La cardiologie de l'extrême - Les contraintes de l'ultra-endurance

    Adaptations cardiovasculaires aiguës aux efforts d’ultra-endurance Elles dépendent des besoins énergétiques et des conditions environnementales. En effet, le système cardiovasculaire a un double rôle : - fournir en permanence et en quantité adaptée aux muscles squelettiques l’oxygène indispensable à la combustion des substrats énergétiques, glucides et surtout lipides. En effet, sur le plan énergétique, l’ultra-endurance sollicite presque exclusivement le métabolisme aérobie ; - le sang étant le liquide de refroidissement du corps, il joue un rôle primordial dans la thermorégulation. Figure 1. Départ de la « Badwater » 2005 : traversée de la vallée de la mort en courant ; 217 km non-stop altitude 855 à 2 100 m). Besoins énergétiques Tout exercice prolongé augmente la consommation d’oxygène (VO2 en L/min) selon l’équation de Fick : Cette consommation sollicite le système cardiovasculaire et la capacité du muscle à extraire de l’O2. L’intensité des efforts d’endurance est relativement modérée (50-75 % de la VO2 maximale) et constante (figure 2). Les deux composantes du débit cardiaque, la fréquence cardiaque (FC) et le volume d’éjection systolique (VES) évoluent différemment (figure 3). La dérive de la FC (figures 2 et 3) est multifactorielle. La volémie est diminuée en partie par les mouvements d’eau vers les muscles actifs mais surtout par la déshydratation constante qui n’est jamais totalement compensée. Cette baisse de la volémie associée à une diminution de la contractilité cardiaque (fatigue myocardique) explique la diminution du VES. L’élévation des catécholamines explique l’augmentation de la FC qui tente de compenser la baisse du VES pour maintenir un débit cardiaque adapté. Les signes échographiques et biologiques (élévation de troponine, BNP, …) de fatigue cardiaque rapportés au terme de ces épreuves sont toujours modestes et rapidement réversibles. Le meilleur traitement préventif de la dérive cardiovasculaire et de la baisse de performance associée est une hydratation pré-, per- et post-effort efficace. Figure 2. Paramètres enregistrés pendant un semi-marathon. Alors que la VO2 (rouge) est constante, la fréquence cardiaque (bleu) augmente progressivement. Données de V. Billat, INSERM U 902). Figure 3. Schéma des adaptations cardiovasculaires lors d’un exercice prolongé d’intensité constante (65 % VO2 max) réalisé sans hydratation. Les conditions environnementales Elles interfèrent beaucoup avec ces adaptations classiques. Les effets de l’altitude sont détaillés page 12 par J.-P. Richalet. La température « idéale » pour les épreuves d’ultra-endurance semble comprise entre 10 et 15°C. En ambiance chaude (35°C si air sec, plus basse si air humide), chaleurs externe et interne (métabolique) vont se cumuler. Des réactions de « thermolyse » limitent le stockage thermique. L’évaporation de la sueur en refroidissant la peau (600 kcal par litre de sueur évaporé) est efficace mais entraîne une perte hydrique (≥ 2 L/h) importante. L’hypovolémie absolue qui en résulte est majorée par l’hypovolémie relative due à la redistribution du sang vers la peau qui favorise la dissipation de la chaleur métabolique. Ainsi, l’intensité relative d’une épreuve d’endurance en ambiance chaude est plus élevée qu’en environnement thermiquement neutre. Une forte humidité associée majore la contrainte cardiovasculaire en limitant les possibilités d’évaporation de la sueur. Les dérives sont donc majorées et l’équilibre de la « balance circulatoire » est difficile à maintenir. Ce déséquilibre circulatoire peut retentir sur la perfusion des organes inactifs, en particulier le territoire splanchnique et les reins. Ce qui explique que les causes d’abandon ou de contre-performance lors des épreuves d’ultra- endurance soient dominées par les symptômes (douleurs, troubles digestifs) abdominaux. Une perte de poids de 4 % par déshydratation diminue la capacité physique de près de 40 % en ambiance neutre et de 60 % en ambiance chaude (>35°C). Le froid, outre ses risques spécifiques (hypothermies, gelures, etc.) majore la contrainte cardiovasculaire de l’exercice musculaire en particulier par les stimulations sympathique et catécholergique (vasoconstriction cutanée) qu’il induit. En cas d’épreuve d’endurance à intensité modérée, la pression artérielle et le VES sont plus élevés et la FC plus basse que lors d’un effort réalisé en ambiance thermiquement neutre. Si l’intensité de l’exercice augmente, de par la chaleur produite, ces différences s’atténuent. Le froid est souvent en cause dans les épreuves en milieu aquatique. Des accidents cardiaques à type d’arythmies ventriculaires, de troubles de conduction atrioventriculaires, voire de mort subite ont été rapportés.   Adaptations cardiovasculaires chroniques aux efforts d’ultra-endurance Ces adaptations chroniques sont plus dues à la quantité d’entraînement suivi qu’au type d’épreuve. Or, contrairement à ce que l’on pourrait penser, tous les participants aux épreuves d’ultra-endurance ne sont pas des stakhanovistes de l’entraînement ! Ainsi les signes d’adaptation chroniques ne sont pas constants. Ils font partie du syndrome du cœur d’athlète. Cliniquement, l’athlète ultra-endurant doit être asymptomatique. Les adaptations sont dominées par les signes électrocardiographiques et échographiques. Les particularités électrocardiographiques sont mineures (tableau 1), la bénignité des autres aspects doit être confirmée par un bilan cardiologique complémentaire (échocardiographie et épreuve d‘effort). Les modifications échographiques, facultatives, sont caractérisées par une hypertrophie-dilatation modérée et harmonieuse des quatre cavités cardiaques sans altération fonctionnelle fréquemment associée à des fuites valvulaires minimes. Chez les athlètes endurants, la dilatation des massifs auriculaires est souvent nette. Limites des adaptations cardiovasculaires Arythmies supraventriculaires et intolérance à l’orthostatisme sont les deux principales limites de ces adaptations chroniques. Les arythmies supraventriculaires, salves d’extrasystoles et surtout fibrillation atriale (FA) concernent surtout les « vétérans » masculins (tableau 2). La physiopathologie de ces arythmies qui est multifactorielle. Si ces FA restent le plus souvent paroxystiques (50 %) elles peuvent passer à la chronicité (20 %). Leur traitement repose en premier lieu sur une diminution de l’entraînement. L’intolérance à l’orthostatisme est rapportée chez près de 15 % des hyper-endurants contre 6 % dans la population générale. Elle témoigne d’une altération de la réponse baroréflexe (figure 4). Son traitement repose aussi sur une diminution de l’entraînement. Figure 4. Ultra-endurance et réponse baroréflexe. Accidents lors des épreuves d’ultra-endurance Bien moins fréquents que les problèmes traumatiques et ostéo-articulaires, la fréquence des accidents dépend plus de la durée de l’effort (10-15 % si durée 4-8 heures et 15-20 % si > 8 heures) que de la distance parcourue en valeur absolue. En d’autres termes les derniers arrivants sont plus exposés que les premiers. Les « malaises » sont largement dominés par les déshydratations, les différents niveaux d’hyperthermies (épuisement, coup de chaleur), l’hyponatrémie par apport majeur d’eau sans sel associé et l’hypoglycémie. Des « cardiaques » ignorés peuvent aussi se révéler lors des épreuves d’ultra-endurance de par leur durée et les contraintes environnementales. Favorisés par la déshydratation et les modifications neuro-hormonales les accidents cardiovasculaires surviennent plutôt en fin d’épreuve. L’ambiance chaude est donc un facteur de risque aggravant. Dans l’aire d’arrivée ou en cas de douche trop précoce, ce sont les malaises vaso-vagaux qui prédominent. Leur traitement doit rester simple : position allongée avec jambes surélevées et hydratation. Les autres accidents cardiovasculaires sont dominés par les arythmies et les infarctus qui n’ont pas de spécificité clinique, biologique ni thérapeutique propre à leur condition de survenue. En cas de malaise mal étiqueté, l’observation d’élévations de marqueurs enzymatiques plus ou moins spécifiques du myocarde ne doit pas faire poser hâtivement le diagnostic de nécrose. Ces épreuves s’accompagnent en effet d’élévations enzymatiques variées (myoglobine, CPK, troponine, BNP, etc.) « normales » dont la physiopathologie reste discutée. Une fois l’épisode aigu contrôlé, l’autorisation de reprise du sport peut poser des difficultés. Elle sera guidée par les recommandations américaines et européennes à notre disposition. Le traitement de ces accidents doit surtout être préventif. Le médecin doit adapter le contenu de son bilan au profil de risque de son patient. Il doit contre-indiquer les efforts en conditions extrêmes au « cardiaque ». Il doit convaincre tout sportif d’éviter la pratique sportive intense dans des conditions météorologiques défavorables. Le pratiquant doit s’acclimater à la chaleur, savoir adapter son allure et ses apports en eau et minéraux (sel et potassium) aux conditions ambiantes et respecter les signes d’alerte (malaise, palpitations, fatigue majeure, crampes diffuses,…). Enfin, les organisateurs doivent adapter la quantité de ravitaillement aux conditions ambiantes et, lorsqu’elles sont extrêmes savoir annuler ou neutraliser leur épreuve.   En pratique   Les performances réalisées par les « Maîtres de l’ultra-endurance » sont exceptionnelles. Bien que le système cardiovasculaire occupe une place importante dans les adaptations à ce type d’épreuve, les systèmes musculaire et ostéo-articulaire et surtout le mental ont un rôle prépondérant dans la performance. Le danger principal serait de banaliser ces épreuves extrêmes ; bien qu’ouvertes à tous, elles ne sont pas d’emblée à la portée de tous. Elles réclament une intégrité du système cardiovasculaire et une excellente préparation. Leur respect par tous est donc le garant de leur sécurité et de leur succès.