La respiration en altitude
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La respiration en altitude Pascaline Pey Aymeric Michel David Bourdais-Massenet Introduction Oies à tête barrée survolant Himalaya à 9000 m. Chiens d’avalanches. O2 transporté depuis atmosphère aux cellules grâce à: la ventilation la diffusion pulmonaire la circulation la diffusion cellulaire Problème: diminution de la concentration d’oxygène dans l’air ambiant Vie en altitude ou ascension en montagne: ajustements physiologiques en réponse à l’hypoxie Plan I- Espèces naturellement adaptées à la haute altitude II- Modifications adaptatives chez les animaux III- Le mal de l’altitude chez les animaux en ascension I- Espèces naturellement adaptées à l’altitude 1-Comparaison de deux oies : Anser anser vivant à basse altitude et Anser indica dont la migration passe par l’Himalaya Le sang d’indica présente une très forte affinité pour l’O2 : résistance au stress hypotoxique. 4 aa différents au niveau de la molécule d’hémoglobine : création d’un trou déstabilisant la forme T permettant l’augmentation d’affinité. Augmentation d’autant plus marqué en présence d’inositol pentaphosphate(=2,3DPG) Comparaison des paramètres • P50 plus faible : sensibilité à O2 • Base altitude : chute de la synthèse IP 5 affinité O2 diminuée 3 2 1 0 P50 Log P Anser Anser Anser Indica 2- cas du Lhassa apso Cage thoracique Long torse Plus forte [ Hg ] Membres courts Plus grande quantité de GR II Modifications adaptatives chez les animaux : • 5 types de réponses à l’ hypoxie : adaptation respiratoire adaptation circulatoire adaptation hématologique adaptation morphologique adaptation biochimique 1 . Adaptation respiratoire • de la ventilation pour une P O2 de 100 à 45 mmHg 130 120 % 110 100 Lama • [ Oxygène ] paraît le facteur déterminant de la ventilation Chat 1- adaptation respiratoire Ventilation totale en fonction de la Po2 chez des hommes 35 30 25 20 15 10 5 0 ventilation niveau de la mer Po2 en mmHg 100 60 20 ventilation résidents en altitude Po2 en ventilation en L/mn • L’homme est le seul chez qui se manifeste une diminution de la réponse ventilatoire, atténuation de la sensibilité à l’hypoxie après un séjour durable en altitude ventilation natifs d'altitude 2 . Adaptation circulatoire • Modification du débit et du rythme cardiaque après exposition à une Hypoxie à 4000 m • PA pulmonaire car cœur droit donc cœur 60% 40% Débit Rythme 20% 0% Veau Lama 2- adaptation circulatoire • Chez les espèces étudiées, le flot sanguin est déterminé par la demande en oxygène (c’est-à-dire le métabolisme) et non par la pression partielle d’oxygène au niveau des tissus. • Cela diffère fortement de la réponse ventilatoire qui est déterminée à la fois par la demande en 02 et la PO2 sanguine. 2- adaptation circulatoire PA pulmonaire moyenne en fonction de la durée du séjour en altitude PA pulmonaire moyenne en mm Hg • Bovins: importante de PA pulmonaire moyenne • Agneaux et lama:hypertension artérielle pulmonaire beaucoup plus réduite • différences spécifiques: différences de distribution des muscles lisses, d’épaisseur et de force 120 100 80 60 40 20 0 bœuf agneau lama 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 temps en semaines 2- adaptation circulatoire • PA pulmonaire implique un travail plus important du cœur droit du volume, voire sa dilatation • Bovins européens: plus sujets à l’hypertrophie du cœur droit et dc à l’hypertension artérielle pulmonaire que les races « criollos » des hauts plateaux andins % d'hypertrophie du ventricule droit 20 15 10 5 0 Bovins porcins eurpéens bovins caprins criollos péruviens ovins 3 . Adaptation hématologique [ Hb ]. capacité de transport 02 . dépend: degré d’hypoxie adaptation (natif/ résident) affinité de l’Hb pour l’oxygène P 50 du Vigogne = 16 mm de Hg P 50 du mouton = 42 mm de Hg 3- adaptation hématologique du pourcentage d’hémoglobine est en général plus grande chez les natifs de haute altitude que chez les résidents % d'Hb chez différentes espèces au niveau de la mer et en altitude 20 Hb en g % • 15 niveau mer 10 altitude 5 0 lapin chat mouton chèvre lama chien 3- adaptation hématologique affinité de l’Hb pour l’O2: caractéristique adaptative à l’altitude • Ovins s’adaptent fort bien malgré la faible affinité de l’Hb pour l’O2…ce caractère adaptatif n’est pas la condition sine qua none de l’adaptation à l’altitude… Courbes de dissociation de l'O2 d'espèces d'altitude ou du niveau de la mer %Hb saturée en O2 • 120 100 80 60 40 20 0 vigogne guanaco homme mouton 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 PO2 en mmHg 4 . Adaptations morphologiques - Morphologie du corps différence de taille et de vitesse de croissance 4- adaptations morphologiques • • vascularisation tissulaire densité des capillaires: nouveaux ou ouvertures de vaisseaux préexistant (Mise en évidence sur myocarde de rats) • Développement pulmonaire: diamètre des alvéoles surface de diffusion (notamment chez les ovins…) 5 . Adaptations biochimiques 15 Nombre d’érythrocytes (millions par mm^ 3 de sang) 10 mer altitude 5 0 ovins lama 15 Taux d’Hb (grammes pour 100 ml) 10 mer altitude 5 0 ovins lama - Hématocrite (%) Adaptations cellulaires : [ myoglobine ] [ mitochondrie ] [ enzymes ] du métabolisme de l’ O2 synthèse de l’érytropoïétine 40% 30% 20% 10% 0% ovins mer altitude lama III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Les bovins sont sujets à une maladie respiratoire chronique dès l’arrivée en altitude: Brisket disease, en liaison avec un défaut d’adaptation • Maladie non infectieuse caractérisée par une insuffisance du cœur droit III-Le mal de l’altitude chez les animaux • Répartition: zones montagneuses au-dessus de 2000m, bovins de tout âge, race et sexe, natifs d’altitude ou importés avec une plus grande fréquence parmi ces derniers • Incidence: 2% en Amérique du Nord • Etiologie: Hypertension artérielle pulmonaire entraînant une insuffisance congestive du cœur droit, en liaison avec l’hypoxie chronique III- Le mal de l’altitude chez les Animaux • Symptômes: œdème sous-cutané depuis la région sous-sternale s’étendant crânialement et caudalement, ascite, diarrhée, respiration laborieuse, parfois cyanose des muqueuses • Auscultation: insuffisance valvulaire avec un souffle parasystolique, peu de déplacement de l’animal, souvent couché III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Lésions: -cœur: hypertrophie du cœur droit -artère pulmonaire: forte dilatation, parfois présence de thrombus -poumons: parfois des plaques d’atélectasie -foie: congestion passive III-Le mal de l’altitude chez les animaux • Diagnostic: basé sur l’étiologie et les symptômes • Traitement: drainage des grandes cavités dans les cas d’hydrothorax ou d’ascite, administration de tonicardiaques et de diurétiques, le mieux est le retour en plaine où la guérison est spontanée Eviter de revenir en altitude III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Un nouveau traitement dont l’étude d’efficacité est parue dans l’Indian Journal of Animal Science • Ail ajouté à la ration d’animaux souffrant de Brisket disease pendant 7 semaines • Paramètres étudiés: pouls, fréquence cardiaque, fréquence respiratoire III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Les effets de l’ail comme agent antihypertensif pulmonaire lors d’hypoxie pulmonaire • Prophylaxie: Eviter les zones de pâturage en altitude Alimentation riche en Ca, P et vit. A et E Amélioration génétique du cheptel: éliminer les animaux sensibles et croisement entre « criollos », résistantes et vaches plus productives Conclusion • L’altitude a d’autres influences, notamment sur les fonctions de reproduction • Les troubles occasionnés par l’altitude peuvent se manifester d’emblée, dés l’arrivée du sujet en altitude, ou en cours de son ascension: adaptation du sujet qui surmonte la gène occasionnée par l’hypoxie maladie adaptative: mort Conclusion • Problème pour la transhumance:la moyenne de la mortalité animale est de 6 à 8 % dans les régions d’élevage: possibilité de réduction par une meilleure alimentation • Importation des animaux pour l’amélioration de races? Merci de votre attention!
