Spiroergométrie
L'analyse des gaz respiratoires révèle les performances d'endurance et permet de déterminer les intensités d'entraînement.
Dr. Mario Weichenberger, Médecine du sport préventive et rééducative, Université technique de Munich
Activité physique, métabolisme énergétique et absorption d'oxygène
Les mouvements pendant un effort sportif ne sont possibles que grâce à l'interaction complexe de différents muscles squelettiques. L'énergie nécessaire aux contractions musculaires peut être fournie sans oxygène (anaérobie) avec une concentration de lactate nettement croissante dans le sang ou en consommant de l'oxygène par la combustion dite aérobie de glucides (glucose) ou de lipides (acides gras). Plus l'intensité de l'effort augmente, par exemple lors d'un effort d'endurance, plus les besoins énergétiques de la cellule musculaire augmentent et sont couverts par une absorption croissante d'oxygène. Plus les muscles qui travaillent peuvent absorber d'oxygène, plus l'énergie mise à disposition pour la contraction musculaire est importante et plus la capacité d'endurance maximale est donc élevée.

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Analyse des gaz respiratoires
avec des détecteurs IR
L'analyse des gaz respiratoires révèle les performances d'endurance et permet de déterminer les intensités d'entraînement.
Facteurs influençant l'absorption d'oxygène
L'absorption d'oxygène par l'homme dépend des échanges gazeux entre les poumons et le sang, de la capacité de transport de l'oxygène par le sang (hémoglobine), de la répartition du sang dans le corps (circulation sanguine) ainsi que de la capacité d'absorption de l'oxygène par la cellule musculaire (densité mitochondriale, capacité enzymatique aérobie). L'entraînement d'endurance permet d'améliorer toutes les grandeurs d'influence citées, c'est pourquoi les sportifs entraînés en endurance se distinguent par une absorption maximale d'oxygène particulièrement élevée (VO2max ou VO2peak).
Absorption d'oxygène et émission de dioxyde de carbone
L'air inspiré et l'air expiré se distinguent surtout par leur teneur en oxygène et en dioxyde de carbone : alors que l'air inspiré est riche en oxygène (O2) et ne contient pratiquement pas de dioxyde de carbone (CO2), c'est exactement l'inverse pour l'air expiré. Cette différence s'explique par le fait que le muscle squelettique consomme de l'oxygène et rejette du CO2 lors d'un effort physique. La dégradation du glucose et des acides gras décrite ci-dessus produit des quantités variables de CO2 en fonction de l'intensité de l'effort. C'est pourquoi la détermination du rapport entre le dégagement de CO2 et l'absorption d'O2 (quotient respiratoire) permet d'analyser quelle forme de mise à disposition de l'énergie domine et quelle est la part des substrats métabolisés. Cela permet par exemple de déterminer facilement l'intensité optimale de l'entraînement ou la part de graisse brûlée à différentes intensités d'effort.
La mesure de l'absorption d'O2 et de l'émission de CO2 pendant un effort physique permet une analyse différenciée de la fonction et de la performance des poumons, du système cardiovasculaire et des échanges gazeux dans le corps, et revêt donc une grande importance pour le diagnostic et l'optimisation des performances, aussi bien pour les patients que pour les sportifs.
Spiroergométrie - analyse de l'absorption d'oxygène pendant un effort
La spiroergométrie est une méthode de diagnostic qui consiste à effectuer une analyse des gaz respiratoires (spirométrie, spirare, lat. : respirer) pendant un effort croissant, généralement sur un ergomètre à vélo ou sur un tapis roulant (ergométrie, gr., ergon : travail, metron : mesure). L'effort commence par une très faible puissance et est augmenté de manière continue sur une période d'environ 8 à 12 minutes jusqu'à l'épuisement physique. Pendant l'effort, le sujet porte un masque respiratoire sur la bouche et le nez (photo ci-dessus) et les concentrations d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'air inspiré et expiré ainsi que la fréquence respiratoire, le volume respiratoire, le volume minute respiratoire (fréquence respiratoire x volume respiratoire) et la fréquence cardiaque sont analysés en continu. Grâce à une technique de mesure moderne, tous les paramètres de mesure peuvent être affichés en temps réel, ce qui permet une analyse détaillée déjà pendant l'effort.
Résultats de la spiroergométrie
La consommation maximale d'oxygène (VO2max) atteinte à la fin du test d'effort est un indicateur important pour évaluer la capacité d'endurance. Les meilleurs athlètes d'endurance atteignent des valeurs de VO2max allant jusqu'à 80 ml/min/kg, alors que les personnes non entraînées ne peuvent absorber qu'environ 45 ml/min/kg d'oxygène.
En outre, les modifications, par exemple, du rapport entre l'absorption d'oxygène (VO2) et le rejet de dioxyde de carbone (VCO2) ou du rapport entre le volume respiratoire par minute (V'E) et le rejet de dioxyde de carbone (VCO2) permettent de déterminer ce que l'on appelle les seuils ventilatoires. Le graphique à 9 champs de K. Wasserman permet de déterminer les seuils et d'analyser les modifications ultérieures pendant l'effort (voir graphique).
Les seuils ventilatoires peuvent être utilisés pour déterminer les intensités d'entraînement optimales et sont donc d'une grande importance pour la gestion de l'entraînement d'endurance des patients et des sportifs. La spiroergométrie est donc parfaitement adaptée à la fois à l'analyse différenciée de la performance et à la gestion de l'entraînement, et c'est pourquoi elle est souvent utilisée dans la pratique de la médecine du sport.
L'équipe de l'Université technique de Munich
La chaire de médecine du sport préventive et de rééducation de la Klinikum rechts der Isar de l'Université technique de Munich (directeur médical en chef, le professeur Martin Halle) offre, sur ses deux sites - à l'Olympiapark et à la Klinikum rechts der Isar - les diagnostics les plus modernes d'une clinique universitaire associés à une compétence médicale et sportive hautement qualifiée. Chaque personne, du patient au sportif de haut niveau, bénéficie de soins médicaux et de conseils optimaux, y compris de recommandations personnalisées en matière d'exercice, d'entraînement et de nutrition.
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