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Dossier : L'entraînement en hypoxie

Partie 1 : Les adaptations physiologiques à l’hypoxie

Introduction

Suite aux Jeux Olympiques de Nagano en 1998, dix chambres hypoxiques permettant d’accueillir 22 athlètes ont été construites en 1999 au Centre national de Ski nordique de Prémanon (CNSN). L’objectif était de proposer aux athlètes de haut niveau des méthodes d’entraînement en hypoxie efficaces dans une approche individualisée, respectant la santé du sportif, et qui se présente donc comme une contre-mesure au dopage. À la demande du ministère des Sports, une étude scientifique, codirigée par le Pr Jean-Paul Richalet et Laurent Schmitt, financée par le Comité international olympique (CIO) et le ministère des Sports, a été menée de 2000 à 2003 avec, pour sujets, des sportifs de niveau international dans les disciplines du ski nordique, de la natation et du demifond en athlétisme.

Cette étude devait amener des réponses à trois questions :
• L’entraînement en hypoxie permet- il d’améliorer la performance sportive ?
• Peut-il porter atteinte à la santé des sportifs ?
• Peut-on trouver un ou des marqueurs individuels afin de déterminer de bons ou mauvais répondeurs à l’hypoxie ?

Les résultats de cette étude ont permis la production d’une vingtaine de publications scientifiques acceptées dans des revues scientifiques internationales et ont amené une avancée importante dans le savoir pratique de l’entraînement en hypoxie. Depuis 2007, de nombreuses disciplines viennent suivre des stages d’entraînement au CNSN en utilisant les chambres hypoxiques : FFS (ski de fond, biathlon, combiné nordique), ski alpinisme, FFA (marathon, demi-fond), FFC (cyclisme sur route et V.T.T.), FF Aviron, FF Canoë-kayak, FF Tennis (CNE Roland-Garros), FF Triathlon (triathlon et duathlon)…

Nous proposons de faire un point d’actualité sur la méthode d’entraînement appelée LHTL (Living high, Training low), pour « vivre en haute altitude et s’entraîner en basse altitude », utilisée au CNSN de Prémanon.

CNSNMM (centre national de ski nordique et moyenne montagne de Prémanon) en hiver.

Historique de l’entraînement en altitude

Les Jeux Olympiques de 1968 à Mexico ont été un des éléments déclencheurs du développement des méthodes d’entraînement en altitude. Pour préparer cet objectif et que les sportifs français s’adaptent au mieux à ces conditions spécifiques, le centre d’entraînement de Font- Romeu à 1 850 m d’altitude a été créé en 1966. La méthode d’entraînement utilisée sur ce site consiste à séjourner et s’entraîner plusieurs semaines en moyenne altitude et vise à développer l’adaptation à l’altitude pour y améliorer temporairement la performance aérobie lors du retour au niveau de la mer. Cette méthode a été appelée « LHTH » abréviation de Living high, Training high : on s’entraîne et l’on vit en altitude moyenne.

Une nouvelle méthode : Living high, Training low

La méthode LHTH a été principalement utilisée jusqu’en 1991, date à laquelle B. Levine et J. Stray- Gundersen ont proposé une autre méthode appelée « LHTL » (Living high, Training low) : on vit en haute altitude et on s’entraîne en basse altitude. Cette nouvelle méthode a été très rapidement adoptée dans la préparation des athlètes car elle associe les bénéfices de la stimulation hypoxique à un entraînement réalisé en basse altitude qui permet de maintenir les allures d’entraînement habituelles, ce qui ne peut être effectué avec la méthode LHTH. Cette méthode permet de préparer des compétitions aussi bien en altitude qu’au niveau de la mer.

Adaptations physiologiques à l’hypoxie

L’hypoxie

La situation hypoxique est produite par la baisse de la pression en oxygène (PO2), qui fait baisser la capacité de diffusion de l’oxygène dans le sang et dans les tissus. Cette PO2 est égale à la fraction de l’oxygène dans l’air (FO2) multipliée par la pression barométrique (Pb) : PO2 = FO2 x Pb. La baisse de PO2 va induire une baisse de la pression en oxygène au niveau des alvéoles pulmonaires (PiO2) qui sont saturées en vapeur d’eau. La pression de la vapeur d’eau à ce niveau est de 47 mm Hg. La mesure du stress hypoxique au niveau des alvéoles pulmonaires est donc simple : la PiO2 est égale à la fraction d’oxygène (FO2) multipliée par la pression barométrique (Pb) de laquelle est retirée la pression de la vapeur d’eau (PH2O = 47 mm Hg). La formule permettant de calculer la PiO2 est : PiO2 (mm Hg) = FO2 x (Pb – 47) (Fig. 1).

Créer des situations hypoxiques

La formule : PiO2 (mm Hg) = FO2 x (Pb – 47) permet de comprendre que la stimulation hypoxique peut être créée de différentes façons :

1) en altitude réelle, par la baisse de Pb sans faire baisser la fraction d’oxygène dans l’air ambiant (FO2) qui est de 20,95 % ;

2) en altitude créée artificiellement, par une diminution de la FO2, produite soit par un enrichissement en molécules d’azote (N2) dans l’air, soit par une extraction de molécules d’oxygène de l’air. On parle alors de situations hypoxiques normobariques car elles ne sont pas influencées par une différence de pression barométrique.

Les différentes situations hypoxiques conduisent toutes à faire baisser la pression inspiratoire en oxygène (PiO2), provoquant une diminution de fixation d’O2 sur l’hémoglobine, et ainsi une baisse de saturation du sang artériel en O2 (SaO2). Cela va entraîner une diminution de l’apport d’oxygène vers les tissus (4, 5, 7).

Différentes situations hypoxiques peuvent donc être proposées dans l’entraînement sportif. Elles sont représentées dans le schéma ci-contre (Fig. 2, 3) (16).

Par exemple :

• Pour une altitude reproduite de 3 000 m en hypoxie normobarique (chambre hypoxique à enrichissement d’azote ou à appauvrissement d’oxygène), un volume d’air donné contient 31 % de molécules d’O2 de moins qu’au niveau de la mer.
• En altitude réelle à Mexico (2 240 m), la PpO2 est réduite de 24 % par rapport au niveau de la mer (20).

Figure 1 – Effet de l’hypoxie sur la diminution de la PO2 dans la cascade de l’oxygène (16).

Figure 2 – Plusieurs cas de figure sont possibles pour induire une hypoxie lors de l’entraînement sportif.

Figure 3 – Synthèse des effets attendus d’un stage en hypoxie (16).