Influence de l’hypoxie aiguë sur la performance : une revue systématique et méta-régression.
Quantification des effets de l'exposition hypoxique aiguë sur la performance et la capacité de l’exercice : une revue systématique et une méta-régression.
• Une relation curvilinéaire entre l'altitude et les performances TT et TTE a été identifiée.
• L'hypoxie aiguë n'a pas d'effet sur l'exercice <2 min. Cela peut être dû à la contribution énergétique anaérobie prédominante pendant l'exercice de courtes durées, qui n'est pas affectée par l'hypoxie aiguë.
• La saturation en oxyhémoglobine artérielle a été signalée comme ayant un effet modérateur important sur l'exercice, avec un effet plus prononcé chez les individus entraînés.
Introduction :
Les séjours en haute altitude ont gagné en popularité au cours des dernières années. En témoigne la grande prévalence des stages hypoxiques parmi les athlètes d'élite en phase de préparation.
Cela a nécessité une meilleure compréhension de l'effet de l'altitude sur la performance. Un facteur de stress environnemental prédominant pour la physiologie humaine est la diminution de la pression partielle en oxygène lors d’ascensions progressives.
À ce titre, la commercialisation récente de chambres hypoxiques et d'appareils portatifs a accru l'accessibilité aux stratégies d'entraînement hypoxique aigu (<24h) pour les athlètes récréatifs.
L’entraînement hypoxique intermittent (IHT) est une stratégie d'entraînement ergogénique couramment utilisé, où des épisodes d'entraînement hypoxique aiguë isolés sont entrecoupés dans un programme d'entraînement. Ces périodes d'entraînement aigu ont cependant un impact négatif sur la capacité d'effort et la performance.
Par conséquent, la quantification de l'effet négatif de l'hypoxie est importante pour éclairer la prescription d'exercices et la gestion de la performance pendant l'IHT et d'autres formes d'exercices hypoxiques aigus.
L'ampleur de l'effet ergolytique de l'hypoxie aiguë dépend du type d'exercice et de la durée (Wyatt, 2014).
En effet, la puissance moyenne produite pendant un contre-la-montre de 5 min diminue de 7% tous les 1000 m (Clark et al., 2007) et la capacité d'exercice diminue de 9,4% dans les 500 premiers mètres avec une augmentation de 14,3% pour 1000 m par la suite (Wehrlin & Hallén, 2006).
Cependant, la production de puissance moyenne et les travaux effectués au cours d'exercices de sprint répétés (RSE) ne sont altérés que par des conditions hypoxiques équivalentes à 4 000 m (Bowtell, Cooke, Turner, Mileva et Sumners, 2014; Goods et al., 2014).
Cette différence d'effet peut être attribuée à la durée plus courte de l'activité lors de RSE; étant donné que l'hypoxie n'affecte en grande partie pas l'exercice de haute intensité de moins de 2 minutes (Wyatt, 2014).
De plus, l'hypoxie aiguë augmente la contribution énergétique anaérobie relative et réduit simultanément la contribution aérobie relative et absolue (Horscroft et Murray, 2014, Scott, Goods et Slattery, 2016).
L'influence de l'hypoxie aiguë pendant l'exercice est sujette à une grande variabilité interindividuelle, selon le niveau d'entraînement (Macinnis, Nugent, Macleod et Lohse, 2015) et à la capacité individuelle à maintenir la saturation en oxyhémoglobine (SaO2) pendant l'exercice (Chapman, Stager, Tanner, Stray) -Gundersen, & Levine, 2011) sont les principales raisons de cette variabilité.
En effet, une méta-analyse a identifié que la réduction du taux maximal de consommation d'oxygène (VO2max) sous hypoxie aiguë était plus importante chez ceux qui possédaient un VO2 max élevé (Macinnis et al., 2015).
Suggérant que les athlètes d'un niveau d'entraînement supérieur peuvent être soumis à une plus grande diminution de la performance par rapport à leurs homologues non entrainés.
La prédisposition aux réductions de SaO2 est un prédicteur robuste de la performance en hypoxie, étant donné que la conservation du SaO2 pendant l'exercice est liée au maintien de la performance de course de 3000 m dans des conditions hypoxiques modérées (Chapman et al., 2011). Par conséquent, la réduction de l'apport d'oxygène périphérique, telle que déduite d'un SaO2 inférieur, est supposée être un modérateur primaire de la performance physique dans des conditions hypoxiques aiguës.
Le but de cette étude était d'effectuer une revue systématique et une méta-régression pour quantifier l'effet des variations d'amplitude sur la capacité d'exercice et la performance. La performance a été subdivisée en sous-groupes d'exercices continus (TT), intermittents et de sprint (test Wingate). De plus, l'effet ergolytique de l'hypoxie a été évalué par rapport à l'exercice de durées différentes.
Méthode :
Une revue systématique a été menée avec une méta-régression à effets mixtes à trois niveaux.
La méthode du ratio des moyennes a été utilisée pour évaluer les principaux effets et les modérateurs fournissant des interprétations pratiques avec un pourcentage de changement. Sources de données : Une recherche systémique a été effectuée à l'aide de trois bases de données (Google scholar, PubMed et SPORTDiscus). Critères d'éligibilité pour la sélection ciblaient les études évaluant les performances physiques (essais chronométriques, sprints et tests d'effort intermittents) et la capacité (test de délai d'épuisement, TTE) avec exposition hypoxique aiguë (<24 h) et exposition normoxique pour comparaison.
Cinquante-trois études répondaient aux critères d'inclusion fixés pour cette revue (Tableau I). Ces études ont été classées en une modalité d'exercice et une catégorie de durée d'exercice pour l'analyse. Le statut d’entrainement a été rapporté dans 47 résultats, avec 33 cohortes classées comme « participants entrainés » contre 14 cohortes classées comme « participants sains non entrainés ». La SaO2 était disponible dans 54 résultats (13,2% ± 7,2%).
La qualité globale est jugée élevée en raison de l'inclusion d’essais contrôlés randomisés uniquement dans cette revue.
Résultats :
Quatre-vingt-deux résultats de 53 études (N = 798) ont été inclus dans cette revue. Les résultats montrent une réduction globale significative de la performance de -17,8 ± 3,9% (IC à 95% -22,8% à -11,0%), allant de -6,5 ± 0,9% par 1000 m d'altitude (IC à 95% -8,2 % à -4,8%) et de la saturation en oxygène (-2,0 ± 0,4%; IC 95% -2,9% à -1,2%).
Les TT (-16,2 ± 4,3%; IC 95% -22,9% à -9%) et TTE (-44,5 ± 6,9%; IC 95% -51,3% à -36,7%) ont provoqué un effet négatif, tout en indiquant une relation quadratique entre la magnitude hypoxique et les performances.
De plus, l'exercice de moins de 2 minutes ne présentait aucun effet ergolytique dû à une hypoxie aiguë.
Discussion :
L'importance de la déficience avec hypoxie aiguë dépend du type et de la durée de l'exercice, les tests TT et TTE ayant montré des effets ergolytiques, tandis que les tests de sprint et intermittent se sont révélés essentiellement inchangés par rapport au niveau de la mer. Cet effet peut s'expliquer par la durée de l'exercice au sein de ces sous-groupes. En effet, des études expérimentales évaluant les différentes grandeurs d'hypoxie sur les RSE ont seulement rapporté des baisses de performance supérieures à 4000 m (Bowtell et al., 2014; Goods et al., 2014).
Cependant, le modèle actuel ne l'a pas montré en raison de l'évaluation des performances par rapport à un modérateur hypoxique continu plutôt qu'à des intervalles de 1 000 m utilisés dans des études expérimentales. Néanmoins, les performances sprint et RSE, équivalentes pour la catégorie des durées inférieures à 2 min, sont soutenues par une hypoxie aiguë, effet qui s'explique par une plus grande dépendance aux sources d'énergie anaérobies, contribuant le plus aux performances RSE et sprint (Scott et al. al., 2016).
Lors d’exercices > à 2 minutes un effet négatif significatif a été observé, suggérant que l'exercice intermittent prolongé est altéré dans des conditions hypoxiques aiguës, ce qui peut expliquer la diminution de la production physique en compétition sportive en altitude (Aldous et al., 2016).
L'absence d'effet pendant les séances d'exercices de courte durée (<2 min) est également reflétée dans les recherches précédentes évaluant l'impact de l'altitude sur les athlètes (Hamlin, Hopkins et Hollings, 2015) et peut aussi être expliquée mécaniquement par le concept de « critical power » (CP) (Simpson, Jones, Skiba, Vanhatalo et Wilkerson, 2015, Shearman et al., 2015, Townsend et al., 2017).
Lors de l'analyse des performances des grandes compétitions internationales à différents degrés d'altitude, Hamlin et al. (2015) ont signalé que les épreuves de sprint sur piste (100-400 m) ne présentaient pas d'effet négatif associé à l'hypoxie, mais plutôt une amélioration de la performance due à la résistance aérodynamique réduite causée par la pression barométrique inférieure aux altitudes terrestres.
En outre, avec les expositions hypoxiques, la CP présente une baisse substantielle de la performance correspondant à l’altération de la performance constatée lors des exercices TT et TTE longs nécessitant une plus grande contribution aérobie.
Tandis que W ' (la capacité à effectuer une tache au-dessus de la CP) est inchangée dans des conditions hypoxiques modérées (Simpson et al., 2015, Shearman et al., 2015, Townsend et al., 2017).
Traditionnellement, W 'est censé représenter la capacité de travail anaérobie et, en tant que tel, l'absence de changement signalé pendant l'exercice de moins de 2 min dans la présente étude peut être expliquée par le modèle CP.
Il existe des preuves suggérant une variabilité individuelle dans la réponse à l'exposition hypoxique aiguë, qui est principalement attribuable aux personnes entraînées, présentant la plus forte diminution de VO2max (Macinnis et al., 2015) dans des conditions hypoxiques aiguës, étant donné leur incapacité à maintenir SaO2 pendant l'exercice par rapport aux personnes non entrainées (Chapman et al., 2011).
Chapman et al. (2011) ont également constaté que les personnes qui affichaient les plus grandes réductions de SaO2 au cours d'une course de 3 000 m subissaient une plus grande détérioration de la performance.
Dans la présente étude, les réductions de performance entre cohortes en bonne santé et entraînées ne pouvaient pas être différenciées selon l’exposition hypoxique. Cependant, les effets modérateurs de SaO2 étaient plus évidents chez les individus entraînés avec une baisse significative de performance de 2,8 ± 0,5% pour chaque réduction de 1% de SaO2, alors qu'aucun effet modérateur significatif n'a été noté chez les individus en bonne santé.
Néanmoins, il a été démontré que le SaO2 avait un effet modérateur global, ce qui était le plus évident lors des tests TTE et de la performance TT.
Dans cette revue, les effets du type d'exposition hypoxique (c'est-à-dire normobare contre hypobare) n'ont pas pu être évalués en raison du manque de données disponibles.
De plus, des limites notables à cette étude sont apparentes dans l'interprétation de l'effet du SaO2 et des modérateurs du statut d'entraînement. La SaO2 de fin d'exercice a été utilisée dans la présente étude par opposition à la SaO2 moyenne en raison de la fréquence beaucoup plus grande dans la première mesure.
De plus, le statut d'entraînement a été défini avec un seuil de VO2max moyen pour maintenir l'objectivité de la condition physiologique. Cependant, cette approche catégorique est limitée, en ce sens que les cohortes de participants peuvent ne pas être homogènes.
Néanmoins, cette revue quantifie la relation non linéaire entre l'hypoxie aiguë et les performances TTE et TT, tout en soulignant l'absence d'effet au cours de sprint et RSE.
Cette revue offre également une interprétation pratique utile pour les praticiens, les entraîneurs et les athlètes lors de la planification de l'entraînement en hypoxie aiguë.
De plus, cette revue souligne l'importance d'atténuer la réduction de SaO2 pour maintenir la performance de l'exercice en cas d'hypoxie aiguë, en particulier chez les cohortes entraînées dont l'effet modérateur du SaO2 est suggéré.
Sanjoy K. Deb, Daniel R. Brown, Lewis A. Gough, Christopher P. McLellan, Paul A. Swinton, S. Andy Sparks & Lars R. McNaughton (2017): Quantifying the effects of acute hypoxic exposure on exercise performance and capacity: A systematic review and meta-regression, European Journal of Sport Science, DOI: 10.1080/17461391.2017.1410233
Références :
L'importance de la déficience avec hypoxie aiguë dépend du type et de la durée de l'exercice, les tests TT et TTE ayant montré des effets ergolytiques, tandis que les tests de sprint et intermittent se sont révélés essentiellement inchangés par rapport au niveau de la mer. Cet effet peut s'expliquer par la durée de l'exercice au sein de ces sous-groupes. En effet, des études expérimentales évaluant les différentes grandeurs d'hypoxie sur les RSE ont seulement rapporté des baisses de performance supérieures à 4000 m (Bowtell et al., 2014; Goods et al., 2014).
Cependant, le modèle actuel ne l'a pas montré en raison de l'évaluation des performances par rapport à un modérateur hypoxique continu plutôt qu'à des intervalles de 1 000 m utilisés dans des études expérimentales. Néanmoins, les performances sprint et RSE, équivalentes pour la catégorie des durées inférieures à 2 min, sont soutenues par une hypoxie aiguë, effet qui s'explique par une plus grande dépendance aux sources d'énergie anaérobies, contribuant le plus aux performances RSE et sprint (Scott et al. al., 2016).
Lors d’exercices > à 2 minutes un effet négatif significatif a été observé, suggérant que l'exercice intermittent prolongé est altéré dans des conditions hypoxiques aiguës, ce qui peut expliquer la diminution de la production physique en compétition sportive en altitude (Aldous et al., 2016).
L'absence d'effet pendant les séances d'exercices de courte durée (<2 min) est également reflétée dans les recherches précédentes évaluant l'impact de l'altitude sur les athlètes (Hamlin, Hopkins et Hollings, 2015) et peut aussi être expliquée mécaniquement par le concept de « critical power » (CP) (Simpson, Jones, Skiba, Vanhatalo et Wilkerson, 2015, Shearman et al., 2015, Townsend et al., 2017).
Lors de l'analyse des performances des grandes compétitions internationales à différents degrés d'altitude, Hamlin et al. (2015) ont signalé que les épreuves de sprint sur piste (100-400 m) ne présentaient pas d'effet négatif associé à l'hypoxie, mais plutôt une amélioration de la performance due à la résistance aérodynamique réduite causée par la pression barométrique inférieure aux altitudes terrestres.
En outre, avec les expositions hypoxiques, la CP présente une baisse substantielle de la performance correspondant à l’altération de la performance constatée lors des exercices TT et TTE longs nécessitant une plus grande contribution aérobie.
Tandis que W ' (la capacité à effectuer une tache au-dessus de la CP) est inchangée dans des conditions hypoxiques modérées (Simpson et al., 2015, Shearman et al., 2015, Townsend et al., 2017).
Traditionnellement, W 'est censé représenter la capacité de travail anaérobie et, en tant que tel, l'absence de changement signalé pendant l'exercice de moins de 2 min dans la présente étude peut être expliquée par le modèle CP.
Il existe des preuves suggérant une variabilité individuelle dans la réponse à l'exposition hypoxique aiguë, qui est principalement attribuable aux personnes entraînées, présentant la plus forte diminution de VO2max (Macinnis et al., 2015) dans des conditions hypoxiques aiguës, étant donné leur incapacité à maintenir SaO2 pendant l'exercice par rapport aux personnes non entrainées (Chapman et al., 2011).
Chapman et al. (2011) ont également constaté que les personnes qui affichaient les plus grandes réductions de SaO2 au cours d'une course de 3 000 m subissaient une plus grande détérioration de la performance.
Dans la présente étude, les réductions de performance entre cohortes en bonne santé et entraînées ne pouvaient pas être différenciées selon l’exposition hypoxique. Cependant, les effets modérateurs de SaO2 étaient plus évidents chez les individus entraînés avec une baisse significative de performance de 2,8 ± 0,5% pour chaque réduction de 1% de SaO2, alors qu'aucun effet modérateur significatif n'a été noté chez les individus en bonne santé.
Néanmoins, il a été démontré que le SaO2 avait un effet modérateur global, ce qui était le plus évident lors des tests TTE et de la performance TT.
Dans cette revue, les effets du type d'exposition hypoxique (c'est-à-dire normobare contre hypobare) n'ont pas pu être évalués en raison du manque de données disponibles.
De plus, des limites notables à cette étude sont apparentes dans l'interprétation de l'effet du SaO2 et des modérateurs du statut d'entraînement. La SaO2 de fin d'exercice a été utilisée dans la présente étude par opposition à la SaO2 moyenne en raison de la fréquence beaucoup plus grande dans la première mesure.
De plus, le statut d'entraînement a été défini avec un seuil de VO2max moyen pour maintenir l'objectivité de la condition physiologique. Cependant, cette approche catégorique est limitée, en ce sens que les cohortes de participants peuvent ne pas être homogènes.
Néanmoins, cette revue quantifie la relation non linéaire entre l'hypoxie aiguë et les performances TTE et TT, tout en soulignant l'absence d'effet au cours de sprint et RSE.
Cette revue offre également une interprétation pratique utile pour les praticiens, les entraîneurs et les athlètes lors de la planification de l'entraînement en hypoxie aiguë.
De plus, cette revue souligne l'importance d'atténuer la réduction de SaO2 pour maintenir la performance de l'exercice en cas d'hypoxie aiguë, en particulier chez les cohortes entraînées dont l'effet modérateur du SaO2 est suggéré.
Article de référence :
Sanjoy K. Deb, Daniel R. Brown, Lewis A. Gough, Christopher P. McLellan, Paul A. Swinton, S. Andy Sparks & Lars R. McNaughton (2017): Quantifying the effects of acute hypoxic exposure on exercise performance and capacity: A systematic review and meta-regression, European Journal of Sport Science, DOI: 10.1080/17461391.2017.1410233
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