Novembre 2004

HYDRATATION ET PERFORMANCE
Dr CURÉ (auteur)
Maître de recherches du service de santé des armées (auteur)
Ex-Directeur du Centre de recherches du service de santé des armées
La Tronche (auteur)

Introduction La fonction cardiocirculatoire à l'exercice La thermorégulation à l'exercice La sudation et ses conséquences L'exercice sans réhydratation Les bases de la réhydratation au cours de l'exercice L'apport en sels minéraux Effets de la réhydratation en cours d'exercice Recommandations pratiques Bibliographie

Introduction

L'exercice physique prolongé, particulièrement en ambiance chaude, s'accompagne toujours d'une déshydratation progressive, en raison des pertes hydrosalines sudorales thermolytiques. En l'absence de compensation, l'aptitude à réaliser un exercice physique est alors réduite en proportion du niveau de déshydratation, et divers accidents d'hyperthermie et de déshydratation peuvent alors se produire (11,22). Le niveau d'hydratation corporelle influence de façon prépondérante l'aptitude à régler la température interne et à maintenir la stabilité du système circulatoire (4, 17).
Les modifications principales, conséquences de la déshydratation, se manifestent surtout par :

• une diminution de la durée d'exercice pour une puissance donnée,
• une charge accrue du système cardiovasculaire, traduite par une augmentation supplémentaire de la fréquence cardiaque,
• une demande plus importante au niveau de la thermolyse, avec un accroissement exagéré de la température corporelle.

On retrouve à l'origine de tous ces troubles, les pertes en eau et en sels minéraux liées au processus thermolytique sudoral, mais aussi des changements dans la répartition des volumes et des débits sanguins locaux.
Parmi l'ensemble des facteurs impliqués dans la performance liée à l'état d'hydratation corporelle, deux sont fondamentaux en raison de leurs limites très rapidement atteintes en cas de dégradation : la fonction cardiocirculatoire et la fonction thermorégulatrice.

La fonction cardiocirculatoire à l'exercice

L'adaptation du débit cardiaque à l'exercice doit faire face à deux impératifs majeurs :

• assurer un débit de perfusion des muscles au travail suffisant pour la fourniture d'oxygène et de substrats énergétiques et l'élimination des " déchets " de l'activité métabolique (CO2, acide lactique, chaleur) ;
• assurer un débit sanguin cutané suffisant au transfert de chaleur des muscles vers la peau, zone de thermolyse vers l'environnement externe.

Une redistribution des débits vasculaires locaux intervient sous l'effet principalement de la stimulation du système sympatho-adrénal au cours de l'exercice, avec principalement réduction des débits viscéraux dans les territoires splanchnique, hépatique et rénal.

La préservation du volume sanguin est donc de première importance dans cette adaptation, or plusieurs facteurs tendent à le réduire :

• la filtration capillaire au niveau du muscle au travail, très variable selon la nature de l'exercice et la posture ; elle augmente proportionnellement avec la puissance de l'exercice ; elle est responsable des modifications précoces du volume sanguin à l'exercice,
• la diminution progressive des liquides corporels par sudation.

La thermorégulation à l'exercice

La température corporelle augmente au cours de tout exercice physique, d'autant plus que la puissance relative (% VO₂ max.) de l'exercice est élevée, et paraît de ce fait contrôlée à un niveau plus élevé qu'au repos.

L'adaptation de la thermorégulation implique la mise en jeu de deux types de mécanismes :

• une vasodilatation cutanée qui assure le transport de chaleur du muscle au travail vers la peau et favorise les échanges de chaleur entre la peau et l'environnement. L'augmentation du débit sanguin déplace un certain volume de sang vers la peau au détriment du volume sanguin central. Le stimulus principal de cette vasodilatation cutanée est l'augmentation de la température centrale. La réponse vasculaire, estimée par la mesure du débit sanguin cutané, est proportionnelle à la température corporelle jusqu'à une limite très rapidement atteinte (en moyenne 39°C).
• une activation sudorale, à l'origine de la thermolyse évaporatoire, dont le niveau dépend, outre des caractéristiques de l'exercice, des conditions de l'environnement physique (température, humidité, vélocité de l'air) et du niveau d'hydratation corporelle (15,16).

Le début de la sudation coïncide généralement avec celui de la vasodilatation cutanée. 

La sudation et ses conséquences

La sueur est un liquide émis par les glandes sudorales eccrines, principalement en réponse à une élévation de la température corporelle en dehors de la fièvre. Son évaporation, éliminant de grandes quantités de chaleur (2,42 kJ.g-1), est un mécanisme thermolytique majeur, le seul significatif en ambiance chaude. Les volumes d'eau perdus au cours d'un exercice dépendent, outre de facteurs individuels, de la nature et de la puissance de l'exercice, de sa durée, de l'état d'entraînement physique et d'acclimatement à la chaleur, mais aussi des facteurs environnementaux (température et humidité de l'air, chaleur radiante, vitesse du vent) et de la protection (vêtements) du sujet. Habituellement, la sudation peut varier entre 0,5 et 2 litres par heure pour un exercice soutenu, mais peut atteindre des valeurs beaucoup plus élevées dans des conditions extrêmes (jusqu'à 4 litres par heure). Or il suffit d'un déficit léger, de l'ordre de 1% du poids corporel (0,7 litre pour un sujet standard) pour observer les premières altérations de la performance (13).

Le principal problème induit par la sudation est la perte de liquide corporel, qui, au-delà d'une certaine valeur, conduit à une réduction du volume sanguin circulant.

La sueur subit dans son trajet transdermique un phénomène de réabsorption sélective de Na+ en échange de K+. Sa composition chimique à son émission à la peau est hyposodée par rapport au plasma ; elle est donc hypotonique dans une gamme très variable d'un sujet à l'autre et pour des raisons identiques à celles citées plus haut (en moyenne 90 mOsmoles avec des extrêmes compris entre 70 et 270). Dans ces conditions, la sudation s'accompagne toujours d'une concentration du milieu intérieur principalement d'origine sodée, perturbant l'homéostasie hydrosaline du milieu intérieur (10).

Il importe donc de maintenir les conditions de l'homéostasie hydrominérale au plus près des valeurs d'équilibre si l'on veut conserver la performance physique et mentale, le confort physiologique et à fortiori la santé.

L'exercice sans réhydratation

L'exercice de longue durée sans restauration des pertes hydriques s'accompagne d'une dérive de la température corporelle et de la fréquence cardiaque. Ces phénomènes sont directement en rapport avec les mécanismes d'adaptation décrits ci-dessus. Ils sont donc li és à l'hypovolémie et à l'hyperosmolalité du milieu intérieur (13).

Le mécanisme volumique : la réduction du volume sanguin circulant aura très rapidement des conséquences sur le débit sanguin cutané. Ce dernier résulte d'un double contrôle, vasodilatateur thermorégulateur et vasoconstricteur lié au tonus sympathique dans le cadre de la régulation de la pression artérielle. Cet antagonisme traduit la compétition entre ces deux fonctions, et pour des exercices de forte intensité, des environnements particulièrement agressifs ou un état marqué de déshydratation, le maintien de la pression artérielle devient un objectif prioritaire par rapport à celui du maintien de la régulation thermique.
La baisse du volume circulant est compensée par la mise en jeu des baro- et des voloréflexes qui tendent à accroître davantage la fréquence cardiaque, limitant forcément la performance maximale et à induire une vasoconstriction cutanée limitant les capacités thermolytiques.

Le mécanisme osmotique : comme les pertes sudorales en eau sont plus importantes que les pertes salines, et que le muscle au travail produit un certain nombre de substances osmotiquement actives, le milieu intérieur se concentre au cours de l'exercice physique. Sans développer ce point, on sait que les conséquences de l'hyperosmolalité se manifestent sur la fréquence cardiaque et la température corporelle, aggravant ceux générés par l'hypovolémie. Il s'ensuit une baisse de la sudation qui évolue comme l'augmentation du Na+ plasmatique.

Les bases de la réhydratation au cours de l'exercice

La nécessité de " restaurer " les pertes hydrosalines au cours de l'exercice se heurte à plusieurs problèmes qui touchent la soif, l'acceptabilité de la boisson au cours de l'exercice et la biodisponibilité de l'eau après son ingestion. Plusieurs bonnes revues récentes ont été consacrées à ce problème auxquelles je renvoie le lecteur (13,19,21).

La soif assure un comportement spontané de prise de boisson, mais n'est pas adaptée à une restauration fine des pertes hydriques. Véritable mécanisme d'urgence, la soif n'apparaît que pour un déficit déjà notable (environ 1 % du poids corporel), elle ne permet qu'une restauration spontanée partielle du déficit hydrique. Il persiste ainsi une " déshydratation volontaire " pouvant atteindre jusqu'à 50% des pertes en eau. Ce phénomène peut être réduit en jouant sur la palatabilité de la boisson utilisée dans laquelle interviennent les aspects visuels, l'odeur et la saveur (1).

La biodisponibilité de l'eau est principalement conditionnée par son absorption digestive. Celle-ci comporte elle-même une étape de vidange gastrique avant son absorption intestinale proprement dite. Ce problème, dont l'étude est difficile, a fait l'objet ces dernières années de nombreux travaux (3,7,21). Parmi les facteurs les plus marquants qui modifient l'évacuation gastrique, citons le volume de remplissage, la température, l'osmolalité, la densité énergétique, l'acidité et les propriétés spécifiques de certains substrats. Mais il faut y ajouter les caractéristiques de l'exercice, en particulier sa puissance (au-dessus de 70% de VO₂max.), ainsi que l'hyperthermie et la déshydratation, et des facteurs psychophysiologiques comme l'anxiété, la peur, le stress. La boisson idéale doit être fraîche, apportée en quantité importante, peu chargée en sels minéraux et dérivés glucidiques et peu ou non gazeuse (20). En réalité, certaines boissons dont la vidange gastrique est plus lente, pourraient être absorbées plus rapidement au niveau intestinal; c'est le cas des solutions modérément salées et glucosées en raison d'un co-transport de ces deux substances au niveau de l'épithélium intestinal. De fait, des travaux récents semblent indiquer un avantage pour ce type de boissons (6). Au total, il vaut mieux éviter, en cours d'exercice, de consommer des boissons hyperosmolaires qui sont absorbées moins vite et n'ont pas de véritable intérêt physiologique. En phase de récupération, le problème est tout autre, et la nécessité de compenser les pertes hydriques, salines et énergétiques apparaît de manière plus évidente (5,8,23).

L'apport en sels minéraux

L'apport de K+ n'est généralement pas un problème majeur, l'alimentation est habituellement suffisante pour couvrir les pertes. On y prêtera attention chez les sujets réalisant des exercices en environnement chaud lorsque les pertes sudorales sont importantes et surtout si le sujet est bien acclimaté à la chaleur. Dans ce cas en effet, les pertes sudorales en K+ sont plus importantes. Le complément d'apport pourrait dans ces conditions se situer aux environs de 1 à 1,2 g / jour, avec une concentration recommandée dans l'eau de boisson de 0,4 g / litre.

L'apport de sels de Na+ est par contre d'un intérêt plus général. Si l'on peut s'en dispenser pour des exercices ne dépassant pas une heure, il devient impératif pour des exercices prolongés d'apporter dans la boisson des quantités suffisantes de NaCl, en restaurant les pertes sudorales totales. On peut ainsi apporter dans les conditions d'exercice à la chaleur des quantités de sel pouvant atteindre 6 à 8 g / jour.

Effets de la réhydratation en cours d'exercice

La restauration des pertes hydriques au cours de l'exercice rétablit la performance dégradée sous l'influence de la déshydratation. Cette observation, déjà ancienne, a largement été retrouvée dans de nombreuses expérimentations. Elle concerne tous les types de pratiques sportives endurantes. Les bénéfices de la réhydratation sont sensibles même pour de faibles déshydratations (4,9,11,14). Plus la réhydratation est importante, meilleures seront les performances cardiocirculatoires (débit sanguin, fréquence cardiaque, éjection systolique) ou thermorégulatrices (température corporelle, débit sanguin cutané, sudation) (17,22).

Recommandations pratiques

Les données physiologiques précédentes permettent de définir une doctrine de réhydratation au cours de l'exercice. Même s'il apparaît difficile de compenser la totalité des pertes hydriques sudorales (2), il faut boire très tôt et de manière répétée au cours de l'exercice en consommant un volume maximal tolérable et surtout sans attendre les manifestations de la soif.

Pour des exercices intenses et à plus forte raison en ambiance chaude, la boisson sera absorbée sous un volume important (400 à 600 ml) en phase précoce de l'exercice, puis régulièrement toutes les 15 ou 20 minutes sous un volume de 150 à 250 ml (12). La restauration hydrique plus difficile implique en outre l'utilisation d'artifices (eau refroidie, consommation associée à la nourriture etc. (18).

Bibliographie

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