Chaleur, altitude : défis et opportunités des contraintes environnementales pour les sportifs
Quelle température fera-t-il lors des Jeux olympiques de Paris en 2024 ? Avec le réchauffement climatique, le nombre de compétitions sportives ayant lieu lors de vagues de chaleur estivales s’accroît. L’exposition des sportifs à la chaleur augmente aussi avec l’émergence de nouvelles nations accueillant de grandes compétitions dans des régions chaudes, comme le Qatar pour les Championnats du monde d’athlétisme en 2019, les Émirats arabes unis avec la finale de la World Triathlon Championship Series 2022, ou le Sénégal avec les Jeux olympiques de la Jeunesse à Dakar en 2026.
Jonathan Rubio, Université de Montpellier
Si des protocoles et réglementations spécifiques commencent à apparaître au sein des différentes fédérations internationales permettant d’annuler ou modifier les épreuves en cas de conditions extrêmes (dernier exemple en date la Coupe du monde de rugby avec le match France Nouvelle-Zélande, pour lequel des pauses fraicheur ont eu lieu au milieu des deux périodes), les sportifs doivent également se préparer spécifiquement à la chaleur, sous peine d’une altération de la performance dans les disciplines d’endurance, voire de problèmes médicaux allant jusqu’à mort suite à un coup de chaleur dans certains cas.
Lors de la préparation d’une échéance sportive importante, les sportifs d’endurance tels que les triathlètes ont pour habitude de faire un séjour en altitude de plusieurs semaines : depuis les Jeux olympiques de Mexico en 1968, les bienfaits de l’altitude sont documentés scientifiquement. L’effet principal escompté est une amélioration de la performance via une augmentation de la masse en hémoglobine, permettant un meilleur transport de l’oxygène dans l’organisme et vers les muscles, afin de contribuer à la production d’énergie de ce dernier.
Toutefois, avant une compétition en ambiance chaude, il est nécessaire de faire une autre préparation spécifique, impliquant un séjour dans ce même type de condition, ou du moins des entraînements, qui permet non seulement d’affronter au mieux la chaleur, mais aussi de protéger la santé de l’athlète.
Les stress environnementaux en entraînement peuvent être bénéfiques… si bien utilisés
Intégrer des stress environnementaux comme la chaleur ou l’altitude à des plans d’entraînement n’est pas sans conséquence. De fait, lorsque les entraîneurs planifient des stages pour les athlètes en y ajoutant du stress environnemental, celui-ci s’ajoute à tous les autres types de stress, et notamment celui lié à la charge d’entraînement. Par exemple, la présence d’un stress de chaleur ou d’hypoxie trop important sans ajustement des intensités et du volume d’entraînement peut nuire aux bénéfices attendus. En effet, trop de stress physiologique engendre une fatigue qui empêche le corps de s’adapter.
Aujourd’hui, afin que les préparations aux compétitions se passent sans encombre, les athlètes sont suivis précisément, en enregistrant leur état grâce à différents paramètres physiologiques.
S’entraîner pour les compétitions dans des conditions chaudes
En ce qui concerne la chaleur, les sportifs s’entraînent en condition naturelle ou contrôlée. Autrement dit, dans une chambre spécialement conçue pour les ambiances chaudes et dans laquelle les sportifs font leurs exercices, allant de leur séance de musculation, de vélo sur home trainer ou sur tapis de course.
On y quantifie le stress thermique souhaité, c’est-à-dire à la fois la température cible et l’humidité (généralement autour des 38 °C et 50 % d’humidité). La dose journalière recommandée pour la chaleur est relativement faible, de l’ordre de 60 à 90 minutes par jour pour un entraînement quotidien.
Les athlètes sont équipés de gélules qu’ils avalent plusieurs heures avant afin de suivre leur température corporelle en temps réel. On peut ainsi mieux contrôler les risques de coup de chaleur, et vérifier que l’hyperthermie nécessaire pour que les adaptations cellulaires se fassent soit présente (le but est d’atteindre 38,5 °C de température interne pendant plus de 30 minutes).
D’autres paramètres physiologiques propres à l’acclimatation à la chaleur sont suivis, tels que le débit sudoral, la densité urinaire pour vérifier qu’il n’y a pas de déshydratation trop importante, les pertes en électrolytes ([Na+], renseignement utile notamment dans le cas des épreuves de longue distance, afin de compenser les pertes par des apports enrichis en sodium), le taux d’hématocrite (volume occupé par les globules rouges dans le sang), ainsi que la fréquence cardiaque d’exercice, cette dernière reflétant l’état global de l’acclimatation.
Des marqueurs perceptifs basés sur des échelles sensorielles de confort et de sensation thermique sont aussi renseignés sur chaque session.
S’entraîner avec moins d’oxygène : un cas d’école de la nécessité d’individualiser les protocoles
Le dosage de l’entraînement en hypoxie est autrement plus complexe et requiert bien plus de précautions que pour la chaleur pour obtenir des résultats, surtout chez des sportifs d’endurance possédant déjà une très grande masse en hémoglobine. Si pour la chaleur, on limite le temps d’exposition, on cherche au contraire à passer beaucoup plus de temps en hypoxie.
En effet, par le passé, on avait tendance à parler d’athlètes « répondeur » ou « non répondeur » au stress hypoxique (c’est-à-dire que certains ne produisent pas de globules rouges supplémentaires après avoir été exposés en milieu hypoxique), alors qu’on sait aujourd’hui qu’un athlète non répondeur à une certaine altitude et un certain entraînement peut le devenir en changeant la dose d’hypoxie, c’est-à-dire soit en augmentant le temps d’exposition à une même altitude, soit avec un temps d’exposition similaire, mais à une altitude plus haute. Mais les choses ne sont pas simples… car il faut augmenter la dose pour certains et la diminuer pour d’autres.
Cette adaptation individuelle des conditions de stress hypoxique permet d’optimiser les réponses érythropoïétiques (c’est-à-dire la production de globules rouges). C’est dans cette logique que de nos jours, les athlètes d’endurance peuvent dormir à une altitude plus haute que leur lieu de résidence, grâce à des chambres hypoxiques. Des ajustements constants sont faits dans la régulation en altitude des chambres afin de jouer sur la quantité de stress hypoxique journalière induite, de sorte à maîtriser au mieux le niveau de fatigue des athlètes.
Ces derniers bénéficient d’un monitoring tout aussi spécifique, notamment avec des oxymètres de pouls qui récupèrent leurs données de saturation en O2 durant les nuits. Dans le cas de la préparation à une compétition qui aura lieu juste après le stage, on estime par exemple qu’une saturation moyenne en oxygène à 90-91 % (contre 100 % au niveau de la mer) suffit pour induire des adaptations liées à l’altitude sans générer de fatigue excessive.
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Durant la phase d’acclimatation (entre 3 et 8 jours), l’intensité des entraînements est minimisée. L’état de fatigue global est apprécié chaque matin avec une analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque, permettant d’ajuster les charges d’entraînements de la journée si besoin. Afin de vérifier l’état d’hydratation des athlètes, la même procédure que pour la chaleur est effectuée au niveau urinaire, associé à une pesée matinale. Les athlètes sont suivis par des questionnaires d’état de forme, voire de mal des montagnes. On suit également leur glycémie grâce à des patchs collés à la peau, qui permettent de savoir si les athlètes font des hypoglycémies nocturnes sur une longue durée, pouvant créer un état de fatigue durant le stage. Cela permet d’ajuster ainsi leur alimentation en changeant la composition des sucres pris lors du dernier repas.
Points clés de l’adaptation et perspectives
En définitive, la question du dosage de l’entraînement en rapport avec la dose du stress environnemental est un point clé de la réussite des stages. La réponse physiologique de chaque athlète est prise en compte pour vérifier que le corps s’adapte bien sans trop fatiguer.
L’individualisation des doses est essentielle pour que les sportifs d’élite puissent tirer des bénéfices maximaux sur leur performance.
Enfin, l’intérêt des stress environnementaux d’hypoxie et de chaleur est qu’ils induisent des réponses physiologiques intéressantes pour la performance en endurance (augmentation du nombre de globules rouges pour l’hypoxie et augmentation de la contraction cardiaque grâce à une hausse du volume plasmatique pour la chaleur). L’idée de combiner ses deux stress afin de coupler les bénéfices de chacun est tentante. De nouvelles recherches conduites par le CREPS de Montpellier sont en cours sur ce sujet.
Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la science (qui a lieu du 6 au 16 octobre 2023 en métropole et du 10 au 27 novembre 2023 en outre-mer et à l’international), et dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition porte sur la thématique « sport et science ». Retrouvez tous les événements de votre région sur le site Fetedelascience.fr.
Jonathan Rubio, Doctorant en physiologie de l’exercice , Université de Montpellier
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.