Présentation des différents effets psycho-physio de la chaleur sur l'organisme et la performance sportive, et stratégies de préparation.

1. L’EXERCICE EN AMBIANCE CHAUDE :
CONSTATS THÉORIQUES –
APPLICATIONS PRATIQUES
CYRIL SCHMIT– PHD
LABORATOIRE SPORT, EXPERTISE ET PERFORMANCE

2. L’EFFORT EN CHALEUR : QUELS ENJEUX ?
Les compétitions internationales susceptibles de se dérouler en
ambiance chaude et/ou humide n’ont jamais été aussi récurrentes.
Département de la Recherche - Laboratoire Sport, Expertise et Performance
INTRODUCTION

3. Département de la Recherche - Laboratoire Sport, Expertise et Performance
Vertiges
Apathie Déshydratation
Hyperventilation
Coup de
chaleur
Pertes
sudorales
Malaise
Étourdissement
Agressivité
Comportement
irrationnel
…
L’EFFORT EN CHALEUR : QUELS EFFETS ?
L’exercice sous forte chaleur et l’état d’hyperthermie entraînent des
perturbations d’ordre psychologique, physiologique et comportemental.
INTRODUCTION
Fatigue
Inconfort
thermique

4. (IAAF) World Championship track events from 1999–2011
Département de la Recherche - Laboratoire Sport, Expertise et Performance
INTRODUCTION L’EFFORT EN CHALEUR : QUEL IMPACT ?
> 25 °C
SPRINTERS VS. MARATHONIENS
Toutes les épreuves ne sont pas affectées de façon similaire par la chaleur.
Guy et al., Sp Med, 2014
 Quels mécanismes en jeu ?

5. Département de la Recherche - Laboratoire Sport, Expertise et Performance
INTRODUCTION L’EFFORT EN CHALEUR : DES STRATÉGIES ?
Tous les moyens permettant de lutter
contre le développement précoce et rapide
de l’hyperthermie sont à entreprendre.
 Quelles solutions ?
CARACTÉRISTIQUES INTRINSÈQUES :
L’EXEMPLE DU DÉBIT DE SUEUR
 débit sueur
 sueur évaporée
 refroidissement
peau
 dissipation
chaleur
Profils d’entraînement vs. Profils de thermorégulation

6. LES CONTOURS DE LA PRÉSENTATION
L’Homme homéotherme : Thermorégulation et contrainte thermique
L’exercice sous forte chaleur : Pourquoi anticiper l’hyperthermie ?
L’hydratation en ambiance chaude : Combien ? Quoi ? Quand ?
S’acclimater à la chaleur : Quelles modalités pour quel impact ?
Les stratégies de refroidissement : Toujours efficaces ?
Acclimatation et Refroidissement : Une interaction ergogen ?
*

7. L’HOMME HOMÉOTHERME
EN AMBIANCE CHAUDE
CHALEUR ET PHYSIOLOGIE

8. La température interne de l’Homme est :
(i) auto-générée (ENDOTHERME), et donc
Les processus de thermorégulation sont engagés pour
équilibrer la température interne (buste et tête) à un
niveau stable (noyau, ~37 °C ; enveloppe, ~33 °C).
Objectif : HOMÉOSTASIE !
(ii) indépendante de celle du milieu (HOMÉOTHERME).
L’ORGANISME AU REPOS
ET L’ENVIRONNEMENT
Variations locales de température.
THERMORÉGULATION CHALEUR ET PHYSIOLOGIE

9. L’ORGANISME AU REPOS
FACE À L’ENVIRONNEMENT
Chaleur
environnement
Conduction
Convection
Radiation
Évaporation
Thermorécepteurs
centraux (e.g. sang) et
périphériques (peau)
Balance thermique
(somme des flux de chaleur = 0)
Hypothalamus : centre d’intégration
Hypophyse : centre de commandes
Dissipation chaleur
 ThermolyseStress thermique
 Thermogénèse
Gestion des flux de chaleur
(vasodilatation, sudation, etc.)
La régulation de la température interne
s’effectue à partir d’un système complexe
d’intégration, de contrôle puis
d’ajustements nerveux et hormonaux.
Au repos, la convection est le procédé de
refroidissement prioritaire pour éviter
l’élévation de la température interne.
CHALEUR ET PHYSIOLOGIETHERMORÉGULATION

10. L’ORGANISME À L’EXERCICE
FACE À L’ENVIRONNEMENT
Énergie chimique  mécanique
Déséquilibre de la
balance thermique
Dégradation ATP
80 % chaleur
20 % travail mécanique
Cheuvront et al., MSSE, 2007
 1 °C
 0,5 % Perf.
En moyenne :
En ambiance chaude, la production endogène de
chaleur s’ajoute au stress ambiant. L’évaporation de la
sueur devient alors le procédé de thermolyse le plus
efficace (1 L évaporé = 573 kcal de chaleur dissipées).
Stress thermique
environnant
Plus le stress thermique est grand, plus l’impact sur la
performance est ample.
CHALEUR ET PHYSIOLOGIESTRESSTHERMIQUE

11. L’ORGANISME À L’EXERCICE
FACE À L’ENVIRONNEMENT
Stress thermique
Crampes
de chaleur
Épuisement
Coup de chaleur
Rougeurs
Ampoules
Démangeaisons
Soif
Fatigue
Désintérêt
Vertiges
Spasmes musculaires
Maux de tête
Vomissements
Nausées
Sudation abondante
Pâleur
Déshydratation
Urines foncées
Pertes électrolytiques
Dyspnée
Absence de perturbation
majeure du SNC
Vomissements
Confusion, irritabilité
Malaise,
évanouissementHypotension
Diarrhée
Dysfonctionnement du SNC
Drogues (alcool, etc.)
Médicaments (système CV)
État de santé (masse grasse,
condition physique, etc.)
CHALEUR ET PHYSIOLOGIESTRESSTHERMIQUE
Modérateurs
Tcore > 40 °C

12. Exemple : la locomotion
 importance du rendement énergétique dans la composante
de thermogénèse (travail produit / énergie dépensée).
Résistances à l’avancement
800 – 1000 fois
supérieures à l’air
L’ORGANISME À L’EXERCICE
FACE À L’ENVIRONNEMENT
Type de
vêtements
Intensité
d’exercice
Durée
d’exercice
Mode
d’exercice
Statut hydrique
Température
ambiante
Humidité
relative
Capacité de
sudation
Présence
de vent
Hydratation
Heure de la
journée
Condition
physique
Alimentation …
La pénétration dans l’air n’impose pas les mêmes
contraintes énergétiques que la pénétration dans l’eau.
Tous les éléments favorables à l’accumulation de chaleur, ou
limitant sa diffusion du corps vers l’environnement,
constituent un frein à la performance en endurance.
Éléments modérateurs du développement de l’hyperthermie et
de la performance en ambiance chaude.
CHALEUR ET PHYSIOLOGIESTRESSTHERMIQUE
L’exemple du
rendement énergétique

13. (IAAF) World Championship track events from 1999–2011
> 25 °C
SPRINTERS VS. MARATHONIENS
Le stockage de la chaleur est bénéfique à
l’exercice musculaire.
 viscosité des tissus,  élasticité des tendons,
 risques d’élongation et de rupture ;
 vitesse de conduction nerveuse, modification
de l’activité enzymatique musculaire ;
Favorise l’apport d’O2 aux muscles, renforçant
la vasodilatation des artérioles et facilitant le
transfert de l’O2 de l’Hb vers les muscles actifs.
Guy et al., Sp Med, 2014
CHALEUR ET PHYSIOLOGIEPERFORMANCESPORTIVE

14. CHALEUR ET PHYSIOLOGIE
(IAAF) World Championship track events from 1999–2011
> 25 °C
Guy et al., Sp Med, 2014
Le stockage de la chaleur est néfaste aux
épreuves prolongées.
 Approvisionnement en substrats énergétiques
aux muscles,  consommation
d’oxygène et  glycolyse ;
 Pertes liquidiennes et de la contrainte
cardiaque associée au phénomène
d’hypovolémie;
 Pertes en électrolytes et baisse du statut
hydrique ;
 Inconfort thermique et  pénibilité de
l’exercice;
SPRINTERS VS. MARATHONIENS
PERFORMANCESPORTIVE

15. HYPERTHERMIE
ET SYSTÈMES
PSYCHOPHYSIOLOGIQUES
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES

16. THERMORÉGULATION
LA TEMPÉRATURE CENTRALE
La température interne est un repère de
l’état critique du système physiologique.
Protocole : sujets pré-refroidis vs. pré-échauffés vs. contrôle
(20 min) avant temps-limite à 60% VO2max à 40 °C.
Résultats : malgré des températures centrales de départ
différentes entre les 3 conditions, l’arrêt de l’exercice était
systématiquement décidé dès l’atteinte de valeurs ~40 °C.
 Suffisant pour prédire la performance ?
González-Alonso et al., J Applied Physiol, 1999
40 °C
19% HR
Conditions x3
Control
Pre-heated
Pre-cooled
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES

17. Running velocity for each individual (n = 12) when Tre is
<40°C (representing 32 ± 5 200-m segments) and Tre is
>40°C (representing 8 ± 5 200-m segments).
Ely et al. J Appl Physiol, 2009
Protocole : 8 km course à pieds à 13 °C et 27 °C.
Résultats : les portions de course (200 m) où
Tc >40 °C sont aussi rapides que celles où Tc <40 °C.
L’intensité d’exercice peut être maintenue
malgré une température centrale >40 °C.
LA TEMPÉRATURE CENTRALE
La température centrale est individu-dépendante :
elle n’est pas associée à la performance.
Protocole : 21 km course à pieds à 26,5 °C.
Résultats : des performances similaires sont
observées entre les sujets malgré des Températures
centrales différentes (jusqu’à 3°C d’écart).
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESTHERMORÉGULATION
Byrne et al. MSSE, 2006

18. LE RÔLE DE LA
TEMPÉRATURE CUTANÉE
Pour une température centrale donnée,
plus la température cutanée augmente,
moins la tolérance à la chaleur est bonne.
Cheuvront et al. J Appl Physiol, 2010
Plus le gradient de température est réduit,
plus le flow sanguin augmente.
L’augmentation de la température de la
peau réduit l’écart de température entre
les zones cutanées et profondes du corps.
Relations entre l’élévation de la température cutanée à
l’exercice en ambiance chaude, la tolérance à la
température interne et le flow sanguin cutanée.
Zones
superficielles
Zones
profondes
Gradient de
température
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESTHERMORÉGULATION

19. GRADIENT THERMIQUE ET
DÉRIVE CV
Cheuvront et al. J Appl Physiol, 2010
Dérive du système cardiovasculaire lors d’un
exercice de pédalage à ~60 % VO2max.
L’augmentation de la température cutanée induit une
dérive progressive de la fréquence cardiaque (FC).
La FC est un témoin de la dérive plus globale du
système CV (e.g., pression artérielle, VES, Da-v O2).
In Coyle & González-Alonso, Exer Sport Sci Rev, 2001
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESSYSTÈMECARDIOVASCULAIRE

20. Représentation des tracés de réponse d’oxygénation tissulaire (mesures NIRS)
et de flux sanguin cutané pendant le protocole d’échauffement du corps.
Davis et al. J Appl Physiol, 2006
Une élévation du flux sanguin cutané :
- s’accompagne d’une augmentation de l’oxygénation des tissus périphériques,
- et affecte donc la consommation maximale d’oxygène.
GRADIENT THERMIQUE ET
CAPACITÉ AÉROBIE
Peau -
Thermorégulation
Muscles -
Métabolisme
Représentation de la relation entre le gradient de température
et la consommation maximale d’oxygène.
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESMÉTABOLISME

21. MÉTABOLISME
Peau -
Thermorégulation
Muscles -
Métabolisme
GRADIENT THERMIQUE ET
IMPLICATION ANAÉROBIE
L’augmentation de la perfusion cutanée induit un
déséquilibre de l’apport en oxygène aux muscles, et une
redéfinition de la contribution anaérobie lactique dans la
resynthèse de l’ATP .
D’autres facteurs favorisent la hausse de la glycolyse /
glycogénolyse : la nécessité de maintenir un débit sanguin
important, l’activité amplifiée des glandes sudoripares
(majoration de 10 à 20 % de VO2), l’hyperventilation liée à la
production de lactate, etc.
Changements de la fréquence respiratoire en fonction
de la température de l’œsophage, à 35 et 45 °C.
Hayashi et al.,
J Applied Physiol, 2006
Mécano.
Métabo.
Thermo.
Récepteurs
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES

22. Cuddy et al., Thermal Biol, 2014
Protocole : Temps-limite course à pieds à 18, 26, 34 ou 42 °C.
Résultats : Pas de différences de température centrale finale malgré les écarts de
température ambiante. L’amélioration de la performance est associée au gradient de
température centre-peau induit par les différents environnements thermiques.
Une température cutanée de 35 – 35,5 °C semble
à ne pas dépasser pour limiter les effets de la
chaleur sur la performance.
GRADIENT THERMIQUE
ET PERFORMANCE
Fraîcheur
cutanée
(convection)
Retard
vasodilatation
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESPERFORMANCESPORTIVE

23. COGNITION
HYPERTHERMIE ET
ACTIVITÉ CÉRÉBRALE
Au-delà des composantes cardiovasculaires et métaboliques,
l’état d’hyperthermie s’accompagne du développement d’une
fatigue « centrale » généralisée.
Protocole : EEG (frontal, central et occipital) pendant
exercice sous-maximale sur vélo à 18 et 40 °C.
Résultats : Le développement de l’hyperthermie est
associé à une réduction généralisée de l’activité
corticale et à l’augmentation de la pénibilité de l’effort.
Nybo & Nielsen., J Applied Physiol, 2001
EEG
RPE Tcore
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES

24. HYPERTHERMIE ET
ACTIVITÉ COGNITIVE
Qian et al., Behav Br Res, 2014
La diminution de l’activité cérébrale se retranscrit dans
une progressive incapacité à réguler son comportement de
façon efficiente.
La partie préfrontale (dorsolatérale) du cortex semble être
à l’origine de cette perturbation.
Protocole : exposition 1h à 25 ou 50 °C puis tâches cognitives répétées (x4) sous IRM.
Résultats : l’augmentation du temps de réaction au cours des 4 tâches est plus
prononcée dans la condition 50 °C.
Ce ralentissement est négativement associé au flux sanguin cérébral du cortex
préfrontal dorso latéral..
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESCOGNITION
Temperate
Heat

25. Nybo & Nielsen., J Applied Physiol, 2001
Protocole : exercice pédalage à 60 % VO2max à 18 et 40 °C, puis soutien 2 min d’une
contraction maximale volontaire. Stimulations électriques surimposées toutes les 30 sec.
Résultats : Force maximale décroit davantage en condition Hyperthermie. La stimulation
périphérique permet un retour aux valeurs Contrôle.
Le calcul du pourcentage d’activation volontaire révèle une diminution de l’activation
centrale en condition Hyperthermie.
HYPERTHERMIE ET
FATIGUE CENTRALE
L’hyperthermie détériore la capacité à
produire de la force de façon prolongée.
Cette incapacité résulte pour partie d’un
déficit d’activation centrale.
LA DÉRIVE DES SYSTÈMESCOGNITION

26. RÉGULATIONCOMPORTEMENTALE
Protocole : gérer son allure pour maintenir une pénibilité
d’effort de 16/20 à des ambiances thermiques de 15 °C,
25 °C et 35 °C.
Résultats : Pour conserver la pénibilité d’effort
constante, les sujets étaient contraints de réduire leur
allure de façon précoce dans la condition Hot (35 °C).
Tucker et al., J Physiol, 2006
FATIGUE CENTRALE
ET PERFORMANCE
La pénibilité de l’effort est exacerbée par
la chaleur est impose une redéfinition de
ses stratégies par rapport à une ambiance
tempérée.
À l’image de l’altération des fonctions
cognitives, la chaleur affecte la lucidité et
brouille les repères habituels sur soi.
3e place 2009 1ère place 2009
Championnat du monde de sauna
Protocole : 110 °C + vapeur d’eau toutes les 30 secondes
Objectif : le dernier qui sort gagne !
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES

27. Exercice maximal Exercice sous-maximal
VO2(ml/min/kg)
Puissance (Watts)
 Débit sanguin musculaire
 Débit sanguin cutané
Atteinte de la
fonction CV
SNC : déficit d’activation
Nybo & Nielsen, J Appl Physiol, 2001
Chaleur
Tempéré
EN BREF
LA DÉRIVE DES SYSTÈMES
Nybo, Rasmussen &
Sawka,
Compr Physiol, 2014
La contribution des facteurs
limitant la performance sportive en
endurance en ambiance chaude
dépend des durée, intensité, mode
et environnement d’exercice.

28. LA DÉRIVE … EXACERBÉE
HYPERTHERMIE
ET DÉSHYDRATATION

29. Sawka & Pandolf, 1990
Sawka et al., Body Fluid Balance, 1996
HYPERTHERMIE, DÉSHYDRATATION
ET SYSTÈME CV
 Stress thermique
 Débit sudoral
 Volume sang total
(hypovolémie)
T° HR
Le débit de sueur est proportionnel à la contrainte
thermique totale (exogène + endogène)
Il existe une relation étroite entre la quantité d’eau
perdue par le corps et le volume plasmatique.
Approximation du débit de sueur horaire chez les
coureurs en fonction de l’ambiance thermique.
LA DÉRIVE … EXACERBÉESYSTÈMECARDIOVASCULAIRE

30. Dérive du système cardiovasculaire pendant 120 minutes d’exercice en
chaleur (35 °C) à 62-65 % VO2max chez des cyclistes entrainés initialement
euhydratés puis progressivement déshydratés jusqu’à 4,9%.
DÉSHYDRATATION ET SYSTÈME CV
In Coyle & González-Alonso, Exer Sport Sci Rev, 2001
La dérive du système
cardiovasculaire à l’exercice
est amplifiée en ambiance
chaude lorsque l’athlète se
déshydrate.
Dérive
cardiaque
+
Dérive
cardiaque
+++
Des valeurs de fréquence
cardiaque maximale peuvent
être atteintes pour des
intensités sous-maximales.
 Exemple : -3 % poids de corps
 -15 % débit sanguin cutané.
LA DÉRIVE … EXACERBÉESYSTÈMECARDIOVASCULAIRE

31. THERMORÉGULATION
Réponses de débit sudoral et flux sanguin cutané chez des sujets hydratés et
déshydratés (5 % du poids de corps, BWL) soumis à un stress thermique.
DÉSHYDRATATION
ET THERMORÉGULATION
Sawka & Montain, Am J Clin Nutr, 2000
Thermo-
régulation
Thermo-
régulation

La déshydratation réduit la réponse de thermolyse ( sudation,
 convection) pour une même élévation de la température centrale.
La thermolyse semble déterminée par la régulation des fluides
(hypovolémie, rétention d’eau induite par l’hyperosmolalité).
LA DÉRIVE … EXACERBÉE

32. PERFORMANCESPORTIVE
DÉSHYDRATATION ET
PERFORMANCELe déclin de performance aérobie en état de
déshydratation est modérée par la température
cutanée ( HUMIDITÉ RELATIVE / ÉVAPORATION !!)
Le pourcentage de déshydratation détermine le
pourcentage de la décroissance de performance.
Sawka & Young, In Garrett & Kirkendell, Exer Sport Sci, 2000
 Exemple : en état de déshydratation de 3-4 %,
chaque augmentation de 1 °C de la température
cutanée au dessus de 27 °C induit une détérioration
de 1,3 % de la performance aérobie.
Pourcentage de déclin de la performance aérobie sous-maximale
par rapport à un état euhydraté en fonction de la température
cutanée en état de déshydratation de 3-4% du poids de corps
Statut hydrique
(volémie)
Température peau
(flux sanguin cutané)
Sawka et al., Exp Physiol, 2012
Performance
LA DÉRIVE … EXACERBÉE

33. VS. HYPERTHERMIE
DES STRATÉGIES
À COURT
ET MOYEN TERMES

34. L’HYDRATATION
EN AMBIANCE CHAUDE
DES STRATÉGIES À COURT ET MOYEN TERME

35. CHALEUR ET HYDRATATIONMÉTHODE
Lors de l’exercice, et notamment sous forte
chaleur, les repères sont altérés.
Des indicateurs simples peuvent alors aider à
définir le volume de boisson à ingérer.
Le débit de sueur
Mesure simple (par la pesée) qui
renseigne sur la quantité de liquides
perdue sur une période donnée.
La couleur des urines
Témoin de l’osmolalité de l’urine
(quantité d’électrolytes / volume
urinaire) ; permet d’inférer sur le
statut hydrique de l’organisme.
Capacité de vidange de l’estomac =
Volume de liquide digéré / Unité de temps.
0,8 – 1,2 L.h-1
 Optimiser l’hydratation ?
 Sudation parfois
supérieure !!
HYDRATATION ET
BESOINS HYDRIQUES

36. HYDRATATION ET
BESOINS HYDRIQUES
Les pertes en électrolytes dans la sueur sont plus
prononcées en état de déshydratation.
La sudation implique des pertes en
eau, mais aussi en électrolytes.
Protocole : 120 min de pédalage à 40 % VO2max à 38 °C,
60 % HR, en état hydraté ou déshydraté.
Morgan et al., Acta Physiol Scand, 2004
23 mM sodium 61 mM sodium
50 %
100 %
150 %
200 %
50 %
100 %
150 %
200 %
Protocole : déshydratation à 2 % du poids
de corps. Ingestion de 2 boissons différentes
en récupération et à hauteur de 50, 100,
150 ou 200 % du déficit.
Résultats : volume
urinaire en récupération
est moins important
avec boisson à 61 mM.
Les boissons d’effort contenant (CHO, Na+, Cl)
favorisent l’assimilation de l’eau par l’organisme
(CHO jusqu’à 10% = vitesse d’assimilation de l’eau).
 Volume plasmatique, resynthèse glycogénique,
maintien sensation de soif, plus savoureuses, etc.
Shirreffs et al., J Physiol, 1996
CHALEUR ET HYDRATATIONMÉTHODE

37. ACSM NATA AIS Gatorade NCAA
Before 500 ml : 2 hours 500-600 ml : 2-3 hours Ind 17 - 20 oz : 2 to 3 hours 17 - 18 oz : 2 hours
200-300 ml : 10-20 min 7-10 oz : 10 - 15 pre warm-up
During Regular Intervals 200-300 every 10-20 min Ind 7-10 oz every 10-15 min
8 oz every 10-15
min
After Equal to loss 150% of weight lost Ind 20-24 oz / lb 20-24 oz / lb
Temp 59o - 72o F 50o - 59o F Ind Cooled 50o - 59o F
Contents CHO and Sodium CHO and Electrolytres Ind CHO (6-7%) and Sodium -
HYDRATATION ET
RECOMMANDATIONS
Les lignes générales de bonne conduite suggèrent de
boire 4 – 5 gorgées de boisson toutes les 15 min.
À partir d’une hydratation basée sur une boisson
d’effort, une déshydratation jusqu’à 1 % du poids de
corps pourra constituer un repère. La sensation de soif
elle-même peut suffire (EXPÉRIMENTER !!)
Déshydratation vs. Hyponatrémie …
CHALEUR ET HYDRATATIONMÉTHODE

38. HYDRATATION
HYDRATATION ET
RECOMMANDATIONS
Les lignes générales de bonne conduite suggèrent de
boire 4 – 5 gorgées de boisson toutes les 15 min.
CHALEUR ET HYDRATATION

39. PRÉVENTION
HYPERHYDRATATION
ET HYPONATRÉMIE
 Car hydratation > déficit en fluides (dilution Na+)
Dans plupart des cas d’hyponatrémie,
une hausse du poids est constatée.
 Car libération inappropriée d’Arginine
Vasopressine (AVP) : hormone antidiurétique à
l’origine de la sensation soif.
Stratégique ?
NON
< 125 mM.L-1
Hew et al., Clin J Sports Med, 2003
 Concentration en sodium plasmatique
inférieure à la normale i.e., 135 mM.L-1
(< 125 mM.L-1 = hyponatrémie sévère)



Na+
Les coureurs les plus rapides sont ceux souffrant le
moins d’hyponatrémie (s’hydratent moins,
transpiration plus diluée).
13 %
des coureurs
de marathon
terminent en
hyponatrémie
Almond et al.,
NEJM, 2005
CHALEUR ET HYDRATATION

40. L’ACCLIMATATION
À LA CHALEUR
DES STRATÉGIES À COURT ET MOYEN TERME

41. L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR
DÉFINITION
Acclimatation
Exercice physique
Chaleur ambiante
Durée
Stresseurs
Acclimatisation
Vêtements
Humidité relative
Hydratation
- Mieux évacuer la chaleur ;
- Limiter la dérive des
systèmes physiologiques ;
- Mieux tolérer la chaleur.

42. L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR
AJUSTEMENTS
CARDIOVASCULAIRES
Buchheit et al., Scand J Med Sci Sports, 2011
Burk et al., EJAP, 2012
SYSTÈMECARDIOVASCULAIRE
Post-HA
Pré-HA
Tempéré
Protocole : 3 exercices de marche sur tapis :
tempéré (22 °C), chaud (42 °C) et chaud (42 °C)
après 10 jours d’acclimatation (42 °C, 18 % HR).
Résultats : FC inférieure après le stage (pendant
l’exercice et à l’épuisement).
Protocole : Acclimatisation (Qatar, 35 °C) de joueurs
de sport collectifs entraînés pendant 1 semaine).
Résultats : Expansion du volume plasmatique de ~8 %.
Pré Post
Le volume de sang total augmente (5 à 15%).
 La FC diminue pour une même intensité
d’exercice et se rapproche des valeurs en
ambiance tempérée.

43. CONTRIBUTIONS
AÉROBIE / ANAÉROBIE
Chalmers et al., Sports Med, 2014
Changements possibles de la distribution sanguine du
débit cardiaque à l’exercice à des intensités fixe (e.g., 15
km.h-1) et relative (e.g., 60 % VO2max).
Intensité fixe
Intensité
relative
MÉTABOLISME
La masse sanguine, plus importante, est redistribuée au profit
de la perfusion des muscles et de la peau.
En conséquence, la consommation d’oxygène est épargnée
(~5 %), et la contribution anaérobie à la synthèse énergétique
réduite ( déplétion glycogène, quotient respiratoire, lactatémie).
Houmard et al., MSSE, 1990
Sucre
Oxygène
Hypervolémie Perfusion
L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR

44. HYPERTHERMIE ET
SEUILS PHYSIOLOGIQUESChalmers et al., Sports Med, 2014
Nielsen et al., J Physiol, 1993
THERMORÉGULATION
Représentation des adaptations de la réponse sudorale à
l’acclimatationà la chaleur. A  B1, diminution du seuil de
sudation pour une élévation donnée de Tcore. B1  B2,
augmentation de la sudation pour une même Tcore.
Réponses de température centrale
d’un sujet s’acclimatant sur 10 jours,
à 40 °C, 10 % HR à ~50 % VO2max.
Les réponses sudorales et de vasodilatation
cutanée à l’élévation de la température
centrale sont déclenchées plus tôt (-0,1 à -
0,4 °C) et de façon plus importante.
La température centrale est plus basse au
repos, et son élévation en réponse à
l’exercice en chaleur est ralentie.
Pré
Post


L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR

45. RÉGULATION DES FLUIDES
Patterson et al., J Physiol, 2004
Sawka et al., Int J Sports Med, 1998
THERMORÉGULATION
Réponses de température centrale au cours de l’exercice en chaleur
en conditions déshydratés (Hypo, 5 % BWL) et hydratés (Eu) avant
(UA) et après (HA) une acclimatation à la chaleur.
Contenu plasmatique de repos au cours d’un protocole
d’acclimatation de 22 jours.
L’amélioration de la réponse thermique à
l’exercice en chaleur est en partie liée à une
régulation des fluides (sodium, potassium,
albumine).
En effet, lorsque l’athlète est hydraté, la
rétention d’eau associée à ces ajustement
favorise la stabilité de la température
interne au cours de l’exercice.
HA
L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR
Absorption Absorption

46. DIFFICULTÉ DE LA TÂCHE
ET CONFORT THERMIQUE
Sous 3 à 6 entraînements en chaleur, les sensations de pénibilité à
l’effort (difficulté) et de confort thermique (agréabilité) sont améliorées.
PERCEPTION
Protocole : 3 exercices de marche sur tapis : tempéré
(22 °C), chaud (42 °C) et chaud (42 °C) après 10 jours
d’acclimatation (42 °C, 18 % HR).
Résultats : Moindre pénibilité à l’exercice en chaleur.
Le moment d’épuisement intervient plus tard (90 min
vs. 165 min de pré à post-acclimatation).
Burk et al., EJAP, 2012
 L’amélioration de ces perceptions est reconnue pour influencer la
performance, indépendamment de la température interne.
L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR

47. EN BREF
BILANPHYSIOLOGIQUE
Les adaptations liées à l’acclimatation sont complexes : elles
impliquent les composantes cardiovasculaire, thermorégulatoire,
métabolique et perceptive du système physiologique.
HA
L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR

48. À court terme Par intermittence À moyen terme

Flow sanguin cutané.
 Volume de sang :
moindre contrainte
cardiaque.
 Confort thermique,
 Pénibilité de l’exercice.

État hydrique.

Sudation.

Économie énergétique.
Guy et al., Sports Med, 2014
L’ACCLIMATATION,
UN CONTINUUM
La durée du stage d’acclimatation
conditionne l’amplitude des
adaptations induites.
L’ACCLIMATATION À LA CHALEURMÉTHODE

49. UN CONTINUUM,
DES PROCÉDÉS
MÉTHODE
~40 °C
~50 %
HR
45 à 90
minutes
Les contraintes inhérentes aux entraînements peuvent
requérir d’adopter un plan d’acclimatation personnel.
Différents protocoles particuliers peuvent alors être
envisagés.
L’ACCLIMATATION À LA CHALEUR
Garrett et al., Sports Med, 2011

50. L’ACCLIMATATION À COURT TERME
Séance type
Maintenir pendant toute la séance
une pénibilité d’effort constante
(~7/10) : l’intensité d’exercice devra
alors progressivement être diminuée.
Doubler ma séance en chaleur par jour, si
mes autres entraînements me le
permettent ;
Ou envisager de m’échauffer / récupérer de
mon 2e entraînement en ambiance chaude ;
M’habiller de vêtements imperméables lors
de mes 2-3 derniers entraînements avant le
stage d’acclimatation.
Les plus
Optimiser les périodes précédant le
stage, et accentuer / prolonger le stress
thermique sur la durée du stage.
PROTOCOLE

51. ACCLIMATATION (STHA)
ET PERFORMANCE
Protocole : Acclimatation 5 jours consécutifs,
90’ à 39,5 °C, 60 % d’humidité relative.
-14 bpm
-4 sec
Test : 2000 m à 35 °C, 60 % HR.
Garrett et al.,
EJAP, 2012
L’ACCLIMATATION À COURT TERMEPERFORMANCESPORTIVE

52. L’ACCLIMATATION À COURT TERMEPERFORMANCESPORTIVE
Garrett et al., EJAP, 2009
ACCLIMATATION (STHA)
ET PERFORMANCE
Protocole : Acclimatation 5 jours consécutifs,
90’ à 40 °C, 60 % d’humidité relative, à 2
reprises (déshydratés, DEH et hydratés, EUH.
Test : tolérance à la chaleur pré / post.
Résultats : malgré un travail total inférieur au
cours du stage, l’acclimatation en condition DEH
préserve davantage le système cardiovasculaire.
Statut
hydrique
Adaptations

53. DES EFFETS
NON-NÉGLIGEABLES
L’ACCLIMATATION À COURT TERMEPERFORMANCESPORTIVE
« … principalement pour apprendre à rester lucide dans
ce type de condition, que l’on retrouve en compétition
durant plusieurs heures dans l’habitacle de la voiture »
« M’entraîner sous forte chaleur me donne l’impression
d’en faire davantage et surtout je me sens super bien
après. (…) me permet de ne pas exploser lors des
matchs disputés sous forte chaleur, que ce soit lors des
matchs du Top 14 ou des déplacements à l’étranger »
Benjamin Fall,
International du
XV de France
Marlène Broggi,
Pilote automobile
GT3
Garrett et al., Sports Med, 2011 Témoignages

54. L’ACCLIMATATION À MOYEN TERME
Maintenir pendant toute la séance
une pénibilité d’effort constante
(~6/10) : l’intensité d’exercice devra
alors progressivement être diminuée.
Augmenter la durée ou l’intensité de la
séance après quelques jours quand je
supporte mieux la chaleur, quitte à
fractionner la séance en deux ;
S’essayer à des séances de qualités pour
se familiariser à des repères d’épreuves;
Simuler ma préparation précompétitive en
chaleur (équipement, temps passifs, …).
Séance type
Les plus
PROTOCOLE
Optimiser chaque expérience en
chaleur afin de se rapprocher des
conditions réelles de la compétitions.

55. ACCLIMATATION (MTHA)
ET PERFORMANCE
Protocole : Acclimatisation 14 jours consécutifs au Qatar (~34 °C, ~18 % d’humidité relative).
77 min
Test : Trois contre-la-montre de 43,4 km en ambiance chaude (~37 °C) aux jours 1 (TTH-1), 6 (TTH-2) et 14
(TTH-3) du stage. Deux contre-la-montre au Danemark (~8 °C) avant et après le stage, dont les temps sont
moyennés (pas de différence de performance).
Racinais et al.,
MSSE, 2015
L’ACCLIMATATION À MOYEN TERMEPERFORMANCESPORTIVE
Tempéré Chaleur
HA
Malgré une puissance supérieure en TTH-3
comparé à TTH-1, la température centrale
reste moins élevée après l’acclimatisation.
69 min
66 min
-0,3 °C
TTH-1
TTH-3

56. ACCLIMATATION (MTHA)
ET PERFORMANCE
100%
60%
Phase II
Taper
(1 week)
Phase III
(Guadeloupe 10d)
(Paris 10d)
Phase IV
Taper
(12 days)
Phase I
Control training
(2 weeks)
100%
60%
PERFORMANCESPORTIVE
180
200
220
240
260
280
300
500
2000
3500
5000
6500
8000
9500
11000
12500
14000
15500
17000
18500
20000
PowerOutput(W)
Pre Post
180
200
220
240
260
280
300
500
2000
3500
5000
6500
8000
9500
11000
12500
14000
15500
17000
18500
20000
PowerOutput(W)
Pre Post
Protocole : Acclimatisation 10 jours consécutifs en Guadeloupe
(~30 °C, ~74 % d’humidité relative). Volume d’entraînement
similaire au volume à Paris. Présence d’un groupe Contrôle.
Test : Un contre-la-montre de 20 km en ambiance chaude (~35
°C, 50 % HR) avant et après le stage.
-43’’
-1’26’’
CAP Cyclisme
Natation
Étude INSEP 2014
L’ACCLIMATATION À MOYEN TERME

57. STHA - MTHA
ET PERFORMANCE
COURT TERME VS. MOYEN TERMEPROTOCOLEETPERFORMANCE
L’amplitude des gains de performance est
relative à la durée du stage d’acclimatation.
  HA < STHA < MTHA ~
tempéré

58. Sauna humide (>80 °C, 70 % d’humidité)
lors de mes jours off d’acclimatation (15 +
10 min avec étirements), douche froide
entre les 2 sessions ;
M’équiper de radiateurs + convecteurs
pour réaliser mes séances de jours off
en ambiance chaude ;
Sinon, m’habiller de vêtements
imperméables lors de ces séances off.
Séance type
Maintenir pendant toute la séance
une pénibilité d’effort constante
(~7/10) : l’intensité d’exercice devra
alors progressivement être diminuée.
Les plus
Conjuguer les expositions passives et
actives à la chaleur pour entretenir
l’acclimatation et prévenir le déclin des
adaptations déjà induites.
PROTOCOLE L’ACCLIMATATION PAR INTERMITTENCE

59. VS. HYPERTHERMIE
Protocole : Acclimatation (30 °C, 24 % d’humidité) 1 jour sur 2
pendant 10 jours.
Test : Intermittent pendant 15 minutes, répété jusqu’à
épuisement, à 30 °C et 27 % HR. Présence d’un groupe Contrôle et
d’un groupe Entraînement. Évaluation pré (A) et post (B)
acclimatation.
ACCLIMATATION (IHA)
ET PERFORMANCE
PERFORMANCESPORTIVE
Sunderland et al., Br J Sports Med, 2008
+33 %
L’ACCLIMATATION PAR INTERMITTENCE
Jour 1 Jour 3
Jour 2 Jour 4
…

60. VS. HYPERTHERMIE
Protocole : Acclimatisation (31-33 °C, 34-
50 % d’humidité) de joueurs entraînés de
sports collectifs, pendant 2 semaines.
ACCLIMATATION
ET PERSPECTIVES
PERFORMANCESPORTIVE
Racinais et al., IJSPP, 2013
L’ACCLIMATATION … POUR LE TEMPÉRÉ
HA
Chaud Tempéré
Test : « Drills », exercices physico-
techniques spécifiques au football, à 32 °C ;
« YOYO », test navette à allure incrémentée
jusqu’à épuisement, à 23 °C.
Les adaptations induites par la
contrainte thermique lors du stage
d’acclimatation expriment aussi
leur fonctionnalité lors d’ambiances
thermiques moins contraignantes

61. VS. HYPERTHERMIE
Protocole : 10 jours d’acclimatation (50 % VO2max à 40
°C) chez des cyclistes entraînés.
ACCLIMATATION
ET PERSPECTIVES
PERFORMANCESPORTIVE
Lorenzo et al., J Applied Physiol, 2010
L’ACCLIMATATION … POUR LE TEMPÉRÉ
Test : Puissance maximale aérobie, contre-la-montre
de 60 km, et détermination du seuil lactique, en
environnement froid (13 °C, 30 % d’humidité) et
chaud (38 °C, 30 % d’humidité), avant et après le stage
d’acclimatation
Les adaptations induites par la
contrainte thermique lors du stage
d’acclimatation expriment aussi leur
fonctionnalité lors d’ambiances
thermiques moins contraignantes (bis).
+5 %
+8 %
+6 %
+8 %
+5 %
+5 %
HA
VO2 max
Performance
Métabolisme
glycolytique

62. VS. HYPERTHERMIE
ACCLIMATATION
ET PERSPECTIVES
L’ACCLIMATATION … POUR LE TEMPÉRÉ
☐


63. LES STRATÉGIES
DE REFROIDISSEMENT
DES STRATÉGIES À COURT ET MOYEN TERME

64. LES STRATÉGIES DE REFROIDISSEMENT
DÉFINITION
Modalités
Timing
Effets recherchés
Type d’effort
- Aider à thermoréguler ;
- Retarder la dérive des
systèmes physiologiques ;
- Améliorer le confort.
Avant Pendant Après
Explosif
Sprints répétés
Prolongés

65. STRATÉGIES DE PRÉCOOLING
REFROIDISSEMENT
ET EXERCICE ANAÉROBIE
THERMORÉGULATION
Protocole : Répétitions de sprints à 22 °C, 40 %
d’humidité. Refroidissement par eau circulante
dans la veste, 75 min ou jusqu’à une baisse de
la température centrale de 0,5 °C.
Protocole : 45 secondes all-out à 35 °C, 60 %
d’humidité. Refroidissement combiné torse +
cuisses pendant 45 minutes.
2 conditions : avec et sans échauffement.
Le cooling musculaire est à éviter pour ce type d’effort
(sauf si échauffement).
Cheung & Robinson, J Sports Sci, 2004
Sleivert et al., Comp Biochem Physiol, 2001
La détérioration de la performance peut avoir trait :
- Au métabolisme anaérobie (enzymes glycolytique)s ;
- À la vitesse de conduction nerveuse ;
- À la fonction contractile ;
- À la compliance de la jonction muscle – tendon ;
☐☐Ø

66. REFROIDISSEMENT
ET SPORTS COLLECTIFS
10°C
-16°C
18°C
20 min
THERMORÉGULATION
Protocole : Répétitions de sprints à 33 °C, 51 % d’humidité.
Comparaison de différentes stratégies de refroidissement.
Castle et al., J Applied Physiol, 2006
Cooling
Control
20 min
☐

Protocole : 4x5 min (5 sec sprint + 50 sec allure libre), 32 °C, 50 % HR.
Duffield et al., JSCR, 2010
☐

Le précooling, employé au moins 20 min
au plus près du début de la compétition,
est préconisé.
L’amélioration de la performance peut
avoir trait :
- Au stockage différé de la chaleur ;
- À un stress perçu réduit ;
- À la préservation du recrutement
musculaire.
STRATÉGIES DE PRÉCOOLING

67. REFROIDISSEMENT
ET SPORTS EN ENDURANCE
THERMORÉGULATION
Protocole : Contre-la-montre de 30 min à 33 °C, 50 %
d’humidité. Refroidissement par bain froid à 14 °C, 20 min.
Duffield et al., MSSE, 2010
Le précooling (et les combinaisons de
refroidissement) est recommandé,
particulièrement si non-acclimaté.
L’amélioration de la performance peut
avoir trait :
- À une diminution du débit sudoral, de
la déshydratation, de la perfusion
musculaire en sang, de la VO2 ;
- Au volume et à la redistribution des
masses de sang, favorables à la stabilité
cardiovasculaire ;
- Aux mécanismes de thermorégulation ;
- À la température du cerveau ;
- Au confort thermique.
STRATÉGIES DE PRÉCOOLING
Eau 14 °C
20 min
198  25 W
178  26 W
88  9 % LT
78  9 % LT
10 °C – 10 min
20 min
Buste + Cuisses
30 min
Slushy 1 kg
+ 8W
☐

-1:06min
☐

Ross et al., MSSE, 2010
Protocole : Contre-la-montre de 46,4 km à 32-35 °C, 50-60 %
d’humidité. Comparaison de stratégies de refroidissement.

68. STRATÉGIES DE COOLING
REFROIDISSEMENT
ET EXERCICES RÉPÉTÉS
Passive
Active
CWI
WBC
THERMORÉGULATION
PAS CWT ACT WBC +5,4%
+3,4%
Changein[La-]b(mmol.L)
Schaal et al., APNM, 2013
Δ VO2peak
rMSSD (ms)
Protocole : Répétitions de ballets aquatiques, eau 28 °C, air 85%
d’humidité. Comparaison de différentes modalités de récupération.
Le cooling est recommandé pour les
efforts répétés. Les effets sont magnifiés
- pour les performances en chaleur, et
- si le froid appliqué est prolongé.
L’amélioration de la performance peut
avoir trait :
- À une plus grande activité du SNS ;
- À une baisse de [La-]b, FC, VE, RPE ;
- À une levée des mécanismes de fatigue
inhibiteurs.
☐

☐

☐


69. STRATÉGIES DE COOLING
REFROIDISSEMENT
ET COGNITION
THERMORÉGULATION
Protocole : Seize sujets, exposition 1 heure en passif à la
chaleur (50 °C, 50 % d’humidité) puis séquences de tâches
cognitives simples et complexes (33 min). Conditions
Contrôle, Chaleur et Chaleur + cooling tête.
Le cooling (frontal !) est conseillé. Fonctionnel sur les fonctions
cognitives impactées par la chaleur (tâches complexes).
L’amélioration de la performance peut avoir trait à :
- Une moindre déshydratation ;
- De moindres perturbations cardiovasculaires et du flux sanguin
cérébral ;
- Une température cérébrale et/ou un stress thermique réduits ;
- Une fatigue centrale (DA, 5-HT, perméabilité de la BHE) réduite.
Gaoua et al., Int J Hyperthermia, 2011
-14°C
Précooling
+ cooling
☐

SPATIAL SPAN
PATTERN RECOGNITION
MEMORY
Protocole : Deux équipes de football. Évaluations
cognitives avant, pendant et après 3 matches (2x45 min) à
~34 °C, ~63 % d’humidité. Stratégies de cooling combinées
Pré + Percooling.
Bandelow et al., Scand JMSS, 2010
☐

Eau
glacée
Tente : 25 °C
Précooling 15 min
Cooling 10 min

70. EN BREF
Wegmann et al., Sports Med , 2012
STATISTIQUES
L’utilisation du précooling
est vivement conseillé
pour les efforts en
endurance en chaleur,
sous réserve d’une
utilisation simple
(transport, coût, mise en
œuvre, etc.)
STRATÉGIES DE PRÉCOOLING

71. DES STRATÉGIES
INTERACTIVES ?
ACCLIMATATION ET REFROIDISSEMENT

72. ACCLIMATATION ET REFROIDISSEMENT
DES STRATÉGIES
INTERACTIVES ?
Étude INSEP, 2014
THERMORÉGULATION
35°C,
50% HR
35°C,
50% HR
La veste de froid abaisse la température cutanée avant
l’effort : le gradient thermique est augmenté, la dérive
cardiovasculaire limitée et le confort amélioré.
L’acclimatation à la chaleur améliore aussi la capacité à
dissiper la chaleur pendant l’effort.
?

73. DES STRATÉGIES
INTERACTIVES ?
PERFORMANCESPORTIVE
La veste de froid ne procure pas d’effets significatifs sur la
performance une fois complètement acclimaté à la chaleur.
-25 ± 64 sec
Modéré
-6 ± 64 sec
Trivial
r = 0.42 ; p < 0.01
Pour autant, elle semble rester utile
- pour des épreuves plus courtes (effet maximal en début d’effort)
- si couplée à d’autres stratégies (effet supérieur d’un froid plus
intense)
- pour des personnes partiellement acclimatées.
Étude INSEP, 2014
ACCLIMATATION ET REFROIDISSEMENT

74. DES STRATÉGIES
INTERACTIVES ?
PERFORMANCESPORTIVE ACCLIMATATION ET REFROIDISSEMENT

75. • Une ambiance thermique élevée est préjudiciable pour les sports d’endurance,
• Les stratégies d’acclimatation doivent inclure un protocole continu, proche de la
compétition et de durée entre 5-7 j (STHA) à 8-14 j (MTHA),
• Les méthodes de « cooling » ont prouvé leur efficacité avant un exercice à réaliser en
ambiance chaude, et deviennent primordial lorsque les athlètes ne sont pas
acclimatés,
• On enregistre de grands bénéfices pour les sports collectifs et les sports de durée
prolongée,
• Actuellement, l’efficacité des stratégies de refroidissement renvoie à une utilisation
combinant plusieurs méthodes (Ice-slushies & Ice-vest),
• Pour des athlètes acclimatés, les vestes de froid seront moins efficaces que si ils ne
l’étaient pas, mais restent cependant une stratégie intéressante en fonction de
niveau d’acclimatation.
TAKE HOME MESSAGE

76. Département de la Recherche - Laboratoire Sport, Expertise et Performance
L’EXERCICE EN AMBIANCE CHAUDE :
CONSTATS THÉORIQUES –
APPLICATIONS PRATIQUES
CYRIL SCHMIT– PHD
LABORATOIRE SPORT, EXPERTISE ET PERFORMANCE