Les Caractéristiques de l'altitude
L'altitude se traduit par une baisse de la pression atmosphérique (totale); plus on monte, plus la pression baisse.La composition de gaz restant identique quel que soit l’altitude (on est toujours à 21% d’O2) , la pression partielle en oxygène diminue en fonction de l’altitude.
De plus , la température baisse aussi, jusqu'à plus de 40°C en dessous de zéro à plus de 8000 m d'altitude .
La pression atmosphérique (mmHg) en fonction de l'altitude (m)
La pression d'O2 dans l'air ambiant (mmHg) en fonction de l'altitude (m)
La température (°C) en fonction de l'altitude (m)
La pression atmosphérique (mmHg) en fonction de l'altitude (m)
Chez l’homme, l’altitude peut être bénéfique pour l'organisme en respectant certaines conditions.
En effet de nombreux sportifs de haut niveau passent un séjour à une certaine altitude pour s'y acclimater afin d’accroître leur taux de globules rouges. Les globules rouges transportent l'oxygène et plus on en a, plus le corps est oxygéné. On a donc une meilleure condition physique au niveau de l'endurance.
Par ailleurs le temps d'entraînement doit être bien spécifique ainsi que l’altitude à laquelle on s'entraîne, sous peine de blessures ou de détérioration physique. Ces entraînements varient selon la pratique sportive que l’on souhaite exercer, par exemple :
1) Les effets de l'altitude chez l'homme
1-L'equipe de ski de fond candien
Un scientifique : David Smith ayant suivi ces sportifs leur a déterminé un entraînement en altitude spécifique afin d'améliorer leurs performances. Il leur a imposé donc un programme pour s’entraîner à une altitude de 2700 m, au coeur des rocheuses , été (musculation et ski à roulettes) comme hiver : tous les jours pendant 3 semaines, sur un parcours de 7,5km, 3h le matin et 3h l’après midi. Les effets sur leurs capacités physiques n’auront lieu que entre 13 et 28 jours après être redescendu au niveau de la mer. L’équipe canadienne de ski de fond a vu de véritables changements notamment au niveau de leur classement aux JO.
2) Les effets sur l'organisme
2.2 La Respiration
Le premier impact de l’altitude sur le corps humain est la respiration :
la respiration désigne à la fois les échanges gazeux résultant de l’inspiration et de l’expiration de l’air (rejet de dioxyde de carbone Co2 et absorption de dioxygène O2) et la respiration cellulaire qui permet, en dégradant du glucose grâce au dioxygène, d’obtenir de l’énergie (voir I.c).
L'altitude agit surtout sur l'organisme par la diminution de la pression partielle de l'oxygène dans l'air inspiré, dû à la baisse de la pression totale, par l'abaissement de la température ainsi que, par l'action du rayonnement solaire.
Par la suite afin de contrer le phénomène d'hypoxie, l’organisme réagit immédiatement par une hyperventilation suivi d'une tachycardie, et plus tardivement une augmentation du nombre de globules rouges dans le sang (polyglobulie).
Ainsi en haute montagne, la respiration s'intensifie immédiatement afin d’apporter plus d'O2 au fond des poumons (dans les alvéoles).
Le sportif ressentira ainsi une sensation d'essoufflement.
Cette sensation est une réponse nécessaire de l'organisme à la diminution de la pression ambiante en O2.
Notre coeur réagit également en augmentant le débit sanguin circulant vers les différents organes. De cette façon, même si le sang est moins bien oxygéné en altitude, il circule en plus grande quantité dans les organes, ce qui compense en partie la baisse d'approvisionnement en O2 des tissus (par exemple des muscles).
Après plusieurs semaines en altitude, notre corps réagit et produit des globules rouges supplémentaires. Ainsi, le sang se charge de plus d'O2 au niveau des poumons et en délivre une quantité accrue aux différents organes.
C'est cet effet que recherchent les sportifs.
2.1 L'hypoxie
La diminution de la pression atmosphérique entraîne une baisse de la pression partielle d’oxygène dans l’air ambiant responsable d’une diminution du nombre de molécules d’oxygène disponibles pour le fonctionnement de chaque cellule.
La quantité d’oxygène disponible diminue d’environ 50% à 5500 mètres.
L’organisme se trouve ainsi dans un état d’hypoxie. Il faut distinguer l'hypoxie et l'hypoxémie.
L'hypoxémie est le terme médical utilisé pour décrire la diminution de la quantité d'oxygène contenue dans le sang. Les causes proviennent soit du sang qui ne peut fixer l'oxygène, soit des poumons qui ne parviennent pas à lui en fournir.
L'hypoxie est une diminution de la quantité d'oxygène dans le sang arrivant aux tissus. Elle peut-être la conséquence de l'hypoxémie.
Le taux d'oxygène est mesuré par les gazs du sang . Il y a hypoxie lorsque la pression partielle en oxygène est inférieure à 80 mm de mercure.
Le corps va développer des mécanismes physiologiques qui tendent à rétablir une oxygénation cellulaire compatible avec une vie normale.
En effet, l’hypoxie va entrainer la sécrétion, au niveau des reins,d'une hormone, l'érythropoïétine, EPO, afin de stimuler la moelle osseuse et par la suite augmenter la fabrication de globules rouges. Cela compensera ainsi le manque d’O2 dans les tissus.
2.3 Les muscles
En altitude le « retour veineux » est moins performant : le sang stagne plus au niveau des veines des jambes car il a des difficultées à remonter vers le coeur. Ainsi, la qualité du fonctionnement des muscles des jambes pendant l’effort, et la récupération après l’effort sont moins bonnes.
Par ailleurs, l’organisme étant déshydraté, le sang est plus épais : l’irrigation des muscles est ainsi peu favorable. Le mécanisme mis en place de l’EPO est identique et va donc permettre de compenser ce manque et permettre une meilleure irrigation des tissus musculaires.
Par ailleurs, ces modifications physiologiques sont observées à partir de 1800-2000m. Plus l’altitude est élevée plus l’activation de l’EPO sera efficace. 48h est la pic favorable de la sécrétion de cette hormone. Ce pic décroît par la suite pendant 3 semaines. L’effet maximum est donc atteint au bout de cette période, au delà, le nombre de globules rouges n’augmentera pas.
C’est donc cet effet qui est recherché par les athlètes de haut niveau lors de leur entraînement en altitude. Ils verront ces améliorations pendant 10 à 15 jours de retour à des altitudes inférieures.
3) Adaptations et réponses physiologiques à l'altitude
Lors de son arrivée en altitude, l’homme, le corps humain va s’adapter aux nouvelles conditions extérieures afin d’assurer le bon fonctionnement de l’organisme. Cette adaptation va s'exécuter en plusieurs phases :
-
L'accommodation (de 0 à 2-3 jours)
-
L’acclimatation (2-3 j à 3 semaines)
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L’acclimatement (après 3 semaines)
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et enfin la dégradation (partie 3)
1- L'accommodation.
Dès les premières heures d'arrivée, le corps va automatiquement répondre aux changements causés par l‘altitude:
-le débit ventilatoire : l'organisme va se mettre en hyperventilation, c'est à dire que la fréquence respiratoire va augmenter.
-le rythme cardiaque : afin d'assurer l'hyperventilation, le rythme cardiaque va s'accélérer (= tachycardie).
Source : lapinsrunners
En montagne comme la pression partielle en oxygène diminue, il y a moins d'oxygène qui va circuler dans le sang.
Ce manque va entraîner certaines modifications dans l'organisme :
Basse Altitude
Moyenne Altitude
Haute Altitude
Très Haute Altitude
< 1000 m ""
1000 -2000m La consommation maximale d'oxygène commence déjà à diminuer et les performances se ressentent déjà.
2000-5500m Les effets immédiats de l'hypoxie sont ressentis ( hyperventilation, tachycardie,...) durant des exercices de faible intensité et au repos.
>5500m La vie permanente est impossible. Une ascension trop rapide peut s'avérer dangereuse. Ainsi les phases d'adaptation sont nécessaires afin de diminuer les risques de pathologies de haute altitude.
Tableaux représentant les ressentis de l'homme en fonction de l'altitude
Comme on l'a vu dans les différentes phases d'acclimatation, à différentes échelles de temps, le corps va mettre en place plusieurs mécanismes afin de contrer les effets de l'altitude . La pression partielle va entraîner un plus faible apport en oxygène aux organes dans le corps.
Ce dernier a donc plusieurs possibilités pour répondre à ce problème:
- soit d'augmenter le volume d'oxygène apporté en accélérant le rythme cardiaque ou le débit ventilatoire (1ère phase ).
- soit d'augmenter le nombre de globules rouges dans le sang tout en gardant un rythme cardiaque et un débit ventilatoire normals (2ème phase).
Les sportifs s'entraînent en altitude pour ce dernier. En effet, lorsqu'ils redescendront en basse altitude, grâce à l'augmentation de globules rouges, la quantité d'oxygène transportée par volume sanguin sera augmentée permettant ainsi d'assurer un apport en oxygène aux muscles plus important lors des efforts sportifs : leurs performances sportives en seront améliorées pendant quelques semaines.
4) Interêt physiologique de l'altitude
