l'altitude

Introduction

1963 : le comité international olympique attribue l'organisation des Jeux Olympiques à la ville de Mexico (altitude : 2200m). Cette décision fait sortir la recherche sur l'altitude du seul secteur militaire. La compréhension des effets de l'altitude et la préparation physique à mettre en œuvre deviennent des enjeux sportifs. En quelques années, de nombreux pays construisent leur centre d'entraînement en altitude. En France, le centre de Font-Romeu est édifié en 1966 à 1850m d'altitude. Cet intérêt soudain pour la préparation en altitude va rapidement retomber avant de revenir en grâce au début des années 90.

Dans ce chapitre, nous proposons de voir dans un premier temps les caractéristiques de l'altitude et ces effets sur l'organisme. Une fois cette partie "théorique" terminée, nous passerons à un propos plus "pratique" en essayant de faire le point sur les types de préparations utilisées dans le cadre d'un entraînement en altitude. Enfin, nous terminerons en discutant des effets réels de l'altitude sur la performance.

1 L'environnement en altitude

Nous avons au-dessus de nos têtes, une couche d'air que l'on appelle l'atmosphère. Bien qu'il semble ne pas "peser", cet air exerce une pression sur nos corps et sur les gaz composant l'air. Plus la couche d'air est épaisse, plus la pression qu'elle exerce est importante. Or, lorsque nous montons en altitude, nous laissons une partie de la couche d'air en dessous de nous. La pression de l'air devient moins importante, la concentration des gaz baisse, la densité de l'air diminue.Cette baisse de densité d'air à un double effet sur l'organisme. D'un côté elle favorise son action sur le milieu par une moindre résistance à l'avancement. D'un autre côté, elle réduit ses capacités d'action en limitant la quantité d'oxygène pouvant être utilisée.

Altitude et oxygène
Quelle que soit l'altitude à laquelle nous nous trouvons, l'oxygène représente près de 21% des gaz présents dans l'air. Comme l'air se raréfie avec l'altitude, la quantité d'oxygène disponible diminue. Alors qu'au niveau de la mer, les pressions de l'air et de l'oxygène sont respectivement de 760 mmHg et 150 mmHg (mmHg = millimètres de mercure), au sommet de l'Everest, ces valeurs sont divisées par trois (250 et 43 mmHg).
L'appauvrissement de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère se répercute à tous les "étages" de l'organisme. La pression en oxygène baisse au niveau des poumons, du sang et des tissus musculaires.
Or, nous savons que l'oxygène est un élément majeur grâce auquel l'organisme produit l'énergie nécessaire à la préservation de sa vie et de sa capacité d'action (physiologie / l'oxygène). Moins d'oxygène signifie moins d'énergie ce qui induit à son tour moins de possibilités d'action.
Nous allons voir comment l'organisme se "modifie" pour tenter de limiter la perte de son autonomie motrice.

2 Les effets sur l'organisme

Adaptations physiologiques immédiates
Les réponses à l'altitude d'un organisme non adapté peuvent être classées en 3 catégories selon les systèmes sur lesquels elles s'expriment.

la ventilation
C'est l'adaptation la plus facilement perceptible. Le nouvel arrivant se met à ventiler plus profondément et à un rythme plus soutenu (élévation du volume courant et de la fréquence ventilatoire). Cette hyperventilation va permettre d'apporter davantage d'air et donc d'oxygène au niveau des alvéoles pulmonaire, à proximité du sang.
la circulation
Du fait de la baisse de la quantité d'oxygène présente au niveau des poumons, le sang aura plus de mal à se charger complètement en molécules. La parade consiste alors à augmenter la vitesse à laquelle le sang est transporté. Le débit cardiaque s'élève principalement grâce à une augmentation de la fréquence cardiaque.
L'élévation de la fréquence cardiaque est perceptible au repos et à l'exercice. Si nous faisons un footing à 12 km/h en plaine et en altitude, dans le deuxième cas notre fréquence cardiaque sera plus élevée.
les tissus
A ce niveau de l'organisme, les adaptations sont moins connues. Toutefois, il semblerait qu'une suite de changements structuraux interviennent avec comme conséquence une amélioration des échanges entre la circulation sanguine et les cellules musculaires. Parmi les modifications observées signalons la diminution du volume des fibres musculaires et l'augmentation du nombre de petits vaisseaux sanguins (capillaires). A l'intérieur des cellules musculaires la quantité et l'activité des enzymes intervenant dans la production d'énergie aérobie semblent accrues.
Mais avec ces changements de structure nous sommes déjà entrés dans le paragraphe traitant des adaptations à moyen et long terme.

Adaptations à moyen et long termes
Si nous regardons les adaptations à court terme, nous voyons que toutes mettent en œuvre les systèmes fonctionnels les plus prompts à réagir (débits de la ventilation et de la circulation). Or, pour être les plus rapides ces systèmes sont aussi les plus coûteux en énergie. D'où l'intérêt de voir s'activer de nouvelles adaptations plus durables et plus "fines". Ce qui se passe au niveau de la circulation est à ce titre saisissant.

Nous avons dit que l'arrivée en altitude s'accompagnait d'une élévation du débit et de la fréquence cardiaques. Après quelques jours, ces paramètres circulatoires se stabilisent puis diminuent pour finalement retrouver des valeurs proches de celles observées en plaine. Ce "retour à la normale" est rendu possible par des changements structuraux :
al'organisme s'est mis à produire plus de globules rouges et d'hémoglobine. Le nombre de transporteurs d'oxygène augmentant, la vitesse de la circulation n'a plus lieu d'être aussi importante.
bla quantité d'un composé appelé 2,3 DPG a été augmentée. Présent à proximité des tissus, le 2,3 DPG "décolle" l'oxygène de l'hémoglobine. Etant moins "emporté" par la circulation, l'oxygène se retrouve libéré en quantité plus importante dans le voisinage des fibres musculaires.

Bien d'autres changements tissulaires, hormonaux… caractérisent l'acclimatation aux contraintes de l'altitude. Tous ces changements tendent à limiter le déséquilibre de l'organisme.
En fait, l'altitude n'est qu'un exemple parmi tant d'autres de tentative par l'organisme de maintenir la constance de ses conditions intérieures en dépit des modifications de l'environnement extérieur. Dans le cas qui nous intéresse, la quantité d'oxygène disponible étant moins grande, l'organisme se "débrouille" pour amener plus d'air et ainsi maintenir le taux d'oxygène dont il a besoin.

Voilà pour la théorie. Dans la pratique les réponses de l'organisme restent limitées par rapport aux contraintes imposées par l'environnement. Plus simplement, à partir d'une certaine altitude, l'organisme ne parvient plus à maintenir ses possibilités d'action. Il devient moins efficace.

3 performances et aptitudes aérobies en altitude

Nous avons signalé que la baisse de la densité de l'air a deux actions antagonistes sur l'exercice physique :
elle le favorise par une diminution de la résistance à l'avancement
elle le limite par la baisse de la quantité d'oxygène disponible
Rapportés aux filières énergétiques, ces deux mécanismes rendent les exercices anaérobies (sans oxygène) plus faciles et les exercices aérobies plus difficiles. Ainsi à Mexico, les records mondiaux ont été égalés ou améliorés jusqu'au 800m. A partir de cette distance, les performances ont été réduites dans des proportions comprises entre 2 et 15% selon les épreuves (par exemple le marathon a été couru en plus de 2h20').

Si nous nous intéressons plus spécialement aux qualités maximales aérobies (VO2max), nous constatons que, même chez des sujets acclimatés, ces qualités diminuent avec l'augmentation d'altitude.
Un sédentaire qui déciderait d'aller passer ses vacances dans la capitale de la Bolivie (La Paz : 3700m) verrait sa VO2max diminuer de près de 15%. Un marathonien de haut-niveau choisissant d'aller s'entraîner au même endroit verrait sa VO2max chuter de 30%.
Cette baisse est en partie liée à un temps d'acclimatation insuffisant. Toutefois le temps "ne fait pas tout à l'affaire". En effet, les habitants nés et ayant toujours vécu en altitude présentent eux-aussi des niveaux aérobies maximums inférieurs à ceux des personnes vivant au niveau de la mer.
Avec l'élévation de l'altitude, la chute de VO2max devient exponentielle. A 7000m, la personne n'a plus que 40% de ses capacités maximales aérobies. Les expériences ayant recréées en caisson hypobare (à faible pression barométrique) les conditions régnant au sommet de l'Everest ont permis de constater que sur le toît du monde les alpinistes ont moins de 20% de leurs dispositions aérobies habituelles. En recrutant toutes leurs forces, ils ne peuvent compter que sur 1 litre d'oxygène par minute, soit l'oxygène que nous consommons lorsque nous sommes assis dans notre fauteuil à regarder la télévision.