Poumons et sport
publicité
PLAN Poumons et Sport Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport Paris 6 et 13 Agnès BELLOCQ 22 mars2013 Implication de l’organe pulmonaire dans la physiologie de l’exercice - étape Ventilation - étape Echanges Gazeux intra-pulmonaires (O2, CO2) - étapes limitantes impact du Vieillissement pulmonaire Ré-entraînement à l’exercice des muscles respiratoires chez le sportif Asthme à l’exercice, Bronchoconstriction induite à l’exercice Pollution atmosphérique et sport Pathologies pulmonaires et sport ou activité physiques adaptées Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Physiologie de l’exercice et Poumons Physiologie de l’exercice et Poumons Ventilation L’adaptation ventilatoire permet d’apporter l’O2 nécessaire au métabolisme des muscles et d’éliminer le CO2 produit Le maintien de PAO2 et PACO2 constantes exige une ventilation adaptée aux besoins Hématose Etape contrôlée : adaptée aux besoins Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 1 Adaptation ventilatoire pendant une épreuve progressivement croissante en intensité (EFX) Etapes de l’apport tissulaire d’O2 1 - Convection Ventilatoire VO2 = VI x FIO2 – VE x FEO2 VE (L/min) 2 - Diffusion alvéolo-capillaire VO2 = DLO2 x (PAO2 – PCO2) VCO2 (L/min) 3 - Convection circulatoire VO2 = QC x (CaO2 – CVO2) VO2 (L/min) 4 – Diffusion capillaro-tissulaire VO2 = DTO2 x (PCO2 – PTO2) Repos Exercice Métabolisme tissulaire MO2 UE Biologie et Physiologie d e la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 (W) Wassermann et col Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Recrutement ventilatoire préférentiel en volume courant pour les exercices modérés Recrutement ventilatoire à l’exercice Réserve inspiratoire VT FR Réserve expiratoire Intensité VT max limité à 50 – 60 % de la CV Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq VT augmente au dépend des réserves inspiratoire et expiratoire FR max de l’ordre de 35 à 40 / min Volumes pulm. (% CPT théo) V& E = VT × FR ↑ CI VT ↓ VPTE Ventilation (L/min) Le volume courant augmente dans les volumes de réserve inspiratoire et expiratoire Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 2 Résistances des voies aériennes à l’exercice • Turbulences maximales au niveau des VA supérieures surtout en ventilation nasale Coût énergétique de la ventilation Pic VO2 des muscles respiratoires = 6 % (5-8%) pic VO2 total peut augmenter si distension dynamique ∆V • Bronchodilatation adrénergique par voie essentiellement humorale •Augmentation du calibre bronchique par majoration de la traction radiaire ? • Bronchoconstriction favorisée par l’air froid et sec, la pollution, les irritants. Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Limitation ventilatoire à l’exercice ? ∆V ∆P CL= ∆P ∆V ∆P A haut volume pulmonaire, le même volume courant nécessite de développer une pression (travail diaphragmatique) plus importante Compliance pulmonaire B.Whipp R.Pardy Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Réserve ventilatoire à l’exercice maximal . VE continue d’augmenter alors même que la VO2. max. plafonne RV = 30% environ (15-45%) VMM (35 à 40 x VEMS) Volume courant commence tout juste à plafonner FR < 40 /minute Au repos, temps de contact important par rapport au temps d’équilibration Débits et pressions nettement infra maximaux A l’exercice, l’augmentation du débit cardiaque réduit le temps de contact Courbes débit/volume loin de l’enveloppe maximale P inspiratoires d’environ 15 à 30 % PI max. P expiratoires au maximum de l’ordre de 3 % PE max. Pas de signe EMG de fatigue des muscles respiratoires Diminution du temps de contact à l’exercice Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 3 Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Repos VO2 = DL,O2 x (PAO2-PcapO2) ↑↑↑ Gradient alvéolocapillaire de pression d’oxygène VO2 = DL,O2 x (PAO2-PcapO2) ↑ Transfert intrapulmonaire d’oxygène ↑↑ Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Exercice max • PAO2 100 mmHg ∆ 60 ↑ • PvO2 40 mmHg • SvO2 75 % • PAO2 120 mmHg ↑ VE > ↑ VO2 • PvO2 20 mmHg utilisation tissulaire • SvO2 20 à 25 % ∆ 100 ∆P varie peu : nécessité d’une augmentation importante de DLO2 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 80 DO2 60 DCO 40 20 0 1 2 3 VO2 (l.min-1) Q pulmonaire (ml.min-1) ↑↑↑ 100 DL,CO (ml.min-1.mmHg-1) DL,O2 et CO (ml.min-1.torr-1) Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Capacité de transfert de O2 VO2 = DL,O2 x (PAO2-PcapO2) 4 P.Cerretelli and P.E. di Prampero 1997 VO2 (l.min-1) Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Capacité de transfert de O2 ↑ perfusion capillaire pulmonaire à l’exercice par : Augmentation PAP Recrutement : "marée montante" Protrusion des capillaires dans l’alvéole Clark et al 1985 liée au recrutement de la perfusion capillaire pulmonaire UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 4 Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Diminution de l’espace mort par augmentation du VT surtout au profit du VA VD VA VT VD VA Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Diminution de l’espace mort donc meilleur rendement ventilatoire VT par une meilleure répartition de la perfusion pulmonaire B.Whipp S.Ward K.Wassermann 1986 modifié UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Échanges gazeux à l’exercice Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Échanges gazeux à l’exercice Exercice maximal Repos DAaO2 à 20 - 25 mmHg au seuil anaérobie et 30 à la VO2 max . 115 à 120 mmHg Si DAaO2 élevée, 3 hypothèses : 30 mmHg PAO2 100 mmHg • Shunt vrai 10 mmHg PaO2 90 mmHg Chez le sujet sain : • Augmentation de l’hétérogénéité ventilation / perfusion 85 à 90 mmHg pas d’hypoxémie notable augmentation du gradient alvéolo-artériel de PO2 pas de diminution du CaO2 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 • Trouble de transfert J.A.Dempsey et al 1984 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 5 Rapports VA/Q à l’exercice • Homogénéisation du gradient vertical de ventilation et de perfusion Démontré par la clearance au xénon et les traceurs radioactifs de ventilation et de perfusion Valable pour tout exercice • Majoration des hétérogénéités intra régionales Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Transfert d’O2 en cas d’exercice intense (athlète) 120 pO2 alvéolaire Sédentaire 100 pO2 (mmHg) Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice 80 60 Athlète 40 Temps de transit disponible 20 0 Démontré par la technique des gaz inertes Valable uniquement pour les exercices intenses 0 1000 1200 200 400 600 800 Temps de transit des globules rouges (msec) PvO2 plus basse mais gradient PvA O2 plus grand mais temps de transit est diminué UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2 à l’exercice Transfert d’O2 en cas d’exercice intense limitant ? PaO2 > 80mmHg SaO2 voisin de 100% CaO2 maximal Une PaO2 supérieure ne permettrait pas d’améliorer le CaO2 non limitant Limitation à l’exercice maximal chez le sujet sain et jeune • Ventilation et diffusion alvéolo capillaire non limitants - Réserve ventilatoire 30% - PaO2 et CaO2 normaux à l’exercice - VO2 max non améliorée par l’enrichissement d ’air en O2 • Limitation cardiaque - Fc max et VES max atteints - Gain en fonction cardiaque en cas d’entraînement • Limitation périphérique - DAV O2 max atteinte - augmentation de la capillarisation musculaire en cas d ’entraînement et lors du vieillissement ? UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 6 Diminution de la capacité d’exercice maximal lors du vieillissement Altération de la mécanique ventilatoire lors du vieillissement liée à : Altération de la mécanique ventilatoire Limitations des échanges gazeux pulmonaires (VA/Q, diffusion) Alt. cardiovasculaire (compliance ventriculaire, valves, paroi art, vasomotricité) et musculaire Diminution de rétraction élastique pulmonaire (↑ compliance) Augmentation de la rigidité thoracique Déformation thoracique (tassements vertébraux) Diminution de la force des muscles respiratoires (capillarisation, fibres) d’après Jones 1997 diminution de VO2 max de 5 à 12 % /10 ans Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Altération de la mécanique ventilatoire lors du vieillissement diminution des volumes pulmonaires (- 30 % à 70 ans/ à 20 ans) Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Altération de la mécanique ventilatoire lors du vieillissement diminution des débits expiratoires accentuée sur les débits distaux (variabilité interindividuelle +++) mais inhomogène volumes mobilisables/non mobilisables Fowler Thorax 1987 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Hansen Chest 2006 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 7 Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Relation capacité de recrutement du Vt et CV Pic VE plus faible mais demande ventilatoire (VE/W) plus élevée 7 5 Capacité vitale 3 1 Volume résiduel 20 40 60 Age en années 80 Volume courant maximal, litres Volumes en litre Altération de la mécanique ventilatoire lors du vieillissement 4 âge 85-95 (11) 3 65-75 (14) 2 35-45 (20) 1 2 4 6 Capacité Vitale, litres . d’après DeLorey AJRCCM 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Demande ventilatoire augmentée par augmentation de l’espace mort VD VA VT (augmentation de l’hétérogénéité des rapports VA/Q) Modification du mode de recrutement ventilatoire ↓ Vt et ↑ FR Vt 28% VD/VT 25% 10% Ventilation (L/min) 40% FR âge 85-95 (11) 65-75 (14) 35-45 (20) Consommation d’oxygène (L/min) d’après Johnson CCM 1994 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq d’après DeLorey AJRCCM 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 8 Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Diminution du recrutement en volume par survenue d’une distension dynamique Diminution du recrutement en volume par survenue d’une distension dynamique Volume % CPT repos exercice 100 x2 x3 85-95 (11) âge 65-75 (14) 35-45 (20) 85-95 (11) Temps Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq d’après DeLorey AJRCCM 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Conséquences de la distension dynamique Epuisement plus rapide de la réserve inspiratoire ⇒ augmentation de la dyspnée ( VRI < 500 mL) 85-95 ans (11) Mode ventilatoire plus coûteux % capacité pulm.totale Limitation du recrutement en volume courant ⇒ moindre baisse de l’espace mort à l’exercice ⇒ tachypnée =dyspnée Augmentation du volume pulmonaire télé-exp. et des débits inspiratoires ⇒ augmentation du coût ventilatoire d’après DeLorey AJRCCM 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 9 Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement ↑ travail ventilatoire Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement ↑ travail ventilatoire ⇒ ↑ VO2 des muscles respiratoires 13 % (7-23%) VO2 totale chez le sujet âgé / 6 % (5-8%) VO2 totale chez le sujet jeune au pic à même niveau ventilatoire ⇒ ↓ rendement (↑VO2/W) et « vol ventilatoire » lors exercice intense d’après Johnson CCM 1994 (Métaboréflexe des muscles respiratoires) Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Retentissement de l’augmentation du travail ventilatoire Comportement ventilatoire à l’exercice lors du vieillissement Retentissement de l’augmentation du travail ventilatoire Débit sang MI x 2 (L/min) Vol ventilatoire ? Répartition du débit cardiaque au pic Jeune athlète Sujet 60-70 ans d’après Proctor JAP1998 VO2 corps entier (L/min) Vol ventilatoire ? Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 10 Altération intrapulmonaire hémodynamique et des échanges gazeux Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène Perte alvéolaire Augmentation de l’hétérogénéité d’élasticité pulmonaire Diminution de la surface alvéolaire d’échange Diminution du lit capillaire pulmonaire Dysfonction diastolique d’où augmentation des inégalités VA/Q diminution de la capacité de transfert d’O2 augmentation des pressions art. pulmonaires Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène mais la réduction de la capacité de diffusion est proportionnelle à la réduction du débit cardiaque Vol sg cap pulm (mL) Réduction du volume capillaire pulmonaire Thurlbeck Chest 1975 d’après Johnson 2000 d’après Aguilaniu ERJ 2008 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 11 Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène Existe-t-il une limitation à l’exercice par réduction de la surface d’échange alvéolo-capillaire ? Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène Echanges gazeux au repos ↓ proportionnelle du Qc max (15 à 20 L/min) ⇒ temps de transit capillaire du GR préservé et suffisant (0,55 à 0,6 sec) pour équilibration gazeuse Jusqu’à un certain âge (< 80 ans) la réduction du lit capillaire n’apparaît pas comme facteur limitant d’après Guenard et coll Rev Mal Respir 2002 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Altération du transfert intrapulmonaire d’oxygène Lors du vieillissement pulmonaire Exercice = interaction de fonctions Echanges gazeux à l’exercice Grande variabilité du vieillissement d’après Johnson CCM 1994 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 12 Importante variabilité interindividuelle Importante variabilité interindividuelle Travail ventilatoire Mécanique ventilatoire Susceptibilité : Femme âgée de petite taille Femme 60-80 ans 40-59 ans 20-39 ans Echanges Gazeux Homme Neder ERJ 2003 Mode plus tachypnéique mais plus en relation avec taille et le genre que l’âge Mode d’autant plus délétère puisqu’il existe une élévation de l’espace mort Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq d’après Johnson CCM 1994 Lors du vieillissement Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Lors du vieillissement 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Altération de la mécanique pulmonaire ⇒ demande ventilatoire accrue et tendance à la distension dynamique (coût, dyspnée) limitation ventilatoire Diminution simultanée des performances ventilatoires diffusionnelles, cardiaques et musculaires / relative adaptation de la demande aux capacités (diffusion, débit cardiaque, performance musculaire) ⇒ Adaptation de la demande aux capacités Variabilité inter-individuelle importante (génétique, activité physique, tabagisme ...) Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Exploration d’une dyspnée du sujet âgé ? Moyens de prévention ou lutte contre les facteurs limitants du vieillissement Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 13 2ème partie Effet de l’activité physique Ré-entraînement à l’exercice des muscles respiratoires chez le sportif Asthme à l’exercice, Bronchoconstriction induite à l’exercice Pollution atmosphérique et sport 6231 5261 1976 Pathologies pulmonaires et sport ou activité physiques adaptées Metaanalyse 242 études (13 828 sujets ) Wilson Circulation 2000 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Utilité de l’entrainement spécifique des muscles respiratoires Activité permanente des muscles respiratoires au repos et pendant l’effort A l’exercice intense, pressions inspiratoire et expiratoires non atteintes Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Effet du travail des muscles respiratoires sur la performance à l’exercice 7 cyclistes (VO2max 63+/-5 ml§min/kg) exercice à 90% Vo2max avec aide inspiratoire ou charge inspiratoire Aide Intérêt d’un entrainement « segmentaire » chez le sujet sain ? Fatigue observée à exercice intense (hauts niveaux ventilatoires) Travail respiratoire et fatigue des muscles respiratoires modifient le mode ventilatoire (ventilation plus rapide et moins profonde), augmentent la dyspnée et limitent le niveau de performance global à l’exercice induisant notamment de la fatigue périphérique (diminution du débit sanguin vers les muscles locomoteurs) Charge amélioration dans 76% cas + 14 +/- 5 % temps dégradation dans 83% cas - 15+/- 3 % temps Harms JAP 2000 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 14 Effet du travail des muscles respiratoires sur la performance à l’exercice Entrainement des muscles respiratoires 2 méthodes développées : entraînement en force ou contre résistance 7 cyclistes (VO2max 63+/-5 ml§min/kg) exercice à 90% Vo2max avec aide inspiratoire ou charge inspiratoire Charge = séries d’inspirations ou expirations répétées contre une résistance élevée Charge entraînement en endurance ou hyperpnée isocapnique =ventilation forcée à haut débit maintenue pendant plusieurs minutes Aide Aide Dispositifs avec feedback sur le rythme et la profondeur respiratoires recommandés. Charge Aide Aide Charge Harms JAP 2000 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Effet du travail des muscles respiratoires sur la chémosensibilité périphérique Effet de l’entrainement des muscles respiratoires sur la chémosensibilité périphérique 20 cyclistes 10 entrainés /10 contrôle, après entrainement en hyperventilation isocapnique 20 séances de 30 minutes 20 cyclistes 10 entrainés /10 contrôle, après entrainement en hyperventilation isocapnique 20 séances de 30 minutes Meilleurs capacité vitale , ventilation maximale volontaire et temps d’endurance ventilatoire (74%VVM) Chute (%) de ventilation = diminution chémoR périphérique pdt hyperoxie brève (10 à 14 cycles) = méthode de Dejours pendant exercice à 40%Wmax Meilleur temps d’endurance (85%Wmax) 0,1 ± 4,6% –5,8 ± 6,0% +20% +250% –1.46 ± 3.67 min +3.26 ± 4.98 min mais non corrélée avec amélioration du temps d’endurance Mc Mahon J Exp Biol 2002 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Mc Mahon J Exp Biol 2002 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 15 Comparaison différentes techniques d’entrainement des muscles respiratoires 135 sujets entrainés en endurance 27 ± 11 séances de 29 ± 4 min pendant 6,5 ± 4,2 semaines Amélioration de CV et temps d’endurance pour entrainements résistif et en endurance mais seul l’entrainement en endurance diminue la fatigue des muscles inspiratoires , la dyspnée et la lactatémie pendant hyperventilation Comparaison différentes techniques d’entrainement des muscles respiratoires 26 sujets entrainés en endurance (8) /en résistif (10)/ contrôle (8) pendant 4 semaines Amélioration de CV et temps d’endurance pour entrainements résistif et en endurance mais seul l’entrainement en endurance diminue la fatigue des muscles inspiratoires , la dyspnée et la lactatémie pendant hyperventilation Temps d’endurance de pédalage (70-85%Wmax) Temps d’endurance ventilatoire (70%VMM) amélioration dégradation 66% (+37 ± 34%) 33% (− 16 ± 11%) 55% (+19 ± 14%) 45% (− 19 ± 14%) Verges Respir Physiol Neurobiol 2009 Verges Respir Physiol Neurobiol 2007 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Effet de l’entrainement des muscles respiratoires sur les performances sportives Aviron amélioration moyenne de 36 s sur 5000 m d’aviron (ergomètre) après 11 semaines d’entraînement en force des muscles inspiratoires Volianitis Med Sc Sports Med 2001 Course à pied amélioration de 50% temps d’endurance à 80% VO2max diminution de 4% du temps sur 4 Miles après 4 semaines d’entraînement en endurance des muscles respiratoires Leddy JJ bEur J Appl Physiol 2007 retarder la fatigue de ces muscles à l’effort, ce qui suggère que la prévention des effets délétères d’une telle fatigue pourrait constituer le mécanisme sous-jacent à l’amélioration des performances à l’exercice Dyspnée dans le sport, Asthme et Réactivité bronchique Différentes situations et définition - Patient asthmatique connu - Asthme induit à l’exercice = rétrécissement du calibre bronchique transitoire après exercice intense chez asthmatique connu -Broncho-constriction induite par l’exercice = rétrécissement du calibre bronchique transitoire et réversible spontanément induit par un exercice intense chez sujet non asthmatique Mc Mahon J Exp Biol 2002 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 16 Intensité du rétrécissement du calibre bronchique post-exercice Différentes situations et définition Asthme Maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires 7 à 10 % enfants et 5- 7% chez adulte, un peu plus de 1000 décès en 2005 Origine multifactorielle (facteurs endogènes –atopie, génétique, stress, influence hormonale, obésité- et exogènes – allergènes, pollution atmosphérique, tabagisme, virus-) Survenue dans tous les groupes d'âges, débute souvent pendant l'enfance Diagnostic clinique : crises récurrentes de dyspnée sifflante, d’oppression thoracique, de respiration difficile et de toux, souvent nocturnes et réversibles spontanément ou sous l'effet du traitement Confirmation diagnostique sur les EFR : obstruction bronchique réversible et/ou hyper-réactivité bronchique Traitement : de la crise et de fond (corticoïdes inhalés) et contrôle de l’environnement Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq EFR dans l’Asthme Recherche d’un Trouble ventilatoire obstructif réversible Diminution du VEMS/CV Réversibilité sous broncho-dilatateurs significative : +12 % du VEMS de base et + 200mL complète : normalisation (VEMS > 80% normale) Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Prise en charge de l’Asthme Tt crise : broncho-dilatateurs de courte durée d’action bêta2-mimétique Tt fond : corticothérapie inhalée Recherche et Contrôle de facteurs étiologiques et/ou d’aggravation tabac +++ enquête allergologique (interrogatoire, tests cutanés), éviction, immunothérapie spécifique atteintes des voies aériennes supérieures (rhinite, sinusite, polypose nasosinusienne exposition aux irritants et pollution (professions) médicaments (bétabloquant, aspirine, AINS) facteurs psychologiques reflux gastro-oesophagien Obésité Pratique régulière d’une activité physique avec une vigilance vis à vis de la pollution Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 17 Contrôle de l’Asthme Contrôle de l’Asthme Gina 2009 3 niveaux : optimal, acceptable et non acceptable Notion de palier thérapeutique Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Contrôle de l’Asthme Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Asthme et exercice physique 5 paliers thérapeutiques d’intensité croissante Effet bronchodilatateur de l’exercice aussi chez l’asthmatique Chez 75 à 80% sujets asthmatiques : réponse bronchoconstrictrice modérée survenant 5 à 15 minutes après la fin de l’exercice 80 à 90 % des asthmatiques déclarent déclencher une gêne à l’effort En relation avec la durée et l’intensité de l’activité Amélioration spontanée en 30 à 60 minutes Dans 50 %cas, Il existe une période réfractaire post-exercice CSI corticostéroïde inhalé, β2AR : β2 agoniste d’action rapide β2LA : β2 agoniste de longue durée d’action, CS : corticostéroïde systémique Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 18 Asthme et exercice physique Asthme et exercice physique Exercice incrémental maximal (n=10, asthme léger à modéré) Exercice à puissance constante (55% Wmax) (n=8, asthme léger à modéré) Milanese JAP 2009 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Milanese JAP 2009 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Asthme induit à l’exercice Asthme induit à l’exercice Resistance Pulmonaire ∆Ptp/∆V Cycloergometre 60-65% Wmax Cycloergometre 60-65% Wmax 5 non asthmatiques 9 Asthme induits 5 non asthmatiques VEMS (L) VEMS (L) 9 Asthme induits DEP (L/sec) DEP (L/sec) DEM50 (L/sec) DEM50 (L/sec) Beck JAP 1999 Beck JAP 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 19 Asthme induit à l’exercice Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif = bronchospasme transitoire et réversible spontanément induit par un exercice intense 20 min exercice vs 20 min hyperventilation isocapnique asthme a exercice (n= 6) VEMS DEP RL dès 3 à 5 minutes après la fin de l’exercice avec un pic à 10 à 20 minutes parfois phase retardée 2 à 12 h après l’exercice voire persistant 1 à 2 jours Augmentation importante de la prévalence de l’asthme chez les athlètes (55% ski nordique) Est ce vraiment de l’asthme ? N’est ce pas induit par le niveau de ventilation minute atteint (de l’ordre de 160 L/min) dans des conditions «stimulantes » (air froid, sec, pollué) ? Conséquences thérapeutiques chez le sportif plus ou moins compétiteur ? Conséquences sur les bronches à plus long terme Suman JAP 1999 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Augmentation de la prévalence ! Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Augmentation de la prévalence corrélée à l’inflation de la prise de bêta2-mimétique 1988 : 11% (67/597) des sportifs sélectionnés aux JO Los Angeles dont 61% (41/67) ont gagné une médaille Voy 1986 1994 : 17% de l’équipe américaine aux JO d’hiver à Lillehammer 1996 : 17% (117/699) de l’équipe américaine aux JO Atlanta ont une histoire d’asthme et/ou prennent un traitement dont 30% (35/117) ont gagné une médaille Weiler 1998 JO hiver Nagano 14 à 20% des athlètes de Suède, Norvège et Australie voire 33% aux Pays Bas 23% pour les Etats Unis versus 11% dans la population générale Wiber Med Sc Sports Exerc 2000 JO Sidney 2000 : plus de 18% des athlètes de Canada Etats Unis, Grande Bretagne Nouvelle Zélande et Australie variable selon le sport : 20% triathlon, 17% vélo, 15% natation, 4% athlétisme 1998 : 4% de la population finlandaise est asthmatique mais 23% des athlètes du pays ! Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Helenius 1998 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 20 Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif les sports touchés Endurance où hauts débits ventilatoires avec pertes thermiques et hydriques selon condition de l’air inspiré (hiver) 80% des skieurs présentaient des symptômes compatibles ou un test à la métacholine positif Larsson et al 1993 42% des skieurs de fond et 50%skieurs alpins ont une BIE Pohjantahti Scand J Med Sci Sports 2005 Durand Int J Sports Med 2005, Weiler JACI 2000 Exercice-Induced Bronchoconstriction Est-ce une nouvelle entité ? Indépendante d’une maladie asthmatique sous-jacente ? Notion d’inefficacité des corticoïdes inhalés (skieurs de fond) Sue-Chue 2000 Sport d’eau : chlore Helenius 1998 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Physiopathologie Diagnostic Induction par les hauts niveaux ventilatoires de EFR de base le plus souvent normales Hypothèse de l’implication des échanges thermiques avec VC initiale lors de l’exposition pendant l’exercice à air froid puis diminution de la ventilation en post-exercice permet le réchauffement rapide de l’air qui induit une VD avec hyperhémie et oedème pariétal mais résultats contradictoires sur l’influence du réchauffement de l’air postexercice sur la survenue de l’obstruction Hypothèse des Pertes hydriques avec déshydratation et hyperosmolarité au niveau de la muqueuse bronchique qui induit une libération de médiateurs inflammatoires et une contraction du muscle lisse bronchique Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Tests de provocation métacholine : plus sensible mais moins spécifique/ exercice autres diagnostics : rhinite allergiques, dysfonction des cordes vocales, bronchite chronique, tabagisme exercice +/- à air sec 8 à 10 minutes exercice intense sans échauffement puis spirométrie forcée post-exercice jusqu’à 20 minutes, chute de plus de 10% du VEMS hyperventilation volontaire isocapnique (5%FICO2) à air sec but : 85% Vemax pendant 6 minutes, spécificité Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 21 Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Diagnostic Repos 58W Conseils 118W Effet dose de l’entrainement plus de 20 heures par semaine augmente le risque Effet du niveau de compétition plus élevé chez la haute compétition de natation que le nageur moyen régulier 162W 1m30 recup 5m recup D’où choix d’un sport ambiance chaud et humide, explosif et court Attention à la pollution, exposition allergénique, irritants Privilégier échauffement, respiration nasale Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Bronchoconstriction induite à l’exercice chez le sportif Pistes thérapeutiques? Pistes thérapeutiques? Bêta2-mimétiques de courte ou longue durée d’action 2 bouffées 15 à 30 (ou 30 à 60) min avant Efficacité ?, non recommandé au long cours Recherche effets extra-bronchiques (muscles) ? Van Baack Med Sc Sports Exerc 2000 Antileukotriène : montelukast (Singulair) 11 BC induite par exercice (8H/3F 23+/-7 ans), H6, EFX, HV isocapnique) randomisé placebo vs montelukast, croisé, double aveugle Corticostéroïdes inhalés si asthme, sinon à discuter Anticholinergique de de courte durée d’action ? Antileukotriène montelukast (Singulair) Stabilisateurs mastocytaire : plus de forme bronchique Nedocromil de sodium (Tilade) (abrogée en 01/2012) Efficacité, ? pas d’effet bronchodilatateur 10/11 « protégés » 8/11 « protégés » Antihistaminique ? Caféine ? Rundell Br J Sports Med 2005 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 22 Pollution atmosphérique et Sport Pollution atmosphérique et Sport Pollution à l’ozone Pollution particulaire Réaction chimique avec différents radicaux et hudrocarbones , NO et NO2 favorisée par l’ensoleillement (été) Liquide ou solide présent dans l’air en suspension sur plusieurs heures ou jours Plus présente ne cas de brouillard Exposition proportionelle à intensité de la pratique et au niveau ventilatoire (plus de fltre nasal) Effets : irritation Nez Gorge Toux , sifflement, dyspnée inflammation pulmonaire chez des joggeurs Exemple dans la pratique du hockey de l’effet des machines de resurfaçage fuel vs électrique ou pratique extérieure Kinney 1996 altération EFR altération performances à l’exercice (pic) avec plus de symptômes Rundell 1993 Fonction Respiratoire chez les hockeyeurs (sur 4 ans d’entrainement) vs skieurs de fond Rundell Inhalation Toxicology 2004 Schelegle MSSE 1986Gong ARRD 1986 50% population Etats Unis vit dans zones dépassant seuil local Qualité de l’Air Gong 1996 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Pollution atmosphérique et Sport Pollution atmosphérique et Sport Exposition à la chlorine NCl3 Pollution particulaire = irritant oculaire et VAS entraînant inflammation et œdème muqueux Liquide ou solide présent dans l’air en suspension sur plusieurs heures ou jours Plus présente ne cas de brouillard SDRA lors d’exposition accidentelle Massin 1998 Potts 1996 Tanen 1999, Agabiti 2001 Contrôle strict des émanations dans les piscines mais durée de l’entraînement ! Exemple dans la pratique du hockey de l’effet des machines de resurfaçage fuel vs électrique ou pratique extérieure Rundell 1993 Rundell Inhalation Toxicology 2006 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Plus de 50 % des nageurs compétéiteurs ont une hyper-réactivité bronchique Helenius 1998 Présence sur les terrains de PM1 selon trafic routier Suivi sur 5 ans de nageurs (actifs vs anciens) Helenius JACI 2002 109 : 962 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 23 Pollution atmosphérique et Sport Pollution atmosphérique et Sport Exposition à la chlorine NCl3 Suivi sur 5 ans Helenius JACI 2002 109 : 962 Relation de la pollution atmosphérique avec asthme -Population exposées a fort taux d’ozone :plus de risque de développement d’asthme ches les enfants pratique 3 types d’activité sportives ou plus / enfants ne pratiquant pas de sport n = 3535 enfants non asthmatiques Californie Sud suivi de 5 ans McConnell Lancet 2002 359 : 386 - Diminution asymptomatique du VEMS, CVF plus importante en zone où plus de particule (<2,5µm), plus prononcée chez asthme modéré /léger, associée à inflammation neutrophile dans expectoration et au acidification pH VA n = 60 adultes asthmatiques légers à modérés asthmatiques marche 2h Londres à Oxford Street le long de Hyde Park McCreanor NEJM 2007 - Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Réhabilitation Respiratoire Activité Physique et pathologies respiratoires = prise en charge globale, individualisée et multidisciplinaire Activité physique améliore le devenir a long terme de l’asthme modéré à sévère ? Médecins prescripteur et coordinateur 34 asthmatiques âgé de 68 +/- 11 ans avec TVO fixé VEMS 59 +/- 16 % 6 semaines d’entrainement ou rien Amélioration après et à 3 mois de l’entrainement de la QDV de la distance au test de marche de 6 minutes mais non significative Ré-entraînement à l’exercice individualisé Kinésithérapie Respiratoire Educateur d’AP adaptée Education thérapeutique - Sevrage tabagique Tabacologue Turner Respiration 2011 Diététicienne Prise en charge nutritionnelle adaptée Prise en charge psycho-sociale adaptée Réhabilitation Respiratoire : recommandée avec de hauts niveaux de preuve d’efficacité Sédentarité forcée et déconditionnement ⇔ Atteinte musculaire Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Psychologue Assistant social + Ergothérapeute? Educateur sportif, Association de patients … Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 24 Réhabilitation Respiratoire Réhabilitation Respiratoire dans la BPCO dès le stade modéré indiquée aussi dans Pneumopathie interstitielle diffuse et Fibrose pulmonaire Amélioration • de la capacité d’exercice (A) Holland A Cochrane Database Syst Rev 2008 Asthme fixé chronique Turner S Respiration 2011 • de la dyspnée (A) • de la qualité de vie (A) • de la mortalité et des réhospitalisations après exacerbations (A) • et diminution du coût de santé (A) Lacasse et coll. Cochrane 2009 Puhan et coll. Cochrane 2011 Bourbeau Archiv Int Med coll. Cochrane 2003 Dilatation des bronches Lee AL BMC Pulm Med 2010 Mucoviscidose Dwyer TJ Curr Opin Pulm Med 2011, Rand S Expert Rev Respir Med. 2012 Hypertension pulmonaire Mereles D Circulation 2006, Ganderton L BMC Pulm Med 2011 Avant résection pulmonaire Jones LW BMC Cancer 2010 Avant/après transplantation pulmonaire Jastrzebski D Adv Exp Med Biol. 2013 Recommandation SPLF 2009 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Effets du ré-entraînement à l’exercice chez l’insuffisant respiratoire chronique Exploration d’une dyspnée chez un sportif + + EFX la plus complète possible (ECG 12pistes, prise manuelle de PA, ventilation avec CI, gazométries >SpO2, physioflow ?, échocardio ?) avec une répétition des mesures et une analyse cinétique impérative (SV) (pic) Prédire la réponse d’un individu à un programme de réhabilitation respiratoire ? Casaburi and Zuwallack NEJM 2009 Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq 25
