2011 Hypoxie d`altitude Dr Anglade
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PHYSIOPATHOLOGIE DES HYPOXIES D ’ALTITUDE PO2 et Pression Barométrique 9000 8000 7000 6000 Altitude (m) 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 50 100 150 200 P barométrique Pp O2 (mm Hg) Altitude (m) Survie possible ? 9000 8000 Tres haute altitude 7000 Vie permanente impossible 6000 5000 Haute altitude 4000 Effets ressentis au repos Effets ressentis à l'exercice 3000 Moyenne altitude 2000 Effets sur la performance maximale 1000 Basse altitude Pas d'effet 0 0 50 100 150 PO2 200 (mm Hg) Fourniture de l'O2 aux tissus O2 Poumons diffusion Transport (circulation, sang, coeur et vaisseaux) diffusion Mittochondries Energie Cascade de l'oxygène et altitude Air inspiré 160 140 120 PO2 100 mm Hg 80 60 diffusion Air Sang alvéolaire Niveau de la mer artériel 5500 m 40 veineux mélé artèriel 20 veineux mélé 0 Tissus Chronologie de l'adaptation à l'hypoxie d'altitude JOURS ventilation débit cardiaque hémoglobine efficacité cellulaire SEMAINES MOIS-ANNEES Adaptation de l ’organisme à l’hypoxie Adaptation de la fourniture de l'O2 Adaptation du système de transport de l'O2 Adaptation des organes à l'hypoxie Chémorécepteurs Réponse hypoxique P Alvéolaire en O2, ventilation et FIO2 PO2 alvéolaire ( mm Hg ) 200 PIO2 = 200 150 PIO2 = 150 100 50 PIO2 = 42 0 0 2 4 6 8 10 12 Ventilation alvéolaire (l/mn) 160 PO2 (mm Hg) 140 120 100 80 60 40 PIO2 PAO2 20 Altitude 0 Effets de l'augmentation de la ventilation alvéolaire sur la différence entre PAO2 et PIO2. West, J Appl Physiol, 1983. Déroulement de l ’adaptation Hypoxie Hyperventilation - Alcalose - - Hypocapnie Relation PACO2 et PAO2 40 PCO2 Alvéolaire (mm Hg) 30 PO2 Alvéolaire (mmHg) 20 D'après West, J. Appl. Physiol.,1983 10 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 L'Hyperventilation des très hautes altitudes permet de maintenir la PAO2 aux environs de 35 mm Hg, tout en laissant la PCO2 chuter jusqu'à 7- 8 mm Hg Saturation périphérique en O2 SpO2 (%) 100 Acclimatation 40 jrs 90 Acclimatation 60 jrs 80 70 40 50 1000 3000 5000 7000 9000 2000 4000 6000 8000 Altitude (m) Adaptation respiratoire à l ’hypoxie Adaptation à l’hypoxie Adaptation de la fourniture de l'O2 Adaptation du système de transport de l'O2 Adaptation des organes à l'hypoxie adaptation du débit cardiaque à l'hypoxie d'altitude JOURS ventilation débit cardiaque hémoglobine efficacité cellulaire SEMAINES MOIS-ANNEES Altitude et appareil circulatoire 6,5 130 90 6,0 120 80 5,5 110 70 Fréquence cardiaque Pression artérielle syst 5,0 100 60 Q cardiaque Précharge Niveau de la mer 6000 7000 8000 Modification des paramètres Pression fréquence cardiaque et débit systémique au repos lors de l ’opération Everest III. Gradient de pression entre artère et veine pulmonaire, et débit cardiaque en hypoxie. Pap - Papo (mm Hg) niveau de la mer 50 7000 m 8000 m 40 30 20 10 0 0 10 20 30 0 10 20 Débit cardiaque (l/mn) 0 10 20 Autres circulation locales Circulation coronaire – Vasodilatation puis limitation du débit Circulations cutanées rénales et musculaires – Hypoxie aiguë : dilatation précapillaire – Hypoxie chronique : prédominance de la vasoconstriction sympathique Circulation cérébrale – Équilibre difficile : vasodilatation hypoxique et vasoconstriction hypocapnique – Augmentation du débit en début de séjour 8 sem 23 hémoglobine (g/100ml) 4 sem 21 19 4 sem 2 sem 1 sem 17 15 Altitude (m) 0 2000 4000 6000 8000 Variation de la concentration d'hémoglobine dans le sang chez des sujets vivant au niveau de la mer et effectuant un séjour en altitude Déplacement de la courbe de dissociation de l'hémoglobine, en fonction l'adaptation de l'organisme à l'hypoxie 24 20 Contenu en O2 (ml/ 100ml de sang) PO2 0 20 40 60 0 : courbe en normoxie 1 : hypoxie aiguë et alcalose; 3 : polyglobulie lors de l'hypoxie chronique. Adaptation de l ’organisme à l hypoxie Adaptation de la fourniture de l'O2 Adaptation du système de transport de l'O2 Adaptation des organes à l'hypoxie Systéme nerveux Nuttrition Hormones Hydroélectrolytes Adaptation à l ’effort Système nerveux central et hypoxie Anoxie aigüe – Coma en 20 à 30 secondes – Lésions irréversibles en 3 à 6 minutes Hypoxie aigüe : – Diminution de 25% de la PO2 : altération des fonctions supérieures – Diminution de 35% : altération de la mémoire immédiate – Diminution de 50%: altération du jugement – Diminution de 60 à 70 % : coma Hypoxie chronique : l ’acclimatation préserve t elle les fonctions cérébrales ? Sommeil et altitude 7 Camp 2 Nombre de réveils 6 nocturnes 5 4 3 Camp 1 2 1 Paris Altitude (km) 1 2 3 4 5 6 7 Sommeil et altitude (2) Niveau de la mer éveil stade 1 stade 2 REM stade 3 stade 4 Sommeil et altitude (3) Exposition aiguë éveil stade 1 stade 2 REM stade 3 stade 4 Durée du sommeil de référence Exposition chronique éveil stade 1 stade 2 REM stade 3 stade 4 Altitude et respiration périodique PCO2 LCR PCO2 sang Respiration de Cheynes stokes, montrant les modifications de la PCO2 du sang pulmonaire et les modifications retardées de la PCO2 des liquides des centres respiratoires bulbaires Atteintes du Système Nerveux Vision – Myosis, réduction de l ’acuité visuelle, surtout en faible luminosité (dès 3500m) – Diminution du champ visuel (dès 4500 m) – Dyschromatopsies - SNA – Hyperactivité sympathique Fonctions supérieures Fonctions supérieures Altitude (m) 9000 8000 Réversibilité des lésions aiguës ? 7000 Jugement 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Mémoire à long terme Modifications psychologiques Apprentissage et réactions demandent plus de temps Performances psychomotrices Apprentissages complexes Mémoire à court terme Fonctions psychomotrices 60 40 Test psychomoteur 20 20 Mémoire à court terme 0 0 Avant l'expédition Aussitôt après l'expédition 12 mois après l'expédition Débit et oxygénation cérébrale Q cérébral 70 69 67 66 Hb O2 cérébrale Niveau de la mer 6000 7000 8000 Modification du débit sanguin cérébral et de l ’oxygénation cérébrale lors de différentes expérimentations. Diminution de la VO2max en fonction de l'altitude. 100 VO2 max (%) 80 60 40 Sommet de l'Everest 20 Pression atmosphérique (mmHg) 0 760700 600 500 400 300 200 Altitude (km) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910 Facteurs limitants la VO2 Fréquence cardiaque (bpm) 200 160 n mer 4600 m 5400 m 6400 m 7400 m 120 80 VO2 (ml/mn) 40 0 1000 2000 3000 4000 Evolution de la fréquence cardiaque en fonction de l'intensité de l'exercice à différentes altitudes. Variation de la ventilation / minute en fonction de la VO2 à différentes altitudes 200 n mer 4600 m 5400 m 6400 m 7400 m Ventilation (l/mn) 160 120 80 40 0 0 1,0 2,0 3,0 VO2 (l/mn) 4,0 PO2 PO2 Repos Alvéole 110 Exercice Alvéole 100 Niveau de la mer 40 30 veine PO2 35 21 veine artère PO2 Repos 29 Haute altitude artère Exercice 35 24 13 veine artère veine artère L'augmentation de la vélocité du sang dans les capillaires est suffisante pour entraîner la formation d ’un gradient de 6 mm Hg au repos qui peut atteindre 11 mm Hg à l'exercice Sutton, Rives, Wagner et al, J Appl Physiol,1988. Concentration sanguine d'acide lactique à l'exercice, à 4000 m et au niveau de la mer Acide lactique (mml/l) 20 Niveau de la mer 15 4000 m 10 5 0 1 2 3 4 VO2 (l/mn) . 0 25 50 75 100 VO2 en % de la VO2max Autres organes Nutrition et métabolisme – Perte de poids de 1 à 2 kg/semaine (>5000m) » Eau, masse grasse, masse maigre – Négativité du bilan : » Diminution apport, Altération absorption, Augmentation métabolisme basal Variations hormonales – Augmentation insuline, cortisol, adrénaline et Nadr – Diminution de testostérone, FSH, LH Métabolisme Hydroélectrolytique – Diminution volume plasmatique, VST stable – Si MAM, intrication des phénomènes pathologiques et physiologiques Iceberg de la physiologie de l ’adaptation à l ’hypoxie Hyperventilation Polyglobulie Tachycardie Alcalose Taux de myoglobine nombre de capillaires distance de diffusion capillaire adaptation mitochondriale enzymes oxydatives
