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Exercice physique et acclimatation a la chaleur

Ajustements physiologiques apres acclimatation

L’entraînement physique dans un environnement chaud améliore la capacité du sportif à évacuer la chaleur corporelle, réduisant ainsi les risques de crampes, d’épuisement ou de coup de chaleur liés à une situation d’hyperthermie avancée. Une série d’ajustements physiologiques vont ainsi se mettre en place pour atténuer le stress thermique (Nielsen, 1998):

  • Une augmentation du débit sudoral pour la même charge relative d’exercice (Davies et coll., 1981)
  • Une augmentation de la sensibilité des mécanismes de sudation se traduisant par une diminution du délai de sudation, diminuant ainsi le stockage initial de chaleur (Nielsen, 1998).
  • Une diminution de la concentration de la sueur en sels minéraux, et notamment en sodium et en chlore grâce à l’aldostérone qui permet la réabsorption du sodium au niveau rénal (Fransconi et coll., 1083 ; Nielsen, 1998).
  • Une augmentation du volume plasmatique de 10 à 12% par celle des protéines plasmatiques (Fransconi et coll., 1983 ; Gisolfi et Cohen, 1979) permettant de maintenir la pression sanguine et le volume d’éjection systolique, sans nécessiter une élévation de fréquence cardiaque nécessaire au maintien du débit cardiaque.
  • Une réduction de la vasodilatation cutanée (Gisolfi et Cohen, 1979)

Toutes ces adaptations qui apparaissent à l’issue d’une acclimatation à la chaleur vont permettre une meilleure tolérance de l’athlète à cette chaleur (Nielsen, 1998). L’entraînement physique dans un environnement chaud améliore donc les mécanismes thermorégulateurs, réduisant ainsi les risques de crampes, d’épuisement ou de coup de chaleur décrits ci-dessus. Sur le plan physiologique, l'acclimatation résulte donc de la mise en place précoce de processus compensateurs pour lutter contre la chaleur (Nadel et coll., 1974) : les processus de thermolyse débutent plus tôt, déclenchés pour des élévations plus faibles de température interne. Le gain des réponses s’accroît et la température centrale se stabilise plus vite, à un niveau plus bas. La vasodilatation cutanée s’accompagne d’une meilleure redistribution sanguine. La capacité sudorale augmente considérablement et la sueur se répartit plus uniformément sur la peau ce qui favorise l’évaporation et réduit le débit nécessaire. En conséquence directe, les températures cutanées vont être plus faibles ; les gradients de température entre les organes centraux et la peau, puis entre la peau et l’environnement, seront alors augmentés facilitant les flux de chaleur. De ce fait, les pertes de chaleur étant facilitées, le flux sanguin cutané sera moins important et la perfusion musculaire s’en trouvera améliorée. Cette amélioration du rendement sudoral diminue donc les besoins vasculaires cutanés préservant les possibilités de vascularisation musculaire. La réabsorption du sodium au niveau des tubes sudoripares augmente également, réduisant ainsi les pertes ioniques. Le contrôle hormonal de l’équilibre hydrominéral devient également plus efficace, limitant les conséquences négatives des pertes sudorales sur les différents compartiments liquidiens de l’organisme (Fransconi et coll., 1083 ; Nielsen, 1998).

Enfin, l’acclimatation à la chaleur retarde l’apparition de la fatigue et de l’épuisement. Si la répétition quotidienne d’exercices en ambiance chaude et humide peut amener une déplétion du glycogène musculaire et entraîner une fatigue chronique, l’acclimatation, au contraire, tend à réduire le débit d’utilisation du glycogène de 50 à 60%.

Evolution de la température rectale et de la fréquence cardiaque en fonction de la durée d’exercice, avant et après acclimatation à la chaleur (Adapté de King et coll., 1985).

Evolution de la température rectale et de la fréquence cardiaque en fonction de la durée d’exercice, avant et après acclimatation à la chaleur (Adapté de King et coll., 1985).

Procedures d’acclimatation optimale a la chaleur

L’adaptation du système cardio-vasculaire à l’exercice en ambiance chaude doit pouvoir assurer non seulement un métabolisme énergétique élevé au niveau des muscles, mais aussi un débit sanguin cutané suffisant pour assurer une thermolyse efficace. Nous avons vu précédemment que lorsque l’exercice a lieu en ambiance chaude, à la charge thermique interne produite par l’exercice s’ajoute effectivement celle apportée par le milieu extérieur ; l’organisme doit alors faire face à la fois aux besoins métaboliques du muscle et mettre en jeu les processus de thermolyse. Lorsque l’athlète tente de s’acclimater à ces conditions climatiques particulières, une série d’ajustements physiologiques se mettent donc progressivement en place afin d’atténuer le stress dû à la chaleur, permettant ainsi de sauvegarder le confort thermique de l’athlète (Pandolf, 1998). Et il semblerait que le temps de mise en route de ces adaptations soit identique pour des milieux chauds et secs ou chauds et humides (Pandolf, 1998). Mais comment ce dernier est-il en mesure d’optimiser ces différents mécanismes adaptatifs ? De quels moyens dispose-t-il pour s’acclimater au maximum ?

Physiologiquement, il est montré que les sujets entraînés s'adaptent plus rapidement à la chaleur, que ce soit en milieu sec ou humide (Bean et Eichna, 1943 ; Eichna et coll., 1945 ; Robinson et coll., 1943 ; Pandolf et coll., 1988 ; Sawka et coll., 1996). Effectivement, les effets de l'entraînement sont en grande partie identiques à ceux de l'acclimatation à la chaleur (Gisolfi et Robinson, 1969), l’entraînement améliorant la tolérance au stockage thermique sans altérer la performance. Pandolf (1979) précise à ce propos que pour habituer l’organisme à la chaleur, il importe de s’entraîner à une intensité d’exercice induisant une surcharge thermique, soit à une intensité d’au moins 50% de la consommation maximale d’oxygène (VO2max). De ce côté-là, aucun souci à se faire, les athlètes s’entraînant de façon assidue depuis plusieurs années pour être au maximum de leurs possibilités athlétiques lors de l’objectif sportif final.

Néanmoins, l'entraînement et la condition physique ne suffisent pas et pour optimiser cette acclimatation à la chaleur, celle-ci devant nécessairement passer par une réelle exposition à la chaleur. L’entraînement le matin ou en soirée ne prépare pas toujours suffisamment les athlètes à l’exercice à la chaleur. Il faut aussi s’entraîner aux moments chauds de la journée afin de pousser ces adaptations à leur maximum. Pandolf (1998) précise effectivement que l’exercice à la chaleur apparaît comme la méthode la plus efficace pour développer ces mécanismes d’acclimatation. Pour cet auteur, si des périodes de repos à la chaleur peuvent résulter également de quelques adaptations, celles-ci apparaissent toujours à un degré moindre. Les athlètes acclimatés à la chaleur sont ainsi les plus aptes à tolérer les ambiances chaudes et présenteront le moins de risque de blessures liées à cet environnement (Pandolf et coll., 1988 ; Stein et coll., 1949).

L'acclimatation, qu'elle soit réalisée de manière artificielle ou naturelle, semble s'installer dans un délai relativement court. Les principaux progrès débutent dès le premier jour d’acclimatation et se poursuivent lors des 3-4 jours suivants. Au-delà, les différents paramètres mesurés tendent à se stabiliser. Et on considère en général que l’acclimatation est complète entre le 7ème et le 10ème jour (Eichna et coll., 1945 ; Pandolf, 1998 ; Robinson et coll., 1943). Si des périodes dune dizaine de jours permettent une très bonne acclimatation, la durée d’exercice quotidienne doit malgré tout être au moins égale à 1 heure et demi (Eichna et coll., 1945 ; Pandolf, 1998 ; Robinson et coll., 1943). Il pourrait également être intéressant de diminuer l’intensité d’exercice à environ 60-70% les premiers jours afin de prévenir le stress thermique et ses conséquences. Et à la moindre alerte, il sera alors préférable de stopper l’entraînement et de boire autant que possible pour restaurer les pertes liquidiennes. Il est à noter également que pour plusieurs auteurs, un haut niveau de potentiel aérobie, représenté par la consommation maximale d’oxygène de l’athlète, est à rapprocher d’une amélioration de la tolérance aux exercices en ambiance chaude ainsi que d’un degré plus rapide d’acclimatation à cette chaleur (Pandolf et coll., 1988 ; Sawka et coll., 1996). Enfin, il nous semble important de préciser que les effets d'un programme d'acclimatation s'estompent progressivement à l'arrêt de l'exposition et disparaissent complètement au bout d'un mois, quelque soit le degré d’humidité associé à la chaleur excessive. En revanche, huit études portant sur l’acclimatation d’athlètes à la chaleur ont montré que le maintien des ajustements à la chaleur était tout à fait différent entre une chaleur chaude et sèche et une chaleur chaude et humide (pour détails, voir Nielsen, 1998). Dans le cas d’une chaleur chaude et sèche, l’acclimatation persiste durant 1 à 3 semaines et les pertes principales apparaissent après environ 1 mois (Bean et Eichna, 1943 ; Henschel et coll., 1943 ; Lind et Bass, 1963). En revanche, dans le cas d’une chaleur chaude et humide, plusieurs études ont mis en avant une chute de cette acclimatation après seulement 6 jours de retour à des conditions normales (Adam et coll., 1960 ; Wyndham et Jacobs, 1957). Il faut en outre garder à l'esprit que les athlètes s'entraînant régulièrement en ambiance chaude seront toujours avantagés par rapport aux athlètes récemment acclimatés (Pandolf, 1998).

On note également de profondes différences interindividuelles dans la réaction au stress thermique (Pandolf, 1998). Certains sujets sont peu affectés et s'acclimatent vite à la chaleur, alors que d'autres rencontrent des problèmes difficilement solvables. Une évaluation préliminaire des capacités de chaque sportif à s'adapter à la chaleur peut ainsi être recommandée avant le déplacement sur le site.

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