Altitude et niveau de la mer PDF

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Summary

Résumé du chapitre de l'altitude...

Description

L’exercice en condition hypoxique (altitude) Pression barométrique (Pb) : somme des pressions exercées par tous les gaz présents dans l’atmosphère. 

Peu importe la Pb, les molécule d’O2 représentent toujours 20,93% de l’ensemble des molécules qui composent l’air.



La Pb diminue aux altitudes élevés (3’000m à 5’500m). Altitude : Pb est réduite = environnement hypobare.



Niveau de la mer : Pb moyenne (environ 760mmHg).



Si la Pb diminue, la PO2 diminue aussi.

Environnement hypobare : faible pression atmosphérique. 

Si la pression atmosphérique diminue, la PO2 diminue aussi = limite les possibilités de diffusion pulmonaire, donc la capacité de fourniture d’O2 aux tissus.

Pression partielle d’oxygène (PO2) : pression exclusivement exercée par les molécules d’O2. *** Une faible PO2 en altitude limite la performance physique. 

La diminution de la PO2 dans l’air inspiré (hypoxie) diminue la PO2 dans les alvéoles pulmonaires, donc le gradient de pression partielle entre les alvéoles et le sang puis entre le sang et les tissus périphériques : altère les échanges en O2.

Hypoxie : diminution de pression partielle de l’O2 dans l’air inspiré. Affecte-le + la performance physique. Hypoxémie : diminution de la pression partielle de l’O2 dans le sang.

Effets de l’altitudes sur la performance physique Altitude proche d’un niveau de la mer : moins de 500m 

N’affecte pas la performance.

Altitude modérée : 2’000m à 3’000m 

Effets ressentis au repos chez les sujets non acclimatés.



Capacité maximale aérobie altérée.



Les performances physiques ne sont pas toutes corrigés par l’acclimatation.

Altitude faible : 500m à 2’000m

Altitude élevée : 3’000m à 5’500m



Aucun effet ressenti au repos.



La performance physique peut être diminuée, en



particulier en haut de 1’500m.



montagnes, …). 

L’acclimatation permet de corriger ces altérations.

Expose à des risques sévères pour la santé (mal des

Performances physiques sévèrement diminués, même après acclimatation.

Altitude extrême : 5’500m et plus Entraîne une hypoxie aiguë sévère. Les effets sur la performance pour des

Pb + PO2 diminue → limite les possibilités de diffusion pulmonaire niveaux d’altitude en bas de 1’500m sont Hypoxie = diminution du PO2 dans le sang.

vraiment négligeables.

La pression atmosphérique La pression atmosphérique est directement fonction du poids exercé par l’air à cet endroit.



Sur terre, la pression atmosphérique ne reste pas constante, elle peut varier selon : o

Les conditions climatiques.

o

Le moment de l’année.

o

Le lieu de mesure.

o

Ex. : au sommet du Mont Everest, la pression atmosphérique peut passer de 243 mmHg en janvier à 255 mmHg en juin.

**Affecte le climat et sont d’une importance considérable pour celui qui veut monter l’Everest sans apport d’O2 supplémentaire. 

La teneur des gaz dans l’air reste invariable peu importe l’altitude. o

Au niveau de la mer : 20,93% O2, 0,03% dioxyde de carbone, 79,04% d’azote.



Seules les pressions partielles changent. ***



Toute variation de pression partielle en O2 à une répercussion sur les pressions partielles d’O2 dans le sang et les tissus.

Figure 13.1 Différences de conditions atmosphériques entre le niveau de la mer et le Mont Everest Au niveau de la mer : l’épaisseur de la

couche

atmosphérique

est

d’environ 38,6 km, ce qui

exerce

pression

une

de

760

mmHg.

Au

sommet

du

mont Everest : le point le plus élevé de la terre (8 848m), la pression de l’air est seulement

de

250

mmHg.

 À

haute

altitude : on ressent être en moins bonne forme ; essoufflement + rapide pour un effort donné.

Température de l’air et humidité

Les variations de température et d’humidité affecte la performance physique. 

La température de l’air diminue d’environ 1°C tous les 150m.



L’exposition simultanée au froid et au vent mal supportée par l’organisme entraine des risques de gelures et d’hypothermie.



En altitude, le niveau d’humidité diminue avec l’abaissement de la température.



La diminution de PH2O avec l’altitude favorise les pertes d’eau et augmente les risques de déshydratation. o

Le gradient de PH2O entre l’air et la peau augmente ; active l’évaporation d’eau au travers de la peau.

o

Le volume d’eau perdu par évaporation respiratoire augmente en altitude (l’air inspiré est plus sec et niveau de ventilation plus élevé).

o

L’air sec augmente le taux d’évaporation sudorale en cas d’exercice associé.

Radiations solaires L’intensité du rayonnement solaire augmente en altitude : 1.

Parce que les rayonnements solaires (U.V) sont moins absorbés lorsqu’on se rapproche du lieu d’émission.

2.

Parce que l’air est quasiment dépourvu de vapeur d’eau, qui absorbe également une quantité non négligeable des rayonnements.

3.

Rayonnements solaires par réflexion des rayons sur la neige est fréquente à partir d’une certaine altitude.

Réponses physiologiques à exposition aiguë à l’altitude Tend à compenser la baisse progressive, dû à l’altitude, de la pression partielle en O2 dans le sang.

Réponses respiratoires : Ventilation pulmonaire

Augmente en altitude élevée, dès les premières secondes, au repos ou à l’exercice. 

Les chémorécepteurs sont stimulés par la diminution de la PO2 dans le sang et le stimulus est transmis jusqu’aux centres respiratoires.



Augmentation de la ventilation = augmentation du volume courant et de la fréquence respiratoire.



Pendant les premières heures en altitude élevé : l’hyperventilation est proportionnelle au niveau de l’altitude. o



Contribue à diminuer le contenu en dioxyde de carbone des alvéoles.

Le gradient de pression partielle entre le sang capillaire et alvéole augmente : favorise l’élimination du CO2 et diminue la pression partielle dans le sang. o

Effet sur l’équilibre acido-basique : facilite l’élimination des ions H+ : apparition d’alcalose (alcalose respiratoire) :





Déplace la courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine vers la gauche.



Tend à limiter une hyperventilation excessive.

À même niveau d’exercice sous-maximal : Ventilation est plus élevé en altitude, alors qu’elle reste inchangée lors d’exercice maximal.

Pour lutter contre l’alcalose :

Les reins vont éliminer davantage les ions bicarbonates (chargés de

tamponner les ions H+).

Diffusion pulmonaire Au niveau de la mer : 

Aucune limite à la diffusion de l’O2 au repos.

En altitude : 

Lorsque les échanges gazeux altéré = pression partielle en O2 dans le sang artériel devient inférieur à la pression partielle en O2 dans les compartiments alvéolaires.

Conséquence : 

La diminution de la pression partielle en O2 dans le sang artériel (hypoxémie) est le reflet de l’hypoxie (non la conséquence d’une altération de la diffusion pulmonaire).

**Ce n’est pas une plus petite capacité de diffusion, c’est la qté faible d’O2 dans l’air qu’on est moins capable d’aller chercher. Figure 13.2 Pression partielle en O2 dans l’air inspiré et à l’intérieur des tissus au niveau de la mer et à 4 300m d’altitude

La pression partielle en O2 dans

l’air

inspiré

est

d’environ 159 mmHg au niveau de la mer. Alors qu’elle est seulement de 104

mmHg

dans

les

alvéoles (renferment un air saturé en vapeur d’eau). En altitude : la diminution de la pression partielle en O2 dans le compartiment sanguin affecte la capacité de liaison de l’hémoglobine à l’O2.

Transport de l’O2 Le taux de saturation de l’hémoglobine pour une même valeur de PO2 dans le sang est plus élevé en altitude. 

Augmente la quantité d’O2 qui peut être transporté vers les tissus sous forme liée à l’hémoglobine.



Cependant, les alvéoles renferment un air saturé en vapeur d’eau, ce qui diminue la pression partielle en O2 dans le compartiment sanguin, ce qui affecte la capacité de liaison de l’hémoglobine à l’O2.

Figure 13.3 : courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine au niveau de la mer (rouge) et en altitude (bleu). Pour une pression partielle de l’O2 dans l’air alvéolaire de 104 mmHg, 96 à 97% de l’hémoglobine sont saturés en O2.

L’alcalose respiratoire en altitude déplace cette courbe vers la gauche, ce qui limite le degré de saturation, dû à la baisse de PO2.

Échanges gazeux musculaires

À l’altitude (4 300m), la PO2 artérielle et tissulaire diminue. 

Le gradient de pression partielle entre ces deux compartiments correspond à une réduction d’environ 75%.

Les échanges gazeux sont réglés par le gradient de pression partielle entre le compartiment artérielle et tissulaire. 

La diminution de la PO2 artérielle contribue à diminuer la VO2max, plutôt que la diminution de la saturation de l’hémoglobine en O2.

Réponses cardiovasculaires : Volume sanguin Dès l’arrivé en altitude : le volume plasmatique diminue puis se stabilise au bout de quelques semaines. Ces pertes peuvent représenter jusqu’à 25%.

Ce phénomène est causé par : 

Des pertes d’eau évaporatoires.



De l’augmentation de la diurèse.

Phénomène sans variation associée au nombre de globules rouges, s’accompagne d’une augmentation de l’hématocrite. 

Permet d’augmenter un peu les possibilités de transport de l’O2 ; la fourniture de l’oxygène aux tissus et aux muscles.

Si apports hydriques satisfaisants : la déperdition d’eau plasmatique disparait au bout de quelques semaines.

Une exposition prolongée stimule la sécrétion d’hormone EPO (érythropoiétine) par les reins. (Nécessite plusieurs semaines, mois pour se mettre en place et atteindre un niveau optimal). 

Active la fabrication de globules rouges.



Conduit progressivement à une augmentation du volume sanguin total.



Compense partiellement en O2.

La qté plasmatique peut baisser de 8% en 7 jours (2300m) et de 20% en 12 jours (4267m).

1er jour : PO2 augmente +++ : globule rouge se forme : stimule le moins le rein = diminution de la PO2 produite. La PA va ré- augmenter : essayer d’atteindre la même PA qu’au niveau de la mer.

Stabilité = concentration stable. Déclin = personne quitte l’altitude. En 3 semaines : on peut perdre 50% de la nouvelle hémoglobine et globule rouge. Départ : monté rapide, car on perd beaucoup de placenta. Monter tranquille jusqu’à 30 jours : processus de production de globule rouge.

Activation du SNS

Plus on va en altitude, plus le SNS s’active.

Débit cardiaque (produit de la FC par le VES) Augmentation du débit cardiaque afin de contribuer à compenser le défaut d’apport en O2. Facteurs soumis sous l’influence du SNS : dont l’activité est stimulée en altitude. 

Augmentation des concentrations plasmatiques en adrénaline et surtout en noradrénaline.



Peut perdurer après plusieurs jours d’exposition aiguë.

Au même niveau d’exercice sous-maximal : 

La FC est plus élevée en altitude : o

Peut suffire à compenser la baisse du VES : augmenter le DC.

o

Entraine une surcharge de travail pour le cœur, donc ne peut pas être maintenue très longtemps (atteint max. après 6-10 jours).



Le VES diminue en altitude : o

Réponse à la diminution du volume plasmatique.

Après quelques jours : 

Les muscles deviennent capables de prélever davantage d’O2. o

La différence artétio-veineuse en O2 augmente : 

Réduit le travail du cœur.



Ralentit la FC.

Après environ 10 jours à altitude élevé : 

Le DC pour un exercice donnée diminue.

Pour des altitudes élevées : 

Le VESmax diminue o



Expliqué par la diminution du volume plasmatique.

La FCmax diminue o

Résulte d’une diminution de l’activité nerveuse sympathique, lié à la réduction du nombre de B-récepteurs cardiaque catécholaminergiques.



Conduit à une diminution du débit cardiaque maximal. o

Associé à la baisse du gradient de diffusion de l’O2 entre capillaires et tissus.

o

Altère le VO2max et la performance.



Les conditions hypobares, en limitant nettement la fourniture en O2 aux muscles vont réduire la capacité de l’organisme à réaliser des exercices aérobies intenses.

Adaptations métaboliques à l’altitude : L’exposition à l’altitude élève le niveau métabolique de repos en stimulant la sécrétion des hormones thyroïdiennes et celles des cathécolamines. L’appétit tend à diminuer dès les premiers jours. 

L’amaigrissement est donc fréquent.



Certain parvient à maintenir leur poids grâce à l’utilisation accrue des glucides qui permet d’épargner celle des protéines et des lipides.

Tout travail réalisé représente un % de VO2max plus élevé qu’au niveau de la mer. Les possibilités d’oxydation sont limitées par l’hypoxie : 

Sollicitation accrue du métabolisme anaérobie en altitude pour satisfaire à l’augmentation des besoins énergétiques induit par l’exercice.



Augmentation de la concentration sanguine du lactate (exercice sous-maximal). o

Adaptation transitoire, passé un certain délai, la lactatémie en altitude devient inférieure à celle au niveau de la mer, peu importe l’intensité de l’exercice.

Tableau 13.1 : effets de l’hypoxie aiguë (après 48h) sur les réponses physiologiques au repos et durant un exercice d’intensité sous-maximale. Système Respiratoire

Cardiovasculaire

Métabolique Rénal

Effets de l’hypoxie aiguë au repos  ↑ Immédiate de la ventilation (fréquence respiratoire et volume courant).  ↓ de la concentration sanguine.  Stimulation des chémorécepteurs périphériques.  Alcalose respiratoire.  ↓ volume plasmatique  ↑ de la FC.  ↓ VES.  ↑ débit cardiaque.  ↑ PA.  ↑ MB.  ↓ diff. (a-v) O2.  ↑ diurèse.  Excrétion des ions bicarbonates.  Activation de la sécrétion d’érythropoïétine.

Effets de l’hypoxie aiguë à une même intensité sous-maximal  ↑ de la ventilation.

   

↑ de la FC. ↓ VES (due à ↓ VP). ↑ débit cardiaque. ↑ VO2.



Utilisation préférentielle des glucides.

Besoins nutritionnels 



Important de bien s’hydrater : o

Pertes hydriques par voie cutanée, respiratoire ou urinaires sont augmentées.

o

L’air sec amplifie l’évaporation de l’eau cutanée.

o

Risque de déshydratation accru.

o

Prise de 3L à 5L de liquides par jour.

o

Une réduction modérée de volume plasmatique permet d’améliorer la fourniture en O2.

Manger un peu plus que ne l’exige l’appétit : o

Un séjour en altitude induit une perte progressive de l’appétit.

o

L’augmentation des besoins métaboliques induit un déficit énergétique (500kcal/jour) : donc un amaigrissement.



Consommer des aliments riches en fer avant et pendant le séjour : o

La mise en place optimale du processus d’acclimatation est fonction des stocks en fer dans l’organisme.

o

Des stocks insuffisants compromettent l’augmentation de la production de globules rouges.

Exercice et performance en altitude VO2max et capacité d’endurance La consommation maximale d’O2 diminue au fur et à mesure qu’on s’élève en altitude. 

Significatif pour une pression partielle d’O2 dans l’air inspiré inférieur à 131 mmHg.



Jusqu’à environ 5 000 m : o



Au-delà de 5 000m : o



S’ajoute une diminution du débit cardiaque maximal qui accentue la chute de VO2max.

Au-delà de 1 500m : o



Réduction du VO2max est due essentiellement à la diminution de la PO2 artérielle.

VO2max diminue de 8% à 11% tous les 1 000m.

Décroissance beaucoup plus marquée aux altitudes élevée. o

Les individus ayant un VO2max initiale élevés sont avantagés, car leur consommation d’O2 pour un niveau d’exercice donnée correspond à un % plus faible de VO2max.



Comparativement aux individus bien entraînés en activités aérobies de longues durées, les individus initialement bien entraînés en endurance sont mieux protégés et peuvent continuer à effectuer des efforts modérés en altitude.

Figure 13.4 : Diminution en altitude de la VO2max avec la diminution de la PB et le la PO2. Les valeurs de VO2max sont exprimées en % de la valeur au niveau de la mer (PB = 760 mmHg). À une altitude de 2 240 m à 4 000 m : le VO2max est nettement inférieur qu’à une altitude de 1 600m. Plus on monte en altitude plus : 

La pression diminue



La PO2 diminue



La VO2max diminue.

Figure 13.5 : Évolution de la VO2max avec la PO2 dans l’air inspiré. Valeurs mesurées lors de 2 expéditions au Mont Everest Sans apport d’O2 supplémentaire, la réserve d’O2 disponible à l’altitude du Mont Everest (8 048m) sont extrêmement limitée : Il faut un VO2max supérieur à 50 mlxkgxmin-1 au niveau de la mer, qui équivaut à 5 mlxkgxmin-1 pour espérer vivre au sommet du Mont Everest.



En haut de 3500 – 4000m, il ne semble pas être possible d’améliorer le VO2max.

Activité anaérobie - sprint 





Sprint inférieure à 1minutes : o

Performance peu altérée tant que l’altitude est modérée.

o

Activité qui sollicite peu le système aérobie.

L’énergie provient essentiellement : o

De l’adénosine triphosphate (ATP)

o

De la phosphocréatine (PCr)

o

Du système glycolytique.

La diminution de la densité de l’air constitue un avantage dans ces disciplines : o



Réduit la résistance aérodynamique qui s’oppose au mouvement.

En altitude, la densité de l’air est moindre, ce qui est avantageux pour les épreuves de saut et de course (100 à 800m).

Plus l’épreuve est aérobie, plus l’altitude affecte la performance.

Acclimatations – réponses physiologiques à une exposition chronique à l’altitude 

Chez les sujets qui séjournent plusieurs...