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Dur à Avaler est un blog d'information sur la santé, la nutrition, l'univers du médicament et les conflits d'intérêts. Le blog est entièrement sans publicité pour faciliter la lecture des articles. Les articles sont le résultat d'une recherche scientifique minutieuse pour apporter des conseils et lancer des débats constructifs. Les article sont rédigés par Jérémy Anso, docteur en biologie et des auteurs invités pour des sujets particuliers. Le blog n'a pas vocation à remplacer le lien entre un patient et son professionnel de santé, mais bien de le renforcer par la confiance, la lecture critique des évidences scientifiques et le rendre plus transparent.

Se priver volontairement d’oxygène grâce à des méthodes d’entraînements spécifiques, grâce à l’altitude ou des appareils spécifiques, entraîne de fortes modifications physiologiques avec des conséquences positives sur la santé. Si l’excès peut être négatif (apnée du sommeil par exemple), l’hypoxie contrôlée apporte d’insoupçonnées promesses thérapeutiques.

Tu ne manques pas d’air !

Respirer est vitale. Rien de nouveau sous le soleil, nous savons tous que notre corps ne peut pas se passer d’oxygène pendant trop longtemps, entre 1 et 3 minutes en moyenne (et bien plus pour les personnes qui s’entraînent !).

Le record du monde d’apnée en position statique est détenu par Stéphane Mifsud, avec plus de 11 minutes sans respirer. Il existe de nombreuses disciplines dans ce domaine (apnée dynamique, à poids constant, etc.).

L’inspiration permet à notre organisme de faire entrer de l’air, et de l’oxygène notamment, à travers le nez et la bouche afin d’apporter l’oxygène à nos organes, tissus, muscles, cerveaux… (le nez étant l’organe préférentiel d’entrée pour l’air, pour de nombreuses raisons). L’expiration permet d’expulser le gaz carbonique grâce à l’action centrale, et vitale, des poumons au cours d’un cycle sans fin.

On sait que la respiration est une fonction extrêmement importante pour notre survie, mais aussi étonnamment complexe. Les études à notre disposition sur la méditation nous montrent que les cycles respiratoires peuvent avoir des impacts sur nos ondes cérébrales, avec des conséquences positives. Des exercices de relaxations basés sur la respiration permettent aussi de détendre profondément et parfois de sortir de situation de fort stress.

Le saviez-vous ? En réalité nous inspirons du dioxygène, de l’O2, mais à l’oral on emploie bien volontiers le terme d’oxygène pour faire plus simple (et même à l’écrit). C’est un abus de langage à garder en mémoire !

21% d’O2 dans l’air !

L’air que nous respirons ne contient que 21% d’O2, le reste étant principalement composé de diazote et de gaz rares.

Comme nous l’avons dit, respirer est un besoin vital. Si on se retrouve dans l’incapacité de respirer pendant trop longtemps, on peut perdre connaissance, entraîner des dommages cérébraux graves, et en mourir bien sûr (notamment par noyade si on se retrouve dans l’eau).

Parmi les troubles les plus connus du manque d’oxygène, que l’on appelle hypoxie, nous avons les fameuses apnées du sommeil qui se manifestent par des arrêts de la respiration pendant un cours instant (entre 10 et 30 secondes) à cause d’obstruction des voies respiratoires. Ces apnées peuvent devenir réellement problématiques si elles sont fréquentes et de longues durées, avec des conséquences graves pour la santé (dépression, fatigue, maux de tête, maladies cardiovasculaires, etc.)

L’hypoxie, où le manque d’oxygène a été plutôt bien étudié au cours des dernières années. Des nombreuses études et synthèses qui ont été publiées, il émerge deux principaux paramètres qui déclencheront des réactions négatives et positives1 :

  • La sévérité du manque d’oxygène. On considère qu’une exposition sévère est de l’ordre de 9% d’O2 (que l’on peut obtenir de manière contrôlée avec des appareils spécifiques).
  • La sévérité des périodes de manque d’oxygène ou d’hypoxie. On considère qu’au-delà de 40 à 50 cycles d’hypoxie sévère par jour (entre 2 et 9% d’O2 dans l’air inspiré), on obtient des effets négatifs sur l’organisme
Quels effets négatifs ont été répertoriés dans la littérature scientifique du manque sévère et fréquent d’oxygène ? L’augmentation de la pression artérielle, de l’athérosclérose, de l’inflammation générale, de la tension pulmonaire, de l’hypercholestérolémie, etc.

Les effets positifs du manque d’oxygène

Beaucoup moins connu du grand public et du milieu médical, le manque d’oxygène peut aussi déclencher toute une série d’effets positifs. Si on respecte une fréquence d’exposition (moins de 40 cycles par jour) et une sévérité de privation d’oxygène (entre 9 et 16%), on remarque les effets positifs suivant :

  • Amélioration de la mémoire spatiale et d’apprentissage
  • Suppression des médiateurs pro-inflammatoires,
  • Réduction du cholestérol sanguin,
  • Baisse de la pression artérielle,
  • Augmentation de la densité minérale osseuse,
  • Renforcement du système immunitaire,
  • Perte de poids,
  • Réduction des symptômes dépressifs,
  • Amélioration des fonctions contractiles cardiaques,
  • Amélioration des capacités physiques et de la résistance au manque d’oxygène,
  • Amélioration de la récupération après des accidents touchant la moelle épinière2.

Dans le détail de certains protocoles expérimentaux, les chercheurs ont pu mettre en évidence des effets positifs sur la santé avec une exposition unique composée de 14% d’O2 pendant 12h par jour, durant 4 semaines.

Voici différents protocoles scientifiques qui ont permis d’avoir des effets positifs :

  • 15 cycles d’une minute à 9-10 d’oxygène par jour pendant une semaine
  • 15 cycles de 5 minutes à 10,5% d’oxygène (une seule fois)
  • Moins de 12 cycles de 3 à 10 minutes entre 10 et 15% d’oxygène (pendant 4 à 7 semaines)

Les protocoles positifs n’ont jamais dépassé les deux mois et demi d’expérimentation, c’est une limite majeure à garder en mémoire. Nous ignorons scientifiquement les effets d’une restriction modérée et peu régulière d’oxygène sur la santé.

Comment obtenir ces résultats ?

Dans les protocoles scientifiques, tous les paramètres sont contrôlés. Les participants avaient à leur disposition des appareils qui délivraient la quantité exacte d’oxygène pendant une période donnée afin de mesurer les impacts, positifs ou négatifs, sur la santé.

Ces dispositifs coûtent généralement cher. Il est aussi possible de payer des séances d’hypoxie dans des centres spécialisés, mais là aussi, il faut dédier un budget plus ou moins important pour réaliser les séances.

Mais qu’en est-il dans la vie de tous les jours ? Comment mesurer l’hypoxie ou le manque d’oxygène en dehors d’un cadre médical ? Est-il possible de se mettre en situation d’hypoxie sans appareil spécialisé ? La réponse est oui.

Utiliser l’effet de l’altitude

L’altitude est une première réponse. Tout le monde le sait, l’oxygène se raréfie en altitude à cause de la pression qui elle diminue. En réalité, on retrouve toujours la même concentration d’oxygène (entre 0 et 80 km), mais pour un même volume d’air, il y aura moins de molécules, donc moins d’oxygène. Grosso modo, on estime qu’il y a une perte de 10% d’oxygène inspiré par 1000 m d’altitude.

Autrement dit, des balades en altitude (entre 1000 et 4000 m) entraîneront une raréfaction de l’oxygène inspirée, une hypoxie naturelle. En dessous de 5000 m d’altitude, on reste en deçà des seuils estimés toxiques en laboratoire (inférieur à 9% d’O2).

Mais problème : aucune étude n’a mesuré l’effet de ces “balades” en altitude. Nous n’avons donc aucune idée de l’impact sur la santé et ne saurons proposer de protocole précis (altitude, fréquence et durée d’exposition).

Faut-il vivre en altitude pendant une certaine période pour espérer avoir des bénéfices ? Combien de temps et à quelle altitude ? Beaucoup de questions qui rendent la création d’un protocole précis assez difficile.

Toutefois, l’utilisation de l’altitude est d’ailleurs l’une des méthodes éprouvées pour améliorer significativement les performances sportives. C’est le principe du “live high, train low” ou “vivre en altitude, s’entraîner au niveau de la mer”. Le principal effet physiologique de la vie en altitude réside dans la production plus importante de globule rouge (érythropoïèse) pour acheminer plus d’oxygène dans les tissus et les muscles3 4, avec toutefois un débat scientifique sur ce sujet5.

L’effet de l’altitude sur les performances sportives a été mis en avant à l’échelle internationale durant les Jeux olympiques de Mexico qui se sont déroulés à plus de 2 000 m d’altitude en 1968. L’altitude a eu des effets marqués sur les performances des sportifs, favorisant certaines disciplines plus que d’autres.

Retenir sa respiration

Afin de mimer l’hypoxie de manière ponctuelle, on peut réaliser des entraînements sportifs en limitant ses respirations. Un principe bien connu dans la natation pour améliorer ses temps d’apnée et sa résistance au manque d’oxygène. On va par exemple réduire les périodes de respirations entre les brassées ou pendant le crawl et augmenter le temps passé en apnée.

Dans cette situation, il est difficile de mesurer avec précision la sévérité de l’hypoxie que l’on va créer. Au niveau de la mer, la pression d’oxygène sera normale, mais seules les durées d’apnées et leur fréquence auront un impact sur l’arrivée d’oxygène dans l’organisme.

C’est du moins ce que l’on pensait avant. Retenir sa respiration afin de mimer un état d’hypoxie a pendant longtemps était jugé suffisant. Suffisant jusqu’à ce que plusieurs études scientifiques viennent comparer des groupes de nageurs témoins avec d’autres qui retiennent leur respiration. Bilan des courses ? Aucun effet sur les performances6. Cette douche froide scientifique a permis de déterminer comment produire une réelle hypoxie grâce à l’hypoventilation.

Voici en réalité comment la manière dont on va retenir sa respiration va influencer la concentration en O2 dans l’organisme 7 8 :

  1. L’hypoventilation à poumon plein ne permet pas d’induire d’hypoxie dans les muscles et le sang, mais uniquement une augmentation du dioxyde de carbone (CO2) ou hypercapnie
  2. L’hypoventilation à poumon partiellement ou entièrement vide permet d’induire à la fois une hypercapnie (augmentation du CO2) et une hypoxie (baisse de l’O2) dans l’organisme

Dans le détail. Une équipe française dirigée par Xavier Woorons de l’Université Paris 13 Nord présente ces deux manières de retenir sa respiration qui impacte la concentration en 02 dans les tissus et les muscles. Les deux graphiques ci-dessous montrent (A) une apnée classique avec une inspiration proche des capacités pulmonaires maximales et (B) une apnée dite en “expirer-bloquer” où l’on va avoir seulement un volume d’air dit fonctionnel dans les poumons. Autrement dit, c’est expulser l’air des poumons sans effort.

D’après cette même équipe et leur publication de 2014, la méthode d’apnée dite en “expirer-bloquer” ou à faible volume pulmonaire permet de générer une véritable hypoxie.

Le graphique suivant vous montre la saturation artérielle en dioxygène en fonction des méthodes de respiration. Le premier groupe correspond au groupe témoin, avec une saturation proche de 98%, le second groupe correspond au volume pulmonaire maximal avec une saturation proche 94%, et le dernier groupe en faible volume pulmonaire avec une saturation en O2 proche de 90%.

Il serait donc nécessaire de faire des entraînements physiques avec des poumons partiellement vides pour espérer être en état d’hypoxie. On peut utiliser la méthode de l’expirer-bloquer. On réalise une profonde inspiration, puis une expiration naturelle sans forcer, pour ensuite bloquer sa respiration.

En réalisant des exercices d’hypoventilation, on peut s’attendre, selon les données de la science, à baisser la saturation en oxygène de l’ordre de 4% avec un haut volume pulmonaire (des poumons pleins autrement dit) et de 8% avec un faible volume pulmonaire (poumons partiellement vides).

Voilà donc une méthode qui permet scientifiquement d’obtenir une baisse de la saturation en O2 dans le sang et les muscles sans avoir besoin d’aller en montagne.

La méthode Wim Hof ?

La méthode Wim Hof permettrait-elle de mettre son organisme en hypoxie, et donc, d’obtenir les nombreux bénéfices avancés par la recherche scientifique ? La méthode Wim Hof propose notamment de faire plusieurs cycles respiratoires avec de l’hyperventilation, de la rétention (apnée) couplée avec de l’exercice physique (des pompes).

Dans le cadre de notre série d’articles sur la réponse de l’organisme au froid, à la méditation et à l’hypoxie, nous allons bientôt publier une enquête complète sur la méthode Wim Hof et ses bienfaits avancés (réservé aux abonnés).

Découvrez les enquêtes réservées aux abonnés qui approchent ce sujet (cliquer ici pour découvrir les abonnements):

Conclusions

La littérature scientifique corrobore les observations empiriques faites chez les populations en altitude, avec des impacts significatifs et souvent positifs sur la santé. Sans aller jusqu’à vendre votre maison et votre voiture en bord de mer, vous avez la possibilité de mimer l’effet de l’altitude chez vous en fonction de votre temps, de votre budget et de votre motivation :

  1. Réalisez des exercices physiques occasionnels avec des respirations “expirer-bloquer”. Vous allez vous mettre transitoirement en état d’hypoxie, et mimer une altitude proche de 2000 m sur votre organisme !
  2. Partez en balade en montagne si vous avez la possibilité (et la chance de le faire !) pour exposer votre organisme à une privation occasionnelle d’O2. Ou tout simplement, profitez des possibles bienfaits sur votre santé, en même temps qu’une journée ou un week-end détente en famille ou avec des amis (mais nous n’avons pas d’études sur ces expositions occasionnelles).
  3. Investissez dans du matériel sophistiqué pour réaliser chez vous des périodes d’exposition d’O2 à taux plus faible, en suivant les protocoles scientifiques qui montrent des bénéfices
  4. Payez des séances de “shoot d’altitude” dans des centres spécialisés. Attention à comparer les protocoles d’expositions proposés par les centres avec ceux publiés dans les travaux scientifiques.

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