foldhigher risk for developing diabetes mellitus66 and approximatelydouble the diabetes mellitus death rate67 compared with whites,the relationship between exercise capacity and all-cause mortal-ity in black and white diabetic individuals was assessed in theVeterans Exercise Testing Study.68 The findings support theconcept that exercise capacity is a strong predictor of mortalityin black and white men with type 2 diabetes mellitus. Theage-adjusted reduction was graded and more pronounced inwhites than in blacks; each 1-MET increase in exercise capacityyielded 14% and a 19% lower risk for blacks and whites,respectively Similarly, the risks were 34% and 46% lower formoderately and highly fit blacks versus blacks in the low-fitnesscategory, respectively. For whites, the comparable reductionswere 43% and 67%, respectively (Figure 3).

LipidsMost evidence from epidemiological and randomized controlledtrials supports the concept that aerobic exercise of adequateintensity, duration, and volume results in favorable and indepen-dent alterations of blood lipids and lipoproteins in both normo-lipidemic and dyslipidemic individuals.69–71 The most consistentfindings have been demonstrated for increases in high-densitylipoprotein (HDL) cholesterol, with less consistency for reduc-tions in total cholesterol, triglycerides, and low-density lipopro-tein cholesterol concentrations.71 The combination of exercise

and dietary changes may result in low-density lipoproteincholesterol reductions beyond those achieved by diet or exercisealone in both men and women who are dyslipidemic.72 Exercisetraining can also attenuate the reductions in HDL cholesterol72,73

usually observed with low-fat diets.74,75

Greater HDL cholesterol changes in men versus women,particularly when exercise is combined with a prudent diet, havebeen reported by some72,75 but disputed by others.76,77 Overall,no consistent evidence is available to indicate that HDL choles-terol changes related to exercise are associated with age, ethnic-ity, or gender.71 Some studies suggested that exercise trainingdoes not appear to improve HDL cholesterol concentrationsbeyond the improvements seen with hormone replacementtherapy,78 whereas others have shown synergistic effects be-tween hormone replacement therapy and exercise training.79

Accumulated epidemiological evidence also suggests thatthe magnitude of the changes in HDL cholesterol is relatedmore to the volume of exercise than the intensity.69,70 Thiswas supported by the findings of a recent interventional studydesigned to assess the independent contributions of exercisevolume and intensity on the lipoprotein-lipid profile. Im-provements in lipids and lipoproteins were related to theamount of activity and not to the intensity of exercise orimprovement in fitness.80

The exercise volume for achieving significant HDL cho-lesterol changes is estimated at �1000 to 1500 kcal/wk.81

This parallels an earlier study in which a mean estimatedweekly energy expenditure of 1245 kcal for individualsrunning �7 to 10 miles per week (average, 9 miles) and 1688kcal for those running 11 to 14 miles per week (average, 12miles) resulted in 7% and 11% increases in HDL cholesterolconcentrations, respectively.82 Others have reported similarchanges in HDL cholesterol among individuals runningsimilar weekly distances for �9 to 12 months.83,84 It is likelythat other modes of physical activity will invoke similarincreases in HDL cholesterol concentrations as long as theymeet or exceed the caloric expenditure of 1200 to 1600 kcal.

A dose-response relationship between the volume of exer-cise and HDL cholesterol changes has also been suggested invarious cohorts of runners. In 2906 middle-aged men classi-fied by exercise volume (from sedentary to running as muchas 60 miles per week), a 0.31-mg/dL increase in HDLcholesterol concentration for each mile increase in weekly

Figure 2. Mortality risk within each fitnesscategory for hypertensive individuals withand without additional risk factors. *Differ-ent from the very-low fitness with no riskfactors group (referent). †Different from thelow-fitness with risk factors group.Adapted from Kokkinos et al.53




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distance was observed. Compared with the sedentary group,HDL cholesterol concentrations were 7%, 11%, 12%, and19% higher for individuals in the groups running averagedistances of 9, 12, 17, and 31 miles per week, respectively.82

Similarly, in the National Runners’ Health Study of 8283men, HDL cholesterol concentrations were progressively andsignificantly higher for every 10-mile incremental increase inweekly mileage up to �50 miles per week.85 In women,menopausal status does not appear to influence this dose-response relationship.86

The potential for the complementary effects of exercisetraining among individuals treated with lipid-lowering med-ications merits scientific scrutiny. However, no studies havebeen designed to specifically address this issue.

ObesityObesity and overweight are considered to be leading risk factorsfor a number of chronic health conditions, including diabetesmellitus, hypertension, CHD, and premature mortality. Obesitynot only increases CHD risk directly but also enhances itindirectly through its adverse effects on several established riskfactors, including insulin resistance and hypertension. Althoughthe causes of obesity are complex, physical inactivity is consid-ered to be an important causal factor. For example, in arepresentative sample of American adults, the relative risk ofobesity among individuals physically active in leisure time (�5bouts of physical activity per week) was �50% lower thanamong those who were physically inactive.87 Although such anassociation does not demonstrate cause and effect, this andsimilar reports strongly suggest that a relationship exists betweenphysical activity levels and obesity, in which comparativelysedentary individuals are more likely to be obese compared withthose who are physically active.

Despite relatively modest weight reductions associatedwith structured programs of physical activity, findings fromlarge epidemiological studies support the concept that areduced risk of cardiovascular disease and all-cause mortality

occurs among more active individuals regardless of weightloss. In a large follow-up from the ACLS (n�25 714), higherfitness levels were associated with lower risk of mortality innormal-weight, overweight, and obese men.88 Compared withother risk factors (total cholesterol, hypertension, and smok-ing), having a low fitness level carried similarly heightenedrisks in each weight category for both cardiovascular andall-cause mortality. In a subsequent study from the ACLSamong older subjects (�60 years), higher waist circumfer-ence was associated with higher mortality, but this associa-tion was not significant after adjustment for fitness.89 Fitnessstrongly predicted mortality independent of measures of bodydimensions. These investigators suggested that it is as impor-tant for clinicians to assess the fitness status of an overweightor obese patient as it is to evaluate BP, inquire about smokinghabits, and measure fasting plasma glucose and lipid levels.

Similarly, in the Nurses’ Health Study (n�116 564),higher levels of physical activity in women were associatedwith reduced mortality risk across all categories of bodyweight.90 After adjustment for age, smoking status, parentalhistory of CHD, menopause, hormonal use, and alcoholconsumption, higher levels of physical activity reduced mor-tality risk but did not eliminate the high risk associated withobesity. Regardless of weight category, the relative risk forcardiovascular and all-cause mortality was significantlyhigher in women whose physical activity level was �1 h/wk.In a subsequent study from the Nurses’ Health Study, beingphysically active moderately attenuated but did not eliminatethe adverse effects of obesity on coronary risk, and being leandid not counteract the increased risk associated with beingphysically inactive.91 Other prospective studies performedover the last decade have assessed the independent and jointassociations between fitness, physical activity patterns, andoutcomes. In each of these studies, the highest mortality riskswere observed in subjects who were obese, unfit, or compara-tively sedentary. When stratified within a given category of bodydimensions (body mass index, waist circumference, or weight),

Figure 3. Exercise capacity and relativerisk of all-cause mortality in individualswith type 2 diabetes mellitus accordingto MET levels achieved. Data from Kok-kinos et al.68




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subjects who are more physically active or fit consistently havea lower risk for adverse outcomes compared with those who areinactive or unfit. Higher levels of physical activity attenuate themortality risk in all categories of adiposity, and both physicalinactivity and excess weight are independently associated withthe risk of cardiovascular disease.92,93

As mentioned above, modest weight reductions have beenassociated with structured programs of physical activity.Because of the high prevalence of overweight and obesityamong patients referred for cardiac rehabilitation (estimatedto be �80%94), there has been recent interest in high-calorie-expenditure exercise. A recent trial demonstrated that patientsrandomized to an intensive counseling and exercise programdesigned to achieve an energy expenditure of 3000 to 3500kcal/wk experienced double the weight loss of those in thestandard cardiac rehabilitation group (8.2�4 versus 3.7�5kg), a greater reduction in waist circumference, reducedinsulin resistance, improved blood lipids, and lower preva-lence of the metabolic syndrome (59% versus 31%).95 Recentepidemiological findings have also drawn attention to aninverse association between body mass index and mortality insome populations, often termed the obesity paradox.96–98 In arecent report from the Veterans Affairs database, this inverseassociation was attenuated when fitness levels were consid-ered (Figure 4).98 This finding suggests that individualswithin the lowest body mass index category may have hadundefined chronic illness, resulting in weight loss and poorexercise capacity.97 In this case, the inverse association maybe fostered by unidentifiable confounding factors (such assubclinical disease) or an as yet unknown relationship notassociated with chronic illness.

InflammationIt is widely recognized that atherosclerosis is largely aninflammatory process. The “response to injury” hypothesis asa cause of atherosclerosis suggests that damage to the arterialendothelium initiated by a pathogen leads to immune re-

sponses that interact with metabolic risk factors to propagatean arterial lesion, eventually progressing to an atheroscleroticplaque. Circulating immune cells are recruited to the inflamedvessel by interacting with adhesion molecules and otherproteins associated with the body’s immune response. Inflam-mation particularly occurs in areas where plaque is unstable.It is thought that as many as 70% of myocardial infarctionsoccur in areas of “vulnerable plaque.”99 A number of bloodmarkers have been identified that are associated with inflam-mation, most notably white blood cell count, C-reactiveprotein (CRP), homocysteine, fibrinogen, and other proteinsinvolved in the immune response.

The most widely studied inflammatory blood marker isCRP.100 In a recent follow-up study, elevated levels of CRPwere associated with a higher risk of myocardial infarction,stroke, and mortality in both healthy individuals and patientswith existing cardiovascular disease.101 The relationship be-tween CRP and cardiovascular risk has consistently beenshown to be independent of traditional risk factors such assmoking, hypertension, and lipid disorders. Others observedthat CRP added markedly to the prognostic power of tradi-tional risk factors and had twice the predictive value forcardiovascular events as low-density lipoprotein and HDLcholesterol.102 In the Physicians’ Health Study, the highestrisk quartile for CRP was associated with a nearly 3-fold riskof sudden cardiac death compared with subjects in the lowestquartile for CRP.103 In addition, several recent studies haveshown that higher CRP levels and other inflammatory mark-ers are associated with risk factors that define the metabolicsyndrome (abnormal blood glucose, obesity, low HDL cho-lesterol, high triglycerides, hypertension).100,104,105

Physical Fitness and InflammationEarly epidemiological studies reported lower CRP levels insubjects with normal body weight, those who were mostphysically active, or both compared with overweight orinactive individuals. Several recent studies have focused onthe association between inflammatory markers and fitnessassessed by maximal exercise testing. Among 722 men in theACLS, CRP levels were inversely related to fitness, with anearly 80% reduction in CRP in the most-fit test groupcompared with the least-fit group.106 A similarly strong andinverse trend was observed among 1640 men undergoingexercise testing as part of a preventive medicine evalua-tion.104 The effect of fitness was strongest among subjectswith the metabolic syndrome, suggesting that the benefits offitness may be most pronounced among individuals with insulinresistance. In a Japanese cohort of 2722 adults, CRP wasproportionately higher as peak VO2 was lower. CRP increased inaccordance with the number of cardiovascular risk factorspresent.107 Collectively, the findings of epidemiological studieshave been highly consistent in support of an inverse associationbetween CRP, other inflammatory markers, and fitness. Therecent recognition that fitness is a more powerful predictor ofsurvival than traditional risk factors and other exercise testvariables8,108 has been explained in part by the strong inverseassociation between fitness and inflammatory markers.

Figure 4. Mortality risk by body mass index (BMI) category inmiddle-aged men adjusted for age, ethnicity, cardiovascular dis-ease, and risk factors (solid line) and with additional adjustmentfor fitness (dashed line). *Different from reference group(P�0.001). Adapted from McAuley et al.98 with permission of thepublisher. © 2010, Mayo Foundation for Medical Education andResearch.




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Physical Activity and InflammationAcute exercise induces a transient inflammatory response, in-cluding heightened CRP concentration. This is most likely dueto joint and muscle inflammation after vigorous activity. How-ever, regular, sustained exercise has been shown to suppressinflammation. This has been observed by studying inflammatorymarkers and physical activity patterns cross-sectionally and alsoby measuring CRP before and after periods of training. Amongrunners studied before and after 9 months of training in prepa-ration for a marathon, mean CRP decreased by 31%.109 A strongand independent association between higher physical activitypatterns and level of CRP was also observed in 3638 middle-aged or older healthy men. Those who engaged in physicalactivity �5 times per week had 37% lower CRP levels thanthose who performed activity roughly once a week or less.110 Ina more generalized follow-up from the National Health andNutrition Examination Survey III, CRP levels from 13 748adults were analyzed; the most active subjects had CRP levelsnearly 50% lower than those of sedentary subjects.111 CRPlevels have shown similar improvements in response to 3months of cardiac rehabilitation.112 Some reports suggest thatCRP and other inflammatory markers are lower only amongsubjects who engage in relatively vigorous activities (joggingand aerobic classes) compared with those participating in lessdemanding activities.113 However, others have reported mark-edly reduced CRP levels among those engaging in both largerand smaller volumes of physical activity compared with thosewho are sedentary.114

The mechanisms underlying more favorable levels ofinflammatory markers in the blood among individuals withhigher levels of fitness or physical activity have not beenclearly established, but several mechanisms have been pro-posed. Higher physical activity patterns and fitness areassociated with lower levels of body fat and low-densitylipoprotein cholesterol, both of which have been suggested tobe noninfectious triggers for elevated CRP.100,115 It has alsobeen suggested that physical activity can reduce inflamma-tion by improving insulin resistance because several inflam-matory markers are higher among insulin-resistant sub-jects.116 By promoting weight loss, circulating insulin levelsare reduced, leading to a reduction in CRP. Physical activityalso improves endothelial function, and endothelial cells areknown to increase production of interleukins, importantproteins involved in directing the immune response.117

ThrombosisThrombosis plays a significant role in the pathogenesis ofacute myocardial infarction, unstable angina, and suddencardiac death, and therefore this issue has long been the topicof studies in the context of acute and chronic exercise. Anumber of hemostatic changes occur with exercise thatinvolve blood platelets, coagulation factors, and fibrinolysis.Thrombin, a protein that has multiple catalyzing effects thatpromote clotting, activates platelets and other proteins in the“coagulation cascade,” leading to enhanced fibrin generationand clot formation. Both acute and chronic exercise regimensinfluence these markers of blood homeostasis. Because acuteexercise is thought to increase platelet aggregation, concernshave been raised regarding exercise as a potential trigger for

thrombosis-related cardiac events.118,119 However, such eventsare rare during exercise, and the precise role of the coagulationcascade in triggering cardiac events with acute exercise isunclear.119 For example, acute exercise increases some clottingfactors (particularly factor VIII and von Willebrand factor), andthis has been associated with a reduction in clotting time, but itis unclear whether this leads to significant thrombin generationand/or fibrin formation.120,121 Many of these changes disappearquickly during recovery from exercise, although other factorsmay take as long as 48 hours to return to baseline levels.122

There is considerable interindividual variability in the responseto acute exercise, and these responses are dependent on exerciseintensity, suppressed by �-blockade, enhanced by catecholamineresponses, and more pronounced among patients with coronaryartery disease.118,119,121

In contrast to acute exercise, both higher physical activitypatterns and structured exercise programs have an inhibitoryeffect on thrombogenic factors and enhance blood fibrinolyticpotential.119,123–127 These changes have been demonstrated inboth healthy subjects and patients with cardiovascular diseaseand occur across a broad range of factors involved in thecoagulation cascade.119,123–127 For example, platelet aggregationhas been shown to be reduced after a low to moderate period ofexercise training in overweight, hypertensive men128 and otherhigh-risk groups.119 Although cross-sectional studies have con-sistently shown that plasma fibrinogen is lower among moreactive subjects,119,123,129 controlled training studies on the effectsof fibrinogen have been mixed.119,130,131 Nevertheless, the find-ings of most studies suggest that regular exercise has a signifi-cant impact on the coagulation cascade and may be a factorunderlying the reduction in cardiovascular risk among physicallyactive individuals.

Exercise Prescription for Health BenefitsExercise should be tailored to meet an individual patient’sneeds and abilities. This is especially true for special popu-lations such as elderly, overweight or obese, hypertensive,and diabetic individuals. The current recommendations fromthe American Heart Association and the American College ofSports Medicine for middle-aged adults and older individualsare as follows: Exercise should be primarily aerobic, supple-mented by muscle-strengthening activities. The exercise in-tensity should be moderate (eg, 40% to 59% of VO2 reserveor heart rate reserve or brisk walking at 15 to 20 minutes permile) for most individuals and at even lower intensities forthose unable to sustain such walking speeds. Moderate- andvigorous-intensity (jogging) activities can be combined foryounger individuals or those able to sustain such intensities.The exercise duration should consist of �30 minutes ofcontinuous or accumulated physical activity on most, andpreferably all, days of the week. A gradual increase in theminimum exercise volume is recommended to maximizehealth benefits. In addition, a minimum of 2 days per week oflight weight-resistance exercises involving the major musclegroups and designed to maintain or increase muscularstrength and endurance is encouraged.27,35,50,51

High-Intensity Interval TrainingIn recent years, several studies have shown significant im-provements in metabolic and cardiovascular parameters uti-




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lizing high-intensity aerobic interval training in both younghealthy adults and heart failure patients. More importantly,interval training proved more benefit than traditional contin-uous exercise programs in several metabolic, muscular, andcardiovascular parameters. Such training consists of multipleshort bouts of activity (usually 3 to 4 minutes in duration),followed by approximately equal periods of low-intensityactivity. The intensity is usually �85% of peak oxygenuptake or peak heart rate.

Compared with traditional continuous exercise programs,interval training has resulted in marked improvements inskeletal muscle capacity for fatty acid oxidation in youngwomen,132 increases in muscle oxidative capacity in youngmen,133 and resting BP reduction in middle-aged and olderindividuals134 and has improved the cardiovascular risk pro-file in rats with the metabolic syndrome.135

Intuitively, high-intensity training raises safety concerns,especially in older individuals and those with heart disease. Inthis regard, a recent study performed in heart failure patientsis noteworthy.136 Elderly patients with stable postinfarctionheart failure (ejection fraction �40%) receiving optimalmedical therapy were randomized to either a moderatecontinuous exercise program at 70% of peak heart rate,interval training at 95% of peak heart rate, or a control group.After 12 weeks, the high-intensity interval training resulted ingreater improvements in aerobic capacity, mitochondrialfunction, and skeletal muscle flow-mediated dilation. High-intensity interval training induced reverse LV remodeling andimproved cardiac function (including higher ejection fractionand reductions in end-systolic and end-diastolic volumes).The program was also well tolerated, and quality of lifeimproved. Although these findings must be confirmed bylarger studies, the concept of high-intensity aerobic intervaltraining may have important clinical implications in trainingstable cardiac patients in rehabilitation programs.

Future DirectionsDecades of epidemiological studies and recent national healthsurveys have demonstrated an enormous public health impactof physical inactivity. The escalating sedentary lifestyle in theUnited States and throughout the world reflects a globalepidemic that warrants greater attention from policy makers,healthcare professionals, and healthcare systems. Althoughthe focus of the current discussion is on cardiovasculardisease, physical activity has a significant impact in theprevention and therapy of many other chronic diseases, aloneor as an adjunct to medication and other therapies. In short,physical activity remains the “best buy in public health”today.28 However, the fact remains that a small percentage ofpeople in the Western world perform even the minimalrecommended exercise. Therefore, physicians, allied healthprofessionals, and others should make efforts to persuade policymakers that investments in both proven strategies and furtherresearch are critical to better integrate the value of physicalactivity into the healthcare paradigm. In the interim, healthcareprofessionals can invest the extra moment it takes to discussphysical activity with their patients. High-intensity intervaltraining shows promise for more pronounced physiologicalchanges and health benefits within relatively short lengths of

training. The implementation of such exercise training, espe-cially for some populations, should be examined further. Finally,fitness status assessed by exercise testing should play a moreintegral part in the cardiovascular risk paradigm.

DisclosuresNone.

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KEY WORDS: exercise � mortality




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Entraînement physique et maladies cardiovasculaires

Entraînement à l’effort et activité physiqueEffets et applications cliniques

Peter Kokkinos, PhD ; Jonathan Myers, PhD

L’influence de l’activité physique sur la santé a étéidentifiée dès le Vème siècle avant J.C. par le médecin grec

Hippocrate, qui a écrit : « toutes les parties de notre corpsdemeurent saines, se développent et vieillissent lentement sielles sont utilisées avec modération et pour des activitésusuelles régulières. Mais si on ne les fait pas travailler etque l’on reste inactif, elles sont enclines à la maladie, sedéveloppent mal et vieillissent prématurément ».

Avec le déclin de la civilisation hellénique, cette notion esttombée dans l’oubli. Pendant des siècles, l’exercice physique asurtout été considéré comme une activité réservée à des finsmilitaires ou à la jeunesse, à travers la pratique des sports etde l’athlétisme, conception qui s’est perpétuée même après laSeconde Guerre mondiale.

L’étude marquante de Morris et al1 a totalement changénotre façon de concevoir le lien unissant l’activité à la con-dition physique et à la santé et a été le point de départ d’unenouvelle ère au cours de laquelle la relation entre l’activitéphysique et la santé, la maladie et la mortalité a commencé àêtre explorée selon des méthodes scientifiques. Pendant plusd’un demi-siècle, de vastes études épidémiologiques à longterme ont été menées, qui, à travers une multitude de données,ont démontré qu’il existe une étroite corrélation inverse etindépendante entre l’activité physique, la santé et la mortalitétant cardiovasculaire que globale chez les individus en bonnesanté apparente2–23 et chez les patients atteints d’une affectioncardiovasculaire avérée.8 Les effets bénéfiques de l’exercicephysique découlent en partie de l’influence favorable qu’ilexerce sur les facteurs de risque cardiovasculaire classiques etceux de description plus récente, comme cela a pu être mis enévidence chez des sujets que les circonstances avaient conduitsà augmenter leur activité physique ou dans le cadre deprogrammes d’entraînement physique structuré.10 Dans cetarticle de synthèse, nous examinons certaines des études lesplus contributives ayant évalué les liens existant entre l’activitéphysique, la condition physique et la santé. Les études citéesne représentent toutefois qu’une faible partie des nombreuxtravaux publiés ; ajoutons à cela que les différents thèmesabordés dans cet article ont fait l’objet de revues spécifiquesde la littérature dans lesquelles ils sont traités plus en détail.Nous nous intéresserons également aux effets bénéfiquesexercés par l’activité physique sur les facteurs de risquecardiovasculaire classiques et nouveaux. Pour terminer, nous

examinerons les applications cliniques des données présentéesainsi que les futures voies de recherche.

Etudes centrées sur l’activité physiqueprofessionnelle et de loisir

Les données épidémiologiques ont très tôt révélé l’étroiterelation inverse qui unit, chez l’homme, les activités pratiquéesau travail et dans les loisirs à la mortalité globale et de causecardiovasculaire.24 L’influence de l’activité physique sur lescomposantes de la santé s’exerce de manière indépendante,même si on l’analyse en tenant compte des classiquesmarqueurs du risque cardiovasculaire et des facteursgénétiques.2,8,11–14 Plus encore, le risque lié à la sédentarité estde niveau similaire et même, dans certains cas, supérieurà celui induit par les facteurs de risque cardiovasculaireplus couramment invoqués.2,8,11–14

De la même façon, de grandes études de cohortes menéesplus récemment chez la femme, dont la Women’s HealthStudy (étude sur la santé des femmes), la Lipid ResearchClinics Research Prevalence Study (étude de prévalence descentres cliniques de recherche lipidique) et le WomenTake Heart Project (programme St James d’explorationcardiologique chez la femme), ont montré que, dans cettepopulation, le risque de décès est aussi inversementproportionnel au degré d’activité physique.6,7,13–17 Certainesdonnées suggèrent même que l’effet protecteur de l’activitéphysique serait plus marqué chez les femmes que chez leshommes.13,14 En outre, un élément méritant d’être soulignéest que, chez les femmes qui, sédentaires à leur entréedans l’étude, étaient devenues physiquement actives lors-qu’elles s’étaient présentées à une consultation de suiviultérieure (environ 6 ans plus tard), les taux de mortalitéglobale et de décès de cause cardiovasculaire ont été inférieursde, respectivement, 32 et 38 % comparativement à ceuxenregistrés chez les participantes qui étaient demeuréessédentaires.17

Etudes d’évaluation de la condition physiqueCes vingt dernières années, de nombreuses études de suividans lesquelles la condition physique a été évaluée de manièreobjective par la réalisation d’épreuves d’effort d’intensitémaximale nous ont permis de mieux cerner le lien existant

Service de cardiologie, Centre médical du département des Anciens Combattants, Faculté de Médecine de l’Université de Georgetown et Facultéde Médecine et des Sciences de la Santé de l’Université George Washington, Washington, DC, Etats-Unis (P.K.) ; Service de cardiologie, Centre médicaldu département des Anciens Combattants de Palo Alto, Palo Alto, Californie, Etats-Unis et Université de Stanford, Stanford, Californie, Etats-Unis (J.M.).

Correspondance : Peter F. Kokkinos, PhD, Cardiology Division, Veterans Affairs Medical Center, 50 Irving St NW, Washington, DC 20422,Etats-Unis. E-mail : [email protected]

(Traduit de l’anglais : Exercise and Physical Activity; Clinical Outcomes and Applications. Circulation. 2010;122:1637–1648.)© 2011 Lippincott, Williams & Wilkins

Circulation est disponible sur http://circ.ahajournals.org

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entre la forme physique et le risque cardiovasculaire.Dans l’ACLS (Aerobics Center Longitudinal Study [étudelongitudinale sur les centres d’aérobic]), une puissanterelation inverse a été mise en évidence entre le niveaud’activité physique et le risque de décès dans un vasteéchantillon de sujets d’âge moyen en relativement bonne santéqui étaient majoritairement blancs.3 Point important à noter,la plus forte réduction de la mortalité a été enregistrée lorsde la comparaison entre les sujets qui étaient physiquementles moins actifs et ceux qui se situaient dans la catégorieimmédiatement au-dessus (c’est-à-dire ceux dont l’activitéphysique atteignait 6 à 8 équivalents métaboliques [MET],alors que, chez les premiers, celle-ci était inférieure à 6 MET).Le risque de décès a continué à diminuer en fonction del’augmentation de la condition physique, pour atteindredes valeurs asymptotiques pour des niveaux de l’ordre de9 MET chez les hommes et de 10 MET chez les femmes.3 Destendances similaires ont été notées dans une cohorte de plusde 15 000 anciens combattants d’âge plus avancé (Figure 1), cequi porte à penser que la réduction du risque de décès connaîtun seuil lié à l’âge qui se situe approximativement à un niveaucompris entre 4 et 6 MET, avec une asymptote à environ10 MET.

Des analyses ultérieures de l’étude ACLS ont montré queles risques de décès lié à toute cause et à une pathologiecardiovasculaire qui sont associés à la condition physiquesont similaires à ceux imputables au tabagisme et à l’hyper-cholestérolémie.4 L’évaluation du risque de décès en fonctionde la modification de la capacité d’effort intervenue entre deuxconsultations (séparées par un intervalle moyen de 5 ans)a révélé que ce risque avait diminué de 7,9 % pour chaqueminute gagnée d’une consultation à l’autre dans la durée

d’accomplissement d’une épreuve d’effort maximal sur tapisroulant. En outre, les hommes physiquement peu actifsqui avaient amélioré leur niveau d’entraînement lors desconsultations ultérieures ont ainsi réduit leur risque de décèsde 44 %.5 Ces données et les observations similairesrapportées chez la femme17 corroborent la notion selonlaquelle le lien entre la condition physique et le risque dedécès serait indépendant des autres marqueurs de risque.

Dans plusieurs études, cette relation a été exprimée entermes d’amélioration de l’espérance de vie pour chaqueaugmentation d’un MET de la capacité d’effort (Tableau).Dans ces travaux, la diminution du risque de décès par METsupplémentaire a été comprise entre 10 et 25 %.2,5,8,12–14,18–20

Cette observation vaut aussi bien chez le sujet jeune quechez l’individu âgé, chez l’homme comme chez la femmeet que l’intéressé soit ou non atteint d’une affection cardio-vasculaire.8,18–20 Récemment, la Veterans Exercise TestingStudy (étude sur la tolérance à l’effort chez les ancienscombattants) a fourni des résultats similaires chez lespersonnes âgées cumulant plusieurs facteurs de risque ainsique chez les Noirs.2 Dans ce dernier groupe, chaque aug-mentation d’un MET de la capacité d’effort a eu pour effetde réduire le risque de décès de 15 %, exactement comme celaavait été observé chez les Blancs.8

Corrélations entre le risque de décès et letype d’activité physique, sa durée,

son intensité et son volumeSi la relation entre activité physique et risque de décès estdésormais bien établie, il demeure néanmoins nécessaire demieux définir l’influence spécifiquement exercée en la matière

Figure 1. Risque de décès en fonction de la capacité d’effort. On peut voir que le risque diminue significativement au-delà de 4 MET et que sadiminution atteint son asymptote pour les valeurs dépassant 10 MET. D’après Kokkinos et al.2

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Tableau. Influence bénéfique sur la survie de chaque augmentation d’un MET de la capacité d’effort dans les études ayantévalué la condition physique par réalisation d’une épreuve d’effort maximal

par chacune des composantes de cette activité physique (àsavoir son intensité, sa durée et sa fréquence) et par la manièredont elle est pratiquée.25 Dans leurs recommandations surl’activité physique et la santé, les principaux organismesde santé conseillent généralement des niveaux d’activité del’ordre de 3 à 6 MET pour une dépense calorique globale d’aumoins 1 000 kcal par semaine (ce qui équivaut à 30 minutes demarche quotidienne). Cette recommandation s’appuie sur lesdonnées de travaux ayant montré que, chez des sujets d’âgemoyen qui avaient été suivis sur des périodes comprises entre5 et 15 ans, les mesures visant à augmenter le niveau d’activitéphysique avaient eu pour effet de réduire la mortalité de 20à 40 %.9,21 A l’instar de ce qui a été dit pour le degré decondition physique, les effets bénéfiques exercés par l’activitéphysique sur la santé semble être maximaux chez les

individus qui se situent au plus bas de l’échelle d’activitéet atteindre un plateau chez ceux qui sont les plus actifs(c’est-à-dire dont la dépense calorique hebdomadaire excède3 500 kcal).22

Les effets spécifiquement exercés par le type de l’activitéphysique, son volume et son intensité sur le risqued’événement coronaire ont été évalués au sein d’une vastecohorte d’hommes (n = 44 452) ayant participé à la HealthProfessionals’ Follow-up Study (étude de suivi chez lesprofessionnels de santé).23 Le rythme de marche (c’est-à-direson intensité) et la durée de l’effort se sont tous deux montrésinversement corrélés avec le risque d’événement coronaire,indépendamment de la fréquence avec laquelle cet exerciceétait pratiqué. Toutefois, le fait que la corrélation ait étébeaucoup plus marquée pour l’intensité de l’effort que pour sa

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durée tend à indiquer que la première a un impact plusimportant que la seconde sur l’incidence des manifestationscoronaires. Cette étude a également été la première àdémontrer l’efficacité des exercices de musculation en termesde réduction du risque coronaire. Cette dernière s’est révéléecomparable à celle générée par la marche rapide et l’aviron,mais n’a atteint que la moitié de celle conférée par la course.

De même, dans la Women’s Health Study, l’intensité del’effort (c’est-à-dire le rythme de marche) et sa durée ont étédeux facteurs indépendants inversement corrélés avec le risqued’événement coronaire.6,8 L’incidence de ces événements a,en effet, été de 30 à 50 % inférieure chez les femmes quieffectuaient 1 à 3 heures de marche par semaine compara-tivement au taux enregistré chez les participantes qui nepratiquaient pas la marche. Toutefois, pour un même niveaud’activité, obtenu en augmentant l’intensité de l’effort ouen allongeant sa durée, la diminution du risque a étésignificativement plus importante quand l’augmentation aporté sur la durée. Contrairement aux résultats observés chezles hommes dans la Health Professionals’ Follow-up Study,23

cela semble indiquer que la durée de l’exercice physiquecontribue plus efficacement que son intensité à abaisserle risque d’événement coronaire. Cela étant, les étudesépidémiologiques ne peuvent donner la mesure de l’extrêmecomplexité des interactions existant entre le sexe, l’intensité del’effort, sa durée et sa fréquence. La notion la plus importantequi ressort de ces travaux et d’autres études,12,26 en dépit despossibles différences découlant du sexe des participants et dutype d’exercice physique retenu comme stimulus, est qu’uneactivité modérée telle que la marche a un impact considérablesur le risque coronaire, de sorte que tout individu adultedevrait être encouragé à marcher ou à s’adonner à une activitéde ce type quelques heures par semaine, comme cela estpréconisé dans diverses recommandations.27,28

Hypertension artérielleL’hypertension essentielle chronique est un important facteurde risque cardiovasculaire qui arrive en tête de tous les autresquant à sa fréquence chez les patients victimes d’un événe-ment cardiovasculaire.29 Le risque de décès double pourchaque augmentation de 20 mmHg de la pression artérielle(PA) systolique au-delà du seuil de 115 mmHg et pour chaqueaugmentation de 10 mmHg de la PA diastolique au-dessus duseuil de 75 mmHg.30

La forte prévalence de l’hypertension artérielle (on estimeque l’affection touche le tiers de la population adulte desEtats-Unis1) est en partie due à des facteurs en rapport avecl’hygiène de vie. Les modifications bénéfiques du mode devie qui sont apportées, notamment en perdant du poids et enaugmentant son activité physique, contribuent notablementà normaliser la PA.31,32 De nombreuses études bien contrôléesont ainsi montré que la pratique d’exercices aérobiesd’intensité légère à modérée induit une réduction significativedes chiffres tensionnels. Globalement, il ressort de ces travauxque, pratiqué par un individu atteint d’hypertension artériellede stade 1, ce type d’entraînement abaisse la PA systoliqued’environ 3,4 à 10,5 mmHg et la diastolique de 2,4 à7,6 mmHg.33–36 L’importance de la diminution pourraitdépendre du niveau initial de la PA37 ; en revanche, il n’est pas

clairement établi quelles sont les influences exercées parl’âge et par le sexe.38 Toutefois, les diminutions des chiffrestensionnels observées après, respectivement, 16 et 32 semainesd’entraînement physique ont été du même ordre chez les sujetsd’âge moyen et d’âge plus avancé d’une cohorte d’hypertendusde stade 2 et ce, bien que la prise d’antihypertenseurs ait été de33 % inférieure en fin d’étude (32ème semaine).39

Quelques études qui ont évalué les modifications de la PAinduites par l’activité physique au cours des 24 heures (PAambulatoire) semblent indiquer que celles-ci sont moinsimportantes que les changements observés à l’occasiond’une mesure unique (les diminutions moyennes atteignantrespectivement 3,0 mmHg pour la PA systolique et 3,2 mmHgpour la diastolique).34,35 Néanmoins, les écarts de chiffrestensionnels ambulatoires diurnes relevés entre les sujets,hommes et femmes, présentant un état préhypertensif selonqu’ils sont ou non physiquement actifs (n = 650) sontsuperposables aux modifications de la PA observées aprèsun entraînement physique.40 C’est pourquoi aussi bien leseptième rapport du Joint National Committee on Preven-tion, Detection, Evaluation, and Treatment of High BloodPressure (Comité paritaire américain de prévention, dedépistage, d’évaluation et de traitement de l’hypertensionartérielle) que les recommandations récemment formuléespar la Société Européenne d’Hypertension et la SociétéEuropéenne de Cardiologie stipulent que les patients doiventêtre vivement encouragés à augmenter leur activité physique,cette mesure devant faire partie intégrante des modificationsde l’hygiène de vie proposées en complément du traitementpharmacologique.29,41

Une activité physique faible à modérée (c’est-à-dire setraduisant par une fréquence cardiaque n’atteignant que 35 à79 % de son niveau maximal compte tenu de l’âge) suffità abaisser la PA, certaines études suggérant même que desexercices peu intenses pourraient diminuer les chiffres tension-nels plus efficacement qu’un entraînement énergique.37,42,43

D’autres investigateurs ont observé que les effets bénéfiquesde l’activité physique sur la PA sont indépendants ou presquede l’intensité, de la fréquence, du type et de la durée de cetteactivité.44 Au demeurant, les données tendant à indiquer quela réponse tensionnelle engendrée par la pratique d’exercicesréguliers varie selon l’intensité de ces derniers n’apparaissentnullement convaincantes.33

Réponse tensionnelle induite par un effort aiguCertaines données suggèrent que l’élévation de la PAsystolique générée par un effort physique d’un niveau de5 MET augmenterait le risque de développement d’unehypertrophie ventriculaire gauche (VG).45 En effet, desindividus d’âge moyen au stade de préhypertension (n = 790)chez lesquels la pratique d’activités physiques de 5 MET avaitentraîné une élévation de la PA systolique à 150 mmHg ouplus ont présenté un indice de masse VG significativementsupérieur à celui des sujets qui avaient des chiffres tensionnelssimilaires au repos, mais dont la systolique n’atteignait pas detelles valeurs à l’effort. A un tel niveau d’effort de 5 MET,chaque augmentation de 10 mmHg de la PA systoliqueau-delà du seuil de 150 mmHg a pour effet de quadrupler lerisque d’hypertrophie VG.45


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L’argument avancé pour expliquer le lien existant entre lamasse VG et le degré d’élévation de la PA systolique à l’effortest que la réponse tensionnelle induite par une activitéphysique d’une intensité de l’ordre de 5 MET reflète le niveaude PA diurne atteint lors de l’accomplissement de la plupartdes tâches journalières. Cette opinion est confortée par uneétude ayant montré que, chez 650 sujets au stade de pré-hypertension, les chiffres tensionnels mesurés lors d’uneffort physique d’environ 5 MET étaient similaires à la PAambulatoire diurne.40,45 Il est donc permis de supposer quel’exposition quotidienne à des chiffres tensionnels relative-ment élevés favorise l’augmentation de la masse VG, y com-pris au stade de préhypertension.

Certaines observations donnent à penser que la réponsetensionnelle à un effort varie selon la condition physique.Il a été démontré que la PA d’effort et la masse VG sontinversement corrélées avec la capacité d’effort.45 Dès lors quece paramètre est pris en compte, la PA systolique mesuréepour un niveau d’activité de l’ordre de 5 MET aussi bien chezles individus en condition physique satisfaisante que chez ceuxhautement entraînés est inférieure d’environ 10 mmHg à celleenregistrée chez les sujets peu actifs. L’indice de masse VG estaussi nettement plus faible chez les individus appartenant auxdeux premières catégories. Pour chaque augmentation de1 MET de la capacité d’effort, le risque d’hypertrophie VG estdiminué de 42 %.45 Pour finir, il y a lieu de noter que 16semaines d’entraînement aérobie ont contribué à abaissersignificativement les chiffres tensionnels mesurés lors d’effortsd’environ 3 et 5 MET46 et que la pratique d’exercices physiquesréguliers a entraîné une régression de la masse VG chez dessujets âgés atteints d’hypertension artérielle de stade 2.39

Entraînement en résistance ethypertension artérielle

Médecins et autres professionnels de santé ont de tous tempsréprouvé la pratique d’exercices de musculation en tant quemoyen d’abaissement des chiffres tensionnels, essentiellementen raison de l’élévation excessive de ces derniers observée chezles individus s’adonnant à des activités de renforcementmusculaire intense par lever de poids (80 à 100 % pour unmaximum de deux séries successives).47 Néanmoins, depuisquelques années, l’entraînement en résistance est largementpréconisé chez le sujet âgé, dans le cadre des programmes deréadaptation cardiaque, mais aussi chez tout individu, cela enraison de ses multiples effets bénéfiques ; il réduit notammentle risque de chute, car il corrige ou atténue la diminution de ladensité minérale osseuse, de la masse musculaire et de la forcequi résulte du vieillissement.48 En revanche, les donnéesdisponibles quant aux effets des exercices de musculation surla PA de repos sont peu nombreuses et contradictoires. Lesauteurs d’une récente méta-analyse ont conclu que laréduction moyenne de la PA systolique résultant de la pra-tique d’un entraînement en résistance est de l’ordre de3 mmHg. Cela est très inférieur à ce qui est rapporté pour lesexercices d’endurance.49 C’est pourquoi l’American Collegeof Sports Medicine (Association américaine de médecinedu sport) conseille désormais de pratiquer l’entraînementen résistance en complément d’un programme d’exercices

aérobies destiné à abaisser la PA.35 Bien qu’ils n’aientqu’un impact limité en termes de réduction des chiffrestensionnels, les exercices de musculation ont de nombreuxautres effets bénéfiques pour la santé, de sorte que, selon lesrecommandations de l’American Heart Association et del’American College of Sports Medicine, un programmed’entraînement ne saurait être complet s’il ne comporte pas detels exercices en résistance.50,51

Hypertension artérielle, entraînementphysique et mortalité

L’augmentation de la capacité d’effort contribue à abaisserla mortalité chez les individus hypertendus.8,52,53 Une étudemenée chez 4 631 anciens combattants hypertendus quiprésentaient de multiples facteurs de risque cardiovasculairea ainsi montré que, chez ces sujets, le risque de décès avaitété inversement proportionnel à la capacité d’effort. Aprèsajustement pour l’âge et les autres facteurs de risque, lamortalité a été réduite de 13 % pour chaque augmentationde 1 MET de la capacité d’effort. Les sujets ont ensuite étéclassés en quatre groupes en fonction de leur conditionphysique (cotée de « très médiocre » à « excellente ») et dela présence ou de l’absence d’autres facteurs de risque. Parmiles participants dont la forme physique était très médiocre,ceux qui cumulaient d’autres facteurs de risque ont présentéun taux de mortalité de 47 % supérieur à celui enregistré chezles individus qui étaient exempts de tout facteur de risque.Une augmentation relativement faible de l’entraînement àl’effort a suffi à gommer la majoration du risque découlant dela coexistence d’un faible degré d’activité physique et defacteurs de risque cardiovasculaire, la réduction du risqueayant été proportionnelle à l’amélioration de la capacitéd’effort (Figure 2).53

Une relation du même type a été objectivée entre la capacitéd’effort et le risque de décès chez les individus présentant unétat préhypertensif.54 Comparativement à celui encouru parles sujets dont la condition physique était la plus médiocre, lerisque de décès est apparu diminué de 40 % chez les individusqui se situaient dans la catégorie immédiatement supérieure etde, respectivement, 58 et 73 % chez ceux dont les degrés deforme physique étaient modéré et excellent. Un élémentintéressant est que, pour chaque augmentation de 1 MET dela capacité d’effort, le risque a été abaissé de 18 % chez lessujets jeunes (c’est-à-dire d’un âge n’excédant pas 60 ans) et de12 % chez les individus d’âge plus avancé, ce qui suggèreque l’influence de la capacité physique sur le risque de décèspourrait être fortement dépendante de l’âge.

DiabèteL’exercice physique stimule la captation du glucose par lescellules musculaires qu’il mobilise en activant le transporteurGLUT-4 selon un mécanisme non médié par l’insuline.55 Lesdonnées de certains travaux sur les effets de l’entraînementphysique tendent à indiquer que les exercices aussi bienaérobies qu’anaérobies améliorent la captation du glucoseet la sensibilité à l’insuline.56,57

De grandes études de cohortes ont apporté la preuve que,quelle que soit la forme qu’elle revêt, l’activité physique


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Figure 2. Risque de décès en fonction du degré d’entraînement physique chez des individus hypertendus présentant ou non des facteurs derisque associés. *Degré de significativité de la différence observée par rapport au groupe de sujets de condition physique très médiocre maisexempts de facteur de risque (groupe de référence). †Différence par rapport au groupe d’individus en mauvaise forme physique et quiprésentaient des facteurs de risque. Adapté de Kokkinos et al53

constitue un moyen extrêmement efficace de retarder ouempêcher l’apparition d’un diabète. Elle contribue, en outre, àdiminuer le risque de décès chez le diabétique. L’incidence dudiabète de type 2 est apparue inversement proportionnelleaux activités sportives de loisir pratiquées par les hommesde la Harvard Alumni Study (étude chez les anciens élèves deHarvard)58 et par une cohorte de médecins américains de sexemasculin.59 De même, la Nurses’ Health Study (étude sur lasanté des infirmières)60 (n = 70 102) a montré que, chez lafemme, le risque relatif de développement d’un diabèteest inversement proportionnel à la condition physique, levolume et l’intensité des exercices pratiqués ayant un effetdose-dépendant. Dès lors qu’elles induisent des dépensescaloriques équivalentes, toutes les activités, quelles que soientleur nature et leur intensité, exercent des effets bénéfiquescomparables sur la santé.

Ces données épidémiologiques sont corroborées par cellesde deux études interventionnelles.61,62 Dans la FinnishDiabetes Prevention Study (étude finlandaise de préventiondu diabète),61 522 sujets d’âge moyen des deux sexes ensurcharge pondérale ont été répartis par randomisation entreun groupe d’intervention et un groupe témoin. Les sujets dugroupe d’intervention ont reçu pour consignes d’adopter unealimentation saine, de perdre du poids et d’augmenter leuractivité physique. Au terme des 3,2 ans de suivi, l’incidencecumulée du diabète a été de 11 % dans le groupe d’inter-vention et de 23 % dans le groupe témoin. Dans le grouped’intervention, le risque global de développement d’undiabète a été abaissé de 58 %. La Diabetes Prevention ProgramResearch Group Study (étude du groupe de recherche sur laprévention du diabète)62 a clairement démontré que lesmodifications de l’hygiène de vie, fondées en particulier sur lerégime alimentaire et l’exercice physique, réduisent plusefficacement le risque de diabète que l’instauration d’untraitement par la metformine. Comparativement à celleenregistrée dans le groupe témoin, l’incidence du diabète a étéde 58 % inférieure chez les participants qui avaient été incitésà modifier leur mode de vie, notamment en s’adonnant à desexercices physiques à raison de 150 minutes par semaine, alors

que la réduction n’a été que de 31 % dans le groupe traitépar la metformine. De fait, dans le groupe de modification del’hygiène de vie, l’incidence du diabète a été inférieure de 39 %à celle observée dans le groupe traité par la metformine. Lesinvestigateurs ont ainsi estimé que le nombre de participantsdevant être inclus pour prévenir un cas de diabète était de 6,9dans le groupe de modification de l’hygiène de vie et de13,9 dans le groupe traité par la metformine. En outre, lesparticipants inclus dans le groupe de modification du mode devie ont été plus nombreux que ceux des groupes ayant reçude la metformine ou un placebo à conserver une glycémienormale tout au long des trois ans de suivi.

Certaines données suggèrent, par ailleurs, que, chez lesdiabétiques physiquement peu actifs ou sédentaires, le risquede décès lié à une quelconque cause est plus de deux foissupérieur à celui encouru par les hommes et les femmesdiabétiques en bonne condition physique, indépendammentde leur poids corporel.63–65 Parce que les Noirs présentent unrisque de diabète deux à six fois supérieur à celui des Blancs66

et que leur risque de décès du fait de cette affection est deuxfois plus élevé,67 les investigateurs de la Veterans ExerciseTesting Study (étude sur la tolérance à l’effort des ancienscombattants) ont recherché le lien existant entre la capacitéd’effort et la mortalité liée à toute cause chez les diabétiquesnoirs et blancs.68 Les résultats soutiennent la notion selonlaquelle la capacité d’effort aurait une forte valeur prédictivequant au risque de décès encouru par les sujets atteints dediabète de type 2, qu’ils soient noirs ou blancs. La réductionajustée pour l’âge est apparue proportionnelle à la capacitéd’effort et plus marquée chez les Blancs que chez les Noirs ;pour chaque augmentation de 1 MET de la capacité d’effort,le risque a été abaissé de 14 % chez les Noirs et de 19 % chezles Blancs. De même, parmi les participants noirs, ceux dontles niveaux de condition physique étaient respectivementmodéré et excellent se sont révélés exposés à des risquesinférieurs de 34 et 46 % à celui encouru par les individusen mauvaise condition physique. Chez les Blancs, lesdiminutions correspondantes ont été de, respectivement,43 et 67 % (Figure 3).


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Figure 3. Risque relatif de décès lié à une quelconque cause encouru par les individus atteints de diabète de type 2 en fonction de leurcapacité d’effort exprimée en MET. D’après Kokkinos et al.68

LipidesLa plupart des données issues des études épidémiologiques etdes essais randomisés et contrôlés montrent que la pratiqued’exercices aérobies d’intensité, de durée et de fréquenceadéquates suffit à modifier favorablement les taux sanguinsde lipides et de lipoprotéines chez les individus aussi biennormolipidémiques que dyslipidémiques.69–71 Les améliora-tions observées avec la plus grande constance consistent enune élévation du taux de cholestérol lié aux lipoprotéines dehaute densité (HDL), les effets étant moins réguliers en ce quiconcerne l’abaissement de la cholestérolémie totale, de latriglycéridémie et du taux de cholestérol lié aux lipoprotéinesde faible densité (LDL).71 Chez les sujets dyslipidémiques,quel que soit leur sexe, l’action combinée de l’activité physiqueet de la modification des habitudes alimentaires pourraitentraîner une diminution du taux de LDL-cholestérolsupérieure à celle engendrée par chacune de ces mesuresinstaurée isolément.72 L’entraînement physique est égalementà même d’atténuer la diminution du taux d’HDL-cholestérol72,73 qui est habituellement provoquée par lesrégimes hypolipidiques.74,75

Selon certains auteurs,72,75 les modifications du tauxd’HDL-cholestérol seraient plus marquées chez l’homme quechez la femme, en particulier lorsque l’activité physique estassociée à un régime alimentaire prudent, mais ce point estcontesté par d’autres.76,77 Globalement, il n’existe aucunedonnée probante permettant de considérer que l’influenceexercée par l’activité physique sur le taux d’HDL-cholestérolvarie selon l’âge, l’origine ethnique ou le sexe.71 Les donnéesde certaines études suggèrent que l’exercice physiquen’améliorerait pas le taux d’HDL-cholestérol plus fortementque ne le fait le traitement hormonal substitutif,78 alors qued’autres travaux ont mis en évidence une synergie d’actionentre les deux.79

De nombreuses observations épidémiologiques tendent,

par ailleurs, à indiquer que l’ampleur de la modification dutaux d’HDL-cholestérol dépendrait davantage du volume desactivités physiques que de leur intensité.69,70 Cette notion estconfortée par les données d’une récente étude inter-ventionnelle menée pour évaluer les influences respectives duvolume et de l’intensité de l’entraînement physique sur lestaux de lipides et de lipoprotéines. En effet, les améliorationsobservées au niveau de ces paramètres sont apparues liées auvolume des activités pratiquées et non à leur intensité ni àl’amélioration de la condition physique.80

Le niveau d’entraînement physique requis pour modifiersignificativement le taux d’HDL-cholestérol est estimé del’ordre de 1 000 à 1 500 kcal par semaine.81 Cela est à mettreen parallèle avec les données d’une étude plus ancienne ayantmontré que des dépenses caloriques atteignant une moyennehebdomadaire de 1 245 kcal, comme cela est le cas d’individusqui pratiquent la course et couvrent 7 à 10 miles (11 à 16 km)par semaine (soit une moyenne de 9 miles ou 14,5 km), ou de1 688 kcal, lorsque le parcours hebdomadaire effectué encourant est de 11 à 14 miles (17,5 à 22,5 km ; moyenne : 12miles ou 19,5 km), ont pour effet d’augmenter le taux d’HDL-cholestérol de, respectivement, 7 et 11 %.82 D’autres auteursont fait état d’élévations similaires du taux d’HDL-cholestérolchez des individus ayant pratiqué la course sur des distanceshebdomadaires comparables pendant environ 9 à 12 mois.83,84

Sans doute, d’autres types d’exercices physiques sont-ils àmême d’augmenter le taux d’HDL-cholestérol dans les mêmesproportions dès lors qu’ils génèrent une dépense caloriqueatteignant au moins 1 200 à 1 600 kcal.

L’étude de différentes cohortes de coureurs suggère, parailleurs, que l’influence exercée par l’entraînement physiquesur le taux d’HDL-cholestérol serait proportionnel à sonvolume. Chez 2 906 hommes d’âge moyen qui avaient étéclassés en fonction de leur niveau d’activité physique (allantd’un comportement sédentaire à la pratique de course


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totalisant 60 miles [96,5 km] par semaine), il a été observé que,pour chaque mile supplémentaire parcouru par semaine,le taux d’HDL-cholestérol avait augmenté de 0,31 mg/dl.Comparativement à ceux mesurés au sein du grouped’individus sédentaires, les taux d’HDL-cholestérol étaientsupérieurs de, respectivement, 7, 11, 12 et 19 % chez les sujetsqui avaient pour habitude de courir sur des distancesmoyennes atteignant 9 (14,5 km), 12 (19,5 km), 17 (27,5 km)et 31 miles (50 km) par semaine.82 De même, dans la NationalRunners’ Health Study (étude américaine sur la santé descoureurs) ayant porté sur 8 283 hommes, il a été constatéque chaque fraction de 10 miles (16 km) ajoutée à ladistance hebdomadaire parcourue, jusqu’à un total d’environ50 miles (80,5 km), avait entraîné une nouvelle augmentationsignificative du taux d’HDL-cholestérol.85 Chez la femme, ilne semble pas que la ménopause ait d’influence sur cet effetdose-dépendant.86

Chez les individus qui suivent un traitement hypolipémiant,l’action adjuvante potentielle de l’exercice physique mériteraitune évaluation scientifique approfondie. Toutefois, aucuneétude n’a encore été menée pour explorer spécifiquement cepoint.

ObésitéL’obésité et la surcharge pondérale sont considérées commedes facteurs de risque majeurs en matière de développementde diverses affections chroniques, dont le diabète, l’hyper-tension artérielle et la maladie coronaire, de même qu’ellesfavorisent le décès prématuré. L’obésité augmente le risquecoronaire de façon directe, mais aussi indirectement enaggravant différents facteurs de risque connus tels quel’insulinorésistance et l’hypertension artérielle. Bien que lescauses de l’obésité soient complexes, l’inactivité physique estconsidérée comme un important facteur favorisant. C’est ainsique, dans un échantillon représentatif d’Américains adultes,le risque relatif de développement d’une obésité est apparude 50 % inférieur chez les individus qui s’adonnaient à desactivités physiques pendant leurs loisirs (à raison d’au moins5 séances hebdomadaires) comparativement à celui encourupar les sujets qui n’avaient aucune activité physique.87 Bienqu’une telle observation ne suffise pas à établir un lien decausalité, ce travail et d’autres études similaires suggèrentfortement qu’il existe une relation entre le niveau d’en-traînement physique et le risque d’obésité, dans la mesure où,comparativement aux personnes qui pratiquent une activitéphysique, celles qui ont un mode de vie sédentaire sontdavantage exposées à devenir obèses.

Bien que les programmes structurés d’entraînementphysique n’induisent qu’une réduction pondérale relativementmodeste, les données de vastes études épidémiologiquesmontrent que, chez les individus physiquement actifs, lesrisques d’événement cardiovasculaire et de décès lié à unequelconque cause sont abaissés et ce, indépendamment de laperte de poids. Dans une importante analyse de suivi del’ACLS (n = 25 714), le risque de décès est apparu d’autantplus faible que la condition physique du sujet était meilleure,que celui-ci soit de poids normal, en surpoids ou obèse.88

Comparativement aux autres facteurs de risque (hyper-cholestérolémie, hypertension artérielle et tabagisme), le

fait d’être en mauvaise forme physique a eu pour effetd’augmenter les risques de décès d’origine cardiovasculaire etlié à toute cause dans des proportions similaires quelle qu’aitété la catégorie de poids des individus concernés. Une analyseultérieure des données de l’ACLS ayant porté sur les sujetsplus âgés (plus de 60 ans) a montré que le risque de décès étaitdirectement corrélé au tour de taille, mais la relation a perdusa significativité après ajustement en fonction de la con-dition physique.89 Celle-ci s’est, en revanche, révélée forte-ment prédictive du risque de décès, indépendamment desmensurations corporelles. Ces investigateurs ont estimé qu’ilest aussi important pour le médecin d’évaluer la conditionphysique de ses patients en surcharge pondérale ou obèses quede mesurer leur PA, de s’enquérir de leurs habitudes enmatière de tabagisme et de faire doser leur glycémie et leurstaux de lipides à jeun.

De la même façon, chez les femmes de la Nurses’ HealthStudy (n = 116 564), le risque de décès a été inversementproportionnel au niveau d’activité physique pour toutes lescatégories de poids corporel.90 Après ajustement pour l’âge,le tabagisme, les antécédents parentaux de maladie coronaire,la ménopause, la prise d’un traitement hormonal et laconsommation d’alcool, il est apparu que l’augmentation del’activité physique avait eu pour effet de diminuer le risquede décès sans toutefois abolir le risque élevé associé à l’obésité.Indépendamment de la catégorie de poids, le risque relatif dedécès d’origine cardiovasculaire ou lié à une quelconque causes’est révélé significativement plus élevé chez les femmes quiconsacraient moins d’une heure par semaine à des activitésphysiques. Une analyse ultérieure des données de la Nurses’Health Study a montré que la pratique d’une activité physiqueatténue modérément l’influence néfaste de l’obésité sur lerisque coronaire sans cependant l’annuler totalement et que lefait d’être mince ne neutralise pas l’augmentation du risqueliée à l’inactivité physique.91 D’autres études prospectivesmenées au cours des dix dernières années ont évalué les liensindépendants ou cumulés existant entre la condition physique,le type d’activité physique pratiquée et le pronostic clinique.Dans chacune de ces études, le risque de décès le plusimportant a été objectivé chez les patients obèses, en mauvaiseforme physique ou peu actifs. Après stratification en fonctiond’une catégorie donnée de paramètres corporels (indice demasse corporelle, tour de taille ou poids), une observationconstante a été que les individus physiquement actifs ou enbonne condition physique encourent un risque d’événementmorbide plus faible que les sujets inactifs ou dont le niveaud’entraînement physique est médiocre. L’augmentation del’activité physique diminue le risque de décès quel que soit ledegré d’adiposité du sujet, l’inactivité et l’excès de poidsétant deux facteurs qui majorent le risque d’événementcardiovasculaire indépendamment l’un de l’autre.92,93

Comme mentionné plus haut, les exercices physiquespratiqués dans le cadre d’un programme structuré n’induisentqu’une faible perte de poids. Eu égard à la prévalence élevéede la surcharge pondérale et de l’obésité (supérieure à 80 %selon les estimations94) parmi les patients relevant d’uneréadaptation cardiaque, un intérêt tout particulier est portédepuis peu aux protocoles d’entraînement physique générantune forte dépense calorique. Une étude récente a ainsi montré


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que les patients qui avaient bénéficié de conseils élaborés etd’un programme d’entraînement physique intensif dans le butde leur faire brûler 3 000 à 3 500 kcal par semaine ont perdudeux fois plus de poids que ceux qui avaient été inclus dansle groupe de réadaptation cardiaque classique (8,2 ± 4 kg,contre 3,7 ± 5) ; ils ont, en outre, présenté une réduction plusimportante de leur tour de taille, une atténuation de leurinsulinorésistance, une amélioration de leur profil lipidique etune plus faible prévalence du syndrome métabolique (59 %contre 31 %).95 De récentes données épidémiologiques ontégalement mis en lumière l’existence d’une relation inverseentre l’indice de masse corporelle et la mortalité danscertaines populations, ce phénomène étant souvent désignésous le vocable de « paradoxe de l’obésité ».96–98 Une récenteanalyse de la base de données du département américain desAnciens Combattants a montré que cette relation inverses’estompe dès lors que le niveau d’entraînement physique estpris en compte (Figure 4).98 Cette observation porte à penserque les individus dont l’indice de masse corporelle était leplus faible présentaient peut-être une affection chroniqueméconnue, responsable d’une perte de poids et d’unemauvaise tolérance à l’effort.97 Si tel est le cas, la relationinverse observée pourrait être sous-tendue par des facteursde confusion non décelables (tels qu’une pathologieinfraclinique) ou par un lien non encore identifié sans rapportavec une affection chronique.

InflammationIl existe un large consensus pour considérer l’athérosclérosecomme un processus en grande partie inflammatoire. Selonla théorie présentant la « réponse à l’agression » commel’une des causes de ce trouble, les lésions occasionnées àl’endothélium artériel par un agent pathogène induiraient uneréaction immunitaire qui, en conjonction avec des facteursde risque métaboliques, déterminerait une lésion artérielleayant pour aboutissement le développement d’une plaqued’athérome. Il se produit un recrutement des cellulesimmunitaires circulantes vers le vaisseau enflammé, quidécoule de leur interaction avec les molécules d’adhésion et lesautres protéines impliquées dans les réactions immunitaires del’organisme. L’inflammation touche plus particulièrement leszones au niveau desquelles les plaques sont instables. Onestime ainsi que jusqu’à 70 % des infarctus du myocardesurviennent dans des territoires alimentés par des artèresprésentant des « plaques vulnérables ».99 De nombreuxmarqueurs sanguins ont été identifiés comme jouant un rôledans l’inflammation, les plus importants étant les globulesblancs, la C-réactive protéine (CRP), l’homocystéine, lefibrinogène et certaines autres protéines intervenant dansles réactions immunitaires.

Le marqueur sérique de l’inflammation qui a été le plusétudié est la CRP.100 Une récente étude de suivi a montréqu’un taux de CRP augmenté contribue à majorer les risquesd’infarctus du myocarde, d’accident vasculaire cérébral et dedécès tant chez les individus en bonne santé que chez lespatients atteints d’une affection cardiovasculaire.101 Il y aconvergence des données quant au fait que le lien entre le tauxde CRP et le risque cardiovasculaire est indépendant desclassiques facteurs de risque tels que le tabagisme, l’hyper-

tension artérielle et les anomalies lipidiques. D’autresinvestigateurs ont observé que le taux de CRP renforcegrandement la puissance pronostique des facteurs de risqueconventionnels et que sa valeur prédictive en matièred’événement cardiovasculaire est deux fois plus élevéeque celles des concentrations en cholestérol lié aux HDLet aux LDL.102 Dans la Physicians’ Health Study (étude surla santé des médecins), les sujets qui se situaient dans leplus haut quartile des valeurs de CRP se sont révélés exposésà un risque de mort subite de cause cardiaque près detrois fois supérieur à celui encouru par les individus quis’inscrivaient dans le quartile le plus faible.103 Plusieursétudes récentes ont, en outre, montré que l’élévation destaux de CRP et des autres marqueurs de l’inflammation va depair avec la présence des facteurs de risque qui définissent lesyndrome métabolique (anomalie glycémique, obésité, faibletaux d’HDL-cholestérol, hypertriglycéridémie, hypertensionartérielle).100,104,105

Condition physique et inflammationTrès tôt, des études épidémiologiques ont montré que les tauxde CRP sont abaissés chez les individus ayant un poidscorporel normal et/ou qui sont physiquement très actifs,comparativement aux valeurs mesurées chez les sujets ensurpoids ou inactifs. Plusieurs travaux récents ont étémenés pour explorer le lien existant entre les marqueursde l’inflammation et le degré de condition physique, celui-ciétant apprécié par la réalisation d’une épreuve de tolérancemaximale à l’effort. Chez 722 hommes inclus dans l’ACLS,le taux de CRP s’est révélé inversement proportionnel auniveau d’entraînement physique ; chez les participants dontla capacité d’effort se situait au plus haut, il était, en effet,près de 80 % inférieur à celui mesuré chez les sujets dont lacondition physique était la plus médiocre.106 Une relationinverse tout aussi puissante a été observée chez 1 640 hommesayant effectué une épreuve d’effort dans le cadre d’un bilan de

Figure 4. Risque de décès encouru par des hommes d’âge moyenen fonction de leur indice de masse corporelle (IMC) aprèsajustement pour l’âge, l’origine ethnique, les antécédentscardiovasculaires et les facteurs de risque (courbe continue) etaprès ajustement supplémentaire pour tenir compte de la conditionphysique (courbe en pointillé). *Différence significative par rapportau groupe de référence (p <0,001). Adapté de McAuley et al 98 avecl’autorisation de l’éditeur. © 2010, Mayo Foundation for MedicalEducation and Research.


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médecine préventive.104 L’influence de la condition corporellea été la plus notable chez les sujets atteints d’un syndromemétabolique, ce qui donne à penser que l’entraînementphysique exercerait ses effets les plus marqués chez lesindividus qui présentent une insulinorésistance. Dans unecohorte de 2 722 Japonais adultes, le taux de CRP est apparud’autant plus élevé que le VO2 max était faible. En outre, ila augmenté proportionnellement au nombre de facteurs derisque cardiovasculaire présents.107 Considérées dans leurglobalité, les données des études épidémiologiques sontfortement en faveur de l’existence d’une relation inverse entrele degré d’entraînement physique et les taux de CRP et desautres marqueurs de l’inflammation. Le fait récemment établique la condition physique a, en termes de survie, une valeurprédictive supérieure à celle des facteurs de risque classiqueset des autres paramètres d’épreuve d’effort8,108 tient en partie àl’étroite relation inverse objectivée entre le degré de formephysique et les marqueurs de l’inflammation.

Activité physique et inflammationUn effort brusque induit une réponse inflammatoiretransitoire qui se traduit notamment par une élévationdu taux de CRP. Cela résulte très vraisemblablement del’inflammation des articulations et des muscles consécutive àcette activité aiguë. Il apparaît, en revanche, qu’un effortphysique régulier et soutenu abolit l’inflammation. Cela a étéétabli à la fois par des études transversales ayant évaluéles taux de marqueurs inflammatoires en fonction du typed’activité pratiquée et par des mesures des taux de CRP avantet après une séance d’entraînement. Chez des coureursayant fait l’objet de tels dosages avant et après 9 moisd’entraînement préparatoire à un marathon, la concentrationmoyenne en CRP a diminué de 31 %.109 Une étroite relationindépendante a également été objectivée entre l’intensité del’activité physique et l’élévation du taux de CRP chez 3 638hommes en bonne santé d’âge moyen ou avancé. Ceux quis’entraînaient au moins cinq fois par semaine présentaientdes taux de CRP inférieurs de 37 % à ceux mesurés chez lesindividus qui ne s’adonnaient à des activités physiques qu’unefois par semaine ou à intervalles encore plus espacés.110 Dansle cadre d’une analyse plus globale de la National Health andNutrition Examination Survey III (troisième enquête sur lasanté et le statut nutritionnel de la population des Etats-Unis),les taux de CRP ont été dosés chez 13 748 adultes, ce qui amontré que les individus les plus actifs présentaient desvaleurs près de 50 % inférieures à celles mesurées chez lessujets sédentaires.111 Des améliorations comparables destaux de CRP ont été constatées à l’issue de trois mois deréadaptation cardiaque.112 Selon certains travaux, les taux deCRP et des autres marqueurs de l’inflammation seraientuniquement abaissés chez les personnes qui s’adonnent à desactivités relativement intenses (telles que le jogging et l’en-traînement aérobie), aucune diminution n’étant objectivéechez les sujets qui pratiquent des activités moins énergiques.113

Cela étant, d’autres investigateurs ont observé d’importantesréductions des taux de CRP chez des individus qui se livraientà des activités physiques de niveau aussi bien élevé quefaible, comparativement aux valeurs mesurées chez des sujetssédentaires.114

Bien que l’on ne connaisse pas parfaitement les mécanismesqui sous-tendent cette évolution favorable des taux sériquesde marqueurs inflammatoires chez les sujets dont le niveaud’entraînement physique est plus élevé, plusieurs explicationsont été avancées. La pratique d’activités physiques soutenuescontribue à diminuer la graisse corporelle et le taux deLDL-cholestérol, qui sont deux facteurs non infectieuxconsidérés comme favorisant l’élévation de la concentrationen CRP.100,115 L’activité physique pourrait également réduirel’inflammation en améliorant la sensibilité des tissus àl’insuline, car les taux de plusieurs marqueurs inflammatoiressont augmentés chez les patients atteints d’insulino-résistance.116 Par la perte de poids qu’elle tend à induire,l’activité physique abaisse l’insulinémie, ce qui a pour effetde diminuer le taux de CRP. L’exercice physique amélioreégalement la fonction endothéliale ; or, on sait que les cellulesendothéliales augmentent la production d’interleukines, quisont d’importantes protéines impliquées dans la modulationdes réactions immunitaires.117

ThromboseLa thrombose joue un rôle majeur dans la pathogenèse del’infarctus myocardique aigu, de l’angor instable et de la mortsubite d’origine cardiaque, ce qui explique que, depuislongtemps déjà, des études aient été menées pour déterminerdans quelle mesure sa survenue est influencée par l’effortphysique aigu ou chronique. L’activité physique induitdiverses modifications du processus d’hémostase qui portentsur les plaquettes, les facteurs de la coagulation et lafibrinolyse. La thrombine, protéine dotée de multiplespropriétés catalytiques ayant un effet thrombogène, activeles plaquettes et les autres protéines de la « cascade de lacoagulation », ce qui se traduit par une augmentation dela production de fibrine et par la formation de caillots. Qu’elleait un caractère aigu ou chronique, l’activité physique influesur ces marqueurs de l’homéostasie sanguine. Dans la mesureoù un effort brusque est supposé augmenter l’agrégationplaquettaire, certains ont exprimé la crainte que l’exercicephysique soit potentiellement pourvoyeur d’événementscardiaques d’origine thrombotique.118,119 Néanmoins, il est rareque de tels événements surviennent lors d’un entraînementphysique ; on ignore, en outre, le rôle précis que joue la voie dela coagulation dans la provocation d’événements cardiaquesau cours des efforts aigus.119 On sait, par exemple, queces derniers augmentent les taux de certains facteurs de lacoagulation (dont les facteurs VIII et Willebrand), réduisantpar là même le temps de coagulation, mais il n’est pasclairement établi que cela se traduise par une productionsignificative de thrombine et/ou de fibrine.120,121 Nombre deces anomalies se normalisent rapidement pendant la phasede récupération qui fait suite à l’effort physique, bien que lestaux de certains facteurs puissent mettre jusqu’à 48 heuresavant de revenir à leur niveau initial.122 Les effets d’un effortaigu varient considérablement selon les individus ; de plus, ilsdépendent de l’intensité de l’effort, sont inhibés par les bêta-bloquants, augmentés par les réponses catécholaminergiqueset majorés chez les patients coronariens.118,119,121

Contrairement aux efforts aigus, les activités physiques plussoutenues et les programmes d’entraînement structuré ont un


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effet inhibiteur sur les facteurs thrombogènes et augmentent lepouvoir fibrinolytique du sang.119,123–127 Ces modifications ontété objectivées aussi bien chez des sujets en bonne santé quechez des patients atteints d’affections cardiovasculaires etintéressent de très nombreux facteurs impliqués dans la voiede la coagulation.119,123–127 Il a ainsi été établi qu’une séanced’entraînement d’intensité légère à modérée induit unediminution de l’agrégation plaquettaire chez l’hommehypertendu présentant une surcharge pondérale128 ainsi quedans d’autres populations à haut risque.119 Bien que des étudestransversales aient toutes montré que le taux plasmatique defibrinogène est abaissé chez les individus physiquement plusactifs,119,123,129 les essais contrôlés ayant évalué les effets del’exercice physique sur le fibrinogène ont fourni des résultatsmitigés.119,130,131 Néanmoins, les données de la plupart desétudes suggèrent que la pratique d’activités physiquesrégulières aurait un important impact sur la cascade de lacoagulation et pourrait contribuer à la réduction du risquecardiovasculaire observée chez les individus physiquementactifs.

Prescription de l’exercice physique aux finsd’amélioration de la santé

Le programme d’entraînement physique doit être élaboréen tenant compte des besoins et des possibilités du patient.Cela vaut tout particulièrement pour certaines catégoriesd’individus tels que les sujets âgés, les personnes en surpoidsou obèses, les hypertendus et les diabétiques. Chez les sujetsd’âge moyen et les séniors, l’American Heart Association etl’American College of Sports Medicine préconisent ce quisuit : l’entraînement doit être principalement de type aérobie,complété par des exercices de renforcement musculaire. Defaçon générale, les activités pratiquées doivent être d’intensitémodérée (c’est-à-dire n’excédant pas 40 à 59 % de la réserve deVO2 ou de fréquence cardiaque ou, dans le cas d’une marcheà rythme rapide, consistant à mettre 15 à 20 minutes pourparcourir un mile [1,5 km]), voire plus faible lorsquel’intéressé est dans l’incapacité de soutenir un tel rythme demarche. Des activités d’intensité modérée à élevée (jogging)peuvent être associées lorsque le sujet est jeune ou capable desupporter de tels niveaux d’effort. L’activité physique doitconsister au minimum en 30 minutes d’exercices physiquescontinus ou cumulés effectués la plupart des jours de lasemaine et, si possible, quotidiennement. Il est conseilléd’augmenter graduellement la quantité d’activité physiqueminimale de manière à optimiser les effets bénéfiques. Il est enoutre souhaitable que, au moins deux fois par semaine, le sujetse livre à des exercices de musculation peu intenses mettant enjeu les principaux groupes musculaires, cela afin d’entretenirou d’augmenter sa force musculaire et son endurance.27,35,50,51

Entraînement physique fractionnéCes dernières années, plusieurs études ont montré que lapratique d’exercices aérobies selon un protocole fractionné(high-intensity interval training ou HIIT en anglais) amélioresignificativement les paramètres métaboliques et cardio-vasculaires tant chez l’adulte jeune en bonne santé quechez le patient insuffisant cardiaque. Surtout, ce mode

d’entraînement exerce sur différents paramètres métaboliques,musculaires et cardiovasculaires une influence plus favorableque les classiques protocoles de type continu. L’HIIT consisteen une succession de courtes séances (c’est-à-dire n’excédanthabituellement pas 3 à 4 minutes) au cours desquelles lesexercices très énergiques alternent avec ceux de faibleintensité. L’intensité est généralement supérieure à 85 % de laVO2 max ou de la fréquence cardiaque maximale.

Il apparaît que, comparativement aux programmesclassiques d’entraînement en continu, l’HIIT assure unemeilleure oxydation des acides gras par les muscles striéschez la femme jeune,132 augmente la capacité d’oxydationmusculaire chez l’homme jeune133 et majore l’abaissement dela PA de repos chez l’individu d’âge moyen ou plus avancé 134

tout comme il améliore le niveau de risque cardiovasculairechez le rat atteint d’un syndrome métabolique.135

On peut toutefois légitimement craindre que ce typed’entraînement ne comporte des risques, notamment lorsqu’ilest pratiqué par des sujets âgés ou présentant une affectioncardiaque. Une récente étude menée chez des insuffisantscardiaques est, à ce titre, d’un grand intérêt.136 Des patientsâgés atteints d’insuffisance cardiaque stable secondaire à uninfarctus du myocarde (fraction d’éjection inférieure à 40 %)et qui bénéficiaient d’un traitement médical optimal ont étérépartis par randomisation entre un groupe d’entraînementcontinu d’intensité modérée (c’est-à-dire limité à 70 % de lafréquence cardiaque de pointe), un groupe d’entraînementphysique fractionné plafonné à 95 % de la fréquencecardiaque maximale et un groupe témoin. Après 12 semaines,il est apparu que l’HIIT avait eu un effet supérieur en termesd’amélioration de la capacité aérobie, de la fonctionmitochondriale et de la vasodilatation flux-dépendante auniveau des muscles squelettiques. De plus, l’HIIT a induit unremodelage VG inverse et amélioré la fonction cardiaquedes patients (ce qui s’est notamment traduit par uneaugmentation de la fraction d’éjection et par une diminutiondes volumes télésystolique et télédiastolique). Ce typed’activité physique a, par ailleurs, été bien tolérée par lespatients et a amélioré leur qualité de vie. Bien que ces donnéesdemandent à être confirmées par des études plus vastes,le concept d’entraînement aérobie fractionné pourraittrouver d’intéressantes applications cliniques dans le cadre desprogrammes de réadaptation des patients cardiaques stables.

Orientations futuresAussi bien les études épidémiologiques menées depuisplusieurs décennies que les enquêtes de santé récemmentréalisées aux Etats-Unis montrent combien l’impact del’inactivité physique sur la santé publique est important. Lemode de vie de plus en plus sédentaire qui prévaut tant auxEtats-Unis que dans le reste du globe est l’expression d’uneépidémie mondiale qui réclame une plus grande attention dela part des décideurs en matière de politiques de santé, dessoignants et des organismes de protection sociale. Même sile risque cardiovasculaire est actuellement au cœur des débats,l’exercice physique a un important impact sur la préventionet le traitement de nombreuses autres affections chroniques,que ce soit isolément ou en complément des thérapeutiques


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médicamenteuses et autres. En bref, l’exercice physiqueconstitue aujourd’hui encore le « meilleur investissement ensanté publique ».28 Il n’en demeure pas moins que, dans lespays occidentaux, peu nombreuses sont les personnes quipratiquent ne serait-ce que le minimum recommandé enmatière d’activité physique. C’est la raison pour laquelle tantles médecins que les auxiliaires de santé et les autres partiesprenantes doivent s’employer à convaincre les décideurs qu’ilest indispensable d’investir dans les stratégies validées et lestravaux de recherche afin que la valeur de l’entraînementphysique soit mieux prise en compte dans les modèles de soins.En attendant, les professionnels de santé ont toujours laressource de consacrer un peu de temps à démontrer lesmérites de l’exercice physique à leurs patients. L’entraînementfractionné semble à même d’induire des changements physio-logiques et des effets bénéfiques pour la santé de degrésupérieur dans un temps relativement court. Il y a toutefoislieu de mieux étudier les modalités de mise en œuvre de ce typed’entraînement, en particulier dans certaines populations depatients. Enfin, il serait souhaitable que l’appréciation de lacapacité physique par réalisation d’une épreuve d’effortoccupe une meilleure place dans l’évaluation du risquecardiovasculaire.

DéclarationsNéant.

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