Altitude et sport

Introduction(edit | edit source)

L’augmentation de l’altitude s’accompagne d’une diminution de la pression atmosphérique, de la pression partielle de l’oxygène, de la température de l’air et de la densité de l’air. Ces caractéristiques influencent les performances d’un athlète de différentes manières. Par exemple, la diminution de la densité de l’air en altitude offre moins de résistance aux mouvements à grande vitesse et il a été démontré que les performances en sprint sont soit non altérées par l’altitude, soit améliorées en altitude.

Caractéristiques des tranches d’altitude (edit | edit source)

Les définitions des tranches d’altitude et leurs caractéristiques comprennent⁽¹⁾ :

• Niveau de la mer (0 à 500 m)
  • près du niveau de la mer
  • pas d’effets négatifs
• Basse altitude (500 à 2000 m)
  • aucun effet sur le bien-être
  • les performances peuvent être diminuées, mais facilement rétablies par l’acclimatement
• Moyenne altitude (2000 à 3000 m)
  • risque d’effets négatifs si la personne n’est pas acclimatée
  • l’acclimatement est important pour la performance
  • diminution des performances et de la capacité aérobique
  • les performances peuvent être rétablies ou non par l’acclimatement
  • le mal des montagnes peut commencer à se manifester
• Haute altitude (3000 à 5500 m)
  • le risque de mal des montagnes aigu devient cliniquement significatif
  • les performances sont altérées et ne sont pas rétablies par l’acclimatement
• Très haute altitude (plus de 5500 m)
  • risque d’effets hypoxiques graves
  • une exposition prolongée entraîne une détérioration clinique progressive

En médecine du sport, la haute altitude est considérée comme toute élévation supérieur à 1 500 mètres.⁽²⁾

Effet de l’altitude sur la pression atmosphérique (edit | edit source)

• L’air atmosphérique est un mélange de gaz. Chaque gaz contribue indépendamment à la pression atmosphérique totale. C’est la loi de Dalton : la pression atmosphérique totale est égale à la somme des pressions partielles des différents gaz présents dans l’air.
• La pression exercée par chaque gaz est appelée pression partielle.
• Pression atmosphérique = force exercée par une colonne d’air directement au-dessus d’un point donné.⁽³⁾
• Au niveau de la mer (0 m), la hauteur de la colonne d’air et la force exercée par celle-ci sont les plus élevées : pression atmosphérique = 760 mmHg.
• La pression atmosphérique au Mont Everest (à une altitude de 8848 m) = 250 mmHg.
• Augmentation de l’altitude (lorsqu’une personne monte en altitude) – la hauteur de la colonne d’air et la force qu’elle exerce sont réduites, ce qui fait que la pression atmosphérique diminue avec l’augmentation de l’altitude L’air est moins dense et la concentration de molécules de gaz est plus faible.⁽³⁾

• La pression atmosphérique varie, mais pas la composition de l’air (pourcentage de gaz dans l’air). L’air est composé :
  • d’oxygène (20,93%)
    • pression partielle d’oxygène (PO2) au niveau de la mer = 159 mmHg (20,93% de 760 mmHg)
    • pression partielle d’oxygène sur le Mont Everest = 52 mmHg (20,93% de 250 mmHg)
  • de dioxyde de carbone (0,3 %)
  • d’azote (79,04%)
• Toute modification de la pression partielle de chaque gaz est due aux variations de la pression atmosphérique ou barométrique.⁽³⁾
• La diminution de la pression partielle de l’oxygène avec l’augmentation de l’altitude a un effet direct sur les niveaux de saturation et une influence sur le transport de l’oxygène.⁽³⁾
• En altitude, la pression partielle de l’oxygène est faible dans les poumons. Il y a une diminution à la fois des gradients partiels d’oxygène entre les alvéoles pulmonaires et le sang, où l’oxygène est introduit dans le corps, et entre le sang et les tissus, où l’oxygène est délivré.⁽⁴⁾

Effet de l’altitude sur la température et l’humidité (edit | edit source)

• Température de l’air⁽⁴⁾
  • la température diminue de 1 °C par 150 m d’ascension⁽⁵⁾⁽⁶⁾
• Humidité⁽⁴⁾
  • l’air froid retient très peu d’eau
  • l’air en altitude est très froid et très sec
  • l’air sec entraîne une déshydratation rapide par la peau et les poumons
  • le froid et l’air sec combinés augmentent le risque de troubles liés au froid et de déshydratation

Effet de l’altitude sur d’autres aspects (edit | edit source)

• Le rayonnement solaire augmente avec l’altitude⁽⁷⁾
  • Le rayonnement ultraviolet augmente avec l’altitude

• L’eau absorbe normalement le rayonnement solaire – l’augmentation de l’altitude entraîne une diminution de la vapeur d’eau, ce qui réduit l’absorption.
• La neige et la glace réfléchissent et amplifient le rayonnement solaire⁽⁸⁾

Réponses physiologiques à l’exposition aiguë à l’altitude (edit | edit source)

Hypoxémie = manque d’oxygène dans le sang⁽⁹⁾

Hypoxie = faible taux d’oxygène dans les tissus⁽⁹⁾

Lorsqu’un athlète est exposé à l’altitude, une hypoxie aiguë se produit et l’organisme réagit comme suit⁽⁴⁾:

Système respiratoire (edit | edit source)

Ventilation pulmonaire

• Augmentation de la ventilation au repos et à l’exercice sous-maximal⁽¹⁰⁾
• Les chémorécepteurs périphériques de la crosse aortique et des carotides sont stimulés par la diminution de la pression partielle artérielle d’oxygène (PaO2)⁽¹⁰⁾
• L’augmentation de la ventilation est associée à une augmentation du volume courant
• L’alcalose respiratoire se produit en raison de l’augmentation de l’expulsion du dioxyde de carbone (CO2)⁽¹⁰⁾

Diffusion pulmonaire

• Diffusion pulmonaire = Diffusion de l’oxygène des alvéoles vers le sang artériel
• L’altitude ne limite pas les échanges gazeux entre les alvéoles et le sang, de sorte que la PaO2 alvéolaire reste similaire à la PaO2 capillaire.
• L’hypoxémie (faible PaO2 dans le sang artériel) est le reflet direct d’une faible PaO2 alvéolaire⁽⁴⁾

Transport de l’oxygène

• En altitude, la PO2 alvéolaire diminue et, par conséquent, la saturation en oxygène de l’hémoglobine est moindre⁽⁴⁾

Échange gazeux au niveau des muscles

• Au niveau de la mer, le gradient de pression entre la PaO2 artérielle (100 mmHg) et la PaO2 tissulaire (40 mmHg) est de 60 mmHg.
• En altitude (par exemple, à 4 300 m), le gradient de pression entre la PaO2 artérielle (42 mmHg) et la PaO2 tissulaire (27 mmHg) est de 15 mmHg.
• Il s’agit d’une réduction significative du gradient de diffusion de l’oxygène⁽¹¹⁾
• Ce changement dans le gradient de diffusion a un impact plus important sur les performances à l’effort que la réduction de la saturation en oxygène de l’hémoglobine dans les poumons⁽⁴⁾

La figure 1 compare la pression partielle d’oxygène (PO2) dans l’air inspiré et dans les tissus corporels au niveau de la mer et en altitude. La pression partielle alvéolaire diminue au fur et à mesure que la pression partielle d’oxygène inspirée diminue. La pression partielle artérielle de l’oxygène est similaire à la pression partielle dans les poumons, mais le gradient de diffusion de l’oxygène dans les tissus tels que les muscles est considérablement réduit.

⁽¹²⁾

Système cardiovasculaire (edit | edit source)

Volume sanguin

• Diminution du volume du plasma dans les premières heures en altitude⁽¹³⁾ :
  • en raison de la perte d’eau par la respiration et de l’augmentation de la production d’urine
  • entraîne une augmentation de l’hématocrite (pourcentage du volume sanguin constitué de globules rouges, contenant de l’hémoglobine), ce qui se traduit par un plus grand nombre de globules rouges pour un débit sanguin donné et une plus grande quantité d’oxygène délivrée aux tissus pour un débit cardiaque donné⁽¹⁴⁾
• Le volume du plasma revient à la normale après quelques semaines en altitude si l’on s’hydrate suffisamment
• Lorsqu’un athlète est continuellement exposé à l’altitude, cela déclenche la libération d’érythropoïétine (EPO) par les reins⁽¹⁵⁾
  • l’érythropoïétine est une hormone qui stimule la production de globules rouges
  • le nombre total de globules rouges augmente, ce qui aide l’athlète à compenser la pression partielle d’oxygène plus faible en altitude
  • il s’agit d’un processus lent, qui prend des semaines, voire des mois

Débit cardiaque

• Augmentation du débit cardiaque au repos et à l’effort sous-maximal ⁽¹⁶⁾
• Débit cardiaque = volume d’éjection systolique x fréquence cardiaque
  • le volume d’éjection systolique diminue avec la diminution du volume sanguin
  • augmentation de la fréquence cardiaque au repos et à l’effort sous-maximal, provoquée par une augmentation de l’activité du système nerveux sympathique⁽¹⁶⁾
    • il s’agit d’une adaptation à court terme et après 6 à 10 jours en altitude, le débit cardiaque et la fréquence cardiaque au cours d’un exercice donné commencent à diminuer

⁽¹⁷⁾

Conséquences de l’exposition aiguë à l’altitude (edit | edit source)

• Déshydratation⁽¹¹⁾
  • perte exagérée de liquide en altitude par la peau, le système respiratoire et les reins, et transpiration pendant l’exercice physique
  • les athlètes devraient boire 3 à 5 litres de liquide par jour et l’apport en liquide devrait être adapté à leurs besoins⁽⁴⁾
• Diminution de l’appétit⁽¹¹⁾
  • combinée à l’augmentation du métabolisme en altitude, cela peut conduire à des déficits énergétiques allant jusqu’à 500 kcal/jour et à une perte de poids
  • les athlètes devraient être informés pour savoir comment s’alimenter correctement en altitude afin de soutenir leurs activités et leurs performances
  • des aliments riches en fer et des suppléments de fer peuvent être nécessaires pour soutenir l’augmentation de la production de globules rouges⁽¹¹⁾
• La consommation maximale d’oxygène (VO₂max) diminue avec l’altitude⁽¹⁰⁾ – ce phénomène se produit généralement à partir de 1500 m d’altitude
  • diminution de la VO₂max en raison de la diminution de la PO2 artérielle et de la diminution du débit cardiaque maximal
  • diminution de la VO₂max de 8 à 11 % pour chaque 1000 m d’ascension
• Les conditions hypoxiques en altitude sont celles qui affectent le plus les performances lors des exercices d’aérobie (les épreuves d’endurance sont altérées en altitude).⁽⁴⁾
  • la VO₂max diminue en pourcentage de la VO₂max au niveau de la mer au fur et à mesure que l’athlète prend de l’altitude.
  • cela limite la capacité d’exercice
  • les athlètes ayant une VO₂max et une capacité aérobie plus élevées au niveau de la mer seront capables d’accomplir une activité standard avec moins d’effort perçu et moins de stress cardiovasculaire et respiratoire en altitude que les athlètes ayant une VO₂max plus faible au niveau de la mer Par conséquent, si tous les autres facteurs sont égaux, un athlète ayant une VO₂max élevée au niveau de la mer aura un avantage en altitude.
• L’altitude moyenne n’affecte pas les performances anaérobies telles que les sprints sur piste de 100 m à 400 m^(4)(18).
  • Ces épreuves requièrent un minimum d’oxygène et l’énergie nécessaire est fournie par les systèmes adénosine triphosphate – phosphocréatine (ATP – PCr) et glycolytique anaérobie.
• L’air moins dense en altitude offre moins de résistance aux mouvements et peut permettre d’améliorer les temps de natation et de course (jusqu’à 800 m) et les distances de saut (saut en longueur, triple saut). Des effets variés ont été observés dans les épreuves de lancer, telles que le lancer du poids et du disque^(4)(18).

Acclimatement à l’altitude (edit | edit source)

• Acclimatement = adaptations à court terme à l’altitude en fonction de l’exposition chronique à l’altitude⁽²⁾
• L’acclimatement à l’altitude permet d’améliorer les performances de l’athlète, mais celles-ci ne pourront jamais égaler ses performances obtenues au niveau de la mer
  • il faut trois semaines pour s’acclimater complètement à une altitude moyenne (3000 à 5000 m)⁽⁴⁾
  • pour chaque augmentation de 600 m d’altitude, une semaine supplémentaire est nécessaire⁽⁴⁾
  • les effets bénéfiques de l’acclimatement disparaissent dans le mois qui suit le retour au niveau de la mer⁽⁴⁾

Acclimatisation lors d’une exposition prolongée à l’altitude (edit | edit source)

Les points suivants se rapportent à des périodes d’exposition plus longues (c’est-à-dire des semaines ou des mois) à l’altitude⁽⁴⁾ :

Adaptations sanguines

• La concentration d’érythropoïétine (EPO) augmente pendant 2 à 3 jours après l’exposition à l’altitude.
• La polyglobulie (augmentation des globules rouges) est stimulée par la libération d’EPO
• Cette augmentation du nombre de globules rouges peut se manifester pendant 3 mois ou plus.
• Conséquences de la polyglobulie
  • au niveau de la mer, l’hématocrite moyen (pourcentage du volume sanguin total occupé par les érythrocytes, c’est-à-dire les globules rouges) est d’environ 45 %
  • à 4500 m d’altitude, l’hématocrite moyen est d’environ 60%
  • la teneur en hémoglobine du sang augmente proportionnellement à l’augmentation de l’altitude
• Le volume plasmatique diminue initialement lors d’une exposition aiguë à l’altitude, mais il augmente avec le temps

Adaptations musculaires

• Modifications structurelles musculaires
  • diminution de la surface de la section transversale
  • augmentation de la densité capillaire
• Diminution du potentiel métabolique musculaire
  • réduction de la fonction mitochondriale et de l’activité des enzymes glycolytiques après quatre semaines en altitude
  • capacité oxydative réduite

Entraînement et performance (edit | edit source)

• En altitude, l’entraînement aérobie à haute intensité est entravé par l’hypoxie (un athlète ne peut pas travailler aussi intensément qu’au niveau de la mer).
• Vivre en altitude et s’entraîner en altitude peut entraîner une déshydratation, un faible volume sanguin et une diminution de la masse musculaire, et la littérature montre une faible validation de l’entraînement en altitude pour améliorer les performances au niveau de la mer.⁽⁴⁾
• Les athlètes pratiquant au niveau de la mer et participant à une compétition en altitude ont deux possibilités⁽⁴⁾ :
  • la compétition doit avoir lieu le plus tôt possible (dans les 24 heures) après leur arrivée en altitude Bien que cela ne permette pas d’obtenir les avantages de l’acclimatement, l’exposition à l’altitude est suffisamment brève pour que les effets néfastes de l’altitude soient minimes ou moindres.
  • les athlètes doivent s’entraîner en altitude pendant au moins deux semaines avant de participer à la compétition, car les effets les plus néfastes de l’altitude se seront dissipés

• Vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer semble être le meilleur des deux mondes car cela permet une acclimatement passif à l’altitude et l’intensité de l’entraînement n’est pas compromise par une faible pression partielle d’oxygène.⁽⁴⁾

Risques pour la santé d’une exposition aiguë à l’altitude (edit | edit source)

• Mal aigu des montagnes⁽²¹⁾
  • apparition 6 à 48 heures après l’arrivée en altitude, plus sévère les 2e et 3e jours
  • symptômes :
    • céphalée
    • nausées et vomissements
    • dyspnée
    • insomnie
  • peut être évité par une montée lente et progressive en altitude et en ne montant pas plus de 300 m par jour à des altitudes supérieures à 3 000 m
  • Pour en savoir plus : Mal aigu des montagnes
• Œdème pulmonaire de haute altitude ⁽²¹⁾
  • accumulation de liquides dans les poumons
  • affection qui peut être fatale
  • causes :
    • liée à la vasoconstriction pulmonaire hypoxique résultant de l’hypoxie, qui entraîne la formation de caillots dans la circulation pulmonaire
  • symptômes :
    • essoufflement
    • toux persistante
    • sensation de compression thoracique
    • fatigue excessive
    • la perturbation de la respiration peut entraîner :
      • diminution de l’oxygénation du sang
      • cyanose
      • confusion
      • perte de conscience
    • traitement :
      • supplément d’oxygène
      • descente immédiate à une altitude inférieure
• Oedème cérébral de haute altitude⁽²¹⁾
  • accumulation de liquide dans la cavité crânienne
  • complication de l’œdème pulmonaire de haute altitude
  • affection qui peut être fatale
  • la plupart des cas rapportés sont survenus à des altitudes supérieures à 4300 m
  • symptômes :
    • confusion
    • léthargie
    • ataxie
    • perte de conscience
  • traitement :
    • supplément d’oxygène
    • caissons hyperbares
    • descente immédiate à une altitude inférieure

Ressources(edit | edit source)

• Acclimatation

Références(edit | edit source)