Épreuve d’effort cardio-pulmonaire ou métabolique - 14/10/14
Cardio-pulmonary exercise testing: Principles
, J.-L. Edmé, S. HuloBienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
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Résumé |
L’épreuve d’effort cardio-pulmonaire ou métabolique (EFX) permet l’étude du parcours de l’oxygène (O2) de son inspiration à sa consommation musculaire (VO2). Elle permet ainsi d’identifier une dysfonction des organes qui participent à ce transport et consommation de l’O2 [1]. Elle est utilisée dans le cadre de l’exploration de dyspnée, d’une intolérance à l’effort ou pour statuer sur une aptitude à l’effort [2, 3].
Certains cadres réglementaires imposent cet examen : salariés travaillant en milieu hyperbare, salariés portant des appareils respiratoires isolants par exemple. La réalisation d’une EFX nécessite un matériel homologué et calibré à chaque examen. Les conditions atmosphériques dans lesquelles elle se réalise doivent être constantes après calibration des différents appareils de mesures car elles influencent les mesures de gaz respiratoires.
Avant sa réalisation, le médecin vérifiera l’absence de contre-indication médicale chez le patient, son traitement et son degré d’activité sportive. Les données biométriques du patient seront mesurées. Une surveillance électrocardiographique (ECG) est mise en place tout au long de l’EFX afin de détecter la survenue d’arythmie ou d’une ischémie myocardique.
L’EFX est généralement réalisée sur un cycle-ergomètre avec un protocole en rampe triangulaire incrémentale correspondant à une augmentation programmée constante de la charge imposée par paliers de 10–20W/min. Après une phase initiale de repos puis d’échauffement, l’effort dure de 8 à 15min en moyenne. Une fois la VO2 pic atteinte, le patient continue à être surveillé pendant une phase de récupération de 6minutes.
Le métabolisme de base correspond à la consommation en O2 de l’organisme en situation de repos, i.e. en dehors de tout stress thermique et activité physique [3]. Il est de 3,5ml/kg/min. Le MET « Metabolic Equivalent of the Task » est une unité commode pour exprimer une consommation en O2 : 1 MET=3,5ml/kg/min. Une marche à 1km/h en terrain plat requiert une consommation d’O2 d’environ 1 MET. Ainsi si un patient a une VO2 pic de 10,5ml/kg/min, soit 3 MET, il est attendu que ce patient puisse soutenir un effort de marche à une vitesse maximale de 2km/h (2 MET+1 MET nécessaire pour le métabolisme de repos).
L’O2 est consommé au niveau des mitochondries afin d’oxyder des glucides et des lipides et ainsi participe à la production d’ATP (Adénosine TriPhosphate) nécessaire au fonctionnement musculaire. Le quotient respiratoire (QR=VCO2/VO2) mesuré au niveau mitochondrial dépend des substrats oxydés : QR=1 pour le glucose et QR∼0,7 pour les lipides. En condition stable, le quotient d’échange gazeux respiratoire mesuré à la bouche du patient (RER=VCO2/VO2) est égal au QR. Il est ainsi possible d’appréhender le type de substrat utilisé (ratio glucose/lipide) par les muscles lors d’un effort par l’étude du RER.
Au-delà d’une certaine puissance d’effort (environ 50 % de la puissance maximale développée), une hyperventilation apparaît en raison de la perception par le système nerveux central de l’importance de l’effort à fournir. Cette hyperventilation est responsable d’une épuration à la bouche de CO2 (VCO2) plus importante que ne le laisserait penser la consommation en oxygène de l’organisme (VO2), i.e. VCO2/VO2>1. Ce seuil appelé seuil ventilatoire SV1 est contemporain de l’apparition d’une sensation d’essoufflement, de pénibilité de l’effort. Il correspond au moment où le patient n’a plus la possibilité de parler pendant l’effort. Il est important d’avoir en tête que dans la vie quotidienne, i.e. en dehors d’une activité sportive, les activités physiques ne vont que très rarement dépasser l’intensité d’effort fournie à SV1. La consommation en oxygène au seuil SV1 permet donc d’appréhender la vraie limite fonctionnelle du patient à l’instar de la VO2 pic.
La VO2 augmente de façon linéaire avec la puissance de l’exercice jusqu’à atteindre son maximum (VO2 pic au moment de la puissance maximale aérobie). Les critères de maximalité de l’EFX sont un RER>1,15, des lactates artériels>6mmol/L, une fréquence cardiaque (Fc)>85 % de la fréquence maximale théorique ou des symptômes motivant l’arrêt de l’effort.
La valeur de la VO2 pic permet d’appréhender les adaptations cardio-circulatoires au cours de l’effort (2). Selon l’équation de Fick, la VO2 est le produit du débit cardiaque (Qc) par l’extraction périphérique de l’O2 (C(a–v)O2). Comme Qc est le produit du volume d’éjection systolique (VES) par la fréquence cardiaque (Fc), le pouls d’O2 (VO2/Fc) équivaut au produit [VES×C(a–v)O2]. Ainsi, une anomalie du pouls d’O2 est le reflet d’une dysfonction de la contractilité du cœur (cardiopathie dilatée hypokinétique, ischémie myocardique…) ou de l’extraction périphérique de l’O2 (anémie, HbCO).
Une limitation respiratoire de la capacité aérobie est détectée par la survenue d’un trouble de l’hématose (hypoxémie et/ou hypercapnie) ou une amputation de la réserve ventilatoire (débit ventilatoire expiré au pic proche de 40 fois le VEMS de repos) [2].
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Mots clés : Capacité aérobie, Aptitude, Interprétation
Plan
Vol 75 - N° 5
P. 538-539 - novembre 2014 Retour au numéro
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