3 s2.0-b978229470dh3591500045-main

35

4 Réalisation pratique et analyse d’une épreuve d’effort cardiorespiratoire*

RÉALISATION PRATIQUE

Locaux et personnel

La qualité des mesures dépend bien sûr de la qualité de l’ergospiromètre, maisaussi des locaux où elles sont réalisées et de la rigueur des utilisateurs. Lelaboratoire d’ergométrie doit être spacieux et bien ventilé pour que lacomposition de l’air inspiré soit proche des normes (20,93 % O2 et 0,03 %CO2). Il doit comporter un thermomètre, un baromètre et un hygromètre. Lesconditions idéales pour la réalisation du test sont un degré d’hygrométriecompris entre 50 et 60 % et une température entre 15 et 20 °C et en tout casinférieure à 25°C. Ces conditions doivent être constantes pendant tout le test.Outre l’ergospiromètre et l’électrocardiographe, une toise, une balance et uneéventuelle pince à plis cutanés doivent être utilisables. Au minimum deuxpersonnes, dont un médecin, doivent être présentes lors du test. Le personnelencadrant, outre ses compétences spécifiques en cardiologie, pneumologie oumédecine du sport, doit posséder des connaissances en physiologie de l’effortet en réanimation. Un matériel de réanimation en état de marche doit êtreaisément accessible. Il doit être régulièrement testé et accompagné desprocédures d’entretien et d’utilisation. Enfin, les procédures d’évacuationd’urgence des patients doivent être écrites et clairement visibles.

Avant l’épreuve d’effort

L’interrogatoire précise le type et la sévérité des symptômes d’effort, l’horaire dela dernière prise alimentaire et recherche la prise de médicaments pouvantinfluer sur l’interprétation des résultats. Un examen physique, la vérification del’indication et d’absence de contre-indication (tableau 5) à l’épreuve d’effortcardiorespiratoire, ainsi qu’un électrocardiogramme (ECG) de repos sont obliga-toires. La préparation du patient est identique à celle des épreuves d’effortstandard. Le positionnement des électrodes des dérivations précordiales pourl’ECG d’effort n’a pas de caractère spécifique. Pour les dérivations périphériques,

* Remerciements au Docteur J.-C. Verdier pour la critique constructive de ce chapitre.

Aspects pratiques de l’épreuve d’effort cardiorespiratoire

36

il est recommandé de placer les électrodes dans la région sous-claviculaire droite(R), parasternale (L) et sous-costales droite (F) et gauche (N). Le suivi de l’ECGa trois intérêts : le calcul précis de la fréquence cardiaque, l’analyse de larepolarisation et la détection des arythmies. La qualité requise du tracé est lamême que pour toute épreuve d’effort et il est recommandé d’utiliser un matérielpermettant au moins de visualiser à la fois un tracé direct et un complexemoyenné avec possibilité d’impression programmée et instantanée.

Tableau 5 – Contre-indications à l‘épreuve d’effort cardiorespiratoire

Contre-indications absolues Syndrome coronarien aigu ≤ 3-5 joursPatient déséquilibré

Hémodynamique, coronaires, rythmePoumons, inflammation, endocrinologie, rein, infection

SyncopeValvulopathies sténosantes serrées et/ou symptomatiquesCardiomyopathie hypertrophique obstructive importanteEndocardite, myocardite et péricardite aiguësSuspicion de dissection aortiqueThrombus intracavitaire volumineux ou pédiculéAccident thrombo-embolique récent HTAP de repos > 60 mm HgHypoxémie de repos avec SaO2 < 85 % en air ambiant*Affection inflammatoire ou infectieuse évolutiveDéficit mental limitant la réalisation de l’épreuve

Contre-indications relatives**Sténose du tronc coronaire ou équivalentTachy- ou brady-arythmies, BAV de haut degréValvulopathies sténosantes modérées Cardiomyopathie obstructive modérée HTA non equilibrée (PAs ≥ 200 mmHg et ou PAd ≥ 110 mmHg)HTAP modérée à sévèreInsuffisance respiratoire aiguëDésordres électrolytiques et anémieHandicap mental, neurologique et/ou locomoteur Dernières semaines de grossesse ou si compliquée

* L’examen peut être réalisé sous oxygène** Le choix sera guidé par le rapport bénéfices/risques pour le patientBAV : bloc atrio-ventriculaire ; HTA : hypertension artérielle ; PA : pression artérielle ; PAd : pressionartérielle diastolique ; PAs : pression artérielle systolique ; HTAP : hypertension artérielle pulmonaire ;SaO2 : pourcentage de saturation de l’hémoglobine en oxygène dans le sang artériel.

Réalisation pratique et analyse d’une épreuve d’effort cardiorespiratoire

37

Choix du protocole d’exercice

Deux grands types de protocoles sont utilisables :• les protocoles rectangulaires, ou discontinus, où la progression se fait avec des

paliers d’effort à charge constante d’une durée de 5 à 10 minutes, entrecoupésde phases de récupération de quelques minutes ;

• les protocoles triangulaires, ou continus, avec une augmentation régulière dela charge imposée, permanente dans les protocoles en rampe, ou par paliersd’une durée en règle de 1 à 2 minutes.

Les valeurs maximales de consommation d’oxygène diffèrent peu entre lesdeux protocoles, à la condition que dans les triangulaires, l’incrément despaliers ne soit pas trop élevé et qu’ils soient assez longs pour que lemétabolisme aérobie ait le temps de s’adapter. Les protocoles continus sontles plus utilisés en routine. Les discontinus sont réservés à la recherche, àl’analyse de la cinétique d’adaptation de la VO2 et/ou à la déterminationprécise du coût énergétique. Sur tapis roulant, ils peuvent être imposés par unimpératif technique, mesure de PA ou prélèvement sanguin. L’épreuve d’effort cardiorespiratoire nécessite une individualisation du proto-cole. Que les sujets soient sédentaires sains, patients, sportifs, la durée idéalede l’exercice doit être de 10 minutes et dans tous les cas comprise entre 8 et15 minutes. Une durée plus courte ne permet pas l’utilisation optimale dusystème aérobie, dont nous avons vu l’inertie, et une durée prolongée risquede limiter la performance par une fatigue précoce. Pour garder une linéarité dela relation VO2/intensité de l’exercice, les protocoles en rampe avec uneaugmentation programmée constante de la puissance ou avec des palierscourts sont à privilégier. À cette durée effective d’effort de 10 minutes, ilconvient d’ajouter les 2 minutes minimales d’enregistrement de repos, les2 minutes d’échauffement (souvent recommandé) et la récupération, qui serad’au moins 6 minutes. Sur ergocycle, des paliers d’incrément adaptés et de durée brève (5 à 25 Wpar minute) permettent une bonne adaptation du VO2. Chez les patients, lesprotocoles en rampe qui majorent la puissance maximale développée de 5 %en moyenne ou avec un incrément de 5 à 20 W par minute sont les plussouvent utilisés. Chez les sujets à priori sains ou les sportifs, les incrémentspeuvent être plus importants (20 à 50 W). La première étape d’individualisa-tion du protocole est le calcul du VO2 max théorique et de la puissance enwatts correspondante du sujet. Ces paramètres sont en règle calculés parl’ergospiromètre une fois que les données individuelles, sexe, âge, poids ettaille lui ont été fournies. Il convient de connaître la formule utilisée par lamachine ou au moins de savoir si elle a été établie sur ergocycle ou sur tapisroulant, qui majore, rappelons le, le VO2 max de 10 % en moyenne.


38

Il existe plusieurs équations d’estimation (+/- 20 %) du VO2max théorique,qui pour la plupart ont été établies à partir d’échantillons assez modestes depopulations sédentaires non fumeurs d’Amérique du Nord et d’Europe. Au vude la bonne correspondance des différentes formules proposées nous avonschoisi une formule composite récemment validée par Cooper et Storer(tableau 6). Des équations spécifiques sont aussi proposées (tableau 6) pourrépondre aux spécificités de l’enfant et au rôle de l’activité physiquehabituelle du sujet. Chez le sujet sédentaire sain, il ne faut pas hésiter àmajorer de 10 % la valeur théorique calculée pour tenir compte desvariabilités individuelles. À l’inverse, comme les malades sont toujourssurestimés par les équations d’estimation, la valeur théorique peut êtrediminuée de 20 à 40 %.

La puissance développée sur un ergocycle est le produit de la charge imposéepar la fréquence de pédalage. Elle s’exprime en watts ou kilo pound meter(kpm).min-1 avec l’équivalence 1 W = 6 kpm.min-1. Lors du pédalage à vide,le coût énergétique du travail mécanique des jambes équivaut à une puissancedéveloppée voisine de 10-20 W. Sur les ergocycles à frein électromagnétique,la charge imposée s’adapte à la fréquence de pédalage. Dans le cas d’un

Tableau 6 – Équations pour le calcul du débit d’oxygène consommé maximal théorique

(VO2 max en mL.min-1)

Équation Hommes Femmes

1 Ergocycle [50,02-0,394(A)] × (P) [42,83-0,371(A)] × (P)

2 Tapis roulant Équation 1 × 1,1 Équation 1 × 1,1

3 Surpoids* {[0,07165(T)-0,0518] × [44,22-0,394(A)] + 0,0058(P)}10-3

{[0,0626(T)-0,0455] × [37,03-0,371(A)] + 0,0058(P)}10-3

3 Ergocycle [1113+197,1(APS)+14,3(P)+4,9(T)-24,5(A)] × 10-3

[535+103,2(APS)+8,3(P)+5,4(T)-14,5(A)] × 10-3

4 Ergocycle 43,6(T) – 454752,8(P) – 303,4

22,5(T) – 183728,5(P) + 288,1

L’équation 1 de Cooper et Storer est une équation composite validée, établie à partir de la plupart deséquations proposées. Équations 1 et 2 de Cooper et Storer, équation 3 de Neder ; équation 4 pourenfants de 6 à 17 ans.* Surpoids si P > [70,6(T) – 51,8] pour les hommes et [62,6(T) – 45,5] pour les femmes, d’aprèsCooper et Storer. Chez les sportifs, la masse musculaire doit être prise en considération.P : poids actuel en kg ; T : taille en cm ; A : âge en années ; APS : score d’activité physiquehebdomadaire 1 : < 1 heure, 2: 1-3 heures, 3 : 3-6 heures, 4 : > 6 heures.


39

ergocycle à frein mécanique, moins coûteux, la charge est fixe, imposant unefréquence de pédalage stable (60 à 80 cycles/min en règle) pour maintenir unepuissance constante. Cependant, à puissance constante, plus la fréquence depédalage est élevée, plus les niveaux de tachycardie et de VO2 sont importants.La consommation maximale d’oxygène peut aussi être augmentée en cas defréquence de pédalage rapide. Ainsi, une fréquence de pédalage de60-70 cycles par minute, qui peut être fournie au sujet sous forme d’un signalvisuel ou auditif, est recommandée. Une fois le VO2 max estimé, il est possible de calculer la puissance maximalethéorique, PMT, (encadré 1). Ce calcul doit tenir compte du VO2 utilisé pourle pédalage à vide et les autres fonctions de l’organisme, estimé parl’équation 13.

Équation 13VO2 (mL.min-1) = 5,8(P) + 151où P correspond au poids du patient en kg.

La PMT est obtenu en utilisant le coût énergétique moyen d’un watt, qui esten moyenne de 10,3 mLO2.W-1 et de 12 mLO2.W-1, respectivement sur unergocycle électromagnétique (équation 14) et mécanique (équation 15).

Équation 14P maximale (W) = [VO2 max prédite (mL.min-1) – (5,8(P) +151)]/10,3pour un ergocycle électromagnétique.

Équation 15P maximale (W) = [VO2 max prédite (mL.min-1) – (5,8(P) +151)]/12pour un ergocycle mécanique.

Comme la relation P-VO2 est linéaire avant SV1, il est recommandé de vérifierlors des premiers paliers de l’épreuve d’effort que le VO2 calculé est cohérentavec la puissance développée. Deux équations (16 et 17), qui aboutissent àdes résultats proches, sont utilisables pour calculer le coût énergétique d’uneffort réalisé en état stable.

Équation 16VO2 = 10,3(W) + 5,8(P) +151avec 10,3 = coût énergétique moyen d’1 watt ; W : puissance développée en watts ; P : poidsen kg ; et 5,8 (P) +151 = coût énergétique moyen du pédalage à vide.

Équation 17VO2 = 12(W) + 3,5(P)avec W : puissance développée en watts ; P : poids en kg.

Il est important de noter que l’application de ces équations n’est pas valablepour estimer avec précision le VO2 max à partir de la PMA.


40

Sur tapis roulant, les VO2max obtenus sont plus élevés en cas d’incrément depente. Ainsi, en dehors des sportifs, il est recommandé de garder une vitesseconstante et d’augmenter la pente de manière progressive. En effet, à mêmeallure, le passage de la marche à la course augmente beaucoup le coûténergétique, surtout chez les patients. Le fait de se tenir aux barres, qui diminuele coût énergétique de près de 15 %, permet d’augmenter la consommationmaximale d’oxygène. De nombreux protocoles sont proposés sur tapis roulant,ce qui signifie qu’aucun n’est parfait. Le contenu de certains d’entre eux estdétaillé dans le tableau 7. Beaucoup sont assez anciens, peu linéaires et avecdes paliers de longue durée, ce qui peut gêner la détermination du « seuil »ventilatoire. Ils sont en règle mal adaptés à l’épreuve d’effort cardiorespiratoire.Les protocoles de base sont utilisables pour les sujets sains, alors que lesmêmes protocoles « modifiés » qui sont plus progressifs sont à priori plusadaptés aux patients. Le Bruce standard pour lequel l’incrément de palieréquivaut environ à 50 W (2 – 4 METs) est trop dur pour les patients. Le Naughtonmodifié dont l’incrément est voisin de 1 MET toutes les 2 minutes ou le Weber(voir classification de Weber pour les insuffisants cardiaques – tableau 11,chapitre 5) sont mieux adaptés aux patients. Un test individualisé sur tapisroulant peut être utilisé. Il est basé sur la détermination individuelle d’une allurede marche aisée sans pente maintenue 3 minutes suivie d’un incrémentindividuel de la pente de 0,5 à 1,5 % par minute adaptée au niveau de lapratique physique pour obtenir un effort maximal en 10 minutes. Le coût énergétique en oxygène sur tapis roulant peut être estimé (équation 18)à partir de la vitesse, de la pente et du type d’effort, marche ou course. La vitessev est exprimée en en m.min-1 (1 mile.h-1 = 1,6 km.h-1= 26,8 m.min-1) et lapente p en %.

Encadré 1

Exemple d’individualisation d’un protocole de test d’effort sur ergocycle

électromagnétique

Homme de 40 ans, 180 cm, 75 kg, pratiquant 4 heures de cyclisme par semaineLe VO2max théorique est calculé par la formule VO2max = [50,02-0,394(A)] × (P)= 2570 mL.min-1. La puissance maximale théorique (PMT) correspondante estcalculée par l’équation VO2max théorique – VO2 pour pédalage à vide/10,3. Le VO2pour pédalage à vide est estimé par l’équation 5,8(P) +151, ici = 586 mL.min-1

et PMT = 250 W. Cette PMT doit être indexée par le niveau de pratique sportive,donc ici majorée de 40 %, soit 350 W. L’effort débutera à 30 % de la PMT, soit100 W, qui servira d’échauffement pendant 2 minutes. Pour des paliers de1 minute et une durée d’effort proche de 10 minutes, l’incrément des palierssuivants sera de 250/10, soit 25 W.min-1.


41

Équation 18VO2 (mL.min-1.kg-1) = VO2 v + VO2 p + VO2 reposavec VO2 v = dépense énergétique pour le déplacement horizontal à la vitesse v ;VO2 p = dépense énergétique pour le déplacement vertical imposé par la pente p ; VO2 repos = 3,5 mL.min-1.kg-1

En cas de marche VO2 v = 0,1 v et VO2 p = 1,8 p vEn cas de course VO2 v = 0,2 v et VO2 p = (1,8 p.v) 0,5Ainsi, pour un sujet qui marche à 2,5 mile.h-1 avec 5 % de pente, son VO2 estde :(0,1 × 2,5 × 26,8) + (1,8 × 0,05 × 2,5 × 26,8) + 3,5 = 6,7 + 5,2 + 3,5= 15,4 mL.min-1.kg-1.Dans tous les cas, la récupération doit durer au moins 6 minutes. Pourprévenir les malaises vagaux, elle peut être active pendant 2 minutes à faiblepuissance (20-30 W ou marche à allure individuelle sans pente), puis passive.Le recueil des gaz expirés doit être poursuivi au moins 3 minutes. En casd’anomalie électrocardiographique, tensionnelle, ou de saturation artérielle, ilest recommandé de poursuivre la surveillance jusqu’à sa normalisation.

Calibration et maintenance du matériel

Elle est essentielle et incontournable. La qualité de la calibration journalière del’ergospiromètre a une place majeure pour la validité des résultats. En effet, il

Tableau 7 – Description de certains protocoles utilisables sur tapis roulant surtout pour les

patients cardiaques

Bruce modifié Naughton modifié Weber Pic study

Palier 3 minutes Palier 3 minutes Palier 2 minutes Palier 2 minutes

km.h-1 % pente km.h-1 % pente km.h-1 % pente km.h-1 % pente

1,6 0 1,6 0,0 1,6 0,0 1,6 0

2,7 0 2,4 0,0 2,4 0,0 1,6 2

2,7 5 3,2 3,5 3,2 3,5 2,4 3

2,7 10 3,2 7,0 3,2 7,0 3,2 4

4,0 12 3,2 10,5 3,2 10,5 4,0 5

5,4 14 4,8 7,5 4,9 7,5 4,8 6

6,7 16 4,8 10,0 4,9 10,0 4,8 8

8,0 18 4,8 12,5 4,9 12,5 4,8 10

8,8 20 4,8 15,0 4,9 15,0 4,8 12

9,6 22 5,4 14,0 5,5 14,0 5,6 12


42

faut se rappeler que lors d’une analyse cycle à cycle les paramètres sontmesurés sur un seul cycle, puis rapportés à la minute. Une faible erreur, enparticulier sur la ventilation, peut ainsi devenir très importante.La première étape est un préchauffage, indispensable pour les analyseurs, d’aumoins 20 minutes. La calibration débute par la vérification des valeursambiantes (ATPS, température, hygrométrie, pression barométrique) et desconcentrations en O2 et CO2 du gaz étalon qui doivent être programmées dansl’appareil. C’est à partir de ces valeurs que les facteurs de correction BTPS(Body Temperature Pressure Saturated) pour les volumes pulmonaires, lacourbe-débit volume et STPD (Standard Temperature, Pressure, Dry) pour lesVO2 et VCO2 seront choisis. Le volume de l’espace mort, qui dépend du typeet de la taille du matériel de recueil des gaz expirés, masque ou emboutbuccal, doit être intégré dans l’ergospiromètre. Puis une calibration dudébitmètre est réalisée avant chaque test. Pendant l’effort, sa réponses’accordera aux données de la calibration pré-test. Il est conseillé de calibrer avec le tube de prélèvement des gaz, qui est en règlesitué entre la bouche et le capteur de débit en place. La gamme des débitsventilatoires à l’effort est comprise entre 0 et 15 L.s-1, donc la calibrationmanuelle ou automatique doit être faite à bas et haut débit. En cas decalibration manuelle, le volume ventilé par la seringue doit être régulièrementvérifié. La calibration des analyseurs de gaz doit être au moins journalière etrépétée en cas d’utilisation très importante du système, de variations possiblesde la composition du gaz ambiant et/ou de mesures paraissant aberrantes.Bien sûr, le circuit de calibration ne doit pas présenter de fuite et l’idéal estd’utiliser le circuit de mesure comme circuit de calibration. En règle automa-tique, elle se fait le plus souvent à partir de deux échantillons gazeux, l’airambiant (O2 : 20,93 % et CO2 : 0,03 %) et un gaz de composition connue(O2 : 12 à 18 % et CO2 : 3 à 8 %) dont la composition doit être très précise(0,02 %). En effet, la précision d’un analyseur ne peut être supérieure à celleétablie pour les gaz d’échantillonnage utilisés. La pression du gaz qui arrive àl’analyseur doit être suffisante, voisine de la pression ambiante, et stable. Ilfaut donc veiller à ce que la bouteille de gaz d’échantillonnage garde unepression suffisante. Le débit moyen de prélèvement du gaz à analyser doit êtrecompris entre 200 et 300 mL.min-1 et la vitesse du flux du gaz de calibrationdoit bien sûr être supérieure à la fréquence d’échantillonnage. L’étalonnage desanalyseurs permet l’ajustement de leur zéro de référence (« offset » sur laplupart des appareils) et de leur sensibilité (« gain »). La précision recom-mandée pour les analyseurs de CO2 et d’O2 est de ± 0,3.10-3 à± 0,5.10-3 %. Pour chaque gaz, une droite de référence reliant les valeurs desdeux échantillons analysés est construite. Les analyseurs vont ensuite secalibrer sur les valeurs programmées. Les données de la calibration doivent


43

être enregistrées (figure 11). Les données des différentes calibrations devrontêtre consignées dans un recueil pour suivre une dérive éventuelle du matériel,seulement détectable par la comparaison des valeurs d’étalonnage répétées.Une nouvelle calibration peut aussi être réalisée à la fin du test, ce qui permetde détecter une éventuelle dérive au cours du test. La maintenance desappareils doit suivre les recommandations spécifiques ainsi que le calendrierdes constructeurs et doit aussi être colligée sur un document attitré. Lavérification des éléments du circuit respiratoire doit être hebdomadaire et lalinéarité des analyseurs doit être vérifiée tous les 6 mois.La qualité d’acquisition des autres paramètres, ECG, PA, saturation en oxygène(SaO2) doit aussi être vérifiée avant l’effort. Rappelons que la qualité desmesures de PA à l’effort avec les tensiomètres automatiques reste encoremédiocre. Les ergomètres doivent être calibrés au moins annuellement. La calibration dutapis roulant est plus précise si elle est réalisée avec un sujet dessus. Sa vitesse[vitesse (m.min-1) = longueur de la bande de roulement (m) × nombre derévolutions/temps (min)] et le niveau et la constance de maintien de la pentedoivent être vérifiées. Pour les ergocycles et autres ergomètres, des calibrationsstatique (tarage, zéro en l’absence de tout freinage), et dynamique (charge etfréquence) lorsqu’elle est possible, doivent être réalisées. Les autres paramè-tres, hauteur de selle et guidon, doivent aussi être périodiquement vérifiés. La validation « physiologique » vérifie l’ensemble du système d’exploration,ergomètre et système d’analyse des échanges gazeux. Dans le cadre de larecherche les VO2 calculés peuvent être comparés avec la méthode deréférence associant sac de Douglas, spiromètre de Tissot et méthode deHaldane ou Scholander. Dans les autres cas, il suffit de répéter les mesuresavec un volontaire sain du laboratoire avec un poids et un entraînement stableset familiarisé avec le test, qui consiste soit en un effort prolongé (5-10 minutes)sous maximal d’intensité constante en dessous du premier seuil ventilatoire,soit à la répétition de 2-3 paliers d’effort croissant d’au moins 4 minutes. Unedifférence de plus de 5 % par rapport à la valeur initiale impose une révisionde l’ensemble du système d’exploration.

La courbe débit volume

La spirométrie (figures 12 et 13), qui mesure les volumes lors d’inspiration etexpiration lentes et forcées, permet de déterminer la capacité vitale forcée (CVF),le volume maximum expiré en une seconde (VEMS), les débits maximum à 75,50 et 25 % de la capacité vitale (CV) et le débit expiré moyen (DEM) entre 25et 75 % de la CV (DEM 25-75). Les paramètres recueillis, comparés aux valeursthéoriques, ainsi que l’allure de la courbe débit-volume, permettent d’interpréterla plupart des troubles pulmonaires fonctionnels de repos.


44

Les paramètres mesurés évalués par rapport aux valeurs théoriques et à partirde l’allure de la courbe débit-volume permettent d’interpréter la plupart destroubles pulmonaires fonctionnels.La réalisation d’une courbe débit-volume (figure 13) avant toute épreuvecardiorespiratoire est justifiée par le fait que les pathologies explorées peuventêtre mixtes. De plus, les facteurs limitants respiratoires peuvent être appréciésà partir de la ventilation maximale minute (VMM) individuelle. Elle peut êtremesurée avant l’effort en faisant ventiler le plus vite et de la manière la plusample possible le sujet pendant 15 secondes. Ce test peut cependant être maltoléré et en pratique la ventilation maximale minute est empiriquementestimée par l’équation 19.

Équation 19VMM = 35 VEMS

Déroulement de l’épreuve d’effort

Une information précise sur le déroulement du test doit être fournie au patientet son consentement doit être obtenu. La réalisation d’un test de familiarisationest essentielle pour éviter une sous-estimation initiale (15-20 %) qui limiteraitla valeur de l’interprétation des examens ultérieurs. Lors de l’exercice, le patientdoit éviter de parler, un mode de communication par gestes doit donc êtredéfini. Le recueil des gaz expirés peut se faire avec un embout buccal et unepince nasale ou un masque facial. Le masque est mieux supporté, mais son

Figure 12 : Schéma des volumes pulmonaires explorés par la spirométrie.

VT

VRI

VRE

CVF

CPT

CRF CPT Capacité pulmonaire totaleCRF Capacité résiduelle fonctionnelleCVF Capacité vitale forcéeVRI Volume de réserve inspiratoireVT Volume courantVRE Volume de réserve expiratore


45

étanchéité doit être vérifiée pour éviter les fuites qui peuvent survenir, enparticulier en fin d’effort si le sujet baisse la tête. Le capteur de gaz expirés doitêtre placé sur le dessus du débitmètre pour éviter une souillure par la salive(figure 14). Un enregistrement d’au moins 2 minutes doit être réalisé au reposchez le sujet équipé sur l’ergomètre. Les valeurs de repos stables et acceptablessont un VE entre 6-12 L.min-1, un VO2 inférieur à 5 mL.min-1.kg-1 et un rapportd’échanges respiratoires (RER) inférieur à 0,85. Les valeurs de VO2 affichéeslors des premiers paliers d’effort (< SV1) doivent être proches des théoriquesestimées par les équations 16 ou 17. Une différence ≥ 150 mL/min évoqueune erreur dans les paramètres mesurés. L’effort sera interrompu lorsque lescritères de maximalité sont atteints ou en cas de mauvaise tolérance de l’effort(tableau 8). L’encadré 2 propose une « check-list » de réalisation d’un test.

Figure 13 : Courbe débit-volume normale.

La courbe du sujet est en bleu. La normale avec les valeurs extrêmes est schématisée en noir.CV : capacité vitale ; VRE : volume de réserve expiratoire ; CI : capacité inspiratoire ; CVF :capacité vitale forcée ; VEMS : volume expiratoire maximal en 1 seconde ; VEMS % CV max :coefficient de Tiffeneau ; DEP : débit expiré de pointe ; DEM 75, 50, 25 : débit expiré maximalà 75 % (grosses bronches), 50 % (bronches moyennes) et 25 % (petites bronches) ; DIM :débit inspiratoire maximal.

Débit [L/s]

10

5

01 2 3 4 5 6

Vol [L]

5

D/V ex

Mesuré Théo % Théo

CV MAX [L] 6,09 4,51 134,9VRE [L] 4,41 1,24 355,3CI [L] 1,68 3,27 51,3CVF [L] 5,90 4,34 136,1VEMS [L] 4,35 3,47 125,4VEMS % CV MAX [%] 71,47 77,49 92,2DEMM 25/75 [L/s] 3,10 3,77 82,2DEP [L/s] 12,19 8,57 142,1DEM 75 [L/s] 8,93 7,52 118,8DEM 50 [L/s] 4,07 4,61 88,4DEM 25 [L/s] 1,11 1,82 60,8DIM 50 [L/s] 4,41


46

Figure 14 : Schéma des deux systèmes de recueil des gaz expirés, embout buccal et pince

nasale ou masque facial.

Tableau 8 – Indications d’arrêt d’une épreuve d’effort cardiorespiratoire

Absolues- Syndrome coronarien aigu, douleur angineuse typique majeure - Trouble du rythme ventriculaire (TV) ou de conduction AV (BAV II ou III) sévère- Inadaptation PAs vérifiée, non montée (≥ 20 mm Hg) ou baisse (≥ 20 mm Hg) par rapport au palier antérieur

ou < à la PAs orthostatique de repos.- Désaturation avec SaO2 < 80 % mal tolérée - Intolérance clinique cardiaque et/ou respiratoire avec pâleur ou cyanose, hypothermie, confusion mentale,

vertiges, perte de coordination- Limitations techniques comme ECG non enregistrable et/ou ininterprétable et/ou mesure PA impossible et/ou

dysfonction de l’ergospiromètre- Désir du patient d’interrompre le testRelatives à apprécier individuellement*- Douleur angineuse typique marquée - Sous-décalage ST typique ≥ 2 mm- Fatigue et/ou essoufflement majeur- Symptômes d’asthme- Douleurs musculaires, claudication- PAs > 250 mmHg et/ou PAd > 115 mmHg- Troubles du rythme et/ou de conduction « modérés »** - Trouble de conduction, type BBG, gênant la lecture de l’ECG Effort maximal, obtention d’au moins 2 des critères classiques

* Le choix sera guidé par le rapport bénéfices/risques pour le patient** Tachyarythmie supraventriculaire, aggravation d’extrasystoles ventriculaires (nombre, foyers,répétition), bloc atrio-ventriculaire (BAV) de bas degré, baisse de la fréquence cardiaque(BBG : bloc de branche gauche ; PAs : pression artérielle systolique ; PAd : pression artériellediastolique ; TV : tachycardie ventriculaire)

Attention il faut veiller à mettre le cable désigné par une flèche verte sur le dessus du système (cf flèche bleue)

!


47

Encadré 2

Conseils pour le déroulement de l’épreuve d’effort avec analyse des échanges

gazeux

Avant le test

MatérielPréchauffage et calibration des analyseursVérification données ambiantes données par l’ergospiromètreCapteur de débit et tube d’analyse des gaz propres et secsÉtalonnage des débits et des gaz

Conseils au patientTenue vestimentaire adaptée Repas et/ou tabac depuis plus de 2-3 heuresValidation de l’indication du testInterrogatoire (symptômes ++) et examen physiqueTraitement en coursPesée du jour du patient, ± masse grasse, taillePréparation de la peau et pose des électrodesECG et pression artérielle de repos Absence de contre-indication au testInformation du patient et explication du déroulement du testRecueil consentement signé

Individualisation du testSpiromètrie au repos avec embout buccal et pince nasaleChoix de l’ergomètre Si ergocycle réglage individuel selle et guidonÉtablissement du protocole à partir des valeurs théoriquesExplication des échelles de sensation (Borg ou EVA)Mise en place saturomètre ou cathéter radialPréchauffage oreille et/ou voie d’abord veineuse si besoinChoix du masque ou embout buccal adapté au sujet Élimination d’une fuiteEnregistrement paramètres de repos sur 2-3 minutes(VO2 < 5 mL.min-1.kg-1, RER < 0,85, VE < 12-15 L.min-1)

Pendant le test

Contrôle VO2 premiers paliers (équation 16 ou 17)Fin de chaque palier (ECG, PA, sensation (échelle), prélèvement sanguin éventuel)


48

ANALYSE DES PARAMÈTRES MESURÉS

L’interprétation d’une épreuve d’effort cardiorespiratoire ne doit pas se limiterà la valeur du VO2 max. Cet examen fournit en effet de très nombreusesinformations complémentaires et son interprétation doit être multivariée.L’analyse des données obtenues se fait pour une large part par rapport auxvaleurs théoriques. Nous pouvons distinguer les paramètres primairesdirectement mesurés et les paramètres secondaires calculés à partir desprécédents. En général, les huit paramètres primaires sont les débitsventilatoires inspirés et expirés (VI et VE), la FR, les fractions moyennesinspirées et expirées d’O2 et de CO2 (FI O2, FE O2, FI CO2 et FE CO2) et lapression barométrique. La liste des paramètres secondaires ne cesse des’enrichir. Enfin, des paramètres complémentaires à l’analyse classique deséchanges gazeux à l’effort peuvent être mesurés. Le tableau 9 et laméthodologie d’analyse illustrée (en fin d’ouvrage) résument l’interprétationde l’épreuve d’effort cardiorespiratoire. Une présentation aisée pour l’analysedes différents paramètres est la représentation en 9 graphes proposée parWasserman (figure 15). D’autres présentations permettant une analyse plusciblée sont présentées en annexe.

Paramètres primaires

Débit ventilatoire et fréquence respiratoireVE et FR sont mesurés et le Vt est calculé selon l’équation 20

Équation 20Vt = VE/FR

Le Vt est le principal facteur d’adaptation et sa valeur de repos (0,5 L ou10 mL.kg-1) peut être multipliée par 5-6. La valeur de repos de la FR(8-12 cycles.min-1) peut être multipliée par 3-4 et chez un sédentaire savaleur maximale dépasse rarement 50 cycles.min-1. En fonction de la puis-sance de l’effort le VE peut être estimé (équations 21 et 22).

Fin du test

Cause subjective d’arrêt du testRécupération de 6 minutesSauvegarde puis interprétation des donnéesSi besoin ré-étalonnage des débits et des gazImpression du rapportInformation du patient sur les résultatsTransmission des résultats


49

Équation 21VE (L.min-1) = 8 + 0,315 P (W) avant SV1

Équation 22VE (L.min-1) = 5,4 + 23,9 VCO2 (L.min-1)

Tableau 9 – Paramètres normaux relevés lors d‘une épreuve d’effort cardiorespiratoire

Paramètres de fin d’effort « Normalité »

VO2 Qc

> 80-84 %T20-25 L.min-1

SV1 RER

40-80 % VO2 max T1,1-1,5

Réserve FC FC max > 80 % FMT

ΔFC/ΔVO2 6-9 F et 4-6 H (batt.100 mL-1)

πO2 > 80 % T

PAs/d 220-110 mm Hg

RV > 11 L.min-1 15-35 % VE max T

FR 35 - 60 cycles.min-1

VE/VO2 < SV1VE/VCO2 < SV2

< 34< 30

Vd/Vt <0,28<0,30 si > 40 ans

PaO2 > 80 mmHg

P(a-A) O2 < 35 mmHg

DVO2/DW 8,3-12,3 mLO2/Watt

Lactate max > 8 mmoles.L-1

C(a-v)O2 12-16 mL.100 mL-1

Échelle BorgEVA (échelle visuelle analogique)

5-8 ou 15-185-6

T : valeurs théoriques ; F : femmes ; H : hommes.(modifié d’après ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing. Am.J. Respir. Crit. CareMed. 2003 ; 167 : 211-77)


50

Fig

ure

15 :

Les

9 g

raphes

de W

ass

erm

an.

200

100

010

20

0 00

1020

100

200

2 00

04

000

6 00

0

010

200

1020

02

000

4 00

06

000

0Te

mps

[min

]

V’CO

2 [m

L.m

in–1

]V’

O2

[mL.

min

–1]

Tem

ps [m

in]

Tem

ps [m

in]

Tem

ps [m

in]

Tem

ps [m

in]

Tem

ps [m

in]

200

300

500

Char

ge

[W]

100

002

000

6 00

0

2 00

0

3 00

0

5 00

0

V’O 2

[m

L.m

in–1

]V’

CO2

[mL.

min

–1]

1 00

0

V’E

[L.m

in–1

]

50 0

200

100

V’E

[L.m

in–1

]

50 0

200

100

FC

[L.m

in–1

]

50 002060 051020

010

20

010

20

020EqCO

2Eq

O2

PETC

O2

[kPa

]PE

TO2

[kPa

]

40 010 5205,

0

3,0

2,0

1,0

VTex

[L

]FR

[L

.min

–1]

0

1,6

1,2

1,0

0,8

QR

0,6

0204080

VC

V’E

[L.m

in–1

]

200

30 10 0

100

FC

[L.m

in–1

]O

2/FC

[m

L]

50 0

6 00

0

V’O 2

[m

L.m

in–1

]V’

CO2

[mL.

min–

1 ]

2 00

0 0

6 00

0

2 00

0

0


51

La valeur du VE maximal est individuelle et n’est pas chez le sujet sainsédentaire un facteur limitant de l’exercice. En effet, à l’effort maximal, il existeune réserve ventilatoire (RV) (équation 23).

Équation 23RV = VEMM – VEMT/ VEMTavec VEMM = VE de fin d’effort et VEMT = ventilation maximale théorique.

À la fin de l’effort la RV est normalement voisine de 30 ± 10 %.

Pression barométrique et températurePar convention, le VO2 est exprimé en conditions STPD alors que lesparamètres pulmonaires sont exprimés en conditions BTPS. Le passage d’uneforme d’expression à l’autre se fait grâce à un facteur de correction obtenu àpartir de l’équation des gaz parfaits :

Équation 24VSTPD = VBTPS (PB-47/PB) × 0,88

Ce facteur de correction qui ne dépend que de la PB est appliqué automatique-ment par l’ergospiromètre. Si celui-ci ne mesure pas automatiquement lesvaleurs ambiantes de température et de PB, il convient de les lui fournir et devérifier leur stabilité journalière, voire lors de l’épreuve d’effort.

Fractions de gaz expirées en fin d’expirationVoisines de 16 % et de 4 % au repos (figure 10), FE O2 et FE CO2 diminuentet augmentent respectivement d’environ 5 % jusqu’au premier seuil ventilatoire.Au-delà du fait de l’hyperventilation marquée, les compositions des gaz expiréet inspiré sont voisines. À l’effort maximal FE O2 est voisine de 17-17,5 % etFE CO2 proche de celle de repos. Ces fractions, qui reflètent les pressionspartielles (PET) des gaz en fin d’expiration, sont faciles à mesurer mais trèsdifficiles à interpréter de manière fiable. En effet, du fait de l’inhomogénéitéventilation/perfusion et des shunts droit/gauche, il ne faut pas les assimiler auxpressions partielles artérielles de ces gaz.

La consommation d’oxygène

Calcul de la consommation d’oxygèneLa consommation d’oxygène n’est pas directement mesurée. Elle est calculée,d’où des possibilités d’erreur importantes si les paramètres ne sont pasprécisément mesurés. L’équation de Fick (équation 5), qui réclame desmesures invasives, n’est pas utilisable en routine. Une méthode alternative decalcul du VO2 basée sur l’analyse des échanges gazeux est détaillée ci-dessous.

Équation 25VO2 = VI O2 – VE O2


52

Équation 26VO2 = VI FI O2 – VE FE O2

C’est de cette équation qu’est tirée la formule classique, mais très simplifiéesuivante :

Équation 27VO2 = VE × (FI O2 – FE O2)

En réalité le VO2 n’est égal au VCO2, et donc VE n’est égal à VI, que lorsque lequotient d’échanges gazeux respiratoires (RER) = 1. Le calcul de VO2 par lesergospiromètres actuels tient compte de cette différence. Les gaz inspiré etexpiré contiennent de l’O2, du CO2 et de l’azote (N2) qui est un gaz inerte nonconsommé.

Équation 28VI FI N2=VE FE N2

Équation 29VI = VE (FE N2 / FI N2)

Équation 30VO2 = VE [FE N2/FI N2) FI O2 – FE O2

Équation 31FEO2 + FECO2 + FEN2 = FIO2 + FICO2 + FIN2 = 1

Équation 32VO2 = VE [(1 – FE O2 – FE CO2/1 – FI O2 – FI CO2) FI O2 – FE O2]

Comme au niveau de la mer pour une PB de 760 mmHg et sur air sec FIO2 =20,93 % et FICO2 = 0,03 % :

Équation 331 – FI O2 – FI CO2 = Fi N2= 0, 7904

D’où, pour finir :

Équation 34VO2 (L.min-1 STPD) = VE (L.min-1 BTPS) × [(1 – FE O2 – FE CO2/0,7904)× (0,2093 – FE O2)] × K avec K = facteur de correction BTPS/STPD.

Le calcul peut aussi se faire à partir de VI.

Critères d’obtention du VO2 max Curieusement, alors que les appareils de mesure et les protocoles d’épreuved’effort ont beaucoup évolué, les critères d’atteinte du VO2max proposés lorsde l’utilisation des sacs de Douglas ont été critiqués mais peu modifiés. Leplateau de VO2 reste le critère historique d’obtention de la consommation


53

maximale d’oxygène, bien qu’il ne soit observé que dans 50 à 75 % des caschez les sédentaires sains. Un plafonnement défini par une augmentation deVO2 inférieure à 150 mL.min-1 ou à 1,5-2 mL.kg–1.min–1 malgré une augmen-tation de la puissance de 5 à 10 % est aussi proposé. Son observation estcependant limitée par de nombreux facteurs, en particulier méthodologiques etliés au sujet exploré. Chez les patients, il est fréquent que le plateau ne soitpas observé et/ou que l’épreuve d’effort soit limitée par les symptômes. Leterme pic de VO2 est alors couramment employé. Il est par contre rarementutilisé en physiologie ou chez les sujets sains.Les autres critères classiques d’obtention du VO2max sont un RER supérieur à1,1, une lactatémie, lorsqu’elle est mesurée, supérieure à 8 mmol.L-1, unépuisement du sujet avec impossibilité de maintenir une fréquence depédalage supérieure à 40 cycles.min-1 malgré les encouragements. En cas deréalisation de gaz du sang, le pH de fin d’effort doit témoigner d’une francheacidose et être inférieur à 7,25-7,30. L’atteinte de la FMT est un critère d’arrêttrès critiquable vu les limites de ce paramètre. Le dépassement objectif dusecond seuil ventilatoire, lorsqu’il est déterminable, est parfois utilisé. Uneévaluation de la fatigue par le sujet lui-même au moyen d’une échelle visuelleanalogique ou de l’échelle de Borg est aussi parfois utile, surtout chez lespatients. Les recommandations actuelles d’interprétation de la consommation maximaled’oxygène sont résumées dans le tableau 10. Vu la variabilité de la mesure quiest voisine de 10 %, on peut dire qu’une valeur de VO2max inférieure à 80 %de la théorique est anormale et non explicable par un seul déconditionnementdans 95 % des cas. La PMA est par définition la dernière intensité d’exercicesoutenue pendant au moins la moitié de la durée du palier.

Tableau 10 – Interprétation des valeurs de VO2 max et de seuil ventilatoire en fonction

de la valeur théorique du débit maximal d’oxygène (% VO2 max théorique)

Critères de gravitéPic VO2

(% VO2 max théorique)SV1

(% VO2 max théorique)

Athlète > 140 90-120

Sujet entraîné 110-140 60-80

Sédentaire normal 90-110 50-60

Déconditionné 80-90 40-50

Diminution légère 70-80 –

Diminution modérée 50-70 –

Diminution sévère ≤ 50 < 40


54

Cinétiques d’adaptation de la consommation d’oxygèneLe développement des ergospiromètres cycle à cycle a permis l’analyse descinétiques d’adaptation du VO2 en début d’effort et lors de la récupération, quiquantifient la capacité d’adaptation de l’organisme à répondre à la contraintequ’impose un travail quantifié. Celui-ci s’adapte d’autant mieux que les temps deréponse et de récupération sont brefs. À l’inverse, une anomalie d’un dessystèmes sollicités dans le métabolisme aérobie ralentit ces cinétiques. Cescinétiques sont au mieux analysables lors d’un exercice sous-maximal constantd’au moins 6 minutes. De nombreux paramètres sont actuellement étudiés,comme la pente initiale de la relation VO2-puissance (temps de VO2 on), le déficitd’O2 qui correspond à la différence entre le VO2 mesuré et le VO2 normalementnécessaire pour développer la puissance imposée, la vitesse de récupération duVO2 (temps de VO2 off). Citons aussi la pente d’efficacité de prélèvementd’oxygène (oxygen uptake efficiency slope ou OUES) qui correspond à l’expres-sion semi-logarithmique de la relation VO2/VE. Plus cette pente est marquée etmeilleure est l’efficacité de la ventilation. Les difficultés d’analyse et d’interpréta-tion de ces paramètres limitent actuellement leur utilisation aux patients.Pour un exercice inférieur à SV1 constant d’au moins 3 minutes, l’adaptationinitiale du VO2 comprend trois composantes principales (figure 16). La phase 1d’augmentation brutale est due à l’utilisation des « réserves » d’O2, pulmonaireset sanguines, dissous et fixé sur l’hémoglobine. La phase 2, (≤ 30 secondes),correspond à l’adaptation de la respiration cellulaire du muscle squelettique. Laphase 3 correspond à l’obtention du plateau de consommation d’oxygène. Ladurée de la constante de temps, τ, d’obtention de l’équilibre de la consommationd’oxygène, augmente linéairement avec l’intensité de l’exercice. Elle est d’autantplus courte que les adaptations de prélèvement, de transport et d’utilisation del’O2 par les muscles sont bonnes. À l’arrêt de l’exercice, le VO2 diminuerapidement mais ne retrouve son niveau basal qu’après une durée plus ou moinsprolongée selon l’intensité, la durée de l’exercice et les conditions environne-mentales de sa réalisation (figure 6). Cet excès post exercice de consommationd’oxygène, ou dette d’oxygène, présente aussi plusieurs composantes qui sontfonctions de la capacité de l’organisme à fournir l’oxygène nécessaire aurétablissement de l’homéostasie des différents systèmes sollicités et à larestauration des substrats énergétiques. Les temps de VO2 on et de VO2 off sontproches et peuvent être calculés (équation 35).

Équation 35VO2 (t) = VO2(st) (1 – e-t/τ)avec VO2 (t) = VO2 au temps t après le début de l’exercice ; VO2(st)= VO2 en état stable ; τ =constante de temps ; e = base des logarithmes naturels.

La valeur normale de τ chez un sujet jeune et sain est de 38 ± 5 secondes.La constante τ est raccourcie chez les sujets entraînés et allongée en cas


55

d’anomalie cardiovasculaire ou musculaire. Chez les patients pulmonaires sonallongement semble lié au déconditionnement périphérique.

Paramètres secondaires

Les « seuils » ventilatoiresNos activités journalières ne sollicitent pratiquement jamais notre VO2max.Elles sont par contre en règle effectuées au niveau d’un essoufflement débutantcorrespondant au premier seuil ventilatoire. La réelle signification physio-logique des « seuils » est actuellement très discutée. L’hypothèse d’un excèsde production de CO2, dit non métabolique, lié à un tamponnage de l’acidosesecondaire à l’activité musculaire qui stimulerait directement les centresrespiratoires et expliquerait l’hyperventilation observée est peu probable. Deplus, le terme « seuil » est en lui-même abusif, mais sa vulgarisation fait qu’ilne paraît pas raisonnable de vouloir le changer. Ainsi, au vu de ces limites, ilnous paraît préférable de suivre le consensus de la Société française demédecine du sport, qui conseille de n’utiliser qu’une terminologie descriptiveet non physiologique pour les « seuils ».

Figure 16 : Schématisation de l’adaptation initiale du débit d’oxygène consommé (VO2)

lors d’un exercice constant prolongé d’intensité inférieure au premier seuil ventilatoire.

1,0

temps (secondes)

phase 3

phase 1

phase 2

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

0 60 120 180 240 300 360

ΔVO2 (Fraction de ΔVO2 final)


56

La détermination des « seuils » repose sur la détection de deux ruptures dansl’analyse de la cinétique de la ventilation lors d’un protocole classique. Onparle de premier (SV1) et de second (SV2) « seuils » ventilatoires. Les épreuvestriangulaires avec des paliers courts et de faibles incréments sont préférablespour la détermination des « seuils » et la période d’échauffement doit êtreexclue de la période d’analyse. La détermination des seuils ventilatoires estactuellement graphique (figure 17). Pour les faibles intensités, VE et VO2évoluent parallèlement. Au-delà d’une certaine intensité d’effort, le VE aug-mente plus vite que le VO2, cette première cassure définit SV1. Au-delà de SV1,les cinétiques de VE et de VCO2 restent parallèles jusqu’à SV2, à partir duquelVE augmente plus vite que VCO2 (figure 17). Cette apparente simplicité doitêtre tempérée par la grande variabilité interindividuelle et intra-observateursqui gênent leur détection. Les logiciels des ergospiromètres proposent unedétermination automatique, souvent prise en défaut, et qui doit donc êtresystématiquement validée visuellement par l’expérimentateur. Parfois difficile,

Figure 17 : Détermination des deux seuils ventilatoires (SV1 et SV2) à partir des cinétiques

du débit ventilatoire expiré (VE) et des équivalents respiratoires (VE/VO2 et VE/VCO2).

2

4

3

10

SV1 SV2

VO2 (L.min–1)

180

100

80

VE (L.min–1)

VE/VO2

50

40

30

repos100 150 200 250 300 350

Watts

30

40

50

VE/VCO2

VE/VCO2

VE/VO2


57

elle repose sur au moins deux critères parmi les suivants. La classiqueméthode de Beaver, ou V slope, qui met en correspondance VO2 et VCO2,n’individualise que SV1 (figure 18). L’analyse des cinétiques de VE et descinétiques des équivalents respiratoires par rapport au temps ou à l’intensitéde l’exercice permet d’individualiser SV1 et SV2 (figure 17). Le SV1 correspondà l’augmentation brutale de VE/VO2 sans augmentation associée de VE/VCO2.Le SV2 est défini par l’augmentation de VE/VCO2. L’analyse de l’évolution dePeTO2 et PeTCO2 en fonction de la durée ou de l’intensité d’effort est moinsutilisée. L’augmentation de PeTO2 correspond à SV1 et la baisse de PeTCO2 àSV2. Les « seuils » sont exprimés en pourcentage du VO2 maximal théoriqueet en mL.min-1.kg-1 de VO2. Par définition, le « seuil » correspond à la dernièrevaleur qui précède la cassure du paramètre analysé. Chez le sédentaire, etsurtout chez le sportif, les deux « seuils » sont bien individualisables. Enpathologie, seul SV1 est utilisé, SV2 n’étant pas toujours atteint. L’interpré-tation des valeurs de SV1 est résumée dans le tableau 10.

Les équivalents respiratoires Les équivalents respiratoires en O2, (VE/VO), et en CO2, (VE/VCO2), correspondentau nombre de litres d’air ventilé pour respectivement apporter un litre d’O2 àl’organisme et extraire un litre de CO2 produit. Ce sont des indices del’efficacité respiratoire. Proche de 30 au repos, ils baissent au début del’exercice, ce qui témoigne d’une meilleure homogénéité ventilation-perfusion.Suit un plateau avec des valeurs un peu plus élevées chez les adultes âgés

Figure 18 : Détermination du premier seuil ventilatoire (SV1) selon la méthode de Beaver

et al (1986).

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4

SV1

VC0 2

L.m

in–1

V02 L.min–1


58

que jeunes mais comprises entre 25 et 35. L’augmentation isolée ultérieurede VE/VO2 correspond à SV1 (figure 17). Le second seuil ventilatoire (SV2),plus tardif, correspond à l’augmentation brutale de VE/VCO2. Des valeursanormalement basses des équivalents respiratoires témoignent d’un pro-blème technique. Des valeurs élevées témoignent d’un déséquilibre ventila-tion/perfusion dû à une hyperventilation ou à une augmentation de l’espacemort physiologique. L’hyperventilation témoigne le plus souvent d’unepathologie pulmonaire chronique, avec des équivalents respiratoires élevés(40-60) au repos qui baissent peu pendant l’exercice.

La pente VO2/puissance La pente VO2/puissance (ΔVO2/ΔW) correspond au coût énergétique aérobied’un watt. Elle est linéaire avant SV1. Au-delà, il existe une dérive du VO2 dontune partie est utilisée pour d’autres fonctions que la fourniture d’énergienécessaire à l’exercice. De plus, la participation anaérobie lors des dernierspaliers d’effort augmente progressivement. Enfin, ce paramètre est proto-cole-dépendant et la pente d’accroissement est d’autant plus basse que lesincréments sont importants. Malgré tout, le coût énergétique aérobie d’un wattest bien estimé par l’équation 36 :

Équation 36ΔVO2/ΔW (mLO2.W-1) = [VO2 PMA – (5,8(P) +151)]/ PMAavec P = poids en kg et PMA = puissance maximale aérobie en watts.

Sa valeur moyenne est de 10,3 mlO2.W-1 et 95 % des valeurs normales sontcomprises entre 8,3 et 12,3 mLO2.W-1. Elle diminue avec la gravité despathologies, témoignant d’un défaut d’adaptation des systèmes cardiovascu-laire ventilatoire et métabolique. Chez le sujet entraîné, au contraire, un coûtplus faible peut témoigner d’une amélioration du geste technique.

La pente ventilation/production de gaz carboniqueLe VCO2 a deux origines, métabolique, produit par le métabolisme aérobie, etnon métabolique, résultat du « tamponnage » des protons en excès libérés lorsde l’exercice. Le rôle exact du CO2 dans les adaptations ventilatoires reste malexpliqué. VE et VCO2 interviennent dans la régulation de la pression partielleartérielle en CO2 (PaCO2) et donc du pH artériel. La pente VE/VCO2 reflètel’efficacité ventilatoire d’un sujet à l’effort. Classiquement, et en particulierchez les sujets sains, elle doit être mesurée entre le début de l’exercice et SV1.Chez le patient, il semble qu’elle puisse être calculée sur l’ensemble des pointsrecueillis. Voisine de 20-25 chez le sédentaire sain, elle peut dépasser 40 chezles patients sévères. Une pente VE/VCO2 élevée peut être due à une hyper-ventilation ou à un espace mort élevé.


59

Le rapport d’échanges gazeux respiratoiresLe RER, qui représente le rapport VCO2/VO2 mesuré à la bouche, n’est pasidentique au quotient respiratoire (QR), qui est un marqueur du métabolismetissulaire et dont la valeur reflète le pourcentage de lipides et de glucides utilisépar l’organe. Lors d’un effort sous-maximal, stable et prolongé (≥ 5 minutes),le RER se stabilise et peut être assimilé au QR de l’organisme entier. Il reflèteainsi la consommation des substrats utilisés par l’ensemble de l’organisme. LeQR est d‘autant plus bas que la consommation lipidique, plus coûteuse en O2,est importante. Lorsque seuls des lipides sont utilisés, QR = 0,7 et lorsqueseuls des glucides sont consommés, QR = 1. Enfin, un QR=0,85 correspondà un état métabolique pour lequel 50 % de l’énergie est fournie par les glucideset 50 % par les lipides.Au repos, le RER doit être stable et compris entre 0,75 et 0,85. Il diminue audébut d’un exercice progressivement croissant car le VO2 augmente plus viteque le VCO2, dont une partie est stockée dans l’organisme grâce à sa grandesolubilité. Puis le RER augmente progressivement avec l’intensité de l’effort.En récupération, le « relargage » du CO2 stocké explique l’élévation marquéedu RER. Un RER ≥ 1,10 est un des critères d’exercice maximal. Vu lavariabilité individuelle de ce paramètre, il doit être associé à d’autres critèrespour arrêter une épreuve d’effort. Pour les mêmes raisons, un RER = 1 ne doitpas être utilisé comme critère de SV1. L’hyperventilation, quelle qu’en soit lacause, est le facteur principal d’altération du RER.

Le rapport espace mort/volume courantL’espace mort physiologique, Vd, est la somme des espaces morts anatomique(trachée, bronches, …) et alvéolaire (alvéoles ventilées non perfusées). Lorsd’une mesure par ergospiromètrie, le Vd est majoré de l’espace mort artificielcréé par le masque et la turbine. Celui-ci doit donc être incorporé dansl’appareillage. Le rapport Vd/Vt, qui reflète la fraction de Vt utilisée pour le Vd,est calculé en utilisant l’équation de Bohr :

Équation 37Vd/Vt = PaCO2 – PETCO2/PaCO2avec PaCO2 : concentration artérielle en CO2 et PETCO2 : pression partielle en CO2 du gaz expiré.

Du fait de fluctuations importantes au cours du cycle ventilatoire, le rapportVd/Vt à l’exercice à partir de la seule ergospirométrie est imprécis. De plus, laPaCO2 doit être déterminée à partir des gaz du sang. Normalement à l’effort,Vt augmente et Vd diminue grâce à un meilleur rapport ventilation/perfusion.Ainsi, Vd/Vt, qui est inférieur à 0,40 au repos, baisse progressivement pendantl’effort pour atteindre 0,25-0,30 à SV1 et 0,15-0,20 en fin d’effort. CommeVd/Vt augmente avec l’âge, il faut corriger ces effets au maximum de l’effort :


60

Équation 38 VD/Vt=0,4 âge

Une augmentation de Vd/Vt au cours de l’exercice est pathologique et témoigned’un déséquilibre du rapport ventilation perfusion. L’espace mort dépendbeaucoup du type de ventilation du patient et son augmentation n’est pastoujours pathologique. Ainsi, une hyperventilation peut aussi être liée àl’anxiété caractérisée par une ventilation rapide et superficielle qui augmentel’espace mort.

La réserve cardiaque Elle est estimée par le rapport de la FC max mesurée et de la FMT. La pente« idéale » de l’accélération de la FC à l’effort peut être simplement tracée entrela FC de repos et la FMT. Son augmentation, qui témoigne d’une adaptationdu Qc principalement liée à la tachycardie, s’observe dans le décondition-nement ou l’insuffisance cardiaque sans bradycardisant. Une pente diminuéetémoigne d’une incompétence chronotrope dont plusieurs définitions sontproposées. L’index de réponse chronotrope, ICR (équation 39), indépendant dela capacité fonctionnelle et du protocole utilisé paraît mieux adapté.

Équation 39ICR (%) = (FC max – FC repos/220 – âge – FC repos) × 100

Le diagnostic d’incompétence chronotrope est posé si ICR est inférieur à 80 %.Il est aussi possible d’établir la pente de la relation adaptation chronotrope -adaptation métabolique chronotrope métabolique (relation de Wilkoff,figure 19) individuelle entre les réserves de FC et de VO2 (équation 40).

Équation 40ΔFC/ΔVO2 (batt/100mL) = (FC max – FC repos)/(VO2 max – VO2 repos)

Cette pente est normalement comprise entre 0,8 et 1,3. Pour une augmenta-tion de 100 mL de VO2, la FC augmente chez les sédentaires respectivementde 6 à 9 bpm chez les femmes et de 4 à 6 bpm chez les hommes. La penteest augmentée en cas d’insuffisance cardiaque et/ou de déconditionnement, etdiminuée en cas d’entraînement physique. Les effets des éventuelles drogueschronotropes négatives, doivent bien sûr être considérés.

Le pouls d’oxygèneLe pouls d’oxygène, Π O2, est un indice indirect du transport d’O2 cardio-pulmonaire. Il est calculé par le rapport VO2/FC et peut s’écrire d’aprèsl’équation de Fick (équation 5).


61

Équation 41Π O2 = VES × C(a-v)O2

Le Π O2 dépend donc de la contractilité myocardique, de l’apport d’O2 par lesvaisseaux et de son extraction par les muscles actifs. La C(a-v)O2 n’est pasdirectement calculable lors d’une épreuve d’effort avec analyse des échangesgazeux classique. L’augmentation du Π O2 au cours de l’exercice n’est paslinéaire. Rapide au début grâce à l’élévation simultanée du VES et de la C(a-v) O2,elle est plus lente après le SV1 car dépendante essentiellement de la C(a-v) O2.Chez le jeune adulte sédentaire sain au repos, le Π O2 compris entre3,5-4,5 mL.batt-1 atteint 12-15 mL.batt-1 en fin d’effort. Les valeurs maxi-males du Π O2 peuvent être estimées chez des sédentaires hommes (équation42) et femmes (équation 43) et pour une C(a-v)O2 maximale de 16ml/100 mlde sang.

Équation 42Π O2max (mL.batt-1) = 34,2 (T) – 44avec T = taille en mètres.

Équation 43Π O2max (mL.batt-1) = 19,0 (T) – 21,4avec T = taille en mètres.

Figure 19 : La relation chronotrope métabolique (Wilkoff 1992). FC : fréquence cardiaque ; VO2 : débit d’oxygène consommé ; % FCR = % FC max – FC repos ; % VO2R = % VO2 max – VO2 repos.

050 100

50

100

1

1,3

0,8

% VO2R

% FCR


62

Plus que les valeurs maximales et les % des valeurs théoriques du Π O2, c’estsa cinétique qui doit être analysée. Il doit normalement augmenter de manièrehyperbolique tout au long de l’exercice, voire plafonner, mais il ne doit pasdiminuer. Sa diminution témoigne d’une dysfonction myocardique, d’un apportinsuffisant en oxygène (anémie, hypoxie, ischémie périphérique) ou d’untrouble de son utilisation. Dans le cadre des cardiopathies, le Π O2 peut êtreconsidéré comme un reflet de la réserve contractile qui doit être interprétée enfonction de la FC correspondante. Ainsi selon la loi de Franck-Starling, plus laFC est basse et plus le Π O2 doit être élevé. Une FC basse avec un Π O2 faibletémoigne d’une faible réserve contractile même si sa cinétique est normale. Unplafonnement précoce et/ou une diminution du Π O2 en règle après le SV1témoignent le plus souvent d’une baisse du VES donc d’une dysfonctionventriculaire à l’effort. Un rebond de Π O2 lors de la récupération, sans baissebrutale associée de la FC, reste mal expliqué et pourrait être en faveur d’unehypertension artérielle pulmonaire d’effort.

Paramètres complémentaires

La cinétique du lactateIl est préférable d’interpréter la cinétique de la lactatémie à l’effort, plutôt quedes valeurs absolues. Cette analyse peut être justifiée en cas de suspicion demaladie métabolique ou chez le sportif. La concentration de lactate estmesurée sur des prélèvements capillaires artérialisés (doigt ou oreille) effectuésau repos (0,5-1,5 mmol.L-1), à chaque palier, au pic de l’exercice et après3 minutes de récupération. Si les prélèvements ne sont pas répétés, il estrecommandé de mesurer la lactatémie entre les minutes 4 et 6 d’un protocoleprogrammé pour durer 10 à 12 minutes, à la fin de l’effort et 3 minutes après.La lactatémie n’augmente pas linéairement avec l’intensité de l’exercice. Aprèsune possible élévation initiale (« lactate précoce ») et temporaire, la lactatémiereste relativement stable pour des exercices inférieurs à 50-60 % du VO2 max.Au-delà, l’analyse de la cinétique de la lactatémie permet d’individualiser deuxcassures qui correspondent aux « seuils » lactiques 1 et 2 (figure 20). Uneconcomitance entre les « seuils » lactiques et ventilatoires est souvent, maispas toujours, observée. Elle n’est cependant pas synonyme de lien de cause àeffet entre les deux phénomènes. La lactatémie mesurée est la résultante de la production d’acide lactique par lemuscle actif et de sa consommation par l’organisme. Son augmentation brutaleest d’autant plus tardive que sa consommation est importante. L’entraînementaméliore surtout la consommation d’acide lactique. Les valeurs de fin d’effortdoivent être interprétées en tenant compte de VO2 max. Une lactatémiesupérieure à 8 mmol.L-1 est en faveur d’un effort maximal. Des valeurs trèsélevées (≥ 10-13 mmol.L-1) avec lente augmentation à l’effort sont classiques


63

chez des sportifs très entraînés avec un VO2 max élevé. L’association à deslactatémies sous-maximales élevées, témoigne d’une altération de la capacité àfournir de l’ATP par le métabolisme aérobie comme on peut le voir chez despatients avec pathologies métaboliques ou cardiovasculaires sévères. À l’inverse,des valeurs basses évoquent une maladie de Mc Ardle ou un effort sous-maximalpar manque de motivation ou par limitation non métabolique. Enfin, des valeursproches de 4 mmol.L-1 sans seuil bien individualisable peuvent être relevéeschez des sédentaires supportant mal la fatigue musculaire.

L’ammoniémieLorsque l’ATP ne peut plus être suffisamment fourni par le métabolismeaérobie, il est régénéré par d’autres réactions (équations 44 et 45). Laconcentration d’ions ammonium augmente proportionnellement à l’intensité del’effort. Sa formation est catalysée par la myoadénylate désaminase.

Figure 20 : Effets de l’entraînement sur la cinétique de la concentration de lactate mesurée

sur sang artérialisé lors d’un exercice maximal progressivement croissant.

Seuils lactiques 1 (SL1) et 2 (SL2) avec les fréquences cardiaques (FC) correspondantesutilisables pour l’entraînement.

SL2

201816141210

200 250 350300 400 450

3

6

9

FC (bpm)

200

FC SL2

160

FC SL1

120

80

reposPMA

Km.h-1

VMA

Lactate (mmoles.L-1)

pré-entraînement post-entraînement

SL1


64

Équation 442 ADP → ATP + AMP

Équation 45AMP → inosine + NH3

Au repos, la concentration en ions ammonium est comprise entre 30 et40 µmol.L-1. En l’absence de réelles limites de concentration, l’analyse de sonévolution à l’effort doit être associée à celle d’autres paramètres. Une faibleélévation de l’ammoniémie en fin d’effort (< 40-70 µmol.L-1) témoigne d’uneffort sous-maximal surtout, si SV1 n’est pas atteint, ou plus rarement d’undéficit en myoadénylate déaminase. À l’inverse, une augmentation précoce avecammoniémie finale très élevée (> 70-120 µmol.L-1) associée à un SV1 précoceet un VO2 max faible évoquent une anomalie des systèmes aérobies parmyopathie, en particulier mitochondriale, ou pathologie cardiovasculaire sévère.

L’hématose La méthode de référence de mesure des gaz et du pH du sang reste la ponctionartérielle au niveau radial. Aisée au repos, elle est plus difficile à répéter etparfois mal supportée par le patient pendant l’effort. La mise en place d’uncathéter peut alors être préférable. Vu ses limites, les prélèvements de sangcapillaire artérialisé au lobe de l’oreille préalablement chauffé et vasodilatésont les plus utilisés. Cette méthode à priori simple nécessite rigueur etexpérience (absence de bulles d‘air dans le capillaire hépariné). De plus, elledoit être réalisée sans modification du mode ventilatoire du patient. Dans cesconditions, elle donne des valeurs fiables de la PaCO2 et du pH, maissous-estime la PaO2 de 4 à 5 mmHg, voire plus pour des valeurs élevées dePaO2. Cependant, les erreurs qui en découlent ne modifient pas l’interprétationde la normalité de la diffusion pulmonaire de l’O2 ni de l’évolution de l’espacemort à l’effort. La mesure des gaz du sang, lorsqu’elle est indiquée, doit se faireau repos et/ou à la fin de l’échauffement, au niveau de SV1 et au maximum del’effort. Ce dernier prélèvement doit être fait pendant, et non après l’exercice,vu la vitesse des modifications observées en récupération. La saturation en O2 (SaO2), qui est le rapport de la quantité d’oxyhémoglobinesur la capacité totale de fixation d’oxygène par l’hémoglobine, peut être surveilléeen continu avec un oxymètre de pouls. La SaO2 est estimée en se basant sur lescapacités d’absorption de lumière différentes de l’hémoglobine et de l’oxyhémo-globine. À l’oreille, au doigt ou au front sa précision par rapport à la mesuresanglante est de ± 2 % au dessus de 90 % de SaO2 et moindre en dessous.Pour obtenir un bon signal, un préchauffage cutané peut être nécessaire et la FCaffichée sur l’oxymètre doit être cohérente avec celle de l’ECG. Un taux élevé decarboxyhémoglobine surestime la SaO2. Du fait de la relation sigmoïde et nonlinéaire entre SaO2 et PaO2, l’oxymétrie est peu sensible pour détecter une


65

variation de l’hématose lorsque la PaO2 est supérieure à 60-70 mmHg. Chez unsujet normoxique au repos, une désaturation à l’effort ne doit être évoquée quesi une baisse marquée de la SaO2 (≥ 4 %, soit au moins 25 mmHg de PaO2)est observée. Une baisse est observée en cas de troubles de diffusion, shuntdroit-gauche et altération du rapport ventilation/perfusion. L’étude de l’hématose à l’exercice comprend aussi l’analyse de l’évolution desgradients alvéolo-artériel en O2, P(A-a)O2, et de VD qui permettent de détecterrespectivement un trouble de la diffusion ou une atteinte vasculaire pulmo-naire. P(A-a)O2 augmente à l’effort. La PAO2 est estimée par la pressionpartielle de fin d’expiration, PETO2. Il est cependant préférable de calculer lapression alvéolaire inspiratoire en oxygène, PAi O2 :

Équation 46 PAi O2 = PiO2 – PaCO2/RER avec PiO2 : pression en oxygène de l’air inspiré saturé en vapeur d’eau, soit 150 mmHg au niveaude la mer.

Ou de la calculer par l’équation 47 :

Équation 47PAO2= 0,209 (PB-47) – PaCO2 [0,209 + (0,7904/RER)]

Une bonne concordance temporelle entre le recueil des paramètres sanguinsartériels et ventilatoires pour les calculs de P(A-a)O2 et VD/Vt est indispensable.En effet, à l’effort, les valeurs de PaO2 et de SaO2 doivent être interprétées enfonction du niveau ventilatoire (VE, VE/VCO2, VD/Vt ou VA), de la situationmétabolique (RER, pH, PCO2) et des conditions circulatoires (perfusion pulmo-naire/Qc, PvO2). Le gradient P(A-a)O2 intègre l’ensemble de ces paramètres. Sonaugmentation peut être due à une altération de la diffusion alvéolo-capillaire, uneinhomogénéité ventilation/perfusion ou un shunt droit-gauche. Une diminutionexcessive de la PvO2, comme on peut la voir en cas de bas débit circulatoire ouchez les athlètes extrêmes, peut majorer cette augmentation. Le gradient alvéolo-artériel en CO2, P(a-ET)CO2, diminue à l’effort. Nul oufaiblement positif (0-3 mmHg) au repos, il devient négatif à l’effort et atteint– 4 ± 3 mmHg à la fin de l’exercice. Son augmentation est anormale et s’observeen cas de troubles du rapport ventilation/perfusion ou de shunt droit-gauche.

Le débit cardiaqueUne estimation non invasive fiable du Qc à l’effort est espérée depuis plus d’unsiècle ! Les différentes techniques proposées restent compliquées, nécessitentsouvent une bonne coopération des sujets testés et réclament un état stable,donc des paliers souvent prolongés, d’où leur validation surtout pour les effortssous-maximaux. Les techniques basées sur l’utilisation de gaz inertes ou sur leCO2 éliminé peuvent être prises en défaut chez les patients pulmonaires et/oucardiaques. Enfin, les méthodes basées sur l’impédancemétrie présentent


66

encore des erreurs de mesure en valeur absolue dans près de 30 % de cas etrestent limitées en cas de stimulateurs cardiaques. Malgré les limites de cesméthodes pour les valeurs absolues du Qc, un suivi cohérent de sa cinétiqueau cours de l’effort est le plus souvent possible. Le Qc max peut être estimée à partir du VO2max :

Équation 48 QC maximal (L.min-1) = 3,4 + 5,9 VO2 max (L.min-1)

Les pressions artérielles et la puissance cardiaqueLa mesure automatique des PA reste très critiquable actuellement. Aucunappareil, n’a à notre connaissance été réellement validé. La mesure manuelle,malgré ses limites importantes, surtout pour la mesure de la PAd, restepréférable. Les déterminations de la PAs et PAd, réalisées sur un bras détendu,se baseront respectivement sur les phases 1 et 5 des bruits de Korotkoff. Iln’existe pas de réelle valeur maximale des chiffres tensionnels. La PAd ne doitpas augmenter et en tout cas ne pas dépasser 120-130 mmHg. Pour la PAs,c’est la cinétique d’adaptation qui doit être analysée, les valeurs maximalesdevant être interprétées en fonction de la puissance développée et de l’âge dusujet (équation 49).

Équation 49PAs (mm Hg) = 120 + [(2+0,1 âge) × 0,01 W]avec W = puissance correspondante en Watts.

La PA moyenne, PAm, est utilisée pour calculer les résistances vasculairespériphériques. Elle est le plus souvent calculée à partir de la formule classiquePAm= PAd + 1/3 (PAs-PAd). Cette formule, validée au repos, n’est pasutilisable à l’effort car elle sous-estime nettement la PAm. En effet, la FC seraccourcit à l’effort, essentiellement aux dépends de la diastole.

Équation 50PAm (mmHg) = PAd + FS(PAs-PAd)avec FS = période artérielle systolique du cycle cardiaque correspondant au temps écoulé entrela fin de l’onde S et la fin de l’onde T. Ce délai doit être moyenné à partir de plusieurs cyclescardiaques successifs d’un ECG enregistré simultanément à la mesure de la PA. Au-delà de140-150 bpm, FS varie peu.

La puissance cardiaque, PCa, ou réserve physiologique cardiaque, est classique-ment calculée par l’équation 51 :

Équation 51PCa (W) = Qc × PAm × KAvec K : 2,2 10-3.

Vu la bonne relation entre Qc max et VO2max, la PCa peut aussi être estiméepar l’équation 52 :


67

Équation 52PCirc (mmHg.mL.min-1) = PAs × VO2maxPCirc : puissance circulatoire.

La différence artério-veineuse en oxygèneElle peut être explorée par la spectroscopie en infra rouge, méthode non invasivedont la validation mérite cependant d’être confirmée. La C(a-v)O2 proche au reposde 5 mL.100 ml-1 peut être estimée à l’exercice par l’équation 53 :

Équation 53C(a-v)O2 = 5,72 + (0,1 × VO2/VO2 max théorique)où l’intensité de l’exercice est exprimé en % de la VO2 max théorique.

Les données subjectivesElles sont appréciées par des échelles catégorielles, dont les plus utilisées sontcelles de Borg (échelle de 6 à 20 ou de 1 à 10) ou des échelles visuellesanalogiques, EVA, (tableau 9, figure 21). Le sujet préalablement informé surle mode d’emploi de l’échelle est interrogé à la fin de chaque palier d’effort etrépond en montrant du doigt le niveau du ressenti du symptôme. Sur leséchelles de Borg, le SV1 correspond à 3-5 ou 12-14 et l’effort maximalcorrespond à 5-8 ou 15-18. Sur une EVA, l’interruption de l’effort survient leplus souvent à 5-6 sauf chez les patients pulmonaires qui peuvent atteindre 8.Il est recommandé de recueillir les niveaux de ressenti pour les différentssymptômes dyspnée, fatigue, douleur musculaire.

Figure 21 : Utilisation d’une échelle visuelle analogique (EVA) pour chiffrer le seuil de

dyspnée ressenti par un patient (courbe et flèche roses) et un sujet sain (courbe et flèche

vertes). Le sujet met une marque sur l’EVA. L’expérimentateur chiffre le ressenti par une

échelle visible sur l’autre face de l’EVA. Les seuils de dyspnée sont représentés par les flèches.

(P : puissance de l’exercice)

100 % P max.

Asphyxie= 10

Aucun essouflement

= 0

10

0

0

EVA


68

CAS PARTICULIERS

Enfant

L’information fournie à l’enfant sur le test doit être très précise et insister sur soncaractère ludique mais aussi l’importance pour le résultat des derniers paliersmalgré leur difficulté. Les parents peuvent assister au test et ainsi encourager leurenfant. Une individualisation du protocole est aussi possible, mais des normesspécifiques doivent être utilisées. La taille intervient dans le VO2 max (tableau 6).Les enfants ont une puissance aérobie élevée mais une puissance musculairemaximale relativement limitée. Sur ergocycle, les hauteurs de selle et du pédalierdoivent être adaptés si la taille est inférieure à 1,50 m. Avant 6 ans, le tapisroulant avec un harnais de sécurité doit être privilégié. Le coût énergétique quiest supérieur de 20-30 % à celui de l’adulte est proche de 12 mLO2.W-1. Laconstante de temps, τ, est plus longue chez les enfants. La PAs peut augmentertrès faiblement, du fait de la vasodilatation importante dans cette population. LaFC max est en moyenne supérieure à 190 bpm et peut dépasser nettement200 bpm. Les causes d’arrêt sont une gêne respiratoire majeure, une douleurthoracique ou une incoordination. Les critères de maximalité sont un plafon-nement du VO2, qui est observé dans plus de 2/3 des cas, un RER supérieur à1,05-1,10 et une lactatémie au moins égale à 6 mmol.L-1.

Obésité

Dans cette population, les dépenses énergétiques basale et lors du pédalage sontmajorées par la mobilisation des membres inférieurs. Les activités « portées »sont moins surpoids-dépendantes. Le VO2 max absolu de ces sujets est souventpeu ou pas diminué, sauf déconditionnement associé. Les valeurs relatives aupoids sont par contre très pénalisées et il est préférable d’indexer le VO2 max parla masse maigre pour les comparer avec des sujets sans surpoids. Le concept ducroisement de l’utilisation des substrats glucidiques et lipidiques lors del’exercice musculaire est défini comme la puissance d’exercice pour laquellel’énergie est fournie à 70 % par les glucides et à 30 % par les lipides. Endessous, on privilégie l’utilisation des lipides et au delà celles des glucides. Chezles obèses répondant mal à l’entraînement physique classique bien conduit, il aété proposé de réaliser des épreuves d’effort sous-maximales avec des paliersprolongés, pour équilibrer le RER et le QR, afin de déterminer l’intensité d’effortindividuelle optimale pour l’utilisation des graisses.

Maladies vasculaires périphériques

L’effort peut être limité par des douleurs des membres inférieurs. Les chiffrestensionnels sont souvent élevés. Le VO2 max est faible et SV1 est précoce. Lecoût énergétique est le Π O2 sont bas.


69

Autres cas

La réalisation d’une épreuve d’effort avec analyse des échanges gazeux estcontributive en cas de symptôme d’effort non ostéo-articulaire inexpliqué et danstoutes les pathologies chroniques ayant un retentissement direct ou indirect, enparticulier par leur traitement, sur la capacité physique, tels diabète, insuffisancerénale, néoplasies.

Healthcare

3 s2.0-b978229470dh3591500045-main