Impact de l’altitude, des températures extrêmes, et des conditions météorologiques sur la performance.

Source : Europe PMCEffects of Environmental Conditions on Athlete’s Cardiovascu…​

Températures et performance : le corps humain, une machine à s’adapter.

Les humains disposent de mécanismes biologiques adaptatifs et de réponses comportementales pour affronter les stress environnementaux. Habituellement, l'adaptation survient après des expositions répétées à des stress spécifiques. Cependant, ces mécanismes varient entre les athlètes "normaux" et ceux ayant une cardiomyopathie. Les personnes ayant des conditions médicales préexistantes sont plus exposées aux risques cardiovasculaires face à certains stress, les facteurs environnementaux jouant ici un rôle à la fois dans l’adaptation et dans la survenue d’incidents cardiaques.

Les activités sportives en extérieur, de quelques secondes jusqu'aux ultra-marathons de plus de 24 heures, illustrent la complexité et l'importance de recherches sur les mécanismes cardiovasculaires d’adaptation aux divers environnements. Ces mécanismes incluent des ajustements de la fréquence cardiaque (FC), de la pression artérielle (PA) et du débit cardiaque (Q), essentiels pour maintenir la performance dans des conditions variées (voir Schéma ci-dessus).

Il semble que le type de sport et le programme d’entraînement soient les principaux facteurs d’adaptation cardiaque chez les athlètes. Comment nos corps s'adaptent ? Quels effets a la température sur notre performance en endurance ?

Sources :

• [International Olympic Committee consensus statement on thermoregulatory and altitude challenges for high-level athletes]

• [Münzel T., Daiber A. Environmental Stressors and Their Impact on Health and Disease with Focus on Oxidative Stress. Antioxid. Redox Signal. 2018]

• [Application of Allometric Methods for Indexation of Left Ventricular End-Diastolic Volume to Normal Echocardiographic Data and Assessing Gender and Racial Differences. J. Am. Soc. Echocardiogr. 2023;36:596–603.e593. 10.1016/j.echo.2023].

• [Athlete’s heart or heart disease in the athlete? Evaluation by cardiopulmonary exercise testing. J. Sports Med. Phys. Fit. 2023]
  

Les effets de la température sur l’entraînement.

L'interaction entre le froid et l'exercice pose des défis uniques. Des études récentes montrent que l'exercice dans un environnement modérément froid, comparé à un climat thermoneutre, peut bénéficier au système cardiovasculaire en augmentant la tolérance du corps aux stress et en favorisant la santé cardiovasculaire. Les mécanismes sous-jacents incluent la prévention d'une hausse excessive de la température centrale, l'activation du réseau neuro-immuno-endocrinien, le déclenchement du système antioxydant, la reconfiguration bioénergétique et métabolique, ainsi que la sécrétion de divers exerkines (molécules libérées en réponse à l'exercice, qui ont le potentiel d'améliorer la santé cardiovasculaire, métabolique, immunologique et neurologique). De plus, la vasoconstriction périphérique, qui augmente la pression veineuse centrale en déplaçant le sang de la circulation périphérique vers la circulation centrale, entraîne une augmentation du volume d'éjection systolique (VS) et une hausse de VO2.

L'exercice d'endurance intense génère une chaleur importante, facilitant le maintien d'une température corporelle optimale dans un environnement légèrement frais. La performance aérobie est optimale à une température ambiante située entre 10 et 12°C, par exemple pour les marathons. Cependant, au-delà de cette température, la performance décroît de manière exponentielle, bien que d'autres facteurs, comme les échanges thermiques, le type d'exercice, et les conditions climatiques (vent, humidité, radiation) jouent également un rôle.

Les risques en cas de températures extrêmes :

Les humains possèdent des capacités thermorégulatrices remarquables, permettant une adaptation à divers changements de température, particulièrement en climats froids. Toutefois, une exposition à des environnements extrêmement froids, tels que l'air ou l'eau froide, peut perturber la thermorégulation, déséquilibrant la production et la dissipation de chaleur métabolique, et pouvant causer l'hypothermie (température centrale < 35 °C). Par exemple, une baisse de température centrale de 0,5 à 2,0 °C augmente le métabolisme de repos et réduit le débit cardiaque (Q) et le VO2 max.

Lorsque la température cutanée descend en dessous de 35 °C, la perte de chaleur diminue, entraînant un refroidissement rapide des zones exposées comme le visage, les doigts et les orteils, ce qui peut nuire à la dextérité manuelle et à la sensibilité tactile. Cependant, des épisodes périodiques de vasodilatation peuvent éviter une vasoconstriction excessive et réduire le risque de blessures par le froid . En revanche, le frisson – contractions rythmiques des muscles squelettiques – peut augmenter le métabolisme jusqu'à 46 % du VO2 max, soit une multiplication par sept du métabolisme de repos.

Le risque d’hypothermie est considérablement accru en immersion dans de l’eau froide, car la perte de chaleur par convection est environ 20 fois plus élevée que dans l'air. Dans ces cas, la réponse au choc du froid peut être déclenchée, incluant une inspiration involontaire, suivie d'une hyperventilation incontrôlable, d'une tachycardie et d'une libération accrue d'hormones de stress. Sources : - Maximizing_Safety_When_Exercising_in_the_Cold - Cold_Stress_Effects_on_Exposure_Tolerance_and_Exercise_Performance/

Des facteurs qui évoluent selon les pratiques.

Un autre facteur externe est le vent, dont l'effet varie selon la température, la vitesse, la direction et le mouvement de l'athlète. Bien que favorable dans certains sports, le vent accélère la perte de chaleur en environnement froid, ce qui n'est pas toujours souhaitable. En alpinisme à haute altitude, le vent combiné à des vêtements humides remplace rapidement la couche d'air humide par de l'air plus sec, ce qui augmente l'évaporation de la sueur et le refroidissement. Des sports comme la course et le ski créent également un flux d'air, accentuant l'effet du froid. Notamment, le vent augmente la perte de chaleur par convection, exposant davantage à des engelures, qui surviennent lorsque la peau et les tissus sont soumis à des températures inférieures à 0 °C.

L’augmentation de l’altitude est corrélée avec une diminution de la pression partielle en oxygène dans l’air, la quantité d’oxygène disponible pour les muscles et les organes est donc réduite. Ceci peut entrainer à court terme une diminution de la performance aérobie ainsi qu’une sensation de fatigue plus rapide. Avec le temps, le corps va s’adapter de trois manières : augmentation de la production de globule rouge (qui transportent l’oxygène) via l’érythropoïétine, augmentation de la ventilation et l’augmentation de l’efficacité mitochondriale.

Enfin, dans les sports où la vitesse est élevée (par exemple le cyclisme), le flux d'air facilite la dissipation thermique, tandis que des températures ambiantes plus élevées réduisent la densité de l'air et la résistance aérodynamique. Cela signifie que la chaleur et l'humidité élevées peuvent moins impacter ces sports que des activités à vitesse plus lente, comme l'athlétisme par exemple. Source.

Conclusion : Une adaptation, mais à quel prix ?

Le corps humain, véritable machine d’adaptation, est capable de surmonter des conditions environnementales extrêmes grâce à des mécanismes physiologiques complexes et des ajustements comportementaux. Ces réponses, bien que remarquables, ne sont pas infaillibles et varient selon l’individu, l’activité pratiquée et les conditions rencontrées. L’entraînement dans des environnements spécifiques, qu’ils soient froids, chauds, humides ou en altitude, pousse le corps à ses limites tout en révélant ses capacités d’ajustement, comme l’amélioration de l’efficacité cardiaque ou l’optimisation métabolique.

Cependant, ces adaptations ont un coût : une exposition prolongée ou mal maîtrisée peut entraîner des risques pour la santé, notamment cardiovasculaires. Comprendre les mécanismes sous-jacents et leurs interactions avec des facteurs externes comme la température, le vent ou l’altitude est essentiel pour maximiser les bénéfices tout en minimisant les dangers.

La recherche scientifique continue d’explorer ces processus pour mieux guider les athlètes dans leur quête de performance, tout en assurant leur sécurité face aux défis imposés par leur environnement. Au-delà de la performance, ces découvertes ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la résilience humaine face à des conditions extrêmes, un terrain fascinant où se mêlent adaptation, survie et dépassement de soi.