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Cœur et altitude Pr. Jean-Paul Richalet Cœur et Sport, Avignon, 2018 Université Paris 13 Département médical de l’INSEP
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Cœur et altitude
Pr. Jean-Paul Richalet
Cœur et Sport, Avignon, 2018
Université Paris 13
Département médical de l’INSEP
Le coeur peut s’adapter aux environnements extrêmes
Qu’est-ce qu’un environnement
extrême ?
Qu’est-ce qu’un environnement
naturel ?
Altitude = environnement extrême ?
Survivre, vivre, se reproduire dans un environnement qui
change.
- environnement naturel
- environnement extrême
La problématique: s’adapter
Titan
Floride
Everest
Paris
Pôle
Environnement extrême = Espace inhabituel
* létal
* adaptation possible
- niveau CULTUREL, TECHNOLOGIQUE - niveau PHYSIOLOGIQUE - niveau GÉNÉTIQUE
ESPACE HABITUEL
ESPACE LETAL (survie ?)
Adaptation à un environnement inhabituel :
I. NIVEAU CULTUREL, TECHNOLOGIQUE
ENVIRONNEMENT DE SUBSTITUTION
HABIT
HABITACLE
HABITAT
Coût croissant
Adaptation à un environnement inhabituel :
NIVEAU CULTUREL
ADAPTATION TECHNOLOGIQUE :
Pas de tentative pour adapter l'organisme humain à l'environnement L'objectif est de SOUSTRAIRE l'homme aux effets de l'environnement, grâce à un environnement TAMPON oxygène en bouteille…
Adaptation à un environnement inhabituel :
II. NIVEAU PHYSIOLOGIQUE
MISE EN JEU DE MÉCANISMES D' ACCLIMATATION
Objectif : recréer au niveau cellulaire un environnement similaire à l'environnement habituel: le débit cardiaque augmente... Caractéristiques : les mécanismes mis en jeu disparaissent quand l'individu est soustrait à l'environnement hostile
Adaptation à un environnement inhabituel :
III. NIVEAU GÉNÉTIQUE
Les mécanismes d' adaptation sont inscrits dans le patrimoine génétique de l' individu.
Ils permettent une activité normale pour l' espèce considérée
ENVIRONNEMENT NATUREL = COÛT NUL
36 millions hab.
500 000 hab.
25 millions hab.
78 millions hab.
140 million persons live permanently above 2500m of altitude
Moore LG et al. 1998 and WHO
Vie permanente en haute altitude
Tibétains
Pikas
Andins
Lamas
PO2 capillaire
PO2 tissulaire
VO2myoc
k
.
Qmyoc.CaO2 .
Besoins
énergétiques
Fc
Post-charge
Apport
en oxygène
Flux coronaire Contenu en O2 Coeur et altitude
Saturation artérielle en O2 en haute altitude
Repos
Exercice maximal
Altitude (m)
0 5000 6000 7000 8000 8848
60
70
80
90
100 S
aO
2 (
%)
Fréquence cardiaque et saturation artérielle en O2 en hypoxie
Jour dans le caisson hypobare
0 5000 5500 6000 6500 7000 5000 8000 8848 0
60
70
80
90
100
110
120
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Sa Fc
% o
u b
/min
altitude
5750
Fc
Sa
Operation EVEREST III (COMEX 97)
Richalet et al.,1999
Fréquence cardiaque à l’exercice
en hypoxie aiguë et chronique
40
60
80
100
120
140
160
180
200 F
réquence c
ard
iaqu
e (b
/min
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Altitude (km)
max, aigu
max, chronique
repos, aigu
repos, chronique
La stimulation du système adrénergique est permanente,
mais il y a désensibilisation du système adrénergique
b-AR
Gs Gi
Gs Gi
Adénylate
cyclase
AMPc
A1 M2
noradrénaline adénosine acétylcholine
- - +
+
- +
-
+
IK Ach, Ado ITl IF ICa
Membrane
du myocyte
cytosol
Des mécanismes cellulaires complexes protègent le coeur contre l’hypoxie cellulaire:
Adaptation physiologique (Homme) ou génétique (Cobaye, Pika)
Fraction d’éjection VG (%)
50
60
70
80
NM 5000 7000 8000 RNM
Condition
* p < 0.05 Vs NM
*
(%)
Boussuges et al., AJRCCM, 2000 La fonction systolique est préservée
Pression artérielle pulmonaire systolique+
Condition
(mm
Hg
)
* p < 0.05 vs NM
*
* *
*
20
25
30
35
40
45
50
SL 5000 7000 8000 RNM
+: gradient VD-OD + 5 mmHg
Boussuges et al., AJRCCM, 2000
La PAP augmente chez l’Homme (sauf Tibétains)
… pas chez le Lama ou le Pika
Diamètre télédiastolique VG
Condition
SL 5000 7000 8000 RNM 30
40
50
60
* p < 0.05 vs NM
* * *
(mm
)
Boussuges et al., AJRCCM, 2000 Le remplissage du VG est légèrement réduit
• Stimulation adrénergique permanente, mais protection progressive par désensibilisation des ß-récepteurs adrénergiques
• Fonction systolique préservée, même à des altitudes extrêmes
• Vasodilatation coronaire
• Augmentation de la pression artérielle pulmonaire
– risque de surcharge VD ou d’OPHA
• Pas ou peu d'augmentation de la pression artérielle systémique: HTA équilibrée = pas de pb.
• Vasodilatation cérébrale transitoire
Exposition prolongée à l'altitude:
effets sur le système cardio-vasculaire
Test d’effort en hypoxie: réponse cardiaque
Sa
70
80
90
100
0
60
80
100
120
140
0 4 8 12 16
Fce
Temps (min)
SaO
2 (%)
Sae
R N R H E H E N
Fc
(b/m
in)
Fc RCHe = Fce / Sae
E N+
20
Fc= 137 b/min
P= 60 W
Fc= 137 b/min
P= 100 W
Les modifications ECG lors du test d’effort en hypoxie (non prédictives de MAM) permettraient de développer une nouvelle
évaluation du risque coronarien ?
Hypoxie Normoxie
Diminution de l’amplitude des ondes R en hypoxie
Hypoxie Normoxie
Diminution de l’amplitude des ondes T en hypoxie
Coustet B, Lhuissier FJ, Vincent R, Richalet JP. Circulation, 2015
RN
EH
EN
EN+
RN EH EN
EN+
RN
EH
EN
EN+
RN
EH
EN
EN+
40
60
80
100
120
140
160
180
200
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
Art
eria
l pre
ssu
re (
mm
Hg)
Heart rate (bpm)
SAP NORMOTENSIVE
DAP NORMOTENSIVE
SAP HYPERTENSIVE
DAP HYPERTENSIVE
Les modifications de PA
induites par l’exercice en
hypoxie et en normoxie
sont similaires chez les
hypertendus et les
normotendus.
La PA à l’exercice est plus faible en hypoxie qu’en normoxie,
chez des hypertendus (n=106) et des normotendus (n=264)
Winkler, Lhuissier, Richalet. J Hypertension, 2017
La vasodilation
périphérique induite par
l’hypoxie compense
l’hyperactivité
adrénergique: les RP
diminuent en hypoxie
Principes de base
1. Toute pathologie aggravée par une activation du système adrénergique sera plus à risque en haute altitude
2. Toute pathologie aggravée par une hypertension artérielle pulmonaire sera plus à risque en haute altitude
3. Toute pathologie déjà associée à une hypoxémie au niveau de la mer sera aggravée en haute altitude.
4. A niveau absolu d’exercice égal, la fréquence cardiaque, donc la consommation d’oxygène du myocarde augmente en altitude.
Cœur pathologique et altitude
Conclusion
• Le coeur sain peut s’adapter à une hypoxie même très sévère. Des adaptations génétiques existent.
• La vasoconstriction pulmonaire hypoxique avec l’HTAP qu’elle peut entraîner est potentiellement délétère.
• Pas de relation entre MAM, réponse de la PA à l’hypoxie et modifications de l’ECG.
• L’hypertension modérée stabilisée n’est pas une contre-indication à la pratique d’activités physiques en altitude.
