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Hypoxie: voulez-vous - core.ac.uk · une enzyme-clé de la glycolyse. Cela signifie que lorsque son activité augmente, toute la chaîne s'accélère, On peut donc brûler plus

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antiviraux dans le cadre des premières trithé-rapies, parvenant ainsi enfin à sauver lesmalades. Dans un contexte beaucoup moinstragique, on se trouve face au même cas defigure en physiologie du sport. Des cher-cheurs ont eu l'audace de coupier les prin-cipes de l'entrainement en altitude à ceux desséances à très hautes intensités, donnaritainsi naissance à un nouveau type de prépa-ration que l'on propose de désigner par lesinitiales SIT (Sprint Interval Training)auxquelles on ajoute un H pour Hypoxie. «live high, tl'ain low>>:cela 'ait beaucoup de route entre les deux!

orsqu'on associe deux traite-ments, il arrive que le résultatcorresponde à la somme deleurs actions respectives. C' estmême la situation la plusfréquente. Plus rarement. on

constate un phénomène d'inhibition et do ncune finalité moindre que celle à laquelle ons'attendait. Parfois, c'est I'inverse. Les deuxtraitements s'arnplifient l'un l'autre et lesconséquences dépassent la somme de leurseffets pris individuellement. Exemple? Lespremières nouveIles vraiment positivesconcernant la lutte contre le Sida sonttombées en 1996 lorsque des médecinsprirent l'initiative d'associer les traitements

Le pistard britannique Chris Hoy s'entraînedans une chambre sans air. Crevant!

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Hypoxie: voulez-vouscoucher avec elle?En matière d'entraînernent en altitude, on aquasiment tout essayé. Chronologiquement,il y eut d'abord le «live high-train high» oül'on recommandait de vivre et de s'entraineren montagne comme le font les athlètes enstage à !ten au Kenya, à Ifrane au Maroc, àFont-Romeu en France, à Saint-Moritz enSuisse ou dans toutes ces stations en alti-tude. Idéalernent, on recommande demonter entre 2000 et 2500 mètres. Au coursde ces stages, on cherche essentiellement àaugmenter la capacité du sang à transporterl'oxygène en stimulant l'érythropoïèse,c'est-à-dire la formation de nouveauxglobules rouges. Le but est donc hématolo-gique. Globalement, ce type de séjour donnede bons résultats eh ez les athlètes d'endu-rance. Mais il pose tout de même un petitproblème. L'air raréfié implique de devoirréduire les intensités d'entrainements ce qui,à la longue, peut se révéler préjudiciable auxadaptations musculaires. Imaginez quependant trois semaines, un coureur dedemi-fond s'entraine à une vitesse de17 km/ho A son retour en plaine, il risque dene pas retrouver facilement son rythme decourse en compétition, c'est-à-dire 19 km/hoPour remédier à cela, certains entraineurspréconisent donc d'associer la vie en altitude

avec des séances d'entrainernent en plaine.Cette technique connue sous le nom de «livehigh-train/ow» permet de concilier les adap-tations au niveau hématologique et la sauve-garde des bons patterns gestueis, tout enpréservant une réponse ventilatoire opti-male et en améliorant le pouvoir tampon dumuscle, c'est-à-dire sa capacité à encaisserde fortes poussées acides. On gagne sur tousles fronts! Evidemment, ces recommanda-tions sont difficiles à mettre en pratique. Amoins de loger aux abords directs d'unterminal téléphérique et de trouver une pisted'athlétisme au pied de la ligne, on perd desheures en déplacements. Pensez donc! Ilfaut descendre et remonter de la vallée aumoins une fois par jour. En voiture, il fautaussi avoir le cceur solidement accrochépour supporter tous ces lacets. Nauséeuxs'abstenir! Ou coup, beaucoup d'athlètesoptent pour I'alternative ingénieuse quiconsiste à faire venir la montagne à domi-cile, un peu comme Alphonse Allais lors-qu'il proposait de construire des vilies à lacampagne parce que l'air y est plus pur. Denombreux appareillages permettent en effetde recréer artificiellement cette plus granderareté de l'oxygène qui caractérise la prised'altitude. Les adeptes du «Live high-trainLow» restent alors sous leur tente ou dansleur chambre hypoxique pour toutes lespériodes de repos et n'en sortent que pours'entrainer tout à fait normalement.

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S'entrainer à la montagne ou dans une chambre hypoxique, est-ce exactementla même chose? Globalement, la réponse est oui. Cependant, il existe unedifférence majeure entre ces deux types d'environnement. Le premier esthypobare, le second, normobare. Voilà qui nécessite probablement de devoirréveiller quelques notions héritées de ses anciens cours de physique. La loi deDalton, vous vous rappelez? Et la loi des pressions partielles? Elle dit ensomme que la pression exercée par un gaz au sein c'un mélange gazeux estégale à la fraction de ce gaz multipliée par la pression totale du mélangegazeux. Si on applique cette loi au cas qui nous intéresse, la pression partielleen oxygène que I'on inspire (Pi02) est égale à la fraction d'oxygène dans l'airinspiré (Fi02) multipliée par la pression atmosphérique (Patm): Pi02 = Fi02 XPatm. L'hypoxie se définit comme toute situation dans laquelle la Pi02 est infé-rieure à 160mmHg qui est la valeur de la Pi02 au niveau de la mer (Fi02 =0.2093 et Patm = 760mmHg, c'ou 0.2093 X 760 = -160mmHg) (cfr table ci-dessous). Plus on monte en altitude, plus la pression atmosphérique diminueet donc le résultat de notre calcul diminue également. on parle d'hypoxiehypobare en référence à la diminution de cette pression atmosphérique. A nepas confondre avec I'hypoxie normobare ou la pression atmosphérique resteconstante et ou, à I'inverse, seulle premier facteur de notre équation (Fi02) estréduit. C'est le principe des chambres hypoxiques normobares ou I'on filtrel'alr de manière à diminuer la fraction d'oxygène (Fi02)' In fine, le résultat est le

même, la Pi02 diminue, mais la façon d'y arriver diffère quelque peu. iusqu'àprésent, tout le monde était d'accord pour dire que la diminution de la Pi02 enhypoxie déterminait les adaptations physiologiques. Dès lors, toute combi-naison de réduction de la Fi02 et/ou diminution de la pression atmosphériquedonnant la même Pi02 devait produire les mêmes réponses physiologiques.or. il semble de plus en plus avéré que les réponses induites au niveau de laventilation, de I'équilibre des fluides, du mal aigu des montagnes, du métabo-lisme de I'oxyde d'azote et de la performance sportive diffèrent quelque peuentre ces deux conditions environnementales. De manière générale, on peutaffirmer actuellement que I'hypoxie hypo bare est une condition environne-mentale plus sévère que I'hypoxie normobare, induisant des réponses physio-logiques plus importantes, sans qu'on n'en comprenne réellement les raisonsd'une telle différence.

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A fond les caissons!ous avons vu les avantages respectifs du

«live high-train high» (vivre et s' entraîner enaltitude), ceux du <<livehigh-train low» (vivreen altitude, s'entrainer en plaine). Restaitévidemment à explorer les avantages de latroisième formule, le <<live[ow-train high»(vivre en plaine, s'entrainer en altitude). lei,le but recherché n'est plus de nature hérna-tologique. De fait, ce type d'entrainement

n'augrnente pas le taux de globules rouges.L'exposition à l'hypoxie est trop courte pourstimuler ces filières. En revanche, il peutinduire des adaptations très intéressantes auniveau musculaire. Autre avantage, il serévèle assez tacile à mettre en place gräce audéveloppement des appareils délivrant unair appauvri en oxygène par l'interrnédiairede bonbon nes reliées à un masque ou, plusconfortablement, en s'installant dans deschambres d'entraînernent simulant l'alti-tude. Depuis quelques années, on observeque ce genre d'installation se généralise dansles eentres d'entralnement. Quel type d'ef-fort deit-on choisir? Chacun fait selon sesconvenances. Certains se lancent dans delongues séances d'endurance, D'autresoptent pour des programmes plus courts etplus intenses, ce qui présente aussi l'avan-tage de limiter la durée de location des

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Ppécádllllllnt, on I1 lIPVInIUPtOUtdel tIntIl hypoxiIIuIlIn phlll dl pécupépltlon (volpcl-dIIIUI). A ppéllnt, on 1iIuUlllllull1 poup 1'lnIPIÎnIP.

chambres. Une méthode semble mêmeparticulièrement performante. Elle préco-nise d'associer des efforts très durs sur desintervalles courts de 10 à 30 secondes entre-coupés de périodes de récupération de 4 à5 minutes. On répète cela 5 à 6 fois. A raisonde deux ou trois séances par sernaine, onpeut en tirer d'énormes bienfaits, Est-ce unesurprise? Pas forcément! On savait déjà queces entraînements SIT (sprint par intervaltraining) portaient leurs fruits en normoxie,c'est-à-dire au niveau de la mer (1). Onn'avait pas encore essayé en hypoxie. Maisles résultats des premières expériences sontencourageants avec une amélioration desparamètres qui semble ne pas résulter de lasimple addition des deux types de sollicita-tions, mais dépendre plutót d'un processusd'exacerbation réciproque selon la formule:altitude + intensité = mélange détonnant!

PFK: I'enzyme qui monte,qui monteDans le cadre d'une expérience très récente,trois groupes de sportifs ont été testés avantet à l'issue d'une période de six semaines(2). Les premiers étaient laissés au repos etservaient de groupe contröle, Les sujets dudeuxième groupe s'entrainaient sur vélo fixeà des intensités élevées en normoxie (SIT).Quant au troisième groupe, il suivait lemême program me que le deuxièrne, maisdans une chambre pouvant créer une atmo-sphère hypoxique correspondant à une alti-tude simulée d'environ 3000 mètres (SITH).Pour les groupes 2 et 3, chaque séancecommençait par un échauffement de10 minutes à 100 watts, suivi d'une série desprints de 30 secondes, séparés par unerécupération de 4 minutes 30 secondes àune intensité de 50 watts. Ensuite, les sujetsdevaient effectuer un retour au calme de 15minutes à 100 watts. Le program meprévoyait trois séances de ce type parsernaine, soit 18 séances en tout. Quant aunombre de sprints, il passait de 4 lors de lapremière semaine à 9 au cours de la sixièmeet dernière semaine. Avant et après ce proto-cole, des biopsies musculaires avaient étéprévues pour mesurer d'éventuelles diffé-rences. On ne fut pas déçu! L'activité d'uneenzyme appelée phosphofructokinase (PFK)grimpait en flèche à l'issue de ceprogramme. Par rapport au groupecontróle, son activité passait ainsi de +57%chez ceux qui s'étaient entraînés en hypoxiecontre +19% seulement dans le groupe en

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normoxie. Or cette phosphofructokinase estune enzyme-clé de la glycolyse. Cela signifieque lorsque son activité augmente, toute lachaîne s'accélère, On peut donc brûler plusde sucre et produire plus d'énergie, Lessportifs en tireront logiquement profit dansle cadre d'exercices courts et intenses dutype de ceux qui constituaient les séances.Mais pas seulement! II semble en effet queces adaptations soient également bénéfiquespour les performances en endurance etqu'elles améliorent même le métabolismeaérobie. Comment est-ce possible? Deprime abord, on pourrait se dire que chaqueeffort est trop court pour solliciter la filièreaérobie. Mais il faut tenir compte de leurnombre et des durées réduites de récupéra-tion entre les sprints. Lors des dernières

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exécutions, les filières anaérobies sont unpeu émoussées et ne peuvent plus travailierde manière optimale. Elles laissent alors lesfilières aérobies prendre le relais, qui finis-sent par se renforcer. Les tests à l'issue del'expérience ont ainsi révélé un net recul du

seuil lactate dans le groupe entraîné enhypoxie, ce qui peut être interprété commeune amélioration du métabolisme aérobiepuisque pour une même concentrationsous-maximale en lactate, le travail réaliséétait plus important.

l'HIF JUSTIFIE lES MOVENS La parution des résuJtats des premièresexpériences eut évidemment pour effet

d'intriguer beaucoup Je monde scientifique, tant Je mariage des hautes intensités d'effort et deJ'hypoxie paraissait efficace. Reste à lui donner du sens du point de vue théorique. En science, il nesuffit pas de découvrir quelque chose. 11 faut aussi lui associer une explication rationnelle. Dans cecas-ei, il semble que tout se joue au niveau d'une molécule appelée HIF-1 pour hypoxia-induciblefactor-1. Comme son nom I'indique, cette molécule est activée lorsque I'oxygène vient à manquerau niveau cellulaire. Une activation de HIF-1 est associée à une augmentation de la densité mito-chondriale. En clair, la ceiluie musculaire construit davantage de ces précieuses petites centralesqui lui permettent de mieux répondre aux exigences énergétiques. Elle produit aussi plus d'en-zymes glycolytiques (comme la fameuse phosphofuctokinase) afin de mieux brûler les carburantsde réserve. Last but not least, les capillaires sanguins se multiplient sous I'effet d'une sécrétionaccrue d'une hormone appelée VEGF(vascular endothelial growth factor). Bref le muscle est mieuxirrigué. Tous ces avantages comptent évidemment lorsqu'on doit produire un effort court etintense. Mais pas seulement. Les athlètes d'endurance devraient pouvoir en tirer profit eux aussi.

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Vade retro lactateLors de cette expérience, les analyses biolo-giques étaient complétées par deux testsd'effort, soit une mesure de V02 max enlaboratoire et une épreuve de terrain quiconsistait à faire le plus de kilomètrespossible dans une épreuve contre-la-rnontrede 10 minutes. Allait-on retrouver des diffé-rences aussi marquées entre les deuxgroupes que pour la phosphofructokinase?Non! L'amélioration du métabolismeaérobie suite au SIT en hypoxie ne s'esttrad uite ni par une amélioration de laconsommation maximale d'oxygène ni parune augmentation du travail fourni au coursdu test de 10 minutes. Il semble donc que lesfilières anaérobies soient positivementmodifiées par le SIT en hypoxie et que l'effetsur les filières aérobies soit moins flagrant.

Galen Rupp, Mo Farah et Dathan Rltzenheln,tous les chemins mènent à Font-Romeu.

Voilà les conclusions de cette premièreexpérience. Mais, vous le savez, en science,on aime tester et re-tester les études pourconfirmer ou infirmer leurs résultats. Et siles tests se font de manière indépendante,par des groupes de recherches différents,c'est encore mieux. Dans le cas précis, ungroupe de chercheurs suisses s' est attelé à latäche de vérification (3). Utilisant un proto-cole d'entraînement et d'hypoxie similaire àla première étude, ils ont obtenu eux aussiune augmentation plus marquée de l'activité

Le trlathlète danols Jlmmy Johnsen prépareses Ironmen à grandes vitesses

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glycolytique en hypoxie par rapport aumême entraînement au niveau de la mer. Depl us, dans cette étude, la résistance à lafatigue a été testée lors de sprints répétés.Alors que la puissance développée lors dessprints était améliorée de manière similaireentre les groupes hypoxie et normoxie, lenombre de sprints pouvant être effectués àhaute puissance était augmenté uniquementdans le groupe hypoxie. L'entrainement enhypoxie permettait donc très clairement dereculer le seuil de fatigue, ce qui n' était pas lecas pour le groupe s'étant entraîné ennormoxie. Tout comme dans la premièreétude, les résultats aux tests de performancevisant à tester les filières aérobies n'étaientmodifiés dans aucun des groupes. Précisonsque ces tests ne duraient que quelquesminutes et visaient donc uniquement àmesurer la puissance maximale du métabo-

lisme aérobie. Au vu des résultats de cesdeux études, il semblerait logique de préco-niser ce genre d'entraînement aux joueursde sports collectifs qui sont amenés à effec-tuer des séries de sprints répétés entrecou-pées de périodes de récupération plus oumoins longues en fonction de la discipline.Cependant, bien que le SIT en hypoxie nesemble pas apporter de plus-value au niveaudes tests maximaux d'endurance, il n'est pasexclu que les athlètes d'endurance ne puis-sent pas bénéficier de ce type d'entraîne-ment. En effet, le recul du seuil lactateest une donnée importante dans denombreuses disciplines dont la durée estd'au moins 30 minutes. Or dans les deuxétudes, aucun test ne durait aussi long-tem ps. Ce sera donc une des prochaineshypothèses à explorer. On n'a pas fini d'en-tendre parler du SITH!Louise Deldicque (KU Leuven)et Marc Francaux(Université Catholique de Louvain)

Références(1) Gibala and McGee. Metabo/ic Adaptations to Short-termHigh-Intensity Interval Training: A Little Pain for a Lot ofGain. Exere Sport Sci Rev. 2008: 36(2): 58-63(2) Puype et al. Sprint interval training in hypoxia stimulatesglycolytic enzyme activity. Med Sci Sports Exere. 2013:45(11):2166-2174(3) Faiss et al. Significant 1II0lec"larand systemu:adaptationsafter repeated sprint training in hypoxia. PLoS One. 2013:8(2):e56522