Effets de la haute altitude sur l'homme - Effects of high altitude on humans

Ascension du mont Rainier .

Les effets de la haute altitude sur l'homme sont considérables. La saturation en oxygène de l' hémoglobine détermine la teneur en oxygène du sang. Une fois que le corps humain a atteint environ 2 100 mètres (6 900 pieds) au-dessus du niveau de la mer, la saturation en oxyhémoglobine commence à diminuer rapidement. Cependant, le corps humain a des adaptations à court et à long terme à l'altitude qui lui permettent de compenser partiellement le manque d'oxygène. Il y a une limite au niveau d'adaptation ; les alpinistes appellent les altitudes supérieures à 8 000 mètres (26 000 pieds) la zone de la mort , où l'on pense généralement qu'aucun corps humain ne peut s'acclimater .

Effets en fonction de l'altitude

Le corps humain peut mieux fonctionner au niveau de la mer , où la pression atmosphérique est de 101 325 Pa ou 1013,25 millibars (ou 1 atm , par définition). La concentration d'oxygène (O 2 ) dans l'air au niveau de la mer est de 20,9 %, donc la pression partielle d'O 2 (pO 2 ) est de 21,136 kPa. Chez les individus en bonne santé, cela sature l' hémoglobine , le pigment rouge fixant l'oxygène dans les globules rouges .

La pression atmosphérique diminue de façon exponentielle avec l' altitude tandis que la fraction d' O 2 reste constante jusqu'à environ 100 km (62 mi), de sorte que la pO 2 diminue également de manière exponentielle avec l'altitude. Il représente environ la moitié de sa valeur au niveau de la mer à 5 000 m (16 000 pi), l'altitude du camp de base de l' Everest , et seulement un tiers à 8 848 m (29 029 pi), le sommet du mont Everest . Lorsque la pO 2 chute, le corps réagit en s'acclimatant à l'altitude .

La médecine de montagne reconnaît trois régions d'altitude qui reflètent la baisse de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère :

  • Haute altitude = 1 500 à 3 500 mètres (4 900 à 11 500 pieds)
  • Très haute altitude = 3 500 à 5 500 mètres (11 500 à 18 000 pieds)
  • Altitude extrême = au-dessus de 5 500 mètres (18 000 pieds)

Voyager dans chacune de ces régions d'altitude peut entraîner des problèmes médicaux, allant des symptômes bénins du mal aigu des montagnes à l' œdème pulmonaire de haute altitude ( OPHA ) et à l'œdème cérébral de haute altitude ( HACE ) potentiellement mortels . Plus l'altitude est élevée, plus le risque est grand. Les médecins d'expédition stockent généralement une réserve de dexaméthasone pour traiter ces affections sur place. La recherche indique également un risque élevé de lésions cérébrales permanentes chez les personnes qui grimpent à plus de 5 500 m (18 045 pi).

Les humains ont survécu pendant deux ans à 5 950 m (19 520 pieds, 475 millibars de pression atmosphérique), qui est l'altitude tolérable en permanence la plus élevée enregistrée; le règlement permanent le plus élevé connu, La Rinconada , est à 5 100 m (16 700 pi).

À des altitudes supérieures à 7 500 m (24 600 pieds, 383 millibars de pression atmosphérique), dormir devient très difficile, digérer les aliments est presque impossible et le risque d'OPHA ou d'HACE augmente considérablement.

Zone de la mort

Article détaillé : Zone de la mort
Le sommet du mont Everest est dans la zone de la mort, tout comme les sommets des huit mille .

La zone de mort en alpinisme , (à l'origine la zone létale ) a été conçue pour la première fois en 1953 par Edouard Wyss-Dunant , un médecin et alpiniste suisse. Il fait référence aux altitudes au-dessus d'un certain point où la quantité d' oxygène est insuffisante pour maintenir la vie humaine pendant une période de temps prolongée. Ce point est généralement étiqueté comme 8 000 m (26 000 pieds, moins de 356 millibars de pression atmosphérique). Les 14 sommets de la zone de la mort au-dessus de 8000 m, appelés huit mille , sont situés dans les chaînes de montagnes de l' Himalaya et du Karakoram .

De nombreux décès en alpinisme de haute altitude ont été causés par les effets de la zone de mort, soit directement par perte de fonctions vitales, soit indirectement par de mauvaises décisions prises sous l'effet du stress ou d'un affaiblissement physique entraînant des accidents. Dans la zone de mort, le corps humain ne peut pas s'acclimater. Un séjour prolongé dans la zone de mort sans oxygène supplémentaire entraînera une détérioration des fonctions corporelles, une perte de conscience et, finalement, la mort.

Effets à long terme

Article principal: adaptation à haute altitude chez l' homme
Le sommet du K2 , la deuxième plus haute montagne de la Terre , se trouve dans la zone de la mort.

En 2021, des études ont montré que les quelque 81,6 millions de personnes qui vivent à des altitudes supérieures à 2 500 mètres (8 200 pieds) se sont adaptées aux niveaux d'oxygène inférieurs. Ces adaptations sont particulièrement prononcées chez les personnes vivant dans les Andes et l' Himalaya . Par rapport aux nouveaux arrivants acclimatés, les populations indigènes andines et himalayennes ont une meilleure oxygénation à la naissance, des volumes pulmonaires élargis tout au long de la vie et une capacité d'exercice plus élevée. Les Tibétains présentent une augmentation soutenue du débit sanguin cérébral, une concentration d'hémoglobine plus faible et une sensibilité moindre au mal chronique des montagnes (CMS). Ces adaptations peuvent refléter l'histoire plus longue de l'habitation à haute altitude dans ces régions.

Un taux de mortalité plus faible par maladie cardiovasculaire est observé pour les résidents des hautes altitudes. De même, une relation dose-réponse existe entre l'augmentation de l'élévation et la diminution de la prévalence de l' obésité aux États-Unis. Cela ne s'explique pas uniquement par la migration. D'autre part, les personnes vivant à des altitudes plus élevées ont également un taux de suicide plus élevé aux États-Unis. La corrélation entre l'élévation et le risque de suicide était présente même lorsque les chercheurs contrôlent les facteurs de risque de suicide connus, notamment l'âge, le sexe, la race et le revenu. La recherche a également indiqué qu'il est peu probable que les niveaux d'oxygène soient un facteur, étant donné qu'il n'y a aucune indication d'une augmentation des troubles de l'humeur à haute altitude chez les personnes souffrant d' apnée du sommeil ou chez les gros fumeurs à haute altitude. La cause de l'augmentation du risque de suicide est encore inconnue.

Acclimatation

Le corps humain peut s'adapter à la haute altitude grâce à une acclimatation immédiate et à long terme. A haute altitude, à court terme, le manque d'oxygène est ressenti par les corps carotides , ce qui provoque une augmentation de la profondeur et de la fréquence respiratoires ( hyperpnée ). Cependant, l'hyperpnée provoque également l'effet néfaste de l'alcalose respiratoire , empêchant le centre respiratoire d'augmenter la fréquence respiratoire autant que nécessaire. L'incapacité d'augmenter la fréquence respiratoire peut être causée par une réponse inadéquate du corps carotidien ou une maladie pulmonaire ou rénale.

De plus, à haute altitude, le cœur bat plus vite ; le volume systolique est légèrement diminué ; et les fonctions corporelles non essentielles sont supprimées, entraînant une baisse de l'efficacité de la digestion des aliments (car le corps supprime le système digestif en faveur de l'augmentation de ses réserves cardio-pulmonaires).

Une acclimatation complète nécessite des jours, voire des semaines. Progressivement, l'organisme compense l'alcalose respiratoire par l'excrétion rénale de bicarbonate, permettant une respiration adéquate pour fournir de l'oxygène sans risque d'alcalose. Cela prend environ quatre jours à n'importe quelle altitude et peut être amélioré par des médicaments tels que l' acétazolamide . Finalement, le corps subit des changements physiologiques tels qu'une diminution de la production de lactate (parce qu'une dégradation réduite du glucose diminue la quantité de lactate formée), une diminution du volume plasmatique , une augmentation de l' hématocrite ( polyglobulie ), une augmentation de la masse des globules rouges, une concentration plus élevée de capillaires dans le tissu musculaire squelettique , une augmentation myoglobine , augmentation des mitochondries , augmentation de la concentration en enzymes aérobies , augmentation du 2,3-BPG , vasoconstriction pulmonaire hypoxique et hypertrophie ventriculaire droite . La pression artérielle pulmonaire augmente dans un effort pour oxygéner plus de sang.

L'adaptation hématologique complète à la haute altitude est obtenue lorsque l'augmentation des globules rouges atteint un plateau et s'arrête. La durée de l'adaptation hématologique complète peut être estimée en multipliant l'altitude en kilomètres par 11,4 jours. Par exemple, pour s'adapter à 4 000 mètres (13 000 pieds) d'altitude, il faudrait 45,6 jours. La limite d'altitude supérieure de cette relation linéaire n'a pas été entièrement établie.

Même acclimatée, une exposition prolongée à la haute altitude peut interférer avec la grossesse et provoquer un retard de croissance intra-utérin ou une pré-éclampsie . La haute altitude entraîne une diminution du flux sanguin vers le placenta , même chez les femmes acclimatées, ce qui interfère avec la croissance fœtale. Par conséquent, les enfants nés à haute altitude naissent plus petits en moyenne que les enfants nés au niveau de la mer.

Performance athlétique

Article détaillé : Entraînement en altitude
Athlètes s'entraînant en haute altitude à St. Moritz , Suisse (altitude 1 856 m ou 6 089 ft).

Pour les sportifs, la haute altitude produit deux effets contradictoires sur la performance. Pour les épreuves explosives (sprints jusqu'à 400 mètres, saut en longueur, triple saut) la réduction de la pression atmosphérique signifie qu'il y a moins de résistance de l'atmosphère et que les performances de l'athlète seront généralement meilleures à haute altitude. Pour les épreuves d'endurance (courses de 800 mètres ou plus), l'effet prédominant est la réduction de l'oxygène, ce qui réduit généralement les performances de l'athlète à haute altitude. Les organisations sportives reconnaissent les effets de l'altitude sur les performances : par exemple, l'instance dirigeante du sport de l'athlétisme , World Athletics , a décidé que les performances réalisées à une altitude supérieure à 1 000 mètres seront approuvées à des fins d'enregistrement, mais porteront la mention « » A" pour indiquer qu'ils ont été réglés en altitude. Les Jeux olympiques d'été de 1968 ont eu lieu en altitude à Mexico . La plupart des records de sprint et de sauts courts y ont été établis en altitude. D'autres records ont également été établis en altitude en prévision de ces Jeux olympiques. Le record de Bob Beamon au saut en longueur a duré près de 23 ans et n'a été battu qu'une seule fois sans altitude ni assistance de vent . Bon nombre des autres records établis à Mexico ont ensuite été dépassés par des marques établies en altitude.

Les athlètes peuvent également profiter de l'acclimatation à l'altitude pour augmenter leurs performances. Les mêmes changements qui aident le corps à faire face à la haute altitude augmentent les performances au niveau de la mer. Cependant, cela peut ne pas toujours être le cas. Tout effet positif d'acclimatation peut être annulé par un effet de désentraînement, car les athlètes ne sont généralement pas en mesure de s'exercer avec autant d'intensité à haute altitude qu'au niveau de la mer.

Cette énigme a conduit au développement de la modalité d'entraînement en altitude connue sous le nom de "Live-High, Train-Low", selon laquelle l'athlète passe de nombreuses heures par jour à se reposer et à dormir à une (haute) altitude, mais effectue une partie importante de son entraînement, peut-être la totalité, à une autre altitude (inférieure). Une série d'études menées dans l'Utah à la fin des années 1990 a montré des gains de performances significatifs chez les athlètes qui ont suivi un tel protocole pendant plusieurs semaines. Une autre étude de 2006 a montré des gains de performances en effectuant simplement quelques séances d'exercice à haute altitude, tout en vivant au niveau de la mer.

L'effet d'amélioration des performances de l'entraînement en altitude pourrait être dû à une augmentation du nombre de globules rouges, à un entraînement plus efficace ou à des changements dans la physiologie musculaire.

Voir également

Les références

Liens externes