Erythropoïétine et entraînement en altitude

Quatrième partie

L'érythropoïétine (EPO), facteur induit par « l'hypoxie (HIF) et l'hyperventilation

L'EPO est reconnue depuis longtemps comme le régulateur physiologique de la production de globules rouges. Elle est produite principalement dans le rein en réponse à l'hypoxie et au chlorure de cobalt.
La plupart des cellules, exposées à l'hypoxie, se mettent dans un état de quiescence réduisant la synthèse d'ARNm d'environ 50 à 70%.Certains gènes, comme le facteur induit par l'hypoxie, sont plutôt stimulés.
HIF est une protéine contenue dans le noyau cellulaire qui joue un rôle fondamental dans la transcription des gènes en réponse à "l'hypoxie. C'est en fait un facteur de transcription qui code pour les protéines impliquées dans la réponse hypoxique et est essentiel pour la synthèse de l'érythropoïétine".

Dans des conditions hypoxiques, la voie du capteur d'oxygène (pour de nombreuses cellules, elle est représentée par le cytochrome aa3) est bloquée, donc HIF augmente. Les événements qui se produisent en aval du capteur pour activer l'expression du gène EPO nécessitent une nouvelle synthèse protéique et la production de facteurs de transcription spécifiques. Dans le noyau, la transcription du gène EPO sur le chromosome commence.

Les niveaux d'EPO dans des conditions hypoxiques augmentent de manière significative jusqu'à 3000 m après 114 minutes et jusqu'à 4000 m après 84 minutes. Les valeurs moyennes vont de 16,0 à 22,5 mU/ml (3 000 m) et de 16,7 à 28,0 mU/ml (4 000 m). À la fin du stimulus hypoxique, les niveaux d'EPO continuent d'augmenter pendant environ 1,5 h et 3 h, puis diminuent avec une demi-vie moyenne d'environ 5,2 h.
L'hyperventilation se produit déjà au repos à partir de 3400 m environ (proportionnellement à l'altitude atteinte).L'hypoxie aiguë stimule les chimiorécepteurs (en particulier les glomes carotidiens), sensibles à la baisse de la PO2 dans le sang artériel, ce qui peut provoquer une augmentation de la ventilation jusqu'à environ 65%.
Après quelques jours de séjour en haute altitude, s'établit ce qu'on appelle « l'acclimatation ventilatoire », caractérisée par une augmentation évidente de la ventilation pulmonaire au repos.
L'exercice physique, aussi bien dans l'hypoxie aiguë que chronique, provoque une hyperventilation beaucoup plus élevée qu'au niveau de la mer ; la cause se trouverait dans une augmentation de l'activité des chimiorécepteurs et des centres respiratoires causée par la pression partielle réduite d'O2.
Enfin, il faut noter que le coût énergétique de la ventilation pulmonaire augmente en altitude en raison de l'hyperventilation.En effet, selon ce qui a été rapporté dans les études menées par Mognoni et La Fortuna en 1985, à des altitudes variables entre 2300 et 3500 m, une énergie le coût a été retrouvé pour la ventilation pulmonaire 2,4 à 4,5 fois plus élevé qu'au niveau de la mer (à effort égal).
La valeur moyenne du pH du sang dans des conditions normoxiques est de 7,4. L'hyperventilation qui apparaît en ascension à haute altitude, en plus d'avoir pour effet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible pour les tissus, provoque une augmentation de l'élimination du dioxyde de carbone à l'expiration. La diminution conséquente de la concentration sanguine de CO2 provoque une déplacement du pH sanguin vers l'alcalinité, augmentant jusqu'à des valeurs de 7,6 (alcalose respiratoire).

Le pH du sang est influencé par la concentration sanguine en ions bicarbonate [HCO3-], qui représentent la réserve alcaline de l'organisme.Pour compenser l'alcalose respiratoire, lors de l'acclimatation, le corps augmente l'excrétion des ions bicarbonate avec l'urine, ce qui amène les valeurs de pH du sang Ce mécanisme de compensation de l'alcalose respiratoire qui se produit chez le sujet parfaitement acclimaté a pour conséquence la diminution de la réserve alcaline, donc du pouvoir tampon du sang vis-à-vis par exemple de l'acide lactique produit pendant l'exercice physique. On sait en effet que dans l'acclimaté il y a une diminution notable de la "capacité lactacide".
Après environ 15 jours de séjour en altitude, il y a une augmentation progressive de la concentration de globules rouges dans le sang circulant (polyglobulie), d'autant plus marquée que l'altitude est élevée, atteignant des valeurs maximales après environ 6 semaines. Ce phénomène représente une nouvelle tentative de l'organisme pour compenser les effets négatifs de l'hypoxie. En effet, la pression partielle réduite d'oxygène dans le sang artériel provoque une « augmentation de la sécrétion de l'hormone érythropoïétine qui stimule la moelle osseuse pour augmenter le nombre de globules rouges, afin de permettre à l'hémoglobine qu'ils contiennent de transporter une plus grande quantité d'O2 aux tissus. De plus, avec les globules rouges, la concentration d'hémoglobine [Hb] et la valeur de l'hématocrite (Hct), c'est-à-dire le pourcentage de volume de globules sanguins par rapport à sa partie liquide (plasma), augmentent également. [ Hb], s'oppose à la réduction de la PO2 et, lors de longs séjours en haute altitude, peut augmenter de 30 à 40 %.

Même la saturation en O2 de l'hémoglobine subit des changements avec l'altitude, allant d'une saturation d'environ 95% au niveau de la mer à 85% entre 5000 et 5500 m d'altitude. Cette situation crée de sérieux problèmes dans le transport de l'oxygène vers les tissus. travail musculaire.
Sous le stimulus d'une hypoxie aiguë, la fréquence cardiaque augmente, pour compenser avec un plus grand nombre de battements par minute, la moindre disponibilité d'oxygène, tandis que le coup systolique diminue (c'est-à-dire la quantité de sang que le cœur pompe à chaque battement diminue). Dans l'hypoxie chronique, la fréquence cardiaque revient à des valeurs normales.

Par suite d'une hypoxie aiguë, la fréquence cardiaque maximale à l'effort subit une diminution limitée et peu influencée par l'altitude, mais chez le sujet acclimaté, la fréquence cardiaque maximale à l'effort est très réduite proportionnellement à l'altitude atteinte.

Ex. : MAX F.C. de l'effort au niveau de la mer : 180 battements par minute
MAX F.C. de l'effort à 5000 m : 130-160 battements par minute

La pression artérielle systémique montre une augmentation transitoire de l'hypoxie aiguë, tandis que chez le sujet acclimaté les valeurs sont similaires à celles enregistrées au niveau de la mer.
L'hypoxie semble exercer une action directe sur les muscles des artères pulmonaires, provoquant une vasoconstriction et provoquant une augmentation significative de la pression artérielle dans la région pulmonaire.
Les conséquences de l'altitude sur le métabolisme et les capacités de performance ne peuvent pas être facilement résumées, en effet il y a plusieurs variables à considérer, liées aux caractéristiques individuelles (ex : âge, état de santé, durée du séjour, conditions d'entraînement et habitudes d'altitude, type d'activité sportive) et les conditions environnementales (par exemple l'altitude de la région où la performance est réalisée, les conditions climatiques).

Ceux qui vont à la montagne doivent considérer, avec les problèmes liés à l'altitude, les éventuelles variations météorologiques (et de température en particulier), responsables de l'accentuation des troubles provoqués par l'hypoxie.L'hypoxie provoque diverses anomalies fonctionnelles sur le tissu nerveux, dont les altérations psychiques et comportementales sont assez fréquentes chez ceux qui pratiquent une activité physique en montagne, même à des altitudes modestes. De telles perturbations peuvent être caractérisées à la fois par une euphorie et par une dépression de l'humeur associée à l'apathie et à l'asthénie.Selon Zchislaw Ryn, ces variations d'humeur commencent à se manifester à des altitudes relativement basses (1500-2500 mètres d'altitude), dès les premiers jours de séjour. en montagne, persistent quelques heures ou quelques jours, et disparaissent spontanément. Ryn lui-même pense que dans certains cas, ces troubles peuvent être permanents.
En ce qui concerne les effets sur le métabolisme énergétique, on peut dire que l'hypoxie provoque une limitation à la fois au niveau des processus aérobie et anaérobie.Il est connu que, tant dans l'hypoxie aiguë que chronique, la puissance aérobie maximale (VO2max) diminue proportionnellement avec l'augmentation Cependant jusqu'à environ 2500 m d'altitude, les performances athlétiques dans certaines performances sportives, telles que les courses de 100 m et 200 m, ou les compétitions de lancer ou de saut (dans lesquelles les processus aérobies ne sont pas affectés) s'améliorent légèrement. Ce phénomène est lié à la réduction de l'air densité qui permet une légère économie d'énergie.
La capacité lactique après effort maximal dans l'hypoxie aiguë ne change pas par rapport au niveau de la mer. Après acclimatation, en revanche, il subit une diminution évidente, probablement due à la diminution de la capacité tampon de l'organisme en cas d'hypoxie chronique. En effet, dans ces conditions, l'accumulation d'acide lactique provoquée par un exercice physique maximal conduirait à une acidification excessive de l'organisme, qui ne pourrait être tamponnée par la réserve alcaline réduite due à l'acclimatation.
Généralement, les randonnées jusqu'à 2000 m d'altitude ne nécessitent pas de précautions particulières pour des sujets en bonne santé et en bonne condition d'entraînement. Dans le cas d'excursions particulièrement exigeantes, il est conseillé d'atteindre l'altitude la veille, afin de permettre au corps de s'adapter au minimum à l'altitude (qui peut provoquer une tachycardie et une tachypnée modérées), de manière à permettre une activité physique sans fatigue excessive.
Lorsque vous envisagez d'atteindre des altitudes comprises entre 2000 et 2700 m, les précautions à suivre ne diffèrent pas beaucoup des précédentes, il est conseillé seulement une période d'adaptation à l'altitude un peu plus longue (2 jours) avant de commencer une randonnée, ou en alternative pour rejoindre la localité progressivement, éventuellement avec vos propres ressources physiques, en commençant l'excursion à une altitude proche de celle à laquelle vous séjournez habituellement.
Si vous faites des randonnées difficiles de plusieurs jours à des altitudes allant de 2700 à 3200 m d'altitude, les ascensions doivent être réparties sur plusieurs jours, en prévoyant une montée à l'altitude maximale suivie d'un retour à des altitudes plus basses.
Le rythme de marche lors des excursions doit être constant et de faible intensité pour éviter les phénomènes précoces de fatigue dus à l'accumulation d'acide lactique.
Il faut également toujours garder à l'esprit que déjà à des altitudes supérieures à 2300 m, il est pratiquement impossible de maintenir l'entraînement à la même intensité qu'au niveau de la mer, et avec l'augmentation de l'altitude, l'intensité des exercices est proportionnellement réduite. A des altitudes autour de 4000m, par exemple, les skieurs de fond peuvent supporter des charges d'entraînement autour de 40% du VO2 max par rapport à ceux au niveau de la mer qui sont autour de 78% du VO2 max. Au-dessus de 3200 m les randonnées exigeantes de plusieurs jours, recommandent de séjourner à des altitudes inférieures à 3000 m pendant une durée allant de quelques jours à 1 semaine, temps d'acclimatation utile pour éviter ou au moins réduire les problèmes physiques produits par l'hypoxie.
Il est nécessaire de préparer l'excursion avec une formation adéquate à l'intensité et aux difficultés de l'excursion, afin de ne pas risquer de mettre en danger sa propre sécurité et celle de ceux qui nous accompagnent, ainsi que celle des éventuels sauveteurs.
La montagne est un environnement extraordinaire dont il est possible de vivre de nombreux aspects, en s'abandonnant à des expériences uniques et personnelles, telles que la satisfaction intime d'avoir traversé et atteint des lieux magiques avec ses propres moyens, en profitant de splendides environnements naturels, loin du chaos et pollution Certaines villes.
Au terme d'une "randonnée exigeante, les sensations de bien-être et de sérénité qui nous accompagnent nous font oublier les épreuves, les malaises et les dangers auxquels nous avons parfois été confrontés.
Il faut toujours garder à l'esprit que les risques en montagne peuvent être multipliés par les caractéristiques particulières et extrêmes de l'environnement lui-même (altitude, climat, caractéristiques géomorphologiques), donc de simples promenades en forêt ou des randonnées exigeantes doivent toujours être planifiées en conséquence et proportionnée aux conditions physiques et à la préparation technique de chaque participant, en organisant de manière responsable et en laissant de côté les compétitions inutiles.
Globalement, les études indiquent donc qu'après acclimatation, il y a une augmentation significative de l'hémoglobine (Hb) et de l'hématocrite (Hct), les deux paramètres les plus simples et les plus étudiés. protocoles utilisés et en raison de la présence de facteurs "confondants". On sait par exemple que l'acclimatation à l'hypoxie provoque une diminution du volume plasmatique (PV) et par conséquent une augmentation relative des valeurs de Hct. Ce processus pourrait être dû à une perte de protéines plasmatiques, à une augmentation de la perméabilité capillaire, à une déshydratation ou à une augmentation de la diurèse. De plus, lors de l'exercice, il y a une redistribution de la VP qui passe du lit vasculaire à l'interstitium musculaire, due à une augmentation de la pression osmotique tissulaire et à une pression hydrostatique capillaire plus importante.Ces deux mécanismes suggèrent que, chez les sportifs déjà acclimatés à la " à haute altitude, le volume plasmatique peut diminuer de manière significative lors d'exercices intenses menés en hypoxie.
Le stimulus hypoxique (naturel ou artificiel) de durée adéquate produit donc une réelle augmentation de la masse érythrocytaire, mais avec une certaine variabilité individuelle. Afin d'améliorer les performances, cependant, d'autres adaptations périphériques sont susceptibles d'intervenir, comme une capacité accrue du tissu musculaire à extraire et à utiliser l'oxygène. Cette affirmation est vraie à la fois chez les sujets sédentaires et chez les athlètes, tant que ces derniers sont capables de s'entraîner avec des charges de travail d'intensité adéquate pour rester compétitifs.
En conclusion, on peut affirmer que l'exposition à des conditions climatiques différentes de celles habituelles représente un événement stressant pour l'organisme ; la haute altitude constitue un défi non seulement pour l'alpiniste mais aussi pour le physiologiste et le médecin.