Hypoxie
| Hypoxie | |
| Classification et ressources externes | |
 Lacyanosede la main chez un individu en manque d'oxygène. | |
| CIM-9 | 799.02 |
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| MeSH | D000860 |
 Mise en garde médicale | |
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L'hypoxie(mot formé à partir dugrecὑπό/hupó,« sous », et de « oxygène[1]») est une inadéquation entre les besoins tissulaires enoxygèneet les apports. Elle peut être la conséquence de l'hypoxémie(diminution du taux d'oxygène dans le sang).
Origine[modifier|modifier le code]
L'hypoxie peut avoir plusieurs origines:
- l’accident de décompression;
- l’altitude;
- l’anémie;
- l’altération de l’hémoglobine(pigment destiné à fixer l’oxygène dans le sang);
- l’intoxication par lemonoxyde de carbone(CO);
- l’intoxication du sang par certains éléments autres que le monoxyde de carbone;
- lapneumopathie(maladie des poumons) chronique;
- l’hypoventilation;
- lacardiopathie congénitale(malformation cardiaque depuis la naissance);
- l’insuffisance cardiaque(insuffisance de fonctionnement de la pompe cardiaque dont la capacité ne suffit plus à envoyer une quantité de sang normale vers les organes, les tissus).
Cependant une hypoxie peut avoir d'autres origines, comme une insuffisance circulatoire.
Physiologie animale et médecine[modifier|modifier le code]
L'hypoxie est l'état d'oxygénation insuffisante de certainstissusou de l'organisme entier. Le stade suivant, qui correspond au manque total ou presque total d'oxygène des tissus, est celui de l'anoxie,qui entraîne unebradycardie,puis l'arrêt cardiaque,si l'on n'intervient pas immédiatement, ainsi que des lésions neurologiques, si l'arrêt cardiaque se prolonge. L'hypoxie peut également concerner l'embryon,lefœtusou encore des tissus cultivés ou maintenus vivantsin vitro.
L'hypoxémie(manque d'oxygène dans le sang) commence lorsque l'oxygèneartérieldescend sous sa valeur normale. Une hypoxémie non corrigée peut conduire à une hypoxie[2]puis à l'anoxieavec, comme conséquence, la mort du sujet ou des cellules concernées.
Les animaux — dont lesmammifères— disposent de mécanismes de détection de l'oxygène qui leur permettent, dans une certaine mesure, de s'adapter rapidement à l'hypoxie, d'abord par une augmentation du rythme et de l'ampleur de la ventilation et de larespiration,associée à une augmentation dudébit sanguin,et de diverses réponses de survie. Si l'insuffisance en oxygène persiste, d'autres mécanismes tentent de restaurer l'oxygénation ou aident le corps à s'adapter à l'hypoxie. Ces mécanismes permettent aux mammifères marins et à certains oiseaux volant à très haute altitude (par exemple lors de leurs migrations au-dessus de l'Himalaya) de vivre un certain temps avec peu d'oxygène, et de récupérer rapidement. Ces mécanismes, chez les mammifères, reposent sur la détection de l'oxygène[3].
En hypoxie grave (manque presque total d'oxygène, dans un avion par exemple, ou lors d'une noyade ouasphyxie), 20 à 30 secondes peuvent suffire pour entraîner la disparition des fonctions conscientes du cerveau.
L'hypoxie relative désigne éventuellement le phénomène dedéglutition atypiquequi empêche la croissance et le développement normal des voies respiratoires hautes (adolescence, puberté).
L'asthme,letabagisme,lesinfections pulmonaires,des fibroses pulmonaires, l'anémie,lecancer du poumon,ainsi que certainesintoxications(intoxications par les oxydes de carbone, ou par descyanuresqui inhibent la respirationmitochondriale) ou certaines manifestationsallergiques(Œdème de Quincke) ou encore des crises de panique peuvent aggraver le risque d'hypoxies.
Certains pathogènes pourraient profiter de l'hypoxie, que, par ailleurs, ils peuvent contribuer à installer. Par exemple, in vitro, l’appauvrissement dumilieu de culturecellulaire en oxygène (hypoxie) active la réplication duparvovirus B19,des virus dusarcome de Kaposiet de l’immunodéficience humaine,ainsi que l’expression de protéines viralesoncogènes.
Ce mécanisme implique souvent le facteur cellulaire majeur de réponse à l’hypoxie, le facteur de transcriptionHIF-1 (hypoxia inducible factor-1)dont le dérèglement contribue au pouvoir oncogène de certains de ces virus[4].
Lorsque l'hypoxie concerne les muscles, descrampeset des lésions inflammatoires peuvent être induites par les changements métaboliques induits par l'hypoxie, en particulier par l'acidose métabolique[5].Ces changements sont également souvent associées à unevasculariteet à un processusinflammatoireprofond impliquant notamment des cellulesmyéloïdestelles queneutrophiles(PMN) etmonocytes. Leséosinophilessont impliqués dans plusieurs processus inflammatoires dont allergiques, au cours desquels l'angiogenèsea été observée. L'angiogenèse semble liée à l'hypoxie qui caractérise les tissus enflammés. Les éosinophiles produisent desVEGFet pro-angiogéniques,et on commence à explorer les liens entre éosinophiles, hypoxie et angiogenèse dans l'inflammation allergique[6].
Les voies moléculaires de ces processus commencent à être mieux comprises au niveau cellulaire, en particulier concernant le facteur induit par l'hypoxie dans la cellule (HIF, pourhypoxia-inducible factor,notamment activé dans les tumeurs solides[7],et qui semble pourvoir activer ou inhiber de nombreux gènes impliqués dans l'angiogenèse,lemétabolismecellulaire, l'invasion par lesmétastaseset l'apoptoseou la survie cellulaire).
Hypobare, normobare et induite par hypoventilation[modifier|modifier le code]
L'hypoxie d'altitude (celle du milieu naturel) est dite hypobare. C'est la diminution de pression de l'air atmosphérique (moins de760mmHg) qui conduit à la diminution de la pression partielle de chacun des gaz qui le composent, dont ledioxygène.Toutefois, chacun des gaz reste identique en proportion: il y a toujours 20,93 % dedioxygènedans l'air.
Au contraire, il existe l'hypoxie normobare, souvent utilisée en laboratoire pour simuler une montée en altitude. Ce n'est pas une diminution de la pression de l'air, mais simplement une diminution de la part dudioxygènedans l'air (moins de 20,93 %), en injectant par exemple un surplus d'azoteau mélange gazeux.
L'hypoxie peut finalement être causée par unehypoventilation.Dans ce cas, la pression de l'air et sa concentration endioxygènene sont pas réduites mais c'est la baisse de lafréquence respiratoirequi induit une diminution des concentrations enoxygènedans l'organisme. Chez les sportifs qui s'entraînent en hypoventilationpar exemple, une baisse du taux d'oxygène se produit dans lespoumons,dans lesanget dans lesmusclesau moment où l'exercice est effectué[8].
Effets[modifier|modifier le code]
Outre les chambres hypoxiques et l'entraînement en hypoventilation,l'entraînement en situation de rareté d'oxygène s'effectue en montagne, où la densité de l'air (et donc de l'oxygène) est inférieure. Pour compenser cette rareté d’oxygène, l’organisme a besoin d’un nombre plus important de globules rouges, se traduisant dans les études récentes (2001) par la preuve que l’entraînement en altitude augmente la concentration du sang en hémoglobine et une élévation du taux d’hématocrites.L’hypoxie s’aborde comme une charge de travail supplémentaire, dont les effets sont réversibles3 à4 semainesplus tard.
Il existe une accélération de la vitesse de resynthèse de la phospho-créatine après un séjour à 2 000m,induisant un effet sur la récupération. Une performance anaérobie est peu modifiée en altitude, mais nécessite une récupération plus longue. Néanmoins, l’entraînement en altitude augmente le pouvoir tampon de l’organisme, induisant un effet positif sur la récupération après ce type d’effort lors du retour en plaine. La faible densité de l’air, permet une augmentation de la performance lors d’efforts courts et intenses. La montagne se prête ainsi très bien au développement de la qualité de la vitesse à condition d’étendre les temps de récupération (l’altitude se prête notamment parfaitement à la survitesse). Si la performance aérobie en altitude diminue, la VO2Max augmenterait en redescendant, surtout pour des sujets à VO2Max moyenne.
Parachutisme[modifier|modifier le code]
Leparachutismeest une discipline comportant des montées en altitude vers 4 200men 10 à 15 minutes et des descentes très rapides en à peine une minute. Cette altitude n'est pratiquement jamais dépassée en raison des risques d'hypoxie. Au-delà, les parachutistes utilisent des masques à oxygène afin de conserver toutes leurs facultés[9].Le danger de l'hypoxie tient au fait que le sujet n'a absolument pas conscience de la perte de ses capacités cérébrales.
Gaz de respiration hypoxiques[modifier|modifier le code]
Le gaz respirable dans laplongée sous-marinepeut contenir unepression partielleinsuffisante d'oxygène, en particulier dans le dysfonctionnement desrecycleursou l'utilisation dutrimix.De telles situations peuvent conduire à l'inconscience sans symptômes puisque les niveaux de dioxyde de carbone sont normaux et que le corps humain sent mal l'hypoxie pure.
Un problème similaire existe lors de l'inhalation de certains gaz asphyxiants inodores. Ceux-ci produisent ungaz respiratoirehypoxique qui peut produire l'inconscience et la mort sans symptômes. Cela peut provoquer une asphyxie des gaz inertes. Une telle asphyxie peut être délibérée avec l'utilisation d'unsac de suicide.Un décès accidentel s'est produit dans le cas où les concentrations d'azote dans les atmosphères contrôlées, ou leméthanedans les mines, n'ont pas été détectées ou appréciées.
Pédologie[modifier|modifier le code]
Ce terme d'hypoxie est également utilisé enpédologiepour un sol pauvre en oxygène.
Écologie aquatique[modifier|modifier le code]
L'hypoxie des eaux douces, saumâtres et marines, souvent directement causée par les activités humaines peut conduire un milieu aquatique à l'anoxie(privation totale de dioxygène) et au phénomène plus ou moins durable dezone morte(disparition de certaines formes de vie). De nombreuses causes récentes d'hypoxie ajoutent leurs effets délétères sur les écosystèmes et la santé via la production accrue detoxinesdangereuses pour l'homme dans les milieux pauvres en dioxygène, dont certaines susceptibles d'être accumulées par les poissons, coquillages (huîtres,coques,moules,etc.), mammifères marins, oiseaux littoraux que l'Homme consomme. Latoxine botuliqueen est un exemple.
Notes et références[modifier|modifier le code]
- «OXYGÈNE: Etymologie de OXYGÈNE», surwww.cnrtl.fr,(consulté le).
- Pour revue: Sharp et Bernaudin, 2004; Richalet et Herry,Médecine de l'alpinisme et des sports de montagne(éd. Masson)
- Hypoxia and Inflammation;N Engl J Med 2011; 364:656-665February 17, 2011
- Sylvie Pillet & Nathalie Le Guyader;Interaction des virus avec la voie cellulaire de réponse à l’hypoxie(Interaction of viruses with cellular response to hypoxia); Médecine/Science; mai 2005; Volume 21,no5 (résumé)
- Karhausen J, Haase VH, Colgan SP.;Inflammatory hypoxia: role of hypoxia-inducible factor;Cell Cycle. 2005 Feb;4(2):256-8. Epub 2005 Mar 1. (Résumé)
- Nissim Ben Efraim AH, Eliashar R, Levi-Schaffer F.;Hypoxia modulates human eosinophil function;Clin Mol Allergy. 2010 Jul 19;8:10. (résumé)
- Brahimi-Horn C, Pouysségur J.;The role of the hypoxia-inducible factor in tumor metabolism growth and invasion.;Bull Cancer. 2006 Aug 1;93(8):E73-80.
- Xavier Woorons,"L'entraînement en hypoventilation, repoussez vos limites!",Arpeh, 2014, 176p.(ISBN978-2-9546040-0-8)
- L'hypoxie d'altitudehttp://www.paraclub-arcachon.com/hypoxie
Annexes[modifier|modifier le code]
Bibliographie[modifier|modifier le code]
- Lutter contre le dopage en gérant sa récupération physique,de Jean-Claude Chatard
- L'entraînement en altitudeMonde du muscle et du fitnessno274, Aurélien Broussal
Articles connexes[modifier|modifier le code]
- Facteur induit par l'hypoxie
- Hypoxie chez les poissons
- Hyperoxie
- Respiration végétale
- Mal aigu des montagnes
Liens externes[modifier|modifier le code]
- Association pour la Recherche en Physiologie de l'Environnement (ARPE),sur le site arpealtitude.org.
