L’analyse des échanges gazeux indique la capacité d’endurance et identifie l’intensité de l’entraînement

Dr. Mario Weichenberger, Médecine sportive de prévention et de réhabilitation, Université Technique de Munich

Activité physique, métabolisme énergétique et absorption de l’oxygène
Le mouvement pendant toute forme d’activité physique est uniquement possible grâce à l’interaction complexe entre les différents muscles du squelette. L’énergie nécessaire pour les contractions musculaires peut se produire dans des conditions d’anaérobie (sans oxygène) avec une augmentation significative du taux de lactate dans le sang ou pendant la consommation d’oxygène via les conditions d’aérobie qui font brûler les carbohydrates (glucose) ou les graisses (acides gras). Au fur et à mesure que l’on intensifie l’activité physique (ex. lors de l’effort physique), l’énergie demandée par les cellules musculaires augmente et cette demande est couverte par l’absorption d’oxygène. Plus les muscles actifs peuvent absorber d’oxygène, plus la quantité d’énergie fournie pour les contractions est importante et la capacité d’endurance accrue.

Facteurs qui influencent l’absorption d’oxygène
L’absorption d’oxygène de l’être humain dépend de l’échange gazeux entre poumons et sang, la capacité du sang à transporter l’oxygène (l’hémoglobine), la distribution du sang dans le corps (circulation) et la capacité d’absorption de l’oxygène par les cellules musculaires (densité mitochondriale et capacité aérobique des enzymes). L’entraînement en endurance améliore tous ces facteurs d’influence. Par conséquent, les athlètes d’endurance présentent un taux particulièrement élevé de consommation maximale d’oxygène (VO_2max or VO_2peak).

Absorption d’oxygène et émission de dioxyde de carbone
L’air inspiré et expiré sont distincts particulièrement en ce qui concerne le taux d’oxygène et de dioxyde de carbone : tandis que l’air inspiré est riche en oxygène (O₂) et a un faible taux de dioxyde de carbone (CO₂), la composition de l’air expiré est exactement le contraire. La différence entre les deux est due au fait que les cellules musculaires consomment de l’oxygène lors de l’effort physique et émettent du CO₂.
Selon l’intensité de l’effort physique, la répartition du glucose et des acides gras décrite ci-dessus produit une quantité différente de CO₂. Selon la proportion des émissions de CO2 et l’absorption d’O₂ (le quotient respiratoire), il est possible d’analyser le type d’énergie qui domine et la proportion des substrats métabolisés. Ceci permet d’établir l’intensité optimale de l’entraînement ou le pourcentage de graisses brûlées selon les différentes intensités de l’exercice. 
La mesure de la consommation d’O₂ et de l’émission de CO₂ pendant l’effort physique permet une analyse différentielle de la fonction et du rendement pulmonaire, de la circulation artérielle et de l’échange gazeux dans l’organisme humain de sorte qu’elle est particulièrement importante à la fois pour les patients et les athlètes lors des tests de performance et d’optimisation.

Spiroergométrie – l’analyse de l’absorption d’oxygène pendant l’effort physiqueLa spiroergométrie est une méthode de diagnostic dans laquelle l’analyse des échanges gazeux (spirométrie : provient du latin « spirare » ou respirer) est effectuée pendant l’effort physique, généralement sur vélo ou tapis ergomètre (ergométrie : du grec « ergon » ou travail et « metron » ou mesurer). L’effort physique commence lentement et augmente progressivement pour une durée d’environ huit à douze minutes avant l’épuisement physique. Lors de l’effort physique, la personne testée porte un masque respiratoire recouvrant sa bouche et son nez tandis que le taux d’oxygène et de dioxyde de carbone de l’air inspiré et expiré, la fréquence et le volume respiratoire ainsi que le volume respiratoire par minute (fréquence respiratoire x volume respiratoire) et la fréquence cardiaque sont constamment analysés. Grâce aux technologies modernes de mesure, tous les paramètres de mesure sont indiqués en temps réel ce qui permet d’effectuer une analyse détaillée pendant l’effort physique.

Résultats de la spiroergométrie
La consommation maximale ­d’oxygène (VO_2max) atteinte à la fin du test ­d’effort est un indicateur important dans l’évaluation de la capacité d’endurance. Les meilleurs athlètes d’endurance atteignent des valeurs VO_2max de 80 ­ml/min­/­kg, tandis que les non-athlètes peuvent consommer seulement environ 45 ml­/­min/kg d’oxygène.

De plus, selon les modifications qui surviennent, par exemple, entre la consommation d’oxygène (VO₂) et l’émission de dioxyde de carbone (VCO₂) ou entre le volume respiratoire par minute (V’E) et l’émission de dioxyde de carbone (VCO₂), on peut déterminer ce que l’on appelle le seuil ventilatoire. Grâce à la représentation graphique à 9 champs de K. ­Wasserman, il est alors possible de déterminer ce seuil et d’en analyser les modifications pendant le test d’endurance.

Le seuil ventilatoire peut servir à déterminer l’intensité appropriée de l’entraînement, de sorte qu’il est particulièrement important dans la gestion de l’entraînement d’endurance des patients et des athlètes. Par conséquent, la spiroergométrie est particulièrement adaptée à la fois à l’analyse différentielle de la performance et à la gestion de l’entraînement. C’est la raison pour laquelle elle est largement utilisée par la médecine du sport.


L’Equipe de l’Université Technique de Munich
Le Président du Département de médecine sportive de prévention et réhabilitation de l’Hôpital Universitaire Rechts der Isar de l’Université Technique de Munich (Prof. Dr. Martin Halle, Directeur Médical Exécutif et professeur universitaire) utilise des techniques de diagnostic de pointe au sein de l’Hôpital Universitaire en association avec un savoir-faire scientifique médical et sportif  hautement qualifié dans les deux établissements : Olympiapark et à l’Hôpital Universitaire Rechts der Isar. Chaque individu, qu’il s’agisse de patients ou d’athlètes professionnels - reçoit les meilleurs soins et conseils, y compris des recommandations personnalisées liées aux exercices, l’entraînement et la nutrition.

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