Acclimatation à l'altitude et hypoxie

En haute altitude, la pression barométrique diminue, de sorte que la pression partielle d'oxygène dans l'air inspiré est réduite, même si sa concentration fractionnaire reste inchangée. Cette hypoxie hypobare abaisse la teneur en oxygène artériel et met à l'épreuve chaque système dépendant de l'apport en oxygène. L'acclimatation est l'ensemble des ajustements physiologiques dépendants du temps qui rétablissent partiellement l'apport en oxygène et la tolérance à l'exercice lors d'une exposition prolongée.

Definition

L'acclimatation à l'altitude est l'ajustement physiologique progressif à l'hypoxie hypobare de haute altitude — incluant une ventilation accrue, des modifications de la fonction cardiovasculaire, et des adaptations érythropoïétiques et tissulaires — qui compense partiellement la disponibilité réduite en oxygène sur une période allant de quelques heures à plusieurs semaines.

Scope

Cet article couvre les conséquences physiologiques de l'hypoxie hypobare, la chronologie de l'acclimatation (ventilatoire, cardiovasculaire et hématologique), la limitation de la capacité d'exercice aérobie en altitude, et le spectre des maladies aiguës de haute altitude comme un échec de l'acclimatation. Il traite l'altitude comme un facteur de stress environnemental dans le cadre de la physiologie de l'exercice et ne fournit pas d'instructions de gestion clinique.

Core questions

• Comment l'hypoxie hypobare réduit-elle la disponibilité en oxygène et limite-t-elle l'exercice aérobie ?
• Quelle est la chronologie de l'acclimatation ventilatoire, cardiovasculaire et hématologique ?
• Pourquoi la consommation maximale d'oxygène diminue-t-elle avec l'augmentation de l'altitude même après acclimatation ?
• Qu'est-ce qui distingue une acclimatation réussie d'une maladie aiguë de haute altitude ?

Key concepts

• Hypoxie hypobare
• Réponse ventilatoire hypoxique
• Alcalose respiratoire et compensation rénale
• Érythropoïèse et augmentation de l'hémoglobine
• Diminution de la consommation maximale d'oxygène (V̇O2max)
• Mal aigu des montagnes, HACE, HAPE
• Vivre en altitude-s'entraîner en plaine

Mechanisms

La réduction de la pression partielle d'oxygène inspiré diminue l'oxygène alvéolaire et artériel, détectée par les corps carotidiens et entraînant la réponse ventilatoire hypoxique ; l'hyperventilation augmente l'oxygène alvéolaire au prix d'une alcalose respiratoire que le rein compense sur plusieurs jours (Bärtsch & Saltin, 2008). Le débit cardiaque et la fréquence cardiaque augmentent de manière aiguë pour maintenir l'apport en oxygène, et sur plusieurs jours à plusieurs semaines, la signalisation induite par l'hypoxie stimule l'érythropoïétine et la masse de globules rouges, augmentant ainsi la teneur en oxygène artériel. Malgré ces ajustements, la consommation maximale d'oxygène diminue progressivement avec l'altitude car le gradient de pression d'oxygène réduit limite la diffusion et l'apport convectif aux muscles (Bärtsch & Saltin, 2008 ; West et al., 2013). Lorsque l'acclimatation ne suit pas le rythme de l'ascension, les déplacements de fluides et les pressions accrues contribuent aux syndromes des maladies aiguës de haute altitude (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

La physiologie de l'altitude sous-tend la reconnaissance du mal aigu des montagnes, de l'œdème cérébral de haute altitude et de l'œdème pulmonaire de haute altitude, et éclaire l'interprétation des tests d'exercice et des performances en altitude. Cet article explique les mécanismes et la manière dont les preuves sont générées ; la reconnaissance et la prise en charge des maladies de haute altitude sont des questions cliniques régies par les directives actuelles et sortent de son champ d'application.

Epidemiology

Le mal aigu des montagnes est fréquent chez les voyageurs non acclimatés qui montent rapidement au-dessus d'environ 2500 m, l'incidence augmentant avec l'altitude atteinte et le rythme d'ascension ; les formes sévères (œdème cérébral et pulmonaire) sont moins courantes mais potentiellement fatales (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

La compréhension mécanistique et clinique est résumée dans des revues physiologiques et cliniques (Bärtsch & Saltin, 2008 ; Bärtsch & Swenson, 2013) et des ouvrages de référence (West et al., 2013). L'application de l'exposition hypoxique intermittente à la performance a été testée dans le paradigme « vivre en altitude-s'entraîner en plaine » (Levine & Stray-Gundersen, 1997). Les directives cliniques spécifiques sont établies par les recommandations actuelles en médecine de haute altitude, non reproduites ici.

History

L'étude systématique de la physiologie de l'altitude s'est accélérée avec l'alpinisme et les expéditions en haute altitude du XXe siècle, ainsi qu'avec les études en chambre d'altitude simulée, qui ont établi les caractéristiques ventilatoires et hématologiques de l'acclimatation et la diminution progressive de la consommation maximale d'oxygène. Des travaux ultérieurs ont appliqué l'exposition hypoxique contrôlée à la préparation athlétique, illustrée par l'approche « vivre en altitude-s'entraîner en plaine » (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Comment utiliser au mieux l'altitude ou l'hypoxie pour améliorer la performance au niveau de la mer

La question de savoir si et comment l'exposition hypoxique intermittente améliore la performance ultérieure au niveau de la mer, ainsi que la contribution relative des adaptations érythropoïétiques par rapport aux adaptations non hématologiques, reste débattue ; le concept « vivre en altitude-s'entraîner en plaine » a été une tentative influente de séparer le stimulus d'acclimatation du stimulus d'entraînement.

Key figures

• John B. West
• Peter Bärtsch
• Bengt Saltin
• Benjamin D. Levine

Seminal works

• bartsch-saltin-2008
• bartsch-swenson-2013
• levine-straygundersen-1997

Frequently asked questions

Pourquoi y a-t-il moins d'oxygène en altitude si l'air contient toujours 21 % d'oxygène ?

La concentration fractionnaire d'oxygène est inchangée, mais la pression barométrique diminue avec l'altitude, de sorte que la pression partielle d'oxygène — ce qui pousse l'oxygène dans le sang — est plus faible. Cette hypoxie hypobare, et non un changement du pourcentage d'oxygène, est le facteur de stress principal.

L'acclimatation restaure-t-elle entièrement la capacité d'exercice en altitude ?

Non. L'acclimatation compense partiellement la disponibilité réduite en oxygène, mais la consommation maximale d'oxygène diminue toujours progressivement avec l'augmentation de l'altitude car le gradient de pression d'oxygène qui assure l'apport aux muscles est réduit.