Adaptation a la chaleur et performance

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Adaptation à la chaleur et performance

L’être humain possède une capacité remarquable à s’adapter à la chaleur. La chaleur influence la température du corps, de la peau et du cerveau. Elle augmente les contraintes sur le système cardio-vasculaire et la dépendance au métabolisme d’hydrate de carbone, ce qui entraîne une baisse de la performance. L’acclimatation et le processus d’adaptation permettent de réduire ces effets délétères sur la performance dans un environnement plus chaud.

 

La température du corps humain est régulée et varie entre 35° et 41°. Les facteurs influençant cette température sont, par exemple, le cycle du sommeil, l’ingestion de nourriture, l’activité physique, les conditions environnementales, l’état d’hydratation, ou encore la fièvre.

 

L’acclimatation se fait à travers des adaptations morphologiques, chimiques, fonctionnelles et génétiques, comme une baisse de la température du corps et de la peau (augmentation du flux sanguin cutané) ou encore la baisse du seuil de de température de sudation, qui diminue les contraintes physiologiques dues à la chaleur.

 

On peut distinguer 2 processus parallèles d’adaptation à la chaleur. Le premier est la régulation comportementale, qui est consciente, et consiste, par exemple, à se mettre à l’ombre, à porter des vêtements colorés, ou encore à changer l’intensité des exercices. Le deuxième processus est physiologique, comme le contrôle métabolique de la production de chaleur, la fonction vaso-motrice (i.e. la distribution sanguine du centre vers la peau), ou encore les fonctions de sudation. Lors d’une augmentation de température, les récepteurs thermiques périphériques (cutanés) et central (cerveau, colonne vertébrale, vaisseaux larges) envoient un signal aux centres de régulateurs thermiques situé dans l’hypothalamus. Celui-ci décide ensuite de l’activation de la sudation, de vaso-dilatation de la peau et/ou de vaso-constriction.

 

 

Sudation et flux sanguin

La principale réponse à la hausse de température est l’augmentation du taux de sudation. Le processus d’adaptation entraîne

-        une augmentation du taux de sudation par l’amélioration de la sensibilité cholinergique (transmission des signaux trans-membranaires),

-        une augmentation de la taille des glandes eccrines et leur efficacité à produire de la sueur.

-        un décalage du seuil de sudation vers une température corporelle plus basse.

-        une baisse de la concentration de sodium et de chloride dans la sueur, ce qui diminue leur perte. Les électrolytes (chloride) sont réabsorbés, et la concentration de sodium est réduite, jusqu’à 6 fois moins de sodium dans la sueur. Cette baisse de concentration en électrolytes présente encore un autre avantage : une sueur contenant moins d’électrolyte s’évapore plus vite, ce qui permet une meilleure dissipation de la chaleur corporelle. Il s’ensuit que la température cutanée est réduite, abaissant ainsi la demande de flux sanguin et une augmente de la sensibilité de la vasodilatation de la micro-vascalature.

 

 

Volume sanguin et équilibre fluidique

Une autre adaptation à la hausse de température est l’augmentation du volume d’eau corporel de 2l à 3l (5-7%). Même si le poids corporel augmente en eau (effet délétère sur la performance), les bénéfices contrebalancent largement ce dernier, surtout dans les sports d’endurance. En effet, le volume d’eau augmenté a un effet protecteur contre la déshydratation. La déshydratation induit une augmentation la température centrale durant un exercice et qui est un obstacle à la perte de chaleur sèche et par évaporation.

 

Le plasma sanguin augmente relativement vite, ce qui cause une diminution de la concentration d’hémoglobine et d’hématocrite, et parfois la concentration de protéines plasmatiques. Ceci se produit après 3 ou 4 jours d’exposition à la chaleur, mais change aussi selon la saison. Pendant le processus d’acclimatation, le volume plasmatique peut augmenter de 4 à 15%.

 

Une autre adaptation majeure est celle de la perception de la soif. En général, la soif n’est pas un bon index de besoin du corps en eau, car la consommation d’eau volontaire n’est pas forcément suffisante pour remplacer l’eau. De plus, l’acclimatation à la chaleur augmentant le taux de sudation, et si les fluides perdus ne sont pas remplacés, on risque une plus grande déshydratation, spécialement dans les environnements humides. L’acclimatation à la chaleur permet d’avoir une meilleure relation entre la perception de la soif et le besoin en eau.

 

Dans le processus d’adaptation, une légère déshydratation permet de mieux augmenter la rétention du fluide électrolytique, ainsi que le volume sanguin, et améliore les réponses cardio-vasculaires. Malgré un clair effet négatif, une déshydratation légère accélère le processus d’acclimatation.

 

 

Le muscle squelettique

L’acclimatation change le métabolisme du corps et des muscles squelettiques :

-        Diminution du métabolisme de base

-        Diminution de la consommation d’oxygène pendant les exercices sous max, ainsi que de l’utilisation du glycogène (jusqu’à 50% en moins dans un environnement frais).

-        Réduction de l’accumulation du lactate sanguin et musculaire avec une augmentation de la puissance lors d’un exercice au seuil lactique. L’élimination du lactate est favorisée par l’augmentation de l’eau corporelle, et/ou par une augmentation du débit cardiaque et la diminution du métabolisme, repoussant l’accumulation du lactate.

 

 

La performance dans un environnement chaud

La chaleur a une telle influence que certaines tâches ne peuvent pas être accomplies sans acclimatation. Par exemple, une marche de 100 min à 49° n’est pas faisable avant acclimatation (test sur 24 volontaires), alors qu’après 3 j d’acclimatation, 40% de volontaires en était capables, et enfin, tous sauf une personne en étaient capables après 7 jours. L’acclimatation améliore donc la performance sous-maximales en réduisant les contraintes physiologiques et les mécanismes de fatigue.

 

Dans un environnement chaud, la VO2max baisse de 8% à 20%, comparé à la VO2max dans un milieu tempéré. Cette baisse n’est pas compensée par une acclimatation.

 

 

Performance dans un environnement tempéré

Après acclimatation à la chaleur, les performances aérobies sont améliorées une fois retourné à une température plus basse. Par exemple, les nageurs augmentent leur performance de 10% après s’être entrainés dans une eau à 30° par rapport à ceux qui s’entraîne dans un environnement tempéré.

 

Il a été aussi suggéré que l’acclimatation à la chaleur pourrait préserver ou améliorer la performance en altitude. Des études supplémentaires, avec des protocoles précis et assez de participants, devront encore être menées, afin de mieux comprendre les bénéfices ergogéniques de l’acclimatation à la chaleur sur la performance en altitude et dans un environnement tempéré

 

 

S'entraîner au chaud pour profiter des adaptations à la chaleur

Le processus d’adaptation se met en place dès le 1e jour d’exposition à la chaleur. 80% des adaptations se font dans les 7 premiers jours.

 

L’amplitude des adaptations dépend de l’intensité et de la durée des exercices ou de l’exposition à la chaleur, de la fréquence d’exposition à chaleur, du protocole d’exposition à la chaleur (exercices à charge constante, ad lib, ou avec contrôle de la température corporelle), ou encore d’une exposition artificielle ou naturelle. De plus, selon le niveau de l’athlète et sa capacité à soutenir un effort dans la chaleur, les adaptations sont plus ou moins rapides.

 

Les protocoles doivent être individualisés pour chaque athlète et selon la période d’entraînement.

 

 

Désadaptation

L’acclimatation à la chaleur est temporaire and disparaît graduellement s’il n’est pas maintenu par des expositions à la chaleur répétées. Les améliorations de la fréquence cardiaque qui se développe rapidement durant la période d’adaptation, se perdent aussi rapidement, et plus rapidement que les réponses thermo-régulatoires.

 

Selon le régime d’acclimatation adopté, une perte des adaptations peut survenir après 2j à 26j. Il est supposé qu’1j d’exercice dans la chaleur est requis tous les 5j sans exposition à chaleur ; ou encore, 1j d’acclimatation est perdu tous les 2j sans exposition. Suite à une acclimatation de courte durée, les adaptations persistent pendant 1 semaine, mais pas 2 semaines.

 

D’autres études doivent être menées pour étudier l’intensité minimale, la durée et la fréquence d’exposition pour maintenir les bénéfices suite à l’acclimatation.

 

 

Conclusion

L’entraînement en hyperthermie apporte des stimuli, provoquant des adaptations et détourne l’habituation physiologique associée au travail traditionnel constant. L’acclimatation à la chaleur améliore la performance en endurance dans la chaleur, et aussi dans un environnement à température modérée ou plus frais.

 

Les spécificités des exercices et des conditions environnementales pendant une compétition a besoin d’être reproduites pendant l’acclimatation pour optimiser la performance pendant la compétition (types d’exercice, radiation solaire, terrain).

 

Malgré que cette approche ait besoin d’être étudiée plus en profondeur, elle très pertinente et consiste en un outil d’entraînement facile à implémenter pour les athlètes ou les coaches.

 

 

 

​J.D.Périard et al., 2015

 

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