 Caillou
du sommet de l'Everest
Le 5 mai 1999, au sommet de l'Everest,
Bernard s'est rapporté un petit souvenir : une
poignée de cailloux. Riches de symbole, ces cailloux
touchent le ciel mais il n'en a pas toujours été
ainsi.
Le département de génie
civil, géologique et des mines de l'École
Polytechnique de Montréal ont analysé
2 de ces précieux cailloux. Sous la direction
de Jean Beaulieu, spécialiste en sédimentologie,
de magnifiques photomicrographies furent réalisées,
comme si ces cailloux avaient été observés
sous microscope à haute résolution.
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Au centre de la photo
nous observons un cristal de calcite avec clivages
à l'intérieur d'une veine.
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Le caillou est un calcaire schisteux.
Il s'agit d'un très ancien sédiment marin,
riche en calcaire, soit en carbonate (CaCO3), qui a
subi d'énormes pressions et chauffé dans
une bonne mesure lorsque le fond de la mer a été
plié et soulevé pour former l'ossature
des présents Himalayas. Rappelons que l'Everest
s'élève toujours, à la vitesse
que pousse nos ongles, soit quelques centimètres
par an.
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En haut à gauche,
en bleu, un cristal de quartz et en haut à
droite, de couleur jaune doré, un cristal
de calcite avec clivages. Dans la partie inférieure
de la photo, des laminations sédimentaires
formées de quartz et de calcite recristallisés.
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Le caillou est majoritairement composé
de calcite, un peu de mica blanc (muscovite), quelques
grains de quartz, quelques grains de pyrite et quelques
petits et rares cristaux d'amphibole. Il y a effervescence
lorsqu'on applique de l'acide chlorhydrique (HCI ) sur
cette roche, ce qui témoigne de sa forte teneur
en carbonate.
Un de ces cailloux fut prêté
à l'astronaute canadien Steve
MacLean pour sa future mission spatiale. Ainsi,
il fera plusieurs tours du monde en observant l'Everest
d'en haut.!
L'altitude
: ses hauts et ses bas
Auteure:
Stéphanie
Côté
Étudiante à la maîtrise en nutrition
sportive, Université de Montréal
Gagnante de la Bourse Fernand-Seguin 2000, décernée
à la meilleure jeune journaliste scientifique
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.
Voici
les résultats d'une autre étude réalisée par la même
auteure, mais cette fois les notions sont plus approfondies
et plus scientifiques
Modification du métabolisme
énergétique et des macronutriments en haute altitude
(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.
 |
| Bernard
en test de VO2 max |
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.
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