Apport de l’hypoxie dans l’activité physique

Apport de l’hypoxie dans l’activité physique chez la personne ayant une obésité

Réaliser un programme d’activité physique en hypoxie serait bénéfique pour la gestion du poids et pourrait donc être un outil thérapeutique intéressant pour les personnes ayant une obésité. En plus des bienfaits sur la perte de poids, l’hypoxie pourrait améliorer certaines comorbi‑ dités cardiométaboliques ou mécaniques liées à l’obésité. En revanche, certaines comorbidités peuvent être exacerbées par le manque d’oxygène.

L’objectif de cette revue était de proposer un état des lieux des articles concernant l’usage thérapeutique de l’hypoxie comme traitement de l’obésité, d’évaluer les risques et les modalités recommandées dans la pratique.

Développement : L’apport de l’hypoxie lors d’un programme d’activité physique est bénéfique pour la perte de poids, la diminution du taux de masse grasse, l’Indice de Masse Corporelle (IMC) et le tour de taille. Elle offre, de plus, l’avantage de pouvoir s’entraîner à des intensités plus basses, diminuant ainsi les charges mécaniques sur les articulations. Des améliorations des paramètres physiologiques comme la sensibilité à l’insuline sont possibles.

Discussion/Conclusion : Outre les effets probants de l’hypoxie sur la composition corporelle de la personne ayant une obésité, aucun événement indésirable n’a été relevé dans les études réalisées jusqu’à présent. L’entraînement en hypoxie pourrait donc être un outil de traitement intéressant et sûr pour la personne ayant une obésité. Des études supplémentaires permettront de clarifier les modalités adéquates alliant efficacité et sécurité pour le patient, de comprendre le mécanisme entraînant la perte de poids et d’offrir des réponses plus précises sur l’effet de l’hypoxie sur les comorbidités liées à l’obésité.

Introduction

La prévalence de l’obésité dans les pays occidentaux est en constante augmentation provoquant une hausse des comorbidités qui l’accompagnent (diabète de type II, hypertension, maladies cardio-vasculaires, etc.).⁽¹⁾ L’obésité étant considérée comme la deuxième cause de mort prématurée évitable après le tabac⁽²⁾, il est important de trouver des prises en charge efficaces pouvant aider ces personnes dans la perte de poids et la diminution des comorbidités associées⁽¹⁾. L’activité physique est considérée comme indispensable pour la prévention et le traitement de l’obésité⁽³⁾. Elle est essentielle pour diminuer le risque cardio-vasculaire et la mortalité. L’étude de Lee et al. (1999), évaluant près de 22 000 hommes, a montré que l’obésité n’augmente pas le risque de mortalité chez les hommes actifs⁽⁴⁾. Ainsi, une personne en état d’obésité réalisant de l’activité physique régulièrement n’a pas plus de risque de mortalité qu’une personne ayant un indice de masse corporelle (IMC) dans la norme. Dès lors, les personnes ayant une obésité devraient être encouragées à améliorer leur condition cardio-respiratoire en pratiquant une activité physique régulière d’intensité modérée, qui leur sera bénéfique, même si elles restent en surpoids⁽⁴⁾. Toutefois, l’adhérence au traitement est difficile, notamment du fait que les personnes ayant une obésité souffrent fréquemment de douleurs ostéo-articulaires provoquées par une charge mécanique plus importante sur leurs articulations⁽⁵⁾. Il faudrait donc encourager la réalisation d’une activité physique tout en allégeant les contraintes sur leurs articulations. En ce sens, travailler en hypoxie pourrait être un bon allié dans la gestion du poids, car elle permet de diminuer les contraintes sur les articulations tout en maintenant une stimulation cardiométabolique importante⁽⁶⁾. Elle pourrait ainsi favoriser la perte de poids⁽⁷⁾.

Hypoxie

La médecine hypoxique est en plein essor. Le nombre de salles hypoxiques créées récemment et l’attribution en 2019 du prix Nobel de médecine pour les travaux de Kaelin, Ratcliffe et Semenza sur « la façon dont les cellules détectent et s’adaptent à la disponibilité de l’oxygène » l’attestent⁽⁸^,⁹⁾. L’hypoxie consiste à réduire la quantité d’oxygène distribuée aux tissus par une diminution de la saturation en oxygène du sang artériel⁽¹⁰⁾. Elle peut être réalisée soit par un changement de pression barométrique (altitude réelle, chambres hypoxiques hypobariques), soit par une diminution de la fraction d’oxygène inspirée (chambres hypoxiques normobariques)⁽¹⁰^,¹¹⁾. Ces modifications induisent une diminution de la pression inspirée d’oxygène puis une diminution de la pression artérielle en oxygène qui entraîne une augmentation de la ventilation pour maintenir l’apport en oxygène aux tissus⁽¹¹⁾.

Ces stimuli d’hypoxie peuvent être obtenus par « l’Intermittent Hypoxic Exposure » (IHE) ou « l’Intermittent Hypoxic Training » (IHT). L’IHE correspond à une exposition passive à l’hypoxie de quelques minutes à quelques heures, répétées sur plusieurs jours⁽¹²⁾. L’IHT est en revanche une pratique physique active dans des conditions d’hypoxie. Le reste de la journée se déroule en normoxie⁽¹²⁾. Différentes options découlent alors de ces pratiques : s’entraîner en altitude et vivre en plaine, s’entraîner en altitude et vivre en altitude ou vivre en altitude et s’entraîner en plaine⁽¹²⁾. Ces différentes méthodes sont utilisées depuis des dizaines d’années pour améliorer la performance des athlètes⁽¹³⁾. Désormais, l’hypoxie est également étudiée sur le plan thérapeutique notamment avec des personnes âgées⁽¹⁴⁾, des personnes ayant de l’hypertension⁽¹⁴⁾, du diabète⁽¹⁵⁾ ou un cancer⁽¹⁶⁾. Comme l’hypoxie semble avoir un effet sur la perte de poids, elle pourrait être un outil thérapeutique intéressant pour la prise en charge de personnes ayant une obésité⁽¹⁴⁾. Plusieurs essais ont donc étudié les effets d’un entraînement en hypoxie chez la personne ayant une obésité⁽⁷^,¹⁷^–²⁰⁾.

Il existe deux formes d’hypoxie. La première, celle visée dans cet article, est l’utilisation de la baisse d’oxygène dans l’air inspiré comme moyen de traitement. La deuxième, physio-pathologique, est fréquemment retrouvée dans la pathogenèse de la maladie⁽²¹⁾. En effet, les personnes ayant une obésité sont sujettes à une inflammation chronique du tissu adipeux probablement causée par un manque d’oxygénation⁽¹⁴⁾. Il s’agit donc d’une forme d’hypoxie physiologique délétère pour le patient, car cette inflammation provoque une augmentation du stress oxydatif dans le tissu adipeux et joue un rôle important dans le développement de comorbidités liées à l’obésité⁽¹⁴⁾.

De plus, les patients ayant une obésité ont souvent des syndromes d’apnées du sommeil⁽²¹⁾. Par le biais d’hypoxie tran-sitoire, ces apnées augmentent les risques cardiovasculaires⁽²²⁾. Cette hypoxie pourrait, selon certains, encourager une activation persistante du système nerveux sympathique et aggraver l’hypertension⁽²³⁾ déjà répandue chez la personne en état d’obésité⁽¹⁾.

Dans ce contexte, les personnes souffrent donc fréquemment du manque d’oxygène. Dès lors, on peut penser qu’ajouter une hypoxie volontaire pourrait être potentiellement délétère. De plus, cette population présente un risque augmenté de mal aigu des montagnes⁽²⁴⁾, c’est-à-dire un ensemble de symptômes retrouvés en altitude pouvant conduire à un œdème cérébral ou un œdème pulmonaire⁽²⁵⁾. Enfin, bien que des études soient encore nécessaires pour le confirmer, s’entraîner en hypoxie pourrait augmenter le risque de chute en raison de la fatigue neuromusculaire induite par le manque d’oxygène⁽⁶⁾.

Étant donné que l’hypoxie joue un rôle dans la pathogenèse mais également dans les comorbidités liées à l’obésité, les risques de l’usage thérapeutique de l’hypoxie comme traitement de l’obésité doivent être évalués précautionneusement⁽²¹⁾.

L’objectif de cette revue narrative était d’évaluer si l’utilisation de l’hypoxie lors d’une activité physique est bénéfique pour l’amélioration de la composition corporelle et la santé cardio-métabolique des personnes souffrant d’obésité. Elle visait également à évaluer les risques de cette pratique et définir les modalités d’application à utiliser en clinique.

Développement

Effets de l’hypoxie dans un programme d’activité physique chez la personne ayant une obésité

Composition corporelle

Plusieurs travaux, comprenant entre 20 et 86 participants, se sont penchés sur la réalisation d’un effort physique en hypoxie (IHT) pour encourager la perte de poids de la personne souffrant d’obésité⁽⁷^,¹⁷^,¹⁹^,²⁰^,²⁶^–²⁹⁾. Sur les huit études traitant ce sujet, cinq montraient une diminution significative du poids après un entraînement en hypoxie⁽⁷^,¹⁷^,¹⁹^,²⁷^,²⁹⁾. Deux études retrouvaient un effet supérieur de l’hypoxie par rapport à une intervention en normoxie⁽⁷^,¹⁹⁾ alors que trois études ne montraient pas d’effet de l’hypoxie sur la perte de poids⁽²⁰^,²⁶^,²⁸⁾ (voir tableau 1). Même si les études ne sont pas toutes unanimes, l’activité physique en hypoxie améliorerait la gestion du poids chez l’adulte ayant une obésité⁽⁷^,¹²^,¹⁹^,²¹⁾ et réduirait la quantité de masse grasse⁽²⁰^,²⁷⁾. Ces résultats sont corroborés par une récente revue de littérature qui a évalué l’effet de l’hypoxie lors de l’activité physique sur le poids, l’IMC et le tour de taille⁽³⁰⁾.

Le processus entraînant la perte de poids en condition hypoxique réserve encore quelques inconnues⁽³¹⁾. La perte de poids proviendrait d’un réajustement de la balance énergétique dû à une diminution de l’apport énergétique⁽³¹⁾. Une réponse neuro-endocrine (métabolisme de l’ATP modifié) à ce réajustement pourrait également contribuer à cette perte de poids⁽²¹⁾. Une baisse de la sensation de faim chez les patients pourrait entrainer une diminution de l’apport énergétique via le rôle modulateur de certaines hormones comme la leptine (hormone anorexigène)⁽¹²^,²¹⁾ et cela même lors d’expositions courtes (dès 60 minutes)⁽³²⁾. Une revue évaluant l’effet de l’hypoxie sur la régulation hormonale de l’appétit rappelle que l’influence de l’hypoxie sur les marqueurs hormonaux reste floue. Selon les auteurs de cette revue, la diminution de la ghréline, hormone orexigène, pourrait être liée à la perte de poids, mais très peu d’études existent sur le sujet et particulièrement chez la personne ayant une obésité⁽³³⁾. De futures études sur l’effet aigu et chronique de l’hypoxie sont nécessaires pour enrichir nos connaissances sur la modulation des hormones de l’appétit par l’hypoxie et sa cinétique dans la santé et la pathologie⁽³³⁾.

Santé cardiovasculaire

Au niveau de la santé cardiovasculaire, une étude de 2019 a mis en évidence que la pratique d’activités physiques dans des conditions hypoxiques pourrait augmenter les effets favorables de l’exercice sur la sensibilité à l’insuline chez des sujets en état d’obésité atteints de syndrome métabolique⁽¹⁸⁾.

Bien que le résultat soit encore discuté⁽¹⁷^,²⁰⁾, l’hypoxie permettrait, de surcroît, de réduire la tension artérielle sous l’effet d’une vasodilatation périphérique générée par une augmentation du diamètre des artérioles et une diminution des résis-tances périphériques chez la personne ayant une obésité⁽⁷⁾.

Système musculosquelettique

En plus des bénéfices sur la composition corporelle et certains paramètres physiologiques, l’hypoxie offre l’avantage de pouvoir réduire les charges mécaniques sur les articulations⁽¹⁷^,³⁴⁾. Lors de la marche, elle permet d’arriver aux mêmes effets métaboliques alors que la vitesse de marche est réduite (jusqu’à -8,9 %)⁽²⁸⁾, allégeant ainsi le système musculosquelettique des personnes ayant une obésité⁽⁶^,³⁴⁾ d’une partie de la charge mécanique⁽⁵⁾. L’hypoxie réduirait donc la charge mécanique sur les articulations par deux mécanismes : la perte de poids engendrée ainsi que la diminution de l’intensité d’entraînement. Cela pourrait contribuer à réduire le risque d’ar-throse⁽²⁸⁾ ou de blessures orthopédiques, qui sont des obs-tacles aux mouvements chez la personne ayant une obésité⁽²⁰⁾.

En résumé, l’ajout de l’hypoxie dans la prise en charge de l’activité physique de la personne ayant une obésité semble être un complément thérapeutique intéressant pour améliorer la composition corporelle tout en diminuant les charges mécaniques. Avec des modalités de prise en charge optimales, elle pourrait être un outil pour la prévention et le traitement des dysfonctions métaboliques et cardiovasculaires de la personne ayant une obésité⁽²¹⁾.

Modalités de traitement

Niveau d’hypoxie

Les travaux d’Urdampilleta et collaborateurs recommandent une saturation (SpO₂) entre 75 % et 80 % pendant l’effort et 80-89 % pendant le repos correspondant à une fraction inspirée d’oxygène (FiO₂) de 16,7 %-11,2 % ou à une altitude de 2000-5000 m⁽¹²⁾. En comparaison, en normoxie au repos, la saturation est dite anormale en dessous de 95 %⁽³⁵⁾. Pour des raisons de sécurité, Girard et al., 2017 recommandent de ne pas dépasser 3500 m d’altitude pour des personnes ayant une obésité⁽⁶⁾. D’après les travaux existants sur l’obésité, il semblerait qu’une perte de poids soit retrouvée dès 17,2 % de FiO₂⁽²⁷⁾ (correspondant à environ 1500m d’altitude). La majorité des travaux définissait l’intensité d’hypoxie en fonction de la FiO₂ ou de l’altitude. Toutefois, le niveau de désaturation en réponse à l’hypoxie peut être différent selon les individus du fait de la variabilité interindividuelle à la réponse à l’hypoxie⁽¹⁰⁾. Il serait plus judicieux d’utiliser une SpO₂ fixe et viser une désaturation sous les 90 % afin que, comme expliqué par la courbe d’oxyhémoglobine, la chute de la pression partielle artérielle soit plus conséquente. Une désaturation au-dessus de 90 % a peu d’effet sur la pression partielle artérielle⁽¹²⁾. Dans tous les cas, il est conseillé d’augmenter le niveau de désaturation progressivement afin de laisser le temps à l’organisme de s’adapter⁽¹²⁾.

Contenu de la séance

Au niveau du contenu de la séance, les auteurs s’accordent sur l’importance de combiner aérobie et force pour diversifier les stimuli en hypoxie et engendrer de nouvelles adaptations de l’organisme^(10,30). Il est par exemple conseillé de réaliser 40-60 min d’exercices dont 20 min de force et 40 min d’exercices aérobiques et ceci, durant 4 à 6 semaines⁽¹²⁾. Ce dernier point paraît particulièrement important : les prises en charge en hypoxie les plus longues ne sont pas forcément les plus efficaces, car il semblerait qu’un plateau apparaisse si les stimuli ne sont pas modifiés et adaptés en termes d’intensité d’exercice, de durée ou de niveau d’hypoxie⁽¹⁰^,¹⁷⁾. Certains auteurs ont mis en évidence une stabilisation des effets à trois mois⁽¹⁷⁾.

Type d’entraînement : continu ou intermittent

Si pendant longtemps l’exercice physique sous forme continue était la panacée pour la gestion du poids de la personne ayant une obésité (par exemple, vélo à 60-75 % de la fréquence cardiaque maximale pendant 60 à 90 min et cela, trois fois par semaine)⁽¹⁰⁾, de plus en plus d’études encouragent désormais la pratique d’entraînements intermittents⁽¹⁰⁾. Cela pourrait toutefois ne pas s’appliquer à l’hypoxie car les résultats des entraînements intermittents en altitude simulée sont par-tagés. L’étude de Kong et al. 2017, n’a trouvé aucune amélioration du poids et de la masse grasse lors d’une intervention avec sprints répétés (pour les modalités, se référer au tableau 1)⁽²⁶⁾. Au contraire, l’essai de Camacho-Cardenosa et al. 2018 a démontré que l’entraînement par intervalles à haute intensité (High Intensity Interval Training – HIIT) en hypoxie normobarique comparé au même programme en normoxie permettait de réduire la masse grasse de la personne ayant une obésité tout en encourageant la prise de masse maigre⁽²⁷⁾. En attendant d’autres études, l’entraînement en continu semble donc être à privilégier en condition hypoxique.

Influence de l’hypoxie sur différents paramètres (adapté de Camacho‑Cardenosa, 2019)

Et chez les adolescents ?

A notre connaissance, seuls deux essais contrôlés randomisés ont évalué les effets de l’hypoxie chez l’adolescent ayant une obésité. L’étude de De Groote et al. 2018 a mis en évidence que six semaines d’activité physique en hypoxie à 2 800m (FiO₂ 15 %) permettaient d’améliorer le métabolisme du glucose (niveaux de glucose/d’insuline plasmatiques et consommation de carbohydrates pendant l’exercice) alors que ces résultats n’étaient pas retrouvés en normoxie⁽²⁹⁾. La circonférence, l’IMC et la masse grasse étaient diminués de façon identique entre les deux groupes. Enfin, la tension artérielle était inchangée pendant le post programme en hypoxie démontrant que les adolescents diabétiques de type 2 ou résistants à l’insuline bénéficient plus de l’hypoxie que des adolescents hypertendus⁽²⁹⁾.

L’étude de Yang et al. 2018 a évalué la plus-value de dormir à 2 700m d’altitude (FiO₂ = 14,7 %) après un programme d’activité physique en normoxie. Leurs résultats démontrent que l’hypoxie a des effets supérieurs sur la perte de poids et la gestion de l’appétit (augmentation de GLP-1, hormone de la satiété)⁽³⁶⁾. Réaliser une activité physique au niveau de la mer et dormir en altitude pourrait être, bien que pas évidente à mettre en place, une méthode intéressante dans la prise en charge de l’obésité chez les adolescents, notamment pour prévenir la reprise de poids⁽³⁶⁾.

Discussion

Les premières études sur l’activité physique en hypoxie pour les personnes ayant une obésité ont montré des résultats intéressants concernant la gestion du poids, la masse grasse, voire même les dysfonctions métaboliques, dans des conditions qui diminuent les charges engendrées par les efforts physiques.

Effets secondaires

Théoriquement, l’exposition à l’altitude pourrait entraîner, chez ces patients, un risque accru en raison de leur plus grande susceptibilité au mal aigu des montagnes et de leurs fréquentes comorbidités qui peuvent être aggravées par l’hypoxie⁽²¹⁾. Toutefois, les études réalisées jusqu’à ce jour sur les personnes ayant une obésité ne mentionnent pas d’événements indésirables. Il semble donc qu’une bonne tolérance soit observée et qu’aucun symptôme majeur n’ait été déve-loppé lors de l’exposition en hypoxie rendant le dispositif potentiellement peu risqué pour cette population malgré les risques évoqués plus haut.⁽²¹⁾.

Hétérogénéité des articles

D’autres essais contrôlés sont nécessaires pour confirmer que l’exposition à l’altitude chez les personnes ayant une obésité est sans risque et n’entraîne pas d’effets indésirables ainsi que pour définir la combinaison optimale entre hypoxie et activité physique pour l’amélioration des paramètres cardiométaboliques⁽³⁰⁾.

En effet, la littérature abordant l’activité physique en hypoxie chez la personne ayant une obésité est particulièrement hétérogène. Ainsi, les programmes d’IHT et d’IHE peuvent différer grandement d’un programme à un autre en termes de niveau d’altitude, de durée d’exposition en hypoxie ou de type d’hypoxie (hypoxie normobarique ou hypobarique). De même, les programmes d’activité physique peuvent également être hétérogènes concernant le type d’exercice effectué, son intensité et sa fréquence⁽¹⁴⁾. Comme résumé par Millet et al. : « différentes combinaisons de ces deux facteurs doivent faire l’objet d’études plus approfondies afin d’identifier les schémas d’exercices hypoxiques optimaux et personnalisés »⁽¹⁴⁾. Il est donc difficile de déterminer, sur la base des études présentées dans cette revue, les modalités les plus efficaces. Or, il serait essentiel de pouvoir fournir des directives pratiques pour le conditionnement hypoxique afin de maximiser les bénéfices et limiter les risques⁽³⁷⁾.

Piste de recherches futures

L’activité physique en hypoxie semble prometteuse pour la gestion du poids de la personne ayant une obésité⁽³⁰⁾. Actuellement, il est, en revanche, difficile d’affirmer que la santé générale est améliorée de manière plus importante avec une activité physique réalisée en hypoxie plutôt qu’en normoxie⁽¹⁰⁾. Considérer l’hypoxie comme traitement de l’obésité étant relativement nouveau, il existe de nombreuses possibilités pour réaliser de futures recherches visant à améliorer la santé cardiométabolique et encourager la perte de poids de la personne ayant une obésité⁽¹⁰⁾ tout en limitant la charge mécanique et la douleur⁽⁶⁾. Ces travaux devront en outre évaluer systématiquement les inconvénients potentiels associés à l’hypoxie, tels que les apnées obstructives du sommeil ou le mal aigu des montagnes, pour développer des protocoles optimaux et sûrs d’hypoxie passive et active pour la personne ayant une obésité⁽¹⁰⁾.

Conclusion

L’hypoxie semble avoir un effet positif sur la gestion du poids des personnes ayant une obésité ainsi que sur certains paramètres physiologiques. Les études ont toutefois des résultats divergents et des travaux supplémentaires sont nécessaires. Ils permettront d’améliorer la compréhension des mécanismes permettant la perte de poids et définir des recommandations claires concernant les modalités des programmes d’activité physique en hypoxie. L’aspect sécuritaire des programmes alliant hypoxie et activité physique doit prendre une place prépondérante au vu des risques potentiels pour cette population même si les études réalisées jusqu’à présent n’ont montré aucun effet indésirable de l’hypoxie.

Implications pour la pratique

• L’apport de l’hypoxie lors d’un programme d’activité physique pourrait faciliter la modification de la composition corporelle plus efficacement qu’un programme d’activité physique simple en normoxie tout en limitant la charge mécanique.

• Elle pourrait diminuer certaines comorbidités liées à l’obésité comme le diabète notamment par une amélioration de la sensibilité à l’insuline.

• Malgré les risques théoriques, une bonne tolérance de l’hypoxie et aucun effet indésirable n’ont été constatés dans les études.

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