PO2 et Pression Barométrique
0 50 100 150 200 Pp O2
(mm Hg)
P barométrique
Altitude (m)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Pas d'effet
Tres haute altitude
Haute altitude
Moyenne altitude
Basse altitude
Effets sur la performance maximale
Effets ressentis à l'exercice
Effets ressentis au repos
Vie permanente impossible
Survie possible ? Altitude (m)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 50 100 150 200 PO2
(mm Hg)
O2
Poumons
diffusion
Transport (circulation, sang, coeur et
vaisseaux)
diffusion
Mittochondries
Energie
Fourniture de l'O2 aux tissus
artériel
veineux mélé
5500 m
diffusion
artèriel veineux mélé
Air inspiré
Air alvéolaire
Sang Tissus
Niveau de la mer
Cascade de l'oxygène et altitude
PO2 mm Hg
160
140
120
100
80
60
40
20 0
Chronologie de l'adaptation à l'hypoxie d'altitude
JOURS SEMAINES MOIS-ANNEES
ventilation
débit cardiaque
hémoglobine
efficacité cellulaire
Adaptation de la fourniture de l'O2
Adaptation du système de transport de l'O2
Adaptation des organes à l'hypoxie
Adaptation de l ’organisme à l’hypoxie
P Alvéolaire en O2, ventilation et FIO2
200
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12
PO2 alvéolaire ( mm Hg )
Ventilation alvéolaire (l/mn)
PIO2 = 150
PIO2 = 42
PIO2 = 200
PO2 (mm Hg)
Altitude
160
PIO2
PAO2
140
120
100
80
60
40
20
0
Effets de l'augmentation de la ventilation alvéolaire sur la différence entre PAO2 et PIO2. West, J Appl Physiol, 1983.
Relation PACO2 et PAO2
PCO2 Alvéolaire (mm Hg)
PO2 Alvéolaire (mmHg)
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
D'après West, J. Appl. Physiol.,1983
0 20
10
20
30
40
30 40 120 50 60 70 80 90 100 110
Saturation périphérique en O2
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000
80
50
70
90
40
100
Acclimatation 60 jrs
Acclimatation 40 jrs
Altitude (m)
SpO2 (%)
Adaptation de la fourniture de l'O2
Adaptation du système de transport de l'O2
Adaptation des organes à l'hypoxie
Adaptation à l’hypoxie
adaptation du débit cardiaque à l'hypoxie d'altitude
JOURS SEMAINES MOIS-ANNEES
ventilation
débit cardiaque
hémoglobine
efficacité cellulaire
Altitude et appareil circulatoire
Niveau de la mer
6000 7000 8000
Modification des paramètres Pression fréquence cardiaque et débit systémique au repos lors de l ’opération Everest III.
90
80
70
60
Fréquence cardiaque
130
120
110
100 Pression artérielle syst
6,5
6,0
5,5
5,0 Q cardiaque Précharge
niveau de la mer 7000 m 8000 m
Pap - Papo (mm Hg)
50
40
30
20
10
0
0 10 20 30
Débit cardiaque (l/mn)
0 10 20 0 10 20
Gradient de pression entre artère et veine pulmonaire, et débit cardiaque en hypoxie.
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
15
17
19
21
23 hémoglobine (g/100ml)
8 sem
4 sem
1 sem 2 sem 4 sem
0 2000 4000 6000 8000
Altitude (m)
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
3 : polyglobulie lors de l'hypoxie chronique.
1 : hypoxie aiguë et alcalose; 0 : courbe en normoxie
Contenu en O2 (ml/100ml de sang)
PO2
0 20 40 60
24
20
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
Nombre de réveils
nocturnes
Altitude (km)
1 2
7
6
5
4
3
2
1
3 4 5 6 7
Paris
Camp 2
Camp 1
Exposition aiguë
Exposition chronique
éveil
stade 1 stade 2 stade 3 stade 4
REM
éveil
stade 1 stade 2 stade 3 stade 4
REM
Durée du sommeil de référence
Sommeil et altitude (3)
Altitude et respiration périodique
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
PCO2 sang
PCO2 LCR
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)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Mémoire à court terme
Performances psychomotrices
Apprentissages complexes
Jugement
Réversibilité des lésions aiguës ?
Mémoire à long terme Modifications psychologiques
Apprentissage et réactions demandent plus de temps
Fonctions psychomotrices
Test psychomoteur
Mémoire à court terme
60
40
20
0
20
0 Avant l'expédition
Aussitôt après l'expédition
12 mois après l'expédition
Débit et oxygénation cérébrale
70
69
67
66
Niveau de la mer
6000 7000 8000
Modification du débit sanguin cérébral et de l ’oxygénation cérébrale lors de différentes expérimentations.
Q cérébral
Hb O2 cérébrale
100
80
60
40
20
0
760 500 600 700 400 200 300
VO2 max (%)
Sommet de l'Everest
Altitude (km)
Pression atmosphérique (mmHg)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Diminution de la VO2max en fonction de l'altitude.
Facteurs limitants la VO2 Fréquence
cardiaque (bpm)
VO2 (ml/mn)
n mer 4600 m 5400 m 6400 m 7400 m
200
160
120
80
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
n mer 4600 m 5400 m 6400 m 7400 m
0 1,0 2,0 3,0 4,0
0
40
80
120
160
200
VO2 (l/mn)
Ventilation (l/mn)
Niveau de la mer
Haute altitude
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.
veine artère
35 29
21 13 24
Repos Exercice
35
veine artère
PO2 PO2
Alvéole 100
40
veine artère
PO2 Repos
110
30
Alvéole
veine artère
PO2 Exercice
20
15
10
5
0 1 2 3 4
Niveau de la mer
4000 m
VO2 (l/mn)
.
Acide lactique (mml/l)
0 25 50 75 100
Concentration sanguine d'acide lactique à l'exercice, à 4000 m et au niveau de la mer
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