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Adaptation à l’effort longue distance en milieu chaud et humide

L’homme est un être vivant homéotherme, c’est-à-dire qu’il doit maintenir sa température centrale constante.
Pour ce faire, il est indispensable que l’addition de la chaleur produite et de la chaleur captée dans l’environnement soit égale aux pertes de chaleur. La chaleur produite par le corps est appelée chaleur endogène.

Elle est produite par :

• d’une part, le métabolisme de base, c’est-à-dire l’énergie utilisée pour le fonctionnement du corps humain au repos soit l’énergie nécessaire à la respiration, au fonctionnement du coeur, à la digestion,…
• d’autre part, par la contraction musculaire lors de l’effort

La chaleur exogène correspond aux échanges de chaleur avec l’environnement comprenant aussi bien les gains de chaleur que les pertes. Ces échanges de chaleur se font à l’aide de quatre mécanismes :

• la convection
• la conduction
• la radiation
• l’évaporation

Ces échanges de chaleur ne peuvent avoir lieu que s’il existe une différence de température entre le corps et l’environnement : c’est la notion de gradient.

La convection permet aussi bien le gain que la perte de chaleur. Les échanges de chaleur se font au contact de l’air.

Si la température de l’air est inférieure à celle de la peau, il existe donc un gradient de température entre les deux permettant une élimination de chaleur de l’organisme.
On ressent bien les effets de la convection à vélo lorsqu’il fait chaud. Vous roulez vite, l’air circule vite autour de vous, ce qui a tendance à rafraîchir cet air : vous ressentez alors une sensation de frais. Dès que vous ralentissez, l’air redevient étouffant, la perte de chaleur étant alors diminuée.

La conduction permet également les gains et les pertes de chaleur. Les échanges se font au contact direct d’un liquide ou d’un solide.
L’exemple type est celui de la natation, où le corps entier est en contact avec l’eau qui est à une température inférieure de celle du corps. Il y a donc une perte de chaleur dans l’eau qui peut devenir très importante dans une eau froide vu la surface des changes. D’où l’importance de la combinaison. L’exemple inverse de celui de la main posée sur une plaque électrique : le gain de chaleur est immédiat.

La radiation permet est aussi les gains et les pertes de chaleur. Tout corps émet des radiations : le corps humain, le soleil, la Terre, les végétaux, les minéraux… Les échanges de chaleur se font donc par réception et émission de ces rayonnements.

L’évaporation ne permet que la perte de chaleur par élimination de l’eau contenue dans l’organisme. Trois mécanismes permettent l’évaporation de :

• l’expiration de l’air saturé en vapeur d’eau
lors de la respiration
• la perspiration qui est l’élimination d’eau à la surface
de la peau sans intervention des glandes sudoripares
• et enfin, la sudation qui est l’élimination
de sueur constituée d’eau et de minéraux et qui est
fabriqué dans les glandes sudoripares
situées sous la peau.

Au repos, la chaleur endogène, c’est-à-dire la chaleur produite par le corps, ne provient que du métabolisme de base et est évacuée par :

• convection plus radiation (75 %)
• évaporation (25 %) dont
– 2/5 par respiration
– 1/5 par perspiration + sudation

À l’effort, la chaleur endogène peut être considérablement augmentée. Elle n’est plus exclusivement produit par le métabolisme de base. La contraction musculaire prend alors une large part à la production de chaleur. En effet, l’énergie fabriquée à partir des glucides et des lipides se transforme :

• en énergie mécanique utilisée pour l’effort
physique pour 25 %
• tandis que 75 % de cette énergie
est transformé en chaleur

Cet excès de chaleur est alors évacué de façon très majoritaire par sudation (80%).

Les quatre mécanismes de régulation de la chaleur précités permettent les échanges de chaleur entre l’environnement et la surface de la peau.
Or, la chaleur endogène et fabriquée à l’intérieur du corps et doit donc être acheminée vers la surface cutanée. Ce rôle de transport de la chaleur revient à la circulation sanguine.
Le sang est toujours chaud et permet de transporter la chaleur de l’intérieur du corps (le noyau) vers la périphérie (l’enveloppe) et inversement.

Au niveau des organes dits nobles (le cerveau, le coeur, les poumons et les viscères abdominaux), il y a toujours une quantité minimale de sang qui circule pour leur apporter la quantité nécessaire à leur fonctionnement.
En revanche, pour tous les autres organes, le volume sanguin qui le traverse est fonction de leur niveau d’activité :
• il augmente quand l’organe fonctionne
pour lui apporter l’oxygène dont il a besoin.
• il diminue parfois de façon très importante
dans l’organe est au repos.

Ainsi, le débit sanguin du système digestif augmente lors de la digestion. De même, à l’effort, le débit sanguin musculaire augmente de façon importante.

Ces quelques notions sur la répartition du volume sanguin total ont une répercussion directe sur la régulation thermique qui va être réalisée en grande partie grâce aux variations du volume sanguin des vaisseaux sous cutanés.

Au repos, le volume sanguin présent dans les vaisseaux sous-cutanés ne représentent que 5 % du volume sanguin total.

En ambiance froide, la température de la peau est supérieure à la température de l’environnement. Il existe donc un gradient de température entre la peau et environnement qui favorise la perte de chaleur par convection et par radiation.

Il existe alors un risque baisse de température du noyau . Or, l’homme étant un homéotherme, il doit maintenir sa température centrale constant.

Que se passe-t-il pour éviter
un refroidissement du noyau ?

Le calibre des vaisseaux sous cutanés va se les rétrécir, c’est la vasoconstriction.
Le sang assurant le transport de chaleur, la vasoconstriction entraîne donc une réduction du volume sanguin cutané et donc une limitation des pertes de chaleur.

Par ailleurs, cette quantité de sang qui ne part pas dans les tissus sous cutanés est redistribuée aux zones profondes permettant le maintien de la chaleur du noyau.

Grâce à ses deux adaptations on a donc :
• une enveloppe froide
• un noyau à température constante

En ambiance chaude, la température de la peau est inférieure à la température de l’environnement. Il existe donc un gradient de température entre la peau et l’environnement qui favorise le gain de chaleur par convection et radiation. Il y a alors un risque d’augmentation de la température du noyau

Que se passe-t-il pour éviter un réchauffement du noyau ?

Le calibre des vaisseaux sous cutanés va augmenter : c’est la vasodilatation.
Le volume sanguin cutané augmente permettant ainsi de transporter la chaleur en excès du noyau vers la périphérie pour l’éliminer par convection et par radiation.

Souvent, la convection et la radiation ne suffisent pas à juguler l’excès de chaleur : il y a alors mise en route de l’évaporation.

Grâce à ses deux adaptations, on a donc :
• une enveloppe chaude
• le maintien du noyau à température constante

À l’effort en ambiance chaude, à l’excès de chaleur captée dans l’environnement, se surajoute la chaleur produite par la contraction musculaire, ce qui constitue un excès de chaleur considérable à évacuer 75 % de l’énergie fabriquée pour la contraction se transforme en chaleur.
Il est donc systématiquement mise en action prédominante de la sudation (jusqu’à 80 % de l’élimination contre moins de 5 % au repos).

À l’effort en milieu chaud et humide, la sudation ne peut se faire que s’il existe un gradient d’humidité entre la peau et l’environnement. À l’effort, le degré d’humidité de la peau est très élevé du fait de la sudation. Si l’air est sec, il existe bien le gradient nécessaire à l’élimination de l’eau présente à la surface de la peau.
En revanche, si l’air est humide (comme à Hawaï), la différence entre l’humidité à la surface de la peau et l’humidité de l’air ambiant est trop faible. L’eau accumulée sur la peau ne peut plus s’évaporer empêchant du même coup l’élimination de la chaleur en excès. Il existe alors un risque important d’hyperthermie.

La première recommandation qui découle de ces rappels de physiologie lors de la pratique d’une épreuve en milieu chaud et humide est :
• Qu’il ne faut pas s’arroser car vous rajoutez à la surface de la peau de l’eau qui d’une part va chauffer, mais d’autre part va empêcher l’élimination de la sueur qui continue à être fabriquée.
• Mais qu’il faut s’éponger de façon à éliminer l’eau à la surface de la peau permettant ainsi à la sueur qui continue d’être fabriquée de se répandre à la surface de la peau.

La seconde recommandation lors du déroulement de ce type d’épreuve consiste à veiller de manière rigoureuse à une hydratation adaptée. En effet, la sudation entraîne de grosses pertes en eau pouvant aller jusque 12 litres par 24 heures. Les pertes doivent être absolument compensées par un apport hydrique adapté.

En cas d’hydratation insuffisante, les risques sont multiples :

• L’hyperthermie : en effet, l’organisme n’a plus de quoi fabriquer la sueur et ne peut donc plus éliminer la chaleur en excès. La température du noyau va se mettre à monter entraînant un dérèglement des thermostats internes
• la déshydratation : les pertes majeures en eau non reconstituée entraînent une diminution du volume sanguin total entraînant des risques de défaillance cardio-vasculaire

Il est donc impératif de s’hydrater abondamment avec toutefois la réserve suivante, la capacité maximale d’absorption de l’estomac étant de 1 l / h, il est recommandé de boire de petites quantités très régulièrement.

À noter également que l’apparition de la sensation de soif est décalée par rapport à l’état d’hydratation autrement dit lorsque vous commencez à ressentir la soif, votre organisme est déjà en état de déshydratation.

Une autre recommandation concerne le port de vêtements

• choisissez les amples de manière à favoriser les pertes de chaleur par convection.
• choisissez les clairs de manière à limiter le gain de chaleur par radiation.

Ces constatations physiologiques ont également une répercussion sur la façon de gérer l’alimentation durant ces épreuves longue distance. Rappelons que quel que soit le niveau d’activité, le corps redistribue en permanence une partie minimum de son volume sanguin total aux organes nobles.

Rappelons également que, en ambiance chaude, le volume sanguin au niveau du tissu sous-cutané était très augmenté et que, à l’effort, une grande partie du volume sanguin total était redistribuée aux muscles.
Or, le volume sanguin total contenu dans le corps ne varie que dans des proportions très faibles entre le repos et l’effort. Il en résulte donc une baisse très importante du volume sanguin a distribué aux autres organes et notamment au système digestif.

Cette hypoperfusion les responsables d’un manque d’oxygène au niveau digestif à l’origine des troubles digestifs qui peuvent être rencontrés sur les épreuves longue distance. D’où l’importance de continuer à s’alimenter tout au long de l’épreuve, pour continuer à solliciter un minimum la digestion et stimuler ainsi un minimum d’apport sanguin au tube digestif.

Enfin, le corps humain étant plein de ressources, il est possible d’adapter progressivement le corps à l’exercice physique en milieu chaud : c’est le phénomène de l’acclimatement.
La répétition de séances d’entraînement en ambiance chaude permet la mise en place d’adaptations cardio-vasculaires et d’adaptations sudorales.

COMMENT PROCEDER POUR REALISER L’ACCLIMATEMENT ?

Les adaptations cardio-vasculaires se font par :

• une réduction de la quantité du volume sanguin sous cutanés au profit des muscles. Les muscles sont alors plus performants du fait d’un apport d’O2 plus conséquent.
• Une augmentation du volume sanguin total permettant une meilleure élimination de la chaleur par sudation
• une diminution de la fréquence cardiaque à l’effort à l’origine d’une économie de la dépense énergétique et d’une économie de la production de chaleur

Tandis que les adaptations sudorales sont dues à :

• une augmentation de la capacité
à transpirer
• un raccourcissement du délai entre le début de l’effort et l’apparition de la transpiration favorisant une meilleure élimination de la chaleur par sudation
• une diminution de la perte en minéraux limitant le risque de déshydratation

Les adaptations entraînent une diminution de la température corporelle et un retard de l’apparition de la fatigue.

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Les adaptations cardio-vasculaires se mettent en place en trois à cinq jours tandis qu’il faut au moins 10 jours pour que les adaptations sudorales se fassent.

Pour que l’acclimatation se fasse, il est impératif de réduire l’intensité des séances à 60-70% du plan d’entraînement initialement prévu pendant environ deux semaines.

Ainsi une séance de course à pied d’1 h 30 initialement prévue à 145 bpm devrait être faite autour de 100 bpm (70 % de 145 bpm). Les séances doivent être réparties en fonction de leur intensité. Les séances réalisées à une intensité élevée (fractionné, seuil…) devront se dérouler le matin au frais.

Seules les séances de plus faible intensité (endurance) devront se faire à la période la plus chaude de la journée. Il est également important de se baser sur la fréquence cardiaque (et non la vitesse) pour établir l’intensité des séances car, au début de la période d’acclimatation, la vitesse sera plus faible que celle dont l’athlète a l’habitude, pour une plage de FC donnée. Une fois les adaptations mises en place, l’athlète retrouvera son niveau de performances habituel pour une plage de FC donnée.

Pour une bonne efficacité, la période d’acclimatation de 15 jours d’entraînement en milieu chaud et humide doit être située dans le dernier mois précédant la course avec nécessité de rester la dernière semaine dans un environnement chaud et humide.

En effet, 50 % des gains obtenus pendant la période d’acclimatation peuvent disparaître si l’athlète se substitue à cet environnement chaud.

La période d’affutâge (habituellement de sept jours environ) devra être réduit à cinq jours. En effet, lors de la période d’affûtage, la réduction progressive du volume d’entraînement est responsable d’une diminution du volume sanguin total. Il est alors essentiel de réduire au maximum cette diminution du volume sanguin pourrait favoriser et anticiper l’apparition de la déshydratation le jour de l’épreuve.

Puissent ces conseils vous être utiles sur les courses à venir sous le chaud soleil d’Europe…
Ou dans la moiteur de la baie de Kona pour les meilleurs d’entre nous.

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