Hypoxie
Classification et ressources externes
La cyanose de la main chez un individu en manque d'oxygene.
CIM - 9	799.02
MeSH	D000860
Mise en garde medicale
modifier

L' hypoxie (mot forme a partir du grec ?π?  / hupo , ≪ sous ≫, et de ≪ oxygene ^{[ 1 ]}  ≫) est une inadequation entre les besoins tissulaires en oxygene et les apports. Elle peut etre la consequence de l' hypoxemie (diminution du taux d'oxygene dans le sang).

Origine [ modifier | modifier le code ]

L'hypoxie peut avoir plusieurs origines :

• l’ accident de decompression  ;
• l’ altitude  ;
• l’ anemie  ;
• l’alteration de l’ hemoglobine (pigment destine a fixer l’oxygene dans le sang) ;
• l’intoxication par le monoxyde de carbone (CO) ;
• l’intoxication du sang par certains elements autres que le monoxyde de carbone ;
• la pneumopathie (maladie des poumons) chronique ;
• l’ hypoventilation  ;
• la cardiopathie congenitale (malformation cardiaque depuis la naissance) ;
• l’ insuffisance cardiaque (insuffisance de fonctionnement de la pompe cardiaque dont la capacite ne suffit plus a envoyer une quantite de sang normale vers les organes, les tissus).

Cependant une hypoxie peut avoir d'autres origines, comme une insuffisance circulatoire.

Physiologie animale et medecine [ modifier | modifier le code ]

L'hypoxie est l'etat d'oxygenation insuffisante de certains tissus ou de l'organisme entier. Le stade suivant, qui correspond au manque total ou presque total d'oxygene des tissus, est celui de l' anoxie , qui entraine une bradycardie , puis l' arret cardiaque , si l'on n'intervient pas immediatement, ainsi que des lesions neurologiques, si l'arret cardiaque se prolonge. L'hypoxie peut egalement concerner l' embryon , le fœtus ou encore des tissus cultives ou maintenus vivants in vitro .

L' hypoxemie (manque d'oxygene dans le sang) commence lorsque l'oxygene arteriel descend sous sa valeur normale. Une hypoxemie non corrigee peut conduire a une hypoxie ^{[ 2 ]} puis a l' anoxie avec, comme consequence, la mort du sujet ou des cellules concernees.

Les animaux ? dont les mammiferes  ? disposent de mecanismes de detection de l'oxygene qui leur permettent, dans une certaine mesure, de s'adapter rapidement a l'hypoxie, d'abord par une augmentation du rythme et de l'ampleur de la ventilation et de la respiration , associee a une augmentation du debit sanguin , et de diverses reponses de survie. Si l'insuffisance en oxygene persiste, d'autres mecanismes tentent de restaurer l'oxygenation ou aident le corps a s'adapter a l'hypoxie. Ces mecanismes permettent aux mammiferes marins et a certains oiseaux volant a tres haute altitude (par exemple lors de leurs migrations au-dessus de l' Himalaya ) de vivre un certain temps avec peu d'oxygene, et de recuperer rapidement. Ces mecanismes, chez les mammiferes, reposent sur la detection de l'oxygene ^{[ 3 ]} .

En hypoxie grave (manque presque total d'oxygene, dans un avion par exemple, ou lors d'une noyade ou asphyxie ), 20 a 30 secondes peuvent suffire pour entrainer la disparition des fonctions conscientes du cerveau.

L'hypoxie relative designe eventuellement le phenomene de deglutition atypique qui empeche la croissance et le developpement normal des voies respiratoires hautes (adolescence, puberte).

L' asthme , le tabagisme , les infections pulmonaires , des fibroses pulmonaires, l' anemie , le cancer du poumon , ainsi que certaines intoxications (intoxications par les oxydes de carbone, ou par des cyanures qui inhibent la respiration mitochondriale ) ou certaines manifestations allergiques ( Œdeme de Quincke ) ou encore des crises de panique peuvent aggraver le risque d'hypoxies. Certains pathogenes pourraient profiter de l'hypoxie, que, par ailleurs, ils peuvent contribuer a installer. Par exemple, in vitro, l’appauvrissement du milieu de culture cellulaire en oxygene (hypoxie) active la replication du parvovirus B19 , des virus du sarcome de Kaposi et de l’ immunodeficience humaine , ainsi que l’expression de proteines virales oncogenes .
Ce mecanisme implique souvent le facteur cellulaire majeur de reponse a l’hypoxie, le facteur de transcription HIF-1 (hypoxia inducible factor-1) dont le dereglement contribue au pouvoir oncogene de certains de ces virus ^{[ 4 ]} .

Lorsque l'hypoxie concerne les muscles, des crampes et des lesions inflammatoires peuvent etre induites par les changements metaboliques induits par l'hypoxie, en particulier par l' acidose metabolique ^{[ 5 ]} . Ces changements sont egalement souvent associees a une vascularite et a un processus inflammatoire profond impliquant notamment des cellules myeloides telles que neutrophiles (PMN) et monocytes . Les eosinophiles sont impliques dans plusieurs processus inflammatoires dont allergiques, au cours desquels l' angiogenese a ete observee. L'angiogenese semble liee a l'hypoxie qui caracterise les tissus enflammes. Les eosinophiles produisent des VEGF et pro- angiogeniques , et on commence a explorer les liens entre eosinophiles, hypoxie et angiogenese dans l'inflammation allergique ^{[ 6 ]} .

Les voies moleculaires de ces processus commencent a etre mieux comprises au niveau cellulaire, en particulier concernant le facteur induit par l'hypoxie dans la cellule (HIF, pour hypoxia-inducible factor , notamment active dans les tumeurs solides ^{[ 7 ]} , et qui semble pourvoir activer ou inhiber de nombreux genes impliques dans l' angiogenese , le metabolisme cellulaire, l'invasion par les metastases et l' apoptose ou 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 atmospherique (moins de 760   mmHg ) qui conduit a la diminution de la pression partielle de chacun des gaz qui le composent, dont le dioxygene . Toutefois, chacun des gaz reste identique en proportion : il y a toujours 20,93 % de dioxygene dans l'air.

Au contraire, il existe l'hypoxie normobare, souvent utilisee en laboratoire pour simuler une montee en altitude. Ce n'est pas une diminution de la pression de l'air, mais simplement une diminution de la part du dioxygene dans l'air (moins de 20,93 %), en injectant par exemple un surplus d' azote au melange gazeux.

L'hypoxie peut finalement etre causee par une hypoventilation . Dans ce cas, la pression de l'air et sa concentration en dioxygene ne sont pas reduites mais c'est la baisse de la frequence respiratoire qui induit une diminution des concentrations en oxygene dans l'organisme. Chez les sportifs qui s' entrainent en hypoventilation par exemple, une baisse du taux d'oxygene se produit dans les poumons , dans le sang et dans les muscles au moment ou l'exercice est effectue ^{[ 8 ]} .

Effets [ modifier | modifier le code ]

Outre les chambres hypoxiques et l' entrainement en hypoventilation , l'entrainement en situation de rarete d'oxygene s'effectue en montagne, ou la densite de l'air (et donc de l'oxygene) est inferieure. Pour compenser cette rarete d’oxygene, l’organisme a besoin d’un nombre plus important de globules rouges, se traduisant dans les etudes recentes (2001) par la preuve que l’entrainement en altitude augmente la concentration du sang en hemoglobine et une elevation du taux d’ hematocrites . L’hypoxie s’aborde comme une charge de travail supplementaire, dont les effets sont reversibles 3 a 4 semaines plus tard.

Il existe une acceleration de la vitesse de resynthese de la phospho-creatine apres un sejour a 2 000  m , induisant un effet sur la recuperation. Une performance anaerobie est peu modifiee en altitude, mais necessite une recuperation plus longue. Neanmoins, l’entrainement en altitude augmente le pouvoir tampon de l’organisme, induisant un effet positif sur la recuperation apres ce type d’effort lors du retour en plaine. La faible densite de l’air, permet une augmentation de la performance lors d’efforts courts et intenses. La montagne se prete ainsi tres bien au developpement de la qualite de la vitesse a condition d’etendre les temps de recuperation (l’altitude se prete notamment parfaitement a la survitesse). Si la performance aerobie en altitude diminue, la VO2Max augmenterait en redescendant, surtout pour des sujets a VO2Max moyenne.

Parachutisme [ modifier | modifier le code ]

Le parachutisme est une discipline comportant des montees en altitude vers 4 200  m en 10 a 15 minutes et des descentes tres rapides en a peine une minute. Cette altitude n'est pratiquement jamais depassee en raison des risques d'hypoxie. Au-dela, les parachutistes utilisent des masques a oxygene afin de conserver toutes leurs facultes ^{[ 9 ]} . Le danger de l'hypoxie tient au fait que le sujet n'a absolument pas conscience de la perte de ses capacites cerebrales.

Gaz de respiration hypoxiques [ modifier | modifier le code ]

Le gaz respirable dans la plongee sous-marine peut contenir une pression partielle insuffisante d'oxygene, en particulier dans le dysfonctionnement des recycleurs ou l'utilisation du trimix . De telles situations peuvent conduire a l'inconscience sans symptomes puisque les niveaux de dioxyde de carbone sont normaux et que le corps humain sent mal l'hypoxie pure.
Un probleme similaire existe lors de l'inhalation de certains gaz asphyxiants inodores. Ceux-ci produisent un gaz respiratoire hypoxique qui peut produire l'inconscience et la mort sans symptomes. Cela peut provoquer une asphyxie des gaz inertes. Une telle asphyxie peut etre deliberee avec l'utilisation d'un sac de suicide . Un deces accidentel s'est produit dans le cas ou les concentrations d'azote dans les atmospheres controlees, ou le methane dans les mines, n'ont pas ete detectees ou appreciees.

Pedologie [ modifier | modifier le code ]

Ce terme d'hypoxie est egalement utilise en pedologie pour un sol pauvre en oxygene.

Ecologie aquatique [ modifier | modifier le code ]

L'hypoxie des eaux douces, saumatres et marines, souvent directement causee par les activites humaines peut conduire un milieu aquatique a l' anoxie (privation totale de dioxygene) et au phenomene plus ou moins durable de zone morte (disparition de certaines formes de vie). De nombreuses causes recentes d'hypoxie ajoutent leurs effets deleteres sur les ecosystemes et la sante via la production accrue de toxines dangereuses pour l'homme dans les milieux pauvres en dioxygene, dont certaines susceptibles d'etre accumulees par les poissons, coquillages ( huitres , coques , moules ,  etc. ), mammiferes marins, oiseaux littoraux que l'Homme consomme. La toxine botulique en est un exemple.

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Annexes [ modifier | modifier le code ]

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• Lutter contre le dopage en gerant sa recuperation physique , de Jean-Claude Chatard
• L'entrainement en altitude Monde du muscle et du fitness n ^o  274, Aurelien Broussal

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

• Facteur induit par l'hypoxie
• Hypoxie chez les poissons
• Hyperoxie
• Respiration vegetale
• 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.

• Portail de la medecine