Altitude

Les températures indiquées ne prennent pas en compte le facteur éolien.

L’altitude : ses hauts et ses bas

Auteure: Stéphanie Côté
Nutritionniste sportive, Université de Montréal

À la montagne comme à la guerre

Jusqu’à ce jour, trois Québécois sont parvenus au sommet du Mont Everest : Yves Laforêt en 1991, Bernard Voyer en 1999, François Langlois en 2001. On qualifie sans hésiter cette aventure d’exploit, mais en connaissons-nous réellement l’ampleur ? Une citation de Georges L. Mallory, un des premiers ayant tenté de poser les pieds sur le toit du monde au début des années 1920, illustre bien la situation qu’il vivait : « ce que nous faisons ressemble plus à la guerre qu’à l’aventure ». Comme les combattants, les alpinistes font face à de nombreux stress. En plus des températures et vents extrêmes, du manque de sommeil et de nourriture, de la déshydratation, des efforts exigés et des imprévus, ils doivent se battre contre l’hypoxie.

L’hypoxie est la raréfaction de l’oxygène dans l’air, notre sang ou nos tissus. Comme la pression barométrique, la pression partielle de l’oxygène diminue au fur et à mesure que l’on s’élève en altitude. Concrètement, cela a pour effet de diminuer progressivement la quantité d’oxygène dans l’air. Par exemple à 3 000 mètres (m), l’oxygène ne représente que 69% de sa valeur au niveau de la mer, tandis qu’elle chute à 47% à 6 000m, 35% à 8 000m et 29% à 8 850m. La pression barométrique (donc également la pression partielle de l’oxygène) fluctue aussi en fonction des saisons, du climat et de la latitude. On retrouve les pressions les plus basses en hiver, par temps couverts et plus près des pôles.

Repousser les limites du possible

L’intérêt pour la physiologie en haute altitude n’est pas récent. Très tôt, on s’est aperçu que l’altitude perturbait considérablement, pour ne pas dire dangereusement, l’organisme humain. Lors des premiers essais en montgolfières dans les années 1800, les hommes qui s’élevaient dans le ciel pendant quelques heures ressentaient des malaises et certains perdaient même conscience. Aujourd’hui, on comprend beaucoup mieux les phénomènes reliés à l’hypoxie. Cet important avancement des connaissances a été rendu possible en grande partie grâce aux investissements de l’armée et aux développements en aéronautique.

Les résultats d’études sur les changements physiologiques en haute altitude ont amené les scientifiques à prédire le comportement à des altitudes extrêmes. Ils en ont conclu qu’il était humainement impossible de gravir l’Everest. Or, leurs calculs ne tenaient pas compte d’une variable importante, de celle qui fait toute la différence : la capacité d’adaptation inouïe de l’homme.

Action, réaction

On prend souvent l’Everest en guise de référence, mais il n’est pas nécessaire d’aller si haut pour être affecté par l’hypoxie. Par exemple, le camp de base de l’Everest (5 400m), la cité inca de Machu Pitchu (2 045m), La Paz, capitale de la Bolivie (3 658m) et quelques stations de ski dans les Alpes ou ailleurs sont des destinations beaucoup plus accessibles et populaires qui présentent aussi cette difficulté.

Notre organisme réagit très mal à une ascension rapide en haute altitude. Une quantité réduite d’oxygène dans l’air signifie également qu’il y a moins d’oxygène disponible pour les échanges entre les poumons et le sang. Pour pallier ce manque, le corps met en branle une série de mécanismes.

En haute montagne, entourés de paysages à couper le souffle, les aventuriers n’arrêtent surtout pas de respirer ! La première mesure compensatrice à l’hypoxie est l’augmentation du rythme respiratoire. Cette réponse ventilatoire que l’on nomme hyper ventilation se produit en quelques minutes. Elle permet d’inspirer plus d’oxygène, mais provoque également une plus forte expiration d’eau et de gaz carbonique. Parce qu’il excrète ainsi un composé acide (gaz carbonique), l’organisme doit également excréter des bases (substances alcalines) s’il veut maintenir un pH adéquat. Les reins s’occupent de cet aspect en évacuant davantage de bicarbonates dans l’urine, ce qui va de paire avec un volume d’urine augmenté. Conséquemment aux deux phénomènes précédents, les pertes en eau sont importantes. La déshydratation qui s’installe réduit le volume sanguin, ayant pour effet de concentrer l’hémoglobine (protéine des globules rouges à laquelle s’accroche l’oxygène). Ainsi, un volume donné de sang est en mesure de contenir plus d’oxygène. Le cœur, pour sa part, contribue en battant plus rapidement. Après quelques jours d’exposition à l’hypoxie, la production de globules rouges est stimulée, ce qui augmente davantage la capacité du sang à transporter de l’oxygène. Parallèlement à tout cela, le débit sanguin cérébral augmente afin d’améliorer l’oxygénation du cerveau.

L’envers de la médaille

Bien qu’il soit essentiel à la survie en haute altitude, ce processus d’adaptation ne s’effectue pas sans peine. Une foule de malaises sont ressentis par les aventuriers de tout calibre qui montent à plus de 2000 ou 3000m au-dessus du niveau de la mer. On nomme l’ensemble de ces malaises « mal aigu de l’altitude ». Il peut se manifester de diverses façons et à diverses intensités. Maux de tête, nausées, perte d’appétit, insomnie, fatigue extrême et œdèmes périphériques en sont les principaux symptômes. L’incidence du mal de l’altitude dépend entre autres de la vitesse d’ascension et de l’altitude atteinte, mais avant tout de la susceptibilité individuelle.

L’élément déclencheur de la majorité des maux est l’augmentation de la pression intracrânienne (en partie secondaire au flux sanguin augmenté). On attribue toutefois les œdèmes périphériques à une plus grande perméabilité vasculaire. Les vaisseaux, endommagés par l’hypoxie, permettent le passage inhabituel de protéines (accompagnées d’eau) hors du sang. Ces substances s’accumulent dans les tissus et causent ainsi des œdèmes (enflures) principalement aux mains, aux chevilles et au visage.

Priorité : respirer

L’hyper ventilation nous permet d’inspirer de plus grands volumes d’air. Cependant, à cause de la faible quantité d’oxygène présente, le volume nécessaire est immense et exige énormément de travail de la part de l’alpiniste. Le docteur Mayer, pneumologue et directeur de la clinique du sommeil à l’Hôtel Dieu de Montréal, donne l’exemple suivant : « À 8300m, près du sommet de l’Everest, la fréquence respiratoire peut atteindre 86 respirations par minutes, ce qui implique une ventilation d’environ 107 litres d’air. À titre de comparaison, un individu au repos au niveau de la mer prend en moyenne 12 respirations et ventile 6 litres d’air par minute. À 8850m, l’alpiniste prend plus de une respiration complète par seconde.  » Tentez l’expérience !

Le VO2max, défini comme le volume maximal d’oxygène pouvant être consommé en une minute, est aussi très affecté. Malgré le volume impressionnant d’air qui entre dans les poumons, la quantité d’oxygène dont ils bénéficient est minime. À basse altitude, un individu possède un VO2max qui se situe entre 30 et 40mL/kg/min, dépendamment de sa forme physique. À 8 000m, le niveau de forme physique ne fait plus aucune différence et le VO2max ne dépasse guère 12 à 15mL/kg/min. À cause de cela, un exercice aussi simple que marcher exige un fort pourcentage du VO2max et consiste en l’effort maximal possible.

Lorsqu’on parle d’activité physique, on en évalue l’intensité relative en fonction du pourcentage du VO2max atteint. Les efforts effectués à une intensité très élevée sont généralement difficiles à soutenir longtemps. Or, l’alpiniste qui entreprend la dernière portion de l’ascension vers le sommet de l’Everest doit travailler à environ 85% de son VO2max pendant 18 heures. Afin de bien saisir l’ampleur de cette demande, nous pouvons comparer la situation à son équivalent au niveau de la mer, qui consisterait à courir le 100m toute la journée en prenant à peine 5 ou 6 respirations entre chacune des courses. Il est donc aisé de comprendre à quel point l’hypoxie est épuisante.

De mal en pis

Les symptômes du mal aigu de l’altitude sont désagréables, mais peu dangereux. Ils s’estompent normalement en quelques jours lorsque le rythme d’ascension permet une bonne adaptation (nous y reviendrons). Cependant, l’adaptation est différente pour chaque individu. Elle est indépendante du niveau de forme physique avant le départ et est en grande partie sous le contrôle de la génétique. Les chanceux s’acclimateront en quelques jours, mais les plus malchanceux seront tout à fait incapables de s’adapter et devront rebrousser chemin. Une première ascension donne généralement un bon indice de la capacité d’adaptation d’un individu, puisque sensiblement le même scénario est appelé à se répéter d’une aventure à l’autre.

Lorsque le mal de l’altitude progresse et s’aggrave, l’alpiniste peut souffrir d’affections que l’on nomme œdèmes pulmonaire et/ou cérébral. En situation d’hypoxie (généralement au-dessus de 3 000m), les artères pulmonaires se contractent, ce qui cause de l’hypertension pulmonaire. Les vaisseaux sanguins sont ainsi plus susceptibles de subir des dommages et finiront par permettre des fuites de protéines et de liquide dans l’espace normalement réservé aux alvéoles. Ces dernières ne sont plus efficaces pour capter l’oxygène ; la respiration s’en trouve davantage compromise. La pauvre victime tousse, est congestionnée, a des serrements à la poitrine et est essoufflée même au repos. Le traitement de choix consiste à redescendre à une altitude plus basse et à se reposer. Pour un traitement immédiat, il existe des sacs hyperbares, dans lesquels on place la personne en difficulté. Il est possible d’y augmenter la pression barométrique et ainsi de recréer l’atmosphère retrouvée quelques centaines de mètres plus bas. Dans le pire des cas, lorsque l’œdème pulmonaire est ignoré ou lorsque le traitement est retardé, il peut être fatal.

L’œdème cérébral résulte aussi d’une hypertension, cette fois intracrânienne. Si l’augmentation de la pression (et des maux de tête qui l’accompagnent) fait partie du processus normal d’adaptation, une trop forte augmentation est signe d’une mauvaise adaptation. Il se manifeste par des troubles cognitifs, de la lassitude, de l’ataxie (incoordination des mouvements, perte d’équilibre), de l’aphasie (troubles du langage), et des hallucinations. Le traitement obligatoire en pareille situation est la descente et l’administration immédiate d’oxygène en attendant d’avoir atteint une altitude adéquate. Les séquelles de l’œdème cérébral peuvent perdurer jusqu’à une semaine, mais le sujet fini habituellement par récupérer toutes ses capacités. Lorsqu’il n’est pas pris en charge, il peut progresser vers un coma et même entraîner la mort.

Mieux vaut prévenir que guérir

Le mal de l’altitude peut être en partie évité ou du moins amélioré, par une ascension très progressive. Le meilleur rythme à adopter est celui qui permet de monter à des altitudes élevées le jour, puis de revenir dormir plus bas. Il est conseillé de passer quelques jours à une altitude d’environ 2 000m et de s’y reposer afin de favoriser l’acclimatation. Par la suite, l’ascension doit se faire par paliers de 300 à 600 mètres. Toutefois, si l’on dispose d’une trop courte période de temps, des médicaments accélèrent les mesures compensatrices à l’hypoxie. Le « diamox » (acetazolamide) est le plus utilisé. Il permet d’augmenter l’excrétion de bicarbonates et la réponse ventilatoire (hyper ventilation) plus rapidement que ne l’aurait fait le processus d’adaptation seul.

Rien ne va plus

Les alpinistes qui s’aventurent très haut en altitude peuvent parfois avoir l’impression d’être transformés complètement. Non seulement leur forme physique est-elle affectée, mais leurs capacités intellectuelles le sont aussi. Les réflexes demandent plus de temps. La parole devient une tâche compliquée. Des exercices simples comme solutionner des additions à 2 chiffres exigent une concentration exceptionnelle, si bien que d’en réussir 5 successives tient presque de l’exploit.

Des phénomènes hallucinatoires sont vécus par près de 7 alpinistes sur 8, généralement au-delà de 6 000m. Des illusions visuelles ou auditives sont très souvent rapportées, telles distorsion du corps, compagnon imaginaire, apparition inusité d’objets ou de personnes, etc. Par exemple, le plus sérieusement du monde, certains alpinistes disent voir des radiateurs dans les nuages, des chevaux qui se promènent ou encore offrent de l’eau à un compagnon de route alors qu’ils sont seuls.

Les expéditions en haute altitude sont extrêmement exigeantes physiquement et les difficultés ne se limitent aux efforts déployés pendant la journée. Le facteur qui rend l’ascension de l’Everest (ou d’une autre montagne dépassant 5 000m d’altitude) aussi épuisante et délétère est l’incapacité à récupérer ses forces par une bonne nuit de sommeil. Dr Mayer explique que les alpinistes souffrent de ce que l’on appelle l’apnée du sommeil ou respiration périodique.

« Pendant le sommeil, le corps tolère une plus grande quantité de gaz carbonique qu’à l’état d’éveil. L’individu doit donc ralentir sa fréquence respiratoire pour favoriser l’augmentation du gaz carbonique dans son sang. Ces ralentissements de la respiration s’accompagnent souvent d’arrêt complet ou apnée pendant 15 ou 20 secondes ; on parle alors d’une respiration de Cheyne-Stokes. L’augmentation du gaz carbonique entraîne avec elle une chute de la concentration d’oxygène qui vient stimuler les centres respiratoires. La reprise de la ventilation est alors brutale et réveille le plus souvent l’alpiniste dans un état de suffocation. Lorsque ce dernier se rendort, il est éveillé à nouveau quelques secondes plus tard par le même mécanisme. Il en est ainsi toute la nuit, ce qui donne l’impression d’être constamment éveillé, et pour cause. Des études sur le sommeil en haute altitude ont évalué le nombre de ces » micro éveils » à 150 par heure. » Au matin, l’alpiniste ne se sent pas du tout reposé et malgré cela, une autre difficile journée l’attend.

Très peu de sommeil ne contribue guère à garder la forme, nous venons de le voir. À cela s’ajoute l’ingestion presque nulle de nourriture pendant quelques jours. Bernard Voyer, explorateur québécois décrit la diminution de l’apport alimentaire comme suit : « À 5 000m, on mange avec un peu d’appétit. À 6 000m, on mange avec réticence. À 7 000m, on mange un peu parce qu’on doit mais seulement lorsqu’on en est capable. À 8 000m cependant, on n’y pense même plus. Se nourrir n’est plus une priorité ; ça devient aussi peu important que de faire une collection de timbres au niveau de la mer ! » Le manque d’appétit est très marqué, mais ce n’est pas le seul facteur qui hypothèque la prise alimentaire. En effet, la respiration prend tout le temps et l’énergie des alpinistes. Manger et même boire implique qu’ils doivent cesser de respirer une fraction de seconde, ce qui est déjà trop. De plus, la gorge devient sèche, irritée et enflée à cause de l’air sec et de l’hyper ventilation. Le manque de nourriture combiné à l’hypoxie, entraînent une perte de poids très importante. M. Voyer dit avoir vu fondre ses muscles en une période 24 heures tellement le stress était considérable.

Le dilemme de l’oxygène

Afin d’amoindrir ce stress, plusieurs ont recours à des bombonnes d’oxygène. Cependant, il est important de réaliser que l’oxygène supplémentaire ne change pas tout et ne rend surtout pas l’aventure facile comme le précise Dr Mayer : « Un supplément de 1,5 litres par minute pris à l’effort, au-dessus de 8 000 mètres, aura pour effet d’augmenter la quantité d’oxygène inspiré de 21 à 22% et donc de diminuer l’altitude relative de 300 mètres. Cependant, ce petit bonus sera rapidement annulé par des conditions climatiques défavorables. En effet, par mauvais temps, la pression barométrique peut chuter de 40 millimètres de mercure (mmHg), ce qui a pour effet d’augmenter l’altitude relative. Une telle condition élèverait le sommet de l’Everest à 9 450m plutôt qu’à 8 850 : une altitude incompatible avec la vie. Dans ses moments, l’usage d’oxygène est indispensable et l’effort déployé par l’alpiniste est comparable à une ascension sans oxygène. » Ce qu’il faut retenir, c’est que chaque tentative est unique. Avec ou sans oxygène, l’accomplissement d’une telle épreuve demeure un exploit.

La nature est maître

Tout le monde n’est pas conçu pour avoir la capacité de gravir les plus hautes montagnes du monde. Alors que pour certains s’approcher du ciel est possible, pour d’autres, ce même ciel prend plutôt des airs d’enfer. Dr Mayer et M. Voyer sont unanimes pour dire que trois conditions doivent être remplies pour permettre de toucher le toit du monde : une génétique favorable, des conditions climatiques permissives et une adaptation parfaite. Autrement dit, la bonne personne doit être au bon endroit au bon moment. Ceux qui n’atteindront jamais des altitudes extrêmes pourront toujours se consoler en écoutant les récits merveilleux des alpinistes qui s’y rendent. Oui, car se sont des expériences merveilleuses malgré les aspects négatifs qui ont fait l’objet de ce texte.

Modification du métabolisme énergétique et des macronutriments en haute altitude

Voici les résultats d’une autre étude réalisée par la même auteure, mais cette fois les notions sont plus approfondies et plus scientifiques (les chiffres entre parenthèses renvoient aux références de bas de page)

Plus haut, plus vite? plus mal!
Grandes expéditions ou simplement voyages de plaisance, bon nombre de gens optent pour des destinations de montagnes. Les Alpes, les Rocheuses ou l’Himalaya sont un paradis pour les amateurs d’alpinisme, d’escalade, de ski ou autres sports de plein air. Or, grimper vers des altitudes de plus en plus élevées ne donne pas toujours l’impression d’approcher du 7ème ciel! Près de 25% des alpinistes s’aventurant au dessus de 2590m développent un ou plusieurs symptômes du mal de l’altitude (8). Ces symptômes sont variés: maux de tête, insomnie, perte d’appétit, nausées, lassitude, oedèmes (5, 6, 9, 12, 15). Leur prévalence et leur gravité dépendent de plusieurs facteurs dont la vitesse de l’ascension, l’altitude atteinte et les spécificités propres à chaque individu (8)

Raréfaction de l’oxygène
L’ascension en haute altitude provoque des changements physiologiques à plus ou moins long terme. Ces changements ont le potentiel de profondément affecter les besoins en nutriments des voyageurs et aventuriers. Immédiatement à l’arrivée en haute altitude, la pression en oxygène (O2) de l’air inspiré, alvéolaire et artériel, de même que la consommation maximale d’O2 (VO2max) diminuent de façon importante (6, 8–10, 12, 18). Les chémorécepteurs des centres respiratoires et du coeur se trouvent stimulés, ce qui est à l’origine du rythme cardiaque et de la ventilation accélérés. En quelques jours, la sécrétion d’érythropoïétine permet la production d’un plus grand nombre de globules rouges (8, 15)améliorant donc l’oxygénation de l’organisme. L’hyperventilation cause une diminution du contenu artériel en CO2, ce qui entraîne une alcalose (5, 8). Les reins répondent à cette alcalose en excrétant davantage de bicarbonates (en vue de faire diminuer le pH à sa valeur de base, soit 7,4) ce qui est associé à une diurèse et une diminution du volume plasmatique. Le coeur doit donc pomper un sang plus visqueux et la pression artérielle se voit augmentée.

La performance pour un travail sous-maximal est aussi grandement affectée. Pour un travail effectué à une puissance donnée (travail absolu), le travail en haute altitude exigera un pourcentage du VO2 max supérieur (travail relatif) (4, 16, 20). Cela est une conséquence directe de la moins bonne disponibilité de l’oxygène dans l’air ambiant.

Toutes ces réponses physiologiques à l’altitude laissent croire que des modifications de l’utilisation des nutriments ainsi qu’une augmentation des besoins pour certains par rapport au niveau de la mer sont possibles. Le fait que la dépense énergétique des aventuriers soit supérieure en haute altitude par rapport au niveau de la mer est reconnu de tous. La contribution de chacun des macronutriments ne fait cependant pas l’unanimité.

Balance énergétique

De toutes les conclusions tirées des recherches sur l’altitude, celle pour laquelle il y a consensus est la difficulté pour les individus à conserver leur poids (5, 9, 10–12, 15, 19, 21, 22). De nombreuses hypothèses explicatives sont émises, mais celle qui semble la plus évidente est l’apport énergétique inférieur aux besoins. Un séjour en haute altitude rend cet équilibre difficile à maintenir. En effet, plusieurs facteurs contribuent à augmenter la dépense énergétique (changements métaboliques, hormonaux, environnementaux, etc.) (1, 11). Parallèlement, une alimentation adéquate se trouve compliquée par le mal de l’altitude, le manque d’appétit, de confort et de choix pour la nourriture, etc… (10, 11). Dans la littérature, on retrouve des études mentionnant la possibilité d’éviter un amaigrissement en fournissant des quantités suffisantes de nourriture appétissante (9, 10, 21, 22). Cette condition n’est pas souvent remplie en situation réelle.

Plusieurs chercheurs ont tenté de quantifier le déficit énergétique. De ceux-ci, Westerterp (20) a évalué un apport de 2,6 ± 1,6 MJ/jour inférieur à la dépense chez des sujets séjournant 10 jours à une altitude de 6542m. Ce dernier a également rapporté que chez des alpinistes grimpant le Mont Everest (8850m), le déficit se chiffrait plutôt à 6,1 MJ/jour, et ce, principalement à cause d’un apport énergétique insuffisant. Ces données témoignent de la difficulté croissante de bien s’alimenter à plus haute altitude. Il importe toutefois de garder à l’esprit que la tenue d’un journal alimentaire n’était pas la préoccupation principale des sujets, donc les données ont une marge d’erreur à considérer.

L’augmentation de la dépense énergétique trouve explication d’abord avec l’augmentation du métabolisme de base (MB) allant de 6 à 30% selon les sujets et méthodologies utilisés (5, 9, 10, 13, 16, 19). De nombreux chercheurs ont démontré que le niveau de certaines hormones était augmenté lors de l’exposition aiguë et chronique à l’altitude. Un tel stress entraîne, entre autres, la sécrétion du cortisol, de l’adrénaline et de la noradrénaline. Celles-ci seraient les principales hormones responsables d’un MB supérieur en situation d’hypoxie (3–5, 9, 13, 20). Le coût énergétique engendré par la surcharge de travail du coeur et des poumons contribue aussi à son augmentation. Il semble cependant que le coût énergétique d’une contraction musculaire soit inchangé (9). Finalement, de par la nature même de l’exercice à être accompli et l’environnement (neige, glace, froid, pente, etc.), la dépense énergétique se trouve grandement augmentée (1, 5, 10).

Certains chercheurs ont souligné le fait que l’augmentation des besoins énergétiques pouvait être temporaire (5, 9, 13). Différentes hypothèses ont été posées. L’adaptation à l’altitude éliminerait graduellement la dépense inhérente au stress de l’exposition à l’altitude (5). D’un autre point de vue, il a également été proposé que la diminution progressive des dépenses énergétiques serait reliée au fait que la perte de poids entraîne avec elle une diminution des tissus métaboliquement actifs, ainsi que de la thermogénèse alimentaire, à cause d’un apport moindre (5, 9). En tenant compte de tous les changements physiologiques mentionnés précédemment, Pulfrey et al (15) ont estimé le coût métabolique du processus d’acclimatation à 2,2 MJ/jour (à 6000m). Pour leur part, Mawson et al (13) ont étudié toutes les composantes du métabolisme féminin lors d’un séjour à haute altitude pour en venir à la conclusion qu’un certain pourcentage (6%) de l’énergie requise demeurait inexpliqué. À la lumière de tout ceci, il semble impossible d’attribuer un comportement à toutes les populations étudiées puisque le sexe, le niveau de forme physique, l’alimentation, la génétique et autres, sont toutes des variables influençant la réponse physiologique (3, 9, 13). Une seconde explication pour la balance énergétique tendant à s’équilibrer avec l’adaptation à l’altitude est l’apport calorique croissant au fil du temps (9, 22). En effet, Westerterp (22) a trouvé (à 6542m) que la dépense énergétique ne variait pratiquement pas, tandis que la consommation d’aliments s’améliorait sur une période de trois semaines, diminuant donc le déficit.

Une autre hypothèse ayant été suggérée est la malabsorption possible des nutriments. Cependant, la majorité des études s’y étant attardé ont refusé de lui attribuer une réelle part des responsabilités, du moins jusqu’à une altitude de 5500m (5, 9, 11, 13, 15, 22). Kayser et al (9) ont émis l’hypothèse, sans toutefois la vérifier, que lors d’un séjour en extrême altitude (> 7000m), le tube digestif pouvait perdre de sa capacité d’absorption à cause de la très faible pression partielle d’O2. Cette même équipe a aussi remarqué une légère malabsorption des lipides et glucides à altitude de 6300m, mais celle-ci ne peut expliquer qu’une infime proportion du déficit énergétique.

Lors des premiers jours de l’exposition à l’altitude, la perte de poids est principalement due aux changements du métabolisme hydrique de l’organisme. La perte corporelle d’eau est entre autres causée par l’hyperventilation, l’inhalation d’air sec, les faibles apports hydriques et la diurèse (4, 8–10, 18).

Outre les pertes en eau, la perte de poids implique aussi celles de masses maigre et adipeuse. La proportion de chacune n’est pas encore connue avec certitude, et fait objet de controverse. Westerterp (22) a évalué la perte de masse adipeuse supérieure à la perte de masse maigre, qui elle n’était même pas significative. De son côté, Pulfrey (15) réfère trois études menées dans une chambre hypobarique. Ces dernières démontraient que la masse maigre était perdue à un rythme plus élevé que la masse adipeuse. Toutefois, ces études évaluaient les changements de la masse corporelle par des méthodes telles la mesure des plis adipeux et la circonférence brachiale, et se basaient sur la présomption que la masse maigre a un facteur d’hydratation de 73,2%. Or, l’altitude engendre souvent une diurèse, une déshydratation ou au contraire des oedèmes. Dans tous les cas, les mesures des changements physiques doivent être interprétées prudemment en attendant les améliorations technologiques nécessaires.

Les hommes et les femmes réagissent bien différemment au stress de l’altitude. En ce qui a trait à la balance énergétique, plusieurs données laissent croire que les femmes sont moins affectées. Par exemple, le manque d’appétit, connu de tout alpiniste lors de l’arrivée en haute altitude, est de plus courte durée. L’appétit retrouverait une valeur semblable à celle du niveau de la mer en une semaine, tandis qu’il demeure diminué tout au long du séjour chez les hommes (5). Aussi, Kayser (9) rapporte que le sexe influencerait directement la perte de poids, les femmes en perdant moins que leur congénères masculins.

Utilisation des macronutriments

En situation de déficit énergétique, l’organisme doit puiser dans ses réserves afin de subvenir à ses besoins. Le compartiment protéique ne sera pas épargné et sera donc utilisé comme source d’énergie. De plus, les modifications hormonales provoquées par l’altitude suggèrent aussi que les protéines peuvent devenir un carburant important lors d’exercice en de tels milieux (5, 9). Les taux d’insuline baissent, alors que ceux de cortisol, d’adrénaline et de noradrénaline augmentent. Ces changements sont reconnus pour favoriser le catabolisme des protéines et diminuer leur synthèse (9, 10). Lors de séjours prolongés en haute altitude, les protéines seront une source coûteuse d’énergie. Cela est particulièrement vrai lorsque la balance énergétique est négative, puisque l’oxydation des glucides diminue avec le temps si l’apport alimentaire est inadéquat (5).

Roberts (16) pour sa part, a démontré que malgré les taux circulants d’acides gras en haute altitude (4300m) supérieurs à ceux du niveau de la mer, leur utilisation par les muscles était inchangée. Ce chercheur explique ce résultat par l’environnement hormonal (un taux d’insuline inchangé et des taux d’adrénaline et de glucagon augmentés) favorable à la lipolyse, donc à la présence d’acides gras libres dans le sang. Les sujets de cette étude étaient toutefois en balance énergétique et protéique, ce qui n’est pas le cas dans toutes les études observant les mêmes paramètres. Roberts renforce ses affirmations avec la théorie qui veut que l’utilisation des lipides comme source d’énergie sera maximale lors d’exercices effectués à 40-60% du VO2max. Or, tel qu’il a été mentionné précédemment, un travail donné, accompli à 40 ou 50% du VO2max au niveau de la mer, exigera une intensité (pourcentage du VO2max) supérieure en haute altitude. Ainsi, l’utilisation des lipides comme carburant est défavorisée au profit des glucides. Brouns (4) avait également déjà fait mention de cette théorie en disant que la disponibilité des glucides était le facteur limitant la performance en haute altitude. L’utilisation de lipides comme source énergétique découlerait de la balance énergétique négative (état métabolique propice au catabolisme). Le faible apport alimentaire, et donc de glucides, abaisse les réserves glucidiques, entraînant donc un mécanisme d’adaptation, soit l’utilisation des réserves adipeuses en vue de préserver celles de glycogène. Ceci expliquerait en partie la performance physique amoindrie.

Parmi les raisons servant à expliquer la diminution de l’utilisation des lipides comme source d’énergie, on entend souvent parler du moins bon rendement de leur oxydation. L’oxydation des glucides fournit plus de calories pour chaque mole d’oxygène utilisée et est donc avantageuse pour les échanges gazeux pulmonaires en milieu hypoxique (2, 9, 10, 17).

Une fois encore, la situation des femmes est différente de celle des hommes: l’exposition à la haute altitude altère l’utilisation des substrats de façon pratiquement opposée. Les oestrogènes et progestérone seraient en partie responsables des différences (2). Plusieurs études tendent à démontrer que la gente féminine dépendrait moins des glucides et utiliserait davantage ses réserves adipeuses, et ce, malgré un équilibre énergétique. Chez les messieurs, ce phénomène a été observé seulement s’ils étaient en déficit énergétique et non s’ils étaient en équilibre. D’autres études chez les hommes ont obtenu des résultats laissant penser que l’oxydation du glucose était plus élevé en haute altitude qu’au niveau de la mer, et que cette valeur demeurait supérieure tout au long du séjour en altitude (2, 17). Cependant, des différences méthodologiques peuvent expliquer les discordances. La plus importante est que les hommes en question étaient des sujets non-entraînés, alors que les femmes à l’étude l’étaient. Or, il a été démontré que la moins grande utilisation de glucose est une adaptation apportée par l’entraînement. L’utilisation d’acides gras pourrait être augmentée telle que le suggèrent des valeurs de quotient respiratoire abaissées (5) et l’environnement hormonal favorable à la mobilisation, au transport et à l’utilisation des acides gras (4).

Dans une revue de la littérature, Braun (2) a ressorti que les femmes utilisaient moins de glucides (et glycogène) lors de situations où les catécholamines sont élevées. Il mentionne également que pour un exercice à intensité donnée, elles utilisaient plus de lipides et moins de glycogène que les hommes. Bien que l’oxydation des glucides permette une économie d’énergie et d’oxygène, il a été proposé que l’oxydation des lipides pouvait avoir lieu dans le but de préserver des réserves de glycogène.

La plus grande dépendance envers le glucose après acclimatation serait une adaptation observée chez les sujets recevant suffisamment d’énergie pour couvrir leur besoins mesurés. Ainsi, un plus grand apport en glucides exogènes permettrait une meilleure utilisation du glucose sanguin, donc une épargne des réserves glycogéniques. La situation n’est pas transposable aux cas de balance énergétique négative (16, 17).

Lors de l’exposition immédiate à l’altitude, le « turnover » glucidique au repos demeure inchangé comparé au niveau de la mer, mais est augmenté à l’exercice. Toutefois, après acclimatation à 4300m d’altitude, ce débit de renouvellement affichait des valeurs supérieures à celles du niveau de la mer, en situation de repos et à l’exercice (2, 7). Étonnamment, les taux d’insuline à l’altitude ne sont pas différents de ceux au niveau de la mer. Il a donc été suggéré que des signaux intramusculaires pouvaient être responsables de la régulation de l’utilisation du glucose en altitude (17). En ce qui concerne la réponse glycémique à la suite de l’ingestion d’un repas, elle a été évaluée moins importante en haute altitude, bien que les taux d’insuline soient les mêmes qu’au niveau de la mer (2, 17). Ceci suggère une efficacité augmentée de l’insuline.

Au niveau de la mer, l’utilisation des glucides comme source d’énergie augmente lors d’exercices de haute intensité. À des altitudes élevées, alors que pour effectuer un travail à une puissance donnée, l’intensité relative est plus importante, l’oxydation des glucides comptera aussi pour une plus grande proportion de l’énergie fournie (2, 5, 17). Plusieurs recherches ont souligné que, de façon naturelle, les préférences nutritionnelles s’orientaient vers les aliments riches en glucides (5, 9, 15).

Pendant les premiers jours d’un séjour en altitude, le haut taux de catécholamines conduit à une glycolyse anaérobie excessive, pouvant être responsable d’une fatigue prématurée (20). La faible disponibilité des réserves de glycogène et la synthèse réduite des intermédiaires du cycle de Krebs en seraient à l’origine. Toutefois, Wagenmakers (20) stipule qu’après 2 semaines passées à moins de 5000m d’altitude, il y a acclimatation, et que les réserves de glycogène sont pleines à nouveau. La meilleure capacité anaérobique a aussi été rapportée ailleurs dans la littérature (5, 9, 18) et serait accompagnée par une plus grande efficacité des systèmes musculaires de tamponnement. Les mécanismes qui en découlent ne sont toutefois pas très bien connus.

Les connaissance s’acquièrent lentement mais sûrement

L’organisme des gens non habitués à l’altitude doit subir une panoplie d’adaptations lorsqu’il y est exposé. Les manifestations du mal de l’altitude et de l’acclimatation varient grandement d’un individu à l’autre. Malgré la controverse qui règne sur plusieurs aspects du sujet, il est possible de tirer quelques lignes directrices. Tout ce qui entoure la dépense énergétique témoigne d’un meilleur consensus que les changements associés au métabolisme des macronutriments qui eux, semblent moins bien élucidés. Les très grandes variations qui distinguent les recherches entre elles sont un facteur évident expliquant les divergences des résultats. En effet, les méthodologies utilisées sont si diversifiées en ce qui a trait aux sujets (sexe, niveau d’entraînement, âge, poids, génétique, etc.), à la durée des séjours en altitude, à l’altitude atteinte, aux méthodes de mesures, etc. qu’il est difficile d’espérer un parfait accord. Afin de comprendre davantage les changements et leurs mécanismes réels, la communauté scientifique poursuit activement ses recherches dans le domaine.

Références :

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(2) Braun B., Mawson J.T., Muza S.R. et al. Women at altitude: CHO utilization during exercise at 4300m. J Appl Physiol 88(1) :246-56, 2000
(3) Braun B, Butterfiel G.E., Dominick S.B., et al. Women at altitude: changes in carbohydrate metabolism at 4300m elevation and across the menstrual cycle. J Appl Physiol 85(4):1966-73, 1998
(4) Brouns F. Nutritional aspects of Health and performance at lowland and altitude. Int J Sports Med 13 : S100-6, 1992
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(6) Cibella F., Cuttitta G., Romano S., et al. Respiratory energetics during exercise at high altitude. J Appl Physiol 86(6) :1785-92, 1999
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(8) Harris M.D., Terrio J., Miser W.F., and Yetter J.F. High-altitude medicine. Am Fam Physician 57(8):1907-14, 1998
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(21) Westerterp-Plantenga M.S, Westerterp K.R, et al. Appetite at « high altitude » [Operation Everest III (Comex-’97)]: a simulated ascent of Mount Everest. J Appl Physiol 87(1): 391-9, 1999
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