pourquoi s’entraîner en hypoxie - colloque-altitude · athlètes à ce type de préparation...

1

Enjeux de l’entraînement de type « Vivre en haut - s’entraîner en bas ». L’exemple de l’étude multicentrique de Prémanon

Recherche multicentrique réalisée par le

Groupe français de recherche sur l’entraînement en hypoxie.sous l’égide du

Comité International Olympiqueet du

Ministère des Sports

Coordination :

Jean-Paul Richalet, coordonnateur du projet scientifiqueLaurent Schmitt, coordonnateur du mouvement sportif

COMITE INTERNATIONAL OLYMPIQUE

Pourquoi s’entraîner en hypoxie ?

HYPOXIE

Stimule l ’érythropoïèseet augmente la capacité

de transport de l ’oxygène dans le sang

Stimule les centres respiratoireset augmente la ventilation pulmonaire

Active le système nerveux autonome et induit une vasculogénèse

Modifie le métabolismemusculaire

2

Mais…

• L’environnement hypoxique nécessite une période d’adaptation (acclimatation)

• L’hypoxie induit une baisse des performances maximales aérobies:- 5% à 2000m- 15% à 3000m- 80% à 8848m !

Caractéristiques physiologiques de l’environnement d ’altitude

Altitude réelle

Chambre hypobare

Chambre hypoxique

Altitrainer

Pbaro

PiO2PaO2

SaO2

FiO2

Fi N2

PiO2 = FiO2 x (Pbaro - PH2O)

Effets physiologiques

Hyp

oxie

hyp

obar

eH

ypox

ie n

orm

obar

e

3

Les méthodes

Procédures d’entraînement en hypoxie actuellement utilisées

I. Entraînement et vie en moyenne altitude (1800-2500m) : centres d’entraînement type

Font-Romeu (France), Belmekem (Bulgarie),

Colorado (USA), etc…

4


II. Entraînement en faible altitude (<1200m) et

récupération (sommeil) en haute altitude (2500-

3500m): « live high - train low »

- altitude vraie: refuge de haute montagne, station haute de

téléphérique, centre en région montagneuse (Colorado)

- altitude simulée: chambres hypoxiques type Prémanon

(France) ou Pays Scandinaves, tentes hypoxiques individuelles

(Internet)


III. Entraînement en haute altitude et vie en

basse altitude: « live low - train high »

- altitude vraie: entraînement en station de ski sur

glaciers, résidence en fond de vallée

- altitude simulée: systèmes mélangeurs de gaz (type

Altitrainer® ou Hypoxicator®)

5

Australian experience with exposure of elite athletes to hypoxic environments

Michael AshendenAustralian Institute of Sport, Canberra.

It is an area of the AIS Physiology Laboratory

thathas been set aside and

turned into 3 bedrooms.

The partial pressure of oxygen in the House can bemanipulated to allow altitude simulation.

The AIS Altitude House

6

How is the Altitude House used?

• Road Cyclists• Kayakers

• Triathletes• Runners• Rowers• Swimmers

La variabilité

7

Time at 2,500 mBL 30 hrs 14 days 28 days

Ep

o (

% o

f se

a le

vel b

asel

ine)

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

RespondersNon-responders

**

*

*

Epo Increases More in Responders

Chapman et al, J Appl Physiol 85:1448-1456, 1998

- 0:30 - 0:60

Performance Variation in Responseto 4 weeks of Altitude Training

Change in Sea-Level 5,000 m Time After Altitude Tra ining (min:sec)+2:00 +1:30 +1:00 +0:30 0:00

Fre

quen

cy

0

1

2

3

4

5

6

7Non-Responders (n = 15, 9M, 6F)

∆∆∆∆ 5,000 m time = +24.0 ±±±± 16.2 secResponders (n = 17, 13M, 4F)

∆∆∆∆ 5,000 m time = -36.6 ±±±± 12.0 sec


8

Volume of Red Cell MassIncreases only in Responders

0

27

28

29

30

31

32

33

34

*

Non-Responders RespondersPre-Alt Post-Alt Pre-Alt Post-AltV

olu

me

of

red

cel

l mas

s (m

l/kg

)


0

60

65

70

75

Non-Responders Responders

*

Pre-Alt Post-Alt Pre-Alt Post-Alt

#

VO

2(m

l/kg

/min

)

.

.VO2 max Increases

Only in Responders


9

Time spent at 2,500m

Base-20 hrs 19 days 28 days

EP

O (

% o

f sea

leve

l bas

elin

e)

40

60

80

100

120

140

160

180

200

line

Group responseSubject #1

EPO releaseEPO releasesupressed supressed bybyinfectioninfection(IL(IL--1)1)

La dose

10

Change in Red Cell Mass (n=200)With Different “Altitude” Paradigms

-2%

0%

2%

4%

6%

8%

10%

Control n=11

1 week HC n=7

1 week HC + 2 weeks alt

3 weeks HC n=24

3 weeks Alt n=35

4 weeks 1800-3000m n=43

4 weeks 2500m n=39

p=0.054

p=0.008

p=0.0004.3%

4.3%

7.1%

2.2%

1.5%

-0.5%

7.9%p=0.001

% C

hang

e

HC=hypoxic chamber

From Levine et al., 2002

Un exemple d’étude intégrée

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L’objectif général de l’étude multicentrique est triple :

Evaluer les modifications physiologiques induites par les différentes modalités d’entraînement en hypoxie et leur impact sur la performance

Hypothèse: Ces méthodes améliorent la performance aérobie

Evaluer la réponse individuelle à l’entraînement en hypoxie

Hypothèse: Il existe des marqueurs physiologiques ou biologiques qui rendent compte de la variabilité individuelle de la réponse à ce type d’entraînement

Evaluer les risques potentiels

Hypothèse: Ces méthodes ne présentent pas de risque pour la santé àcourt ou moyen terme

COMITE INTERNATIONAL OLYMPIQUE

14 équipes scientifiques et 3 fédérations

• ARPE, Laboratoire « Réponses cellulaires et fonctionnelles à l’hypoxie », EA 2363,• UFR de Médecine, Université Paris 13, Bobigny• Centre National de Ski Nordique , Prémanon• Ecole Nationale de Ski et d'Alpinisme, Chamonix• Service de Physiologie Appliquée, Explorations Fonctionnelles Respiratoires, • Hôpital de Strasbourg, Strasbourg• Laboratoire de Biologie des Activités Physiques et Sportives, Faculté de Médecine, • Clermont-Ferrand• EA 3759 – Laboratoire « Approche Bio-Psycho-Sociale du Dopage », • Faculté des Sciences du Sport, Montpellier• Service Central de Physiologie Clinique, CHU de Montpellier• Groupe Rhône-Alpes d’analyse du système nerveux autonome, • St Etienne, Lyon, Grenoble• Institut d’Anatomie, Université de Berne, Suisse.• UFR STAPS, Université de Reims, Reims• Laboratoire National de Dépistage du Dopage,Chatenay-Malabry

Laboratoire de Biochimie, Hôpital Henri Mondor, Créteil• Laboratoire de Neurophysiologie Aérospatiale, IMASSA, Bretigny s/ Orge • Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand• Laboratoire de Biochimie, H.I.A. Bégin, Paris

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57 personnes ont travaillé sur ce projet

Elodie PONSOT, Stéphane DUFOUR, Stéphane DOUTRELEAU, Evelyne LONSDORFER-WOLF, Bernard GENY, Eliane LAMPERT, Véronique BILLAT, Jean LONSDORFER, Ruddy RICHARD, Hans HOPPELER, Joffrey ZOLL, Paul ROBACH, Laurent SCHMITT, Julien BRUGNIAUX, Gérard NICOLET, Jean-Pierre FOUILLOT, Alain DUVALLET, Jérémy CORNOLO, Stéphane MOUTEREAU, Françoise LASNE, Niels V. OLSEN , Jean-Pierre HERRY, Hugues ZIMMERMANN, Hervé JEANVOINE, Eve TIOLLIER, Edith FILAIRE, Odile MICHAUD, Pascal BURNAT, Charles Yves GUEZENNEC, Belle ROELS, Grégoire MILLET, Philippe HELLARD, Déborah ALIX, Christine LE SCANFF, Fabien LEGRAND, Robin CANDAU, Claire THOMAS, Jacques MERCIER, Rémi MOUNIER, Vincent PIALOUX, Jean COUDERT, Eric CLOTTES, Nicole FELLMANN, Andrzej MAZUR, Yves RAYSSIGUIER, Camillo POVEA, Jean-Claude BARTHELEMY, Vincent PICHOT, David DUVERNEY, Thierry BUSSO, Henri BENOIT, Frédéric ROCHE, André GEYSSANT, Laurent MEISSONIER, Jean-René LACOUR, Anestis ANTONIADIS et Jean-Paul RICHALET.

Groupe d’étude sur l’entraînement en hypoxie

1. Protocole « Strasbourg ». Effet de l’entraînement en hypoxie intégré à un entraînement normoxique chez des coureurs de fond élites (5000m-Marathon).

Entraînement au seuil lactique et /ou à VO2max en hypoxiechez des coureurs de fond élites (altitude simulée 3000m avec un système type Altitrainer): préciser l’efficacitéde diverses modalités d’entraînement (à vitesse maximale d’état stable de la lactatémie et/ou à la vitesse sollicitant VO2max).

Les sujets vivent et dorment au niveau de la mer.

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2. Protocole « Prémanon ». Effet d'une exposition intermittente à l'hypoxie couplée à un entraînement en basse altitude sur la performance aérobie chez l'athlète de haut niveau (ski nordique, natation, athlétisme demi-fond).

Les objectifs :

1) Vérifier l’innocuité d'une exposition intermittente dans une population d'athlètes d'endurance,

2) déterminer la période optimale d’amélioration de la performance après le stage,

3) déterminer certains indicateurs permettant de prédire la tolérance des athlètes à ce type de préparation physique,

4) rechercher, par l’étude de la variabilité de la fréquence cardiaque, des marqueurs d’intolérance à l’hypoxie ou de surentraînement.

3. Protocole « Montpellier ». Entraînement intermittent en hypoxie en triathlon/cyclisme : applications pratiques, adaptations centrales et périphériques

Définir les modalités optimales de l’entraînement intermittent en hypoxie (mélange hypoxique) chez des triathlètes et des cyclistes élites:bénéfices pour la performance et principales adaptations physiologiques sous-jacentes, centrales ou périphériques.

Hypothèse: l’entraînement intermittent en hypoxie (échauffement et retour au calme en hypoxie) induit un gain de performance supérieur à celui obtenu lors de séances entièrement en hypoxie ou entièrement en normoxie.

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Centre National de Ski Nordique Prémanon

CHAMBRE HYPOXIQUE - SECURITECHAMBRE HYPOXIQUE - SECURITE

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EXTRACTION D’ OXYGENE

Ventilateurs absorbeurs de CO2

CHAMBRE DE CONTROLECHAMBRE DE CONTROLE

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Sécuritédes chambres hypoxiques CNSN

• Chambres hypoxiques avec : Alarmes O2, CO2, SaO2

• Chambre de contrôle pilotant le niveau d’hypoxie des chambres des sujets avec

Alarmes O2, CO2, SaO2

• Médecin de garde ( chambre de contrôle)

Méthodes (ski nordique)

4j 18 nuits (3 x 6 nuits) 12j 3j

3000m

3500m

1200m1200m

� VO2max (tapis roulant)�temps limite à VO2 max

� TFM, TDF� test hypoxie�analyse de sang, VP�questionnaires

Prise de sang, TDF

HypoxieTémoin

Tests

2500m

récupération

� VO2max (tapis roulant)�Temps limite à VO2max

� analyse de sang, VP�TFM, TDF�Test hypoxie�questionnaires

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Méthodes (natation)

3j 13 nuits 2j 12j 3j

3000m

1200m1200m

� VO2max (ergocycle)� VO2max (nage)� 2000m nage libre�analyse de sang, VP�TFM, TDF�test hypoxie�questionniares

Analyse de sang, TDF

HypoxieTémoinTests

&V&V

2500m

récupération1200m

� VO2max (nage)�2000m nage libre�analyse de sang, VP�TFM, TDF�test hypoxie�questionnaires

�VO2max (ergocycle)� VO2max (nage)� 2000m nage libre�analyse de sang, VP�questionnaires

3j 18 nuits 3j 13j 2j

1200m

3000m

1200m

� VO2max (tapis roulant)� test piste 10 min à 90% de V.M.A.�Analyse de sang, VP�Test hypoxie�TFM, TDF�questionnaires

analyse de sang, TDF

HypoxieTémoinTests

2500m

récupération1200m

Méthodes (athlétisme)

� VO2 max ( tapis roulant )�Test piste 10 mn à 90% VMA�Analyse de sang, VP�TFM, TDF�questionnaires

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PRE POST-1 POST-1555

60

65

70

75

VO

2max

(ml/m

in/k

g) *

* P<0.05 vs PRE

Hypoxie (n=6)Contrôle (n=6)+9.0%

+4.0%.

+5.8%

+2.8%

P = 0.08

N.S.N.S.

Performance ( VO2max)

Tolérance et acclimatation

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Désaturation induite par l’exercice en hypoxie (∆SaO2e)

Moindre désaturation à l'exercice (∆SaO2e) à la fin du stage, ce qui est un signe d'acclimatation à l’exercice

en hypoxie.

10

15

20

25

30

35

40

45

GroupeHypoxie

PRE PREPOST

1POST

1

GroupeContrôle

∆Sa

O2e

(%

)

* P<0.05 vs PRE

10

15

20

25

30

35

40

45

PREPRE

POST1

POST1

GroupeContrôle

GroupeHypoxie

* *

10

15

20

25

30

35

40

45

PREPRE POST15

POST15

GroupeContrôle

GroupeHypoxie

* P<0.05 vs PRE

*

Saturation artérielle nocturne (SaO2)

Les nuits dans les chambres hypoxiques entraînent des désaturations, néanmoins même à3500m elles ne sont pas nuisiblesà la santé du sujet.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 188 8

8 9

9 0

9 1

9 2

9 3

9 4

9 5

9 6

n u i t

SaO

2 (%

)

2 5 0 0 m

3 0 0 0 m

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 138 8

8 9

9 0

9 1

9 2

9 3

9 4

2 5 0 0 m

3 0 0 0 m

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 188 8

8 9

9 0

9 1

9 2

9 3

9 4

9 5

9 62 5 0 0 m

3 0 0 0 m

3 5 0 0 m

*

*

p < 0 ,0 5

p < 0 ,0 5

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Diamètre du ventricule droit en diastole (VD dia)

Pas de dilatation du ventricule droit, classiquement reconnue comme étant proportionnelle au degréd'hypertension pulmonaire (Hultgren et al. 1965).

VD

Dia

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

35

PREPRE POST1

POST1

GroupeContrôle

GroupeHypoxie

0

5

10

15

20

25

30

35

POST1

POST1PRE

PRE

GroupeContrôle

GroupeHypoxie

0

5

10

15

20

25

30

35

POST15

POST15

PREPRE

GroupeContrôle

GroupeHypoxie

Pression artérielle pulmonaire systolique (PAPs)

La PAPs ne varie pas significativement: pas d ’HTAP.

PA

Ps

(mm

Hg)

0

5

10

15

20

25

30

35

GroupeContrôle

PREPRE POST

15POST

15

GroupeHypoxie

0

5

10

15

20

25

30

35

GroupeHypoxie

GroupeContrôle

PRE

PREPOST1

POST1

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Tolérance et acclimatation

Vivre en haut-s’entraîner en bas• ne présente pas de danger pour la santé des athlètes en dessous de 3500m (évaluée par la clinique, le score de MAM, la SaO2 nocturne, l’échocardiographie).

• peut faire apparaître une acclimatation ventilatoire et cardiaque à l’exercice en hypoxie. Néanmoins cette acclimatation est temporaire (<15 j après la fin du stage).

• cette acclimatation présente des degrés différents selon les individus.

Globalement, les athlètes ont présenté une bonne adaptation à ce type d ’entraînement.

Vivre en haut-s’entraîner en bas

• n'induit pas de développement de symptômes de Mal Aigu des Montagnes.

• semble être susceptible de perturber le sommeil, et d'engendrer de la fatigue (surtout couplée àl'entraînement) si ≥ 3500m.

• semble engendrer des apnées du sommeil chez certains sujets, sans conséquences diurnes.

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Sécurité médicale CNSN

• Pas d’intervention du médecin de garde lors des nuits d’exposition

• Pas de désaturation majeure

• Pas de déclenchement d’alarme (justifié ou intempestif) maintenance +++

VIVRE EN HAUT – S’ENTRAINER EN BAS

L ’ADAPTATION ÉMOTIONNELLE

DES ATHLÈTES

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GROUPE NORMOXIE

Les sportifs se sentent «démoralisés » d’appartenir à un groupe moins important (modifications émotionnelles négatives : affectivité négative plus importante, anxiété somatique ressentie comme défavorable, accomplissement de soi moins important que chez les sujets en hypoxie…)

* effet John Henry : effet dû à la sélection opérée (groupe expérimental / groupe témoin)

GROUPE HYPOXIE

• L’appréhension des sportifs affectent leurs émotions (anxiété cognitive des nageurs, affectivité négative des skieurs) en début de protocole

• Réduction des affects négatifs tout au long du protocole et en post-stage

• Réactions psychologiques compensatoires : Effet Hawthorne. Participation à une étude scientifique donne aux sportifs en hypoxie un sentiment « d’importance »

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CONCLUSION

* Le couplage entraînement-hypoxie n’a pas altérél’affectivité des sujets

* L’hypothèse gain de performance anticipé a provoquéchez eux un sentiment de bien-être et de fiertépersonnelle

CONCLUSIONSGENERALES

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Entraînement en hypoxie chez le sportif de haut niveau en endurance

HYPOXIE

Stimule naturellement l ’érythropoïèseet augmente modérément la capacité

de transport de l ’oxygène dans le sang

Induit une acclimatation ventilatoiredépendant de la durée

de la stimulation hypoxique

Active le système sympathique et inhibe le parasympathique, mais les variations sont limitées


HYPOXIE

Améliore la performance aérobiedans des proportions variables

selon le temps et le type d’exposition

Induit des mécanismespermettant une bonne

tolérance à ce type d’entraînementen hypoxie modérée (<= 3000m)

Aucune information n’est pour l’instant disponible sur un marqueur éventuel d’une susceptibilité individuelle

N’induit pas de réactionspathologiques ou psychologiques néfastes

à court et moyen terme

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Bénéfices de l’interaction science-terrain

Les trois études successives mises en place àPrémanon, (biathlon, natation, demi-fond) nous ont permis d’affiner les modalités optimales de ce type d’entraînement.

Collaboration étroite entre entraîneurs et équipe de recherche.

Biathlon: la fatigue induite par un entraînement trop intensif et une altitude trop élevée(3500m) a pu masquer un éventuel effet positif de l’hypoxie.

Natation: bénéfice induit par l’hypoxie sur la performance mesurée en situation(piscine), mais pas sur les tests en laboratoire (ergocycle) ; globalement les effets de l’hypoxie sont assez faibles, mais hétérogénéité de la population et temps d’exposition trop court .

Demi-fond: résultats très positifs, amélioration de 9 % de la performance en fin de stage (contre 4 % dans le groupe contrôle) ; ce gain moyen de 5 % induit par l’hypoxie est très intéressant pour des sportifs d’un niveau déjàtrès élevé.

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En pratique:

Pour la méthode « Vivre en haut, s’entraîner en bas »• 2500m, puis 3000m• 18 à 21 jours• minimum 12h par 24h• effet bénéfique possible 15 jours après

(bénéfice acquis lors de l’entraînement post-stage)

L’aspect éthique

Est-ce la reproduction d’un effet naturel (l’altitude) ?

Est-ce l’utilisation d’une méthode artificielle ?

Favorise-t-elle certains athlètes, certains pays ?

Est-ce dangereux pour la santé ?

Est-ce détectable ?

Peut-on différencier cette méthode d’un stage en

altitude réelle ?

pourquoi s’entraîner en hypoxie - colloque-altitude · athlètes à ce type de préparation...

Documents