La montagne appelle les sportifs
Non seulement les amateurs de sports d'hiver sont fascinés par la montagne, mais c'est un sujet bien étudié par les physiologistes de l'exercice. Avant les premières ascensions réussies des plus hautes montagnes du monde, de nombreuses recherches ont été menées pour déterminer s'il serait même physiquement possible d'atteindre ces hauts sommets.
Comme si l'escalade elle-même n'était pas assez difficile, les territoires de haute altitude présentent plusieurs facteurs qui défient le corps humain. Pour chaque tranche de 150 m d'altitude, la température chute d'env. 1 degré Celsius, la température la plus chaude jamais mesurée au sommet du mont Everest est un confortable moins 16 degrés Celsius. Le vent qui attaque fréquemment fait que des vitesses de vent supérieures à 160 km/h sont un phénomène courant. Avec la concentration d'ozone, l'augmentation du rayonnement solaire et l'isolement de la civilisation, la haute altitude est définitivement un domaine intéressant à étudier pour les physiologistes de l'exercice.
La raison la plus cruciale pour laquelle la haute altitude est un environnement aussi difficile est le manque d'oxygène (hypoxie).
Pouvez-vous vous adapter à un entraînement où l'air est raréfié ?
Contrairement à la croyance populaire, la composition de l'air est exactement la même à une altitude extrême, environ 21 % d'oxygène, 79 % d'azote et un tout petit peu de dioxyde de carbone. La pression atmosphérique est la cause de la diminution de la disponibilité de l'oxygène en altitude. Tout comme pendant l'entraînement de force, la gravité joue un rôle majeur. L'une des deux raisons pour lesquelles l'air est plus mince lorsque vous montez par rapport au niveau de la mer, est le fait que la gravité maintient l'air aussi près que possible de la surface de la terre. Outre la diminution de la pression de l'air avec l'augmentation de l'altitude, le nombre de molécules diminue lorsque vous montez, ce qui est la deuxième raison pour laquelle l'air est moins dense.
Cette diminution de la disponibilité de l'oxygène en altitude entraîne naturellement moins d'oxygène disponible qui peut être échangé dans la circulation sanguine et donc une disponibilité limitée pour le cerveau, les muscles et tous les autres organes vitaux. Le corps peut s'adapter et faire face à ces changements, en fonction de la longueur et de l'élévation réelle à laquelle vous vous trouvez. Fait fascinant, l'altitude la plus élevée à laquelle le corps peut s'adapter de manière aiguë à l'environnement modifié est exactement la même que le plus haut sommet de la terre, entre 8 et 9 000 mètres. Ce n'est cependant pas une adaptation que le corps peut maintenir pendant longtemps, la capacité du corps à changer structurellement en fonction des besoins modifiés est d'env. 5500m. Les altitudes supérieures à 5500 sont considérées comme des hauteurs extrêmes.
Ce blog ne se concentrera pas sur les hauteurs extrêmes, mais sur les changements structurels au niveau musculaire résultant d'un séjour prolongé en altitude où il y a moins d'oxygène disponible.
La courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine
La première chose que nous devons comprendre lorsque nous parlons de l'influence de l'élévation de l'oxygénation dans le muscle est la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine.
Après avoir inhalé des molécules d'oxygène dans vos poumons, elles essaient de se lier à l'hémoglobine dans votre système vasculaire. Une hémoglobine peut transporter quatre molécules d'oxygène, mais la liaison de cette première molécule est très difficile. La liaison à l'oxygène modifie la structure conformationnelle de l'hémoglobine, la rendant plus susceptible de se lier aux deuxième, troisième et quatrième molécules d'oxygène.Lorsque la pression partielle d'oxygène dans le sang (PO2 en mm Hg) augmente, davantage de molécules d'oxygène se lient à l'hémoglobine, augmentant la saturation de l'hémoglobine en oxygène. qui peut être lié est atteint. Augmenter davantage la pression entraînera alors une légère augmentation des taux d'hémoglobine saturée.
Ce processus de transport et de libération d'oxygène est visualisé avec la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine. En abscisse nous avons la pression partielle d'oxygène dans le sang PO2 en mm Hg et en ordonnée la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Notez que c'est différent de la saturation des tissus que nous mesurons avec les capteurs Train.Red, nous mesurons le tissu musculaire, alors qu'il s'agit de la saturation en oxygène dans le sang.
Nous savons que la première liaison de l'oxygène à l'hémoglobine est difficile, la le nombre de liaisons augmente à mesure que davantage de molécules commencent à se lier avec une pression croissante et que la courbe s'aplatit en haut. Cette relation sigmoïde est d'une grande utilité informative lorsque l'on veut étudier l'effet de l'altitude.
Avec une élévation accrue, nous voyons l'effet sur la pression partielle d'oxygène et le % de saturation de l'hémoglobine. La courbe est relativement plate jusqu'à 1500 m et la saturation en hémoglobine ne commence à baisser fortement qu'à env. 3000m.
Comment notre corps fait-il face à cela ?
Pour faire face à la diminution de la disponibilité de l'oxygène, votre rythme cardiaque et respiratoire augmente. Cette réponse de première ligne diminue progressivement avec le temps au fur et à mesure que vous restez en altitude. Votre diffusion d'oxygène entre le système pulmonaire et vasculaire s'améliore et après env. 1 an en altitude l'hyperventilation a complètement disparu. Cette amélioration de la fonction pulmonaire n'est pas la raison pour laquelle les athlètes sérieux partent en camps d'altitude. La raison principale est l'augmentation de la production de globules rouges dans le corps. Les globules rouges contiennent beaucoup d'hémoglobine, ce qui est naturellement bénéfique pour le transport et la libération d'oxygène. L'augmentation de la concentration en hématocrite et l'augmentation de la concentration en hémoglobine ont un inconvénient qui est l'augmentation de la viscosité du sang. Cela peut entraîner une diminution du retour du sang vers le cœur.
Vos reins jouent un rôle important dans la neutralisation des acides qui sont créés lors des entraînements de haute intensité. En altitude, vous accumulerez du lactate plus rapidement lorsque vos reins ne sont pas acclimatés.
Il existe quatre principaux changements structurels dus à l'altitude au niveau musculaire
- capillarisation accrue
- augmentation de la concentration de myoglobine
- augmentation du nombre de mitochondries
- augmentation du nombre d'enzymes mitochondriales.
Avec nos capteurs SPIR, nous mesurons la concentration d'oxyhémoglobine directement dans le muscle, ces quatre changements structurels ont un impact direct sur votre signal et vos lectures SPIR.
Il existe de nombreuses publications étudiant l'oxygénation musculaire au cours de l'hypoxie aiguë, mais la recherche dans le domaine des changements structurels fait défaut. Il y a quelques choses que nous pouvons déduire cependant, une capillarisation accrue aura un impact direct sur la quantité absolue d'oxygène dans vos tissus musculaires. Avec une capillarisation accrue, plus de sang sera transporté vers votre muscle et donc plus d'oxygène sera disponible. D'un point de vue technique, une plus grande partie de la lumière transmise par nos capteurs dans votre corps sera absorbée respectivement par l'oxy et la désoxyhémoglobine. Les changements de concentration relative ne seront pas affectés par ce changement absolu, mais l'amplitude de votre signal pourrait être un peu plus grande en raison de la disponibilité accrue. Ces changements seront les plus importants dans votre hémoglobine totale et votre différence d'hémoglobine.La quantité relative d'oxyhémoglobine par rapport à la concentration totale d'hémoglobine sera un peu plus élevée après l'acclimatation à l'altitude, de sorte que la saturation en oxygène dans votre tissu musculaire est susceptible d'augmenter
L'augmentation de la concentration de myoglobine, du nombre de mitochondries et du nombre d'enzymes mitochondriales ont une influence sur l'échange d'oxygène au niveau des cellules musculaires. Ce changement est visible dans vos lectures en tant que taux de désoxygénation et de réoxygénation au cours d'une activité.
Dans notre prochain blog, nous passerons en revue les recherches qui ont été menées sur l'influence de l'hypoxie aiguë sur l'oxygénation musculaire. Une comparaison sera faite entre les tests d'effort maximal au niveau de la mer et en altitude ainsi que la comparaison entre les humains entièrement adaptés (sherpa) et les alpinistes récréatifs.
