HYDRATATION DU SPORTIF. Dr Bruno Melin. Département des Facteurs Humains CRSSA La Tronche

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1 HYDRATATIN DU SPRTIF Dr Bruno Melin Département des Facteurs Humains CRSSA La Tronche

2 METABLISME DE L EAU DANS L RGANISME I- Les compartiments liquidiens 1.1 Répartition et composition des liquides dans l organisme 1.2 Mouvements d eau entre les compartiments II- Entrées et sorties d eau et mécanismes de régulation de ces mouvements 2.1 Entrées et sorties d eau 2.2 Mécanismes de régulation

3 I- LES CMPARTIMENTS LIQUIDIENS 1.1 Répartition et composition des liquides eau totale : 60 % du poids corporel (pc) (44 litres pour un adulte masculin de 72 kg) compartiment intracellulaire : 40 % du pc (28 l) compartiment extracellulaire : 20 % du pc (16 l) - liquide interstitiel : 15 % - plasma : 4% - eau transcellulaire : 1 % composition différente en électrolytes (Na +, K + ) concentration osmolaire à peu près identique

4 I- LES CMPARTIMENTS LIQUIDIENS 1.2 Mouvements d eau entre les compartiments Mouvements entre compartiments extra et intracellulaire extracellulaire intracellulaire Posm 1 Posm 2 si Posm1>Posm2 : H 2 si Posm1<Posm2 : Mouvements entre plasma et liquide interstitiel - mécanisme de Starling - mécanismes de diffusion pôle artériel Pression hydrostatique 35 mmhg H 2 capillaire Pression oncotique 25 mmhg pôle veineux Pression hydrostatique 15 mmhg H 2

5 II(A)- ENTREES ET SRTIES D EAU Référence : jeune adulte masculin (72 kg) (repos - confort thermique) liquides corporels : eau + substances dissoutes Entrées 2600 ml/jour eau de boisson 1300 ml eau des aliments 1000 ml Eau totale 44 litres eau endogène 300 ml Sorties 2600 ml/jour fécès ml respiration 400 ml peau 500 ml urines 1500 ml

6 II(B)- MECANISMES DE REGULATIN Contrôle des apports hydriques la soif : régulateur principal des apports - Récepteurs internes de l espace hydrique intracellulaire (parois ant du 3 ème ventricule et aires juxtaposées : sensibles à [Na + ]) de l espace hydrique extracellulaire (gros vx veineux : volémie, parois des ventricules cérébraux : milieu interstitiel) - Récepteurs externes apprécient la quantité des entrées (tractus digestif) mécanismes innés et acquis comportement dipsique anticipatoire - Centres intégrateurs hypothalamus latéral et noyau supraoptique Certaines circonstances où la soif ne permet pas de restaurer correctement les pertes : exercice musculaire, diurétiques

7 II(B)- MECANISMES DE REGULATIN Contrôle des pertes hydriques Au niveau rénal - Arginine vasopressine (AVP) ou hormone antidiurétique (ADH) -Aldostérone - Peptide atrial natriurétique (ANP) -Catécholamines

8 Unité fonctionnelle du rein : le néphron filtration glomérulaire fraction filtrée diurèse et natriurèse ANP H 2 Aldostérone échange Na + -K + Urée 180 l de plasma filtrés/24 h H 2 Na + K + K + Na + K + CRTICALE Na + Na msm H msm MEDULLAIRE EXTERNE NaCl K msm 500 msm Na + H 2 AVP réabsorption H msm H 2 NaCl 700 msm MEDULLAIRE INTERNE 900 msm 1200 msm H 2 NaCl Urée 900 msm Na msm H 2 1,5 l d urine par 24 h

9 Position du problème à l exercice L exercice physique s il est prolongé ou réalisé en ambiance chaude peut s accompagner, pour des raisons de thermolyse sudorale, d importantes pertes en eau et en sels minéraux Ce déséquilibre hydrominéral peut avoir des conséquences défavorables sur la capacité physique et la santé (risques d accidents graves)

10 PERTES EN EAU PENDANT L EXERCICE voies respiratoires débit ventilatoire P H2 ambiante - P H2 air expiré de 60 à 150 ml/h (exercices de 50 à 80% V 2 max) voies urinaires hormones de l épargne hydrosodée stimulation sympathique en amont du glomérule voies cutanées les plus importantes quantitativement de 0,5 à 2,5 litres/heure environ 70 à 80% des pertes en eau

11 Stimulation sympathique et contrôle des pertes en eau ANP H 2 Aldostérone débit sanguin rénal filtration glomérulaire Na + H 2 stimulation sympathique Urée K + Na + K + K + catécholamines circulantes Na + Na + diminution H 2 NaCl K + H 2 du Na + gradient H 2 NaCl osmotique Urée cortico médullaire H 2 NaCl Na + H 2 AVP

12 PERTES EN EAU PENDANT L EXERCICE voies respiratoires débit ventilatoire P H2 ambiante - P H2 air expiré de 60 à 150 ml/h (exercices de 50 à 80% V 2 max) voies urinaires hormones de l épargne hydrosodée stimulation sympathique en amont du glomérule voies cutanées les plus importantes quantitativement de 0,5 à 2,5 litres/heure environ 70 à 80% des pertes en eau

13 ACTIVITE PHYSIQUE DEPENSE ENERGETIQUE % % ENERGIE MECANIQUE CHALEUR INTERNE DE LA TEMPERATURE CRPRELLE - intensité de l exercice - conditions climatiques

14 DE LA TEMPERATURE CRPRELLE THERMLYSE noyau enveloppe débit sanguin cutané enveloppe environnement sudation DESHYDRATATIN

15 DEBIT SUDRAL ET EXERCICE PHYSIQUE course à pied à vitesse modérée de 0,5 à 1 litre/heure athlète à vitesse plus élevée de 1,5 à 2,5 litres/heure

16 DEBIT SUDRAL ET EXERCICE PHYSIQUE Sports collectifs : Football, rugby de 2 à 3 litres/match en fonction des conditions climatiques

17 PERTES EN EAU ET IMMERSIN L immersion en raison de l effet de la pression hydrostatique sur le système vasculaire s accompagne d une importante augmentation de la diurèse qui est encore accentuée par le froid (inhibition de la libération d AVP) Pertes en eau de 2 litres (dont 1,8 l d urine) chez des plongeurs en immersion pendant 6h en eau froide (18 C et 10 C) Pertes urinaires de 6 à 8 g de NaCl

18 PRDUCTIN D EAU ENDGENE eau métabolique : - oxydation des substrats (glucides, lipides, protides) - environ 2 g/min (exercice à 80%V 2 max) eau liée au glycogène : - 2,7g d eau / g d unité glucosyl -environ 10 g/min (exercice à 80%V 2 max) rôle dans le maintien du volume plasmatique à l exercice?

19 PERTES EN SELS MINERAUX Recueil de la sueur mise en place d une poche permettant le recueil local de la sueur et l analyse des différents constituants en particulier les électrolytes sudoraux (Na +, Cl - et K + ) Estimation des pertes en sels minéraux par la sueur lors de l activité sportive

20 PERTES EN SELS MINERAUX sodium (Na + ) et chlore (Cl - ) activités régulières (2 à 3 h/jour) pertes sudorales à 2 litres pertes en sel (NaCl) de 6 à 7 g activités très prolongées à la chaleur pertes sudorales dépassant 10 litres pertes en sel de 20 g potassium (K + ) les pertes sudorales en K restent modérées même quand le débit sudoral est élevé

21 Déshydratation volume plasmatique et osmolalité plasmatique Adaptations cardiovasculaires fréquence cardiaque compétition débits sanguins locaux Réponses thermorégulatrices seuil déclenchement vasodilatation débit sanguin cutané maximal seuil déclenchement sudation stockage thermique

22 PUR UN NIVEAU MDERE DESHYDRATATIN (2 % du poids du corps) lors de l activité physique risques d accidents capacité physique dont le plus grave est représenté par le coup de chaleur d exercice proportionnelle au niveau de déshydratation

23 Déshydratation et performances physiques Intensité relative Auteurs Déshydratation modalités (%pc) Exercice Réduction des performances % V 2 max Saltin (1964) Armstrong et al. (1985) sauna 3-4% exercice diurétiques 1,9% ergocycle course piste 20-45% 3-4% Burge et al. (1993) exercice 2,5% restriction d eau aviron 9% Walsh et al. (1994) exercice 1,8% chaleur ergocycle 44% 70 90% Armstrong et al. (1985) diurétiques 1,6% 2,1% course (5000m) piste (10000m) 7,2% 7,0% V 2 max Melin et al. (1990) exercice 1,3% course (tapis roulant) 16% 50% Melin et al. (1988) chaleur 1,1% 1,8% marche (tapis roulant) 27% 35% V 2 max Melin et al. (1990) chaleur 2,7% marche (tapis roulant) 32%

24 Risques médicaux liés au stockage thermique (I) Le syndrome de déshydratation : 2% : soif importante, capacité physique altérée 4% : fatigue importante, capacités intellectuelles dégradées 6% : épuisement (+++) 8% : confusion mentale, délire 15% : décès La syncope de chaleur : Précédée par pâleur, nausées, soif Instabilité circulatoire due à la réduction du volume sanguin central : vasodilatation périphérique et hypovolémie liée à la déshydratation

25 Risques médicaux liés au stockage thermique (II) L épuisement à la chaleur : Epuisement physique et psychique Abattement, troubles du caractère, hyperthermie, déshydratation Le coup de chaleur : Accident le plus redouté en raison de sa gravité Troubles de conscience, hyperthermie > 40 C, insuffisance hépatique et rénale, rhabdomyolyse, CIVD Urgence (+++) ; réanimation en service spécialisé

26 REHYDRATATIN ET EXERCICE PHYSIQUE La restauration des pertes hydrominérales se justifie pleinement pendant l activité physique prolongée L efficacité de la réhydratation est liée à la rapidité du passage de l eau ingérée dans le secteur vasculaire

27 FACTEURS INFLUENÇANT LA REHYDRATATIN la réhydratation comporte trois étapes successives : - la prise spontanée de boisson - la vidange gastrique - l absorption intestinale

28 FACTEURS INFLUENÇANT LA REHYDRATATIN comportement dipsique inadapté pendant l exercice sensation de soif tardive ne permet pas de compenser les pertes hydriques vidange gastrique - effet du volume ingéré - effet de la densité énergétique de la boisson - effets du type et de l intensité de l exercice absorption intestinale de l eau - effet de l osmolarité de la boisson - effets de la durée et de l intensité de l exercice

29 Comportement dipsique inadapté pendant l exercice - sensation de soif tardive - ne permet pas de compenser les pertes hydriques Water intake (g/h) 1200 (Greenleaf & Sargent, 1965) Volontary dehydration Sweat loss (g/h)

30 Vidange gastrique - effet du volume ingéré - effet de la densité énergétique de la boisson Volume emptied (ml/15 min) Gastric residu (ml) 400 Glucose : 139 mm/l 214 msm/l 400 Intake : 400 ml NaCl : 34 meq/l Volume ingested (ml) Glucose concentration (mm/l) (Costill et Saltin, 1974)

31 Vidange gastrique - effet (modéré) de la température de la boisson - effet du type et de l intensité de l exercice Gastric residu (ml) Gastric residu (ml) Glucose : 139 mm/l Intake : 400 ml Glucose : 139 mm/l NaCl : 34 meq/l ergocycle rest Solute temperature ( C) % V 2 max (Costill et Saltin, 1974)

32 Vidange gastrique - effet de la marche et de la course sur tapis roulant 100 riginal drink emptied (%) walking 400 ml water 15 min running rest % V 2 max (Neufer et al., 1989)

33 Vidange gastrique + absorption intestinale Utilisation d un traceur isotopique : D 2 plasma D 2 (ppm) :water : 15% glucose : 40% glucose plasma D/H (ppm) : water : 6% glucose + 1.2g/l NaCl : 6% maltodextrine : 6% maltodextrine + 1.2g/l NaCl Time (min) Time (min) (Davis et al., 1987) (Koulmann, Melin et al., 1997)

34 EFFET PRPRE DE L EAU L effet propre de l eau est fondamental : son ingestion permet de limiter la détérioration de la capacité physique par rapport au même exercice effectué sans réhydratation Les modalités de la réhydratation : le volume et le fractionnement des apports vont influer sur l amélioration de la capacité physique due à la réhydratation la quantité de boisson à apporter (de 0,5 à 1,5 l/h) doit être adaptée à la contrainte et à la perte de poids prévisible

35 Réhydratation et restauration de la performance Effet du volume et du fractionnement des apports en eau (Melin et al., 1990 ; Melin et al., 1994) Déshydratation Hydratation Durée Protocole (2h couché) % pc pdt exercice (ml) exercice (50% V 2 max) (min) EH 0, ± 0,15 ± 0 DH 2, ± 0,06 ± 3 RH 2, ± 0,10 (4x450 ml) ± 0

36 Réhydratation et restauration de la performance Effet du volume et du fractionnement des apports en eau (Melin et al., 1990 ; Melin et al., 1994) +2 VP (%) : 4x450 ml (1800 ml) : 4x225 ml (900 ml) : 900 ml 310 sm pl (msm/kg H 2 ) : 4x450 ml (1800 ml) 0 EH : 4x225 ml (900 ml) : 900 ml DH -2 RH 300 EH DH 280 RH Temps (min) Temps (min)

37 Réhydratation et restauration de la performance Effet du volume et du fractionnement des apports en eau (Melin et al., 1990 ; Melin et al., 1994) FC (bpm) Tre ( C) 180 DH 40 DH EH RH 39 RH EH : 4x450 ml (1800 ml) : 4x450 ml (1800 ml) 100 : 4x225 ml (900 ml) : 900 ml 37 : 4x225 ml (900 ml) : 900 ml Temps (min) Temps (min)

38 INTERET D UN APPRT EN SDIUM Pas d effet significatif sur la performance par rapport à l eau seule Il limite la baisse du volume plasmatique et favorise la rétention du volume liquidien extracellulaire 1,2 g/l de NaCl dilué dans la boisson : il est déconseillé de faire des apports de sel sous forme de comprimés (favorisent la déshydratation et les troubles digestifs) Apport indispensable lors d activités de très longue durée pour éviter l hyponatrémie symptomatique : dilution des liquides extracellulaires liée à un apport de Na trop faible par rapport à la quantité d eau ingérée (au-delà de 4 litres)

39 Répartition du Na dans l organisme mg/l = mmol/l x poids de l ion-gramme (pour Na : 23 g et Cl : 35,5 g) Na total évalué à 4200 mmol (100 g) chez un adulte normal de 72 kg Na échangeable représente une fraction (2/3 environ) du Na total 2800 à 3000 mmol (65 à 70 g) Na dans les liquides corporels ( 44 l pour adulte de 72 kg) - extracellulaires (16 l) : 140 mmol/l (52 g) - intracellulaires (28 l) : 10 mmol/l (14 g)

40 Entrées et sorties du Na dans l organisme Entrées Le Na alimentaire (moitié par adjonction de sel, moitié par alimentation) NaCl ingéré : 7 à 8 g/jour en moyenne (2,8 à 3,2 g de Na) en fait variation de 5 à 20 g/jour selon les habitudes alimentaires Sorties - les selles : négligeable sauf diarrhée importante - les urines : élimination principale chez le sujet au repos (élimination de 90 à 95% du NaCl absorbé) - la sueur : négligeable au repos et à la neutralité thermique la perte sodée sudorale peut atteindre 15-20g lors d épreuves ultraendurantes

41 Hyponatrémies hypotoniques Hyponatrémies vraies = hyponatramies hypotoniques à différencier de : - hyponatrémies hypertoniques (élévation rapide de glycémie, urée) - hyponatrémies isotoniques (hyperprotidémies, hyperlipidémies) 2 situations théoriques : - augmentation d eau dans le compartiment extracellulaire -perte de NaCl dans les 2 cas passage d eau du compartiment extracellulaire vers le compartiment intracellulaire hyperhydratation intracellulaire Symptômes dont la gravité est liée à l œdème cérébral - signes digestifs : nausées, vomissements, dégoût de l eau - signes neurologiques : céphalées, convulsions, détresse respiratoire, coma avec HPIC et décès

42 L hyponatrémie symptomatique Au cours d activités physiques de longue durée (5-10 h) (Noakes et al., 1985) (Speedy et al., 1999) Déséquilibre hydrosodée : ingestion d eau trop importante par rapport à celle du sel (NaCl) Natrémie < 130 mmol/l Début insidieux : douleurs musculaires, troubles du comportement Pouvant évoluer vers des formes graves souvent après la fin de l épreuve : troubles cardiocirculatoires, respiratoires et neurologiques liés à une hypertension intracrânienne (œdème)

43 RECMMANDATINS EN MATIERE D APPRTS HYDRMINERAUX La composition et la quantité à ingérer d une boisson «idéale» à la pratique sportive sont complexes à établir car elles dépendent de plusieurs facteurs - la variabilité interindividuelle - le type et le mode d exercice - les conditions climatiques ambiantes - le moment de la pratique sportive (avant, pendant, après)

44 AVANT LA PRATIQUE SPRTIVE maintien d un état corporel normohydraté - ingérer de façon fractionnée une boisson appropriée ml dans les 2 heures précédant l activité - privilégier l apport en eau par temps chaud

45 PENDANT LA PRATIQUE SPRTIVE Durées inférieures à 1 heure : - l eau seule est suffisante - quantité au moins égale à la moitié de la perte de poids prévisible Durées de 1 à 3 heures : - apports pouvant aller jusqu à 1500 ml/h (intensité de l exercice et conditions climatiques) - un complément en Na + sous forme de NaCl (1,2 g/l) est conseillé Durées supérieures à 3 heures : - apports de 500 à 1000 ml/h - un complément en Na + sous forme de NaCl (1,2 g/l) est absolument recommandé

46 APRES LA PRATIQUE SPRTIVE Restaurer le plus rapidement possible l équilibre hydrominéral surtout si une nouvelle activité sportive est prévue à court terme Quantité de boisson compensant 150% de la perte pondérale obtenue lors de l activité Apporter du sel (NaCl) dans la boisson de récupération : cet apport salin (jusqu à 3 g/l) permet une récupération plus rapide de l équilibre hydrominéral