Asthme et sport Chantal Karila Necker-Enfants malades Capacité de médecine et biologie du sport DU de biologie et médecine du sport
Du constat à l objectif Constat : L enfant asthmatique est en moyenne peu sportif, se plaignant : - d un asthme d effort (AIE) - d une diminution de sa tolérance à l effort («ne court pas assez vite») - d une dyspnée d effort (essoufflement) - Moqueries de ses camarades (qualité de vie, handicap social) Objectif : Le sport est une thérapeutique, avec des bénéfices physiologiques et psychologiques (qualité de vie)
1ère partie : - Tolérance à l effort - Adaptations à l effort -2ème partie : - Asthme induit par l exercice Les bénéfices d une pratique sportive régulière
Mesure de la tolérance à l effort Epreuve d effort cardio-pulmonaire
Epreuve d effort cardio-pulmonaire Exploration intégrée des fonctions pneumocardio-musculaires dans des conditions où l organisme doit faire appel à ses réserves O2 CO2 O2 Ventilation Echanges respiratoires Fonction cardio-vasculaire Diffusion tissulaire Cellule musculaire (mitochondrie) Examen dynamique CO2 Air ambiant CO2 O2 Chaîne de transport de l oxygène
Principe Au niveau de la cellule (musculaire) G, P, L Energie mécanique Métabolismes VO2 VCO2 Pas de réserves en O2, chaîne de transport de l O2 Puissance développée
FORMULE DE FICK VO2 = FC x VES x D(a - v)o2 Avec : VO2 = consommation d oxygène FC = fréquence cardiaque VES = volume d éjection systolique D(a -v)o2 = différence artério-veineuse en oxygène (extraction périphérique de l oxygène) Pouls d oxygène = VO2 / FC
VO2 (l/mn) 4 (plateau de VO2) 3 2 1 100 200 300 Puissance mécanique (Watts) Consommation d oxygène et puissance d exercice
Les seuils SL seuil lactique SV1 seuil d adaptation ventilatoire SV2 seuil d inadaptation ventilatoire lactatémi e 16 SL1 SL2 4 2 150 250 SV1 SV2 Puissance (Watts) VE VE/VCO2 150 250 Puissance (Watts)
Mesure de la tolérance à l effort Par la mesure : de la VO2 (50ml/kg/mn) et du Seuil Ventilatoire (60% effort maximal) Index quantifiables, reproductibles, objectifs
Asthme et tolérance à l effort Tolérance à l effort diminuée : - VO2 max, Puissance maximale aérobie (PMA), Seuil ventilatoire (SV) Secondaire à : - l obstruction bronchique de repos - au déconditionnement physique Réhabilitation à l effort, réentraînement à l effort ou activités physiques régulières : - + 20% sur VO2 max et SV - spirale positive
Déconditionnement Cardiomyopathie Diminution retour veineux Tétralogie de Fallot Sténoses aortique et pulmonaire Asthme sévère Mucoviscidose Scoliose sévère Anémie Shunt gauche-droit VO2 = FC x VES x (CaO2- CvO2) ß Bloquants Troubles Rythme (blocs) Les facteurs limitants Déconditionnement Malnutrition sévère Pathologie musculaire Déficit 2-3DPG
Spirale de la dyspnée Young, 1983
Adaptations ventilatoires Hyperventilation d exercice VT augmenté, FR stable, diminution des turbulences Conséquences Augmentation de la dyspnée Augmentation du travail des muscles respiratoires Augmentation de l AIE
VE Hyperventilation d effort Asthmatique Sujet normal SV SV Intensité
Adaptations cardiovasculaires Asthme sévère (obstruction bronchique de repos) Interactions cœur-poumons Obstruction bronchiolaire Distension alvéolaire Aggravée à l effort Gêne au retour veineux Défaut remplissage ventriculaire Diminution du VES à l effort (fonction de l augmentation du VT)
Asthme induit par l exercice (AIE) Définition Physiopathologie Clinique Mise en évidence Traitements AIE et sportifs
Asthme induit par l exercice (AIE) définition Syndrome clinique, lié à une obstruction bronchique transitoire (qq.min), consécutive à un exercice physique (intense), survenant habituellement 5-10 min après l arrêt de l effort Dyspnée, sifflements, toux La bronchoconstriction fait suite à la bronchodilatation physiologique présente pendant l effort
Evolution du DEP à l exercice
AIE : Physiopathologie L air inspiré doit être réchauffé et humidifié dans les voies aériennes avant d atteindre les alvéoles Humidification au dépend du liquide péri-ciliaire et de l eau intra-cellulaire Niveau des 10-12èmes premières générations bronchiques A l expiration : l air humidifié et réchauffé redonne une partie de l eau aux cellules bronchiques
AIE : Physiopathologie Phénomène fréquent Physiopathologie «discutée» VEMS bronchodilatation Théorie thermique Théorie osmotique Variations thermiques des voies aériennes Deshydratation des voies aériennes bronchoconstriction Exercice Temps Hyperventilation (respiration buccale)
EXERCICE ET TEMPERATURE DES VOIES AERIENNES 10 patients asthmatiques et 10 contrôles. Epreuve d effort (4 min avec air inspiré = -18 C) après pose endoscopique de sondes thermiques. T ambiante = 22 C 1 Asthmatiques 0 1. Asthme ne modifie pas la chute de T mesurée dans les voies aériennes au cours de l effort 2. Asthme associé à un réchauffement plus brutal et rapide à l arrêt de l effort Ttrachée ( C) -1 Contrôles -2-3 -4-5 -6 Exercice -7 0 1 2 3 4 Temps (min) 5 6 7 Gilbert et al. J Appl Physiol 1987
EXERCICE ET TEMPERATURE DES VOIES AERIENNES Air inspiré T eau 0-2-5 C 0 42 C 0 Air inspiré 22 C 18 mg/l 0-2-5 C 0 42 C 0 22 C 18 mg/l -0,1-2 -3-4 -5-6 -0,2 VEMS (L) Texp ( C) -1-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9 Chute de T des voies aériennes observée quel que soit l air inspiré Les gradients de T ( T ) les plus importants sont associés aux VEMS les plus grands Zawadski et al. ARRD 1988
EXERCICE ET TEMPERATURE DES VOIES AERIENNES Asthmatiques : épreuve d effort en air froid et sec + mesure T des voies aériennes Répétition de l épreuve après pré-traitement par norépinéphrine inhalée Vasoconstriction réduisant la circulation muqueuse Ralentissement du réchauffement Limitation de la réponse obstructive Gilbert et al. JCI 1992
EXERCICE ET TEMPERATURE DES VOIES AERIENNES Théorie «thermique» AIE est déclenché par les variations thermiques au cours de l effort, capables d induire une hyperhémie de la microvascularisation bronchique (engorgement vx) et un œdème de la paroi des voies aériennes (à l arrêt de l effort). Rétrécissement du calibre des voies aériennes = conséquence directe des phénomènes vasculaires, sans rôle significatif laissé au muscle lisse ou aux médiateurs de l inflammation. AIE sévère et air chaud? Efficacité des β2? Des antileucotriènes?
EXERCICE ET OSMOLARITE DES VOIES AERIENNES Théorie «osmotique» Effort s accompagne d une perte d eau dans les voies aériennes, avec augmentation de l osmolarité cellulaire des V. aériennes Deshydratation et hyperosmolarité favorisent la libération de médiateurs, permettant ainsi, chez l asthmatique, le déclenchement d un bronchospasme. volume liquidien à la surface des voies aériennes (10 premières générations) estimé < 1 ml modélisations à 26 C, avec FR=60/min : pertes d eau = 0,45 ml/min
EXERCICE ET OSMOLARITE DES VOIES AERIENNES Hahn et al. ARRD 1984 % chute DEP 80 60 40 Moyenne ± SD 20 0 T eau 9-10 C 9 mg/l 35 C 9 mg/l 35 C 29 mg/l Air inspiré Réchauffement d air sec ne limite pas AIE Réchauffement + humidification limite de façon importante AIE C est perte d eau, plutôt que perte thermique qui induit AIE
EXERCICE ET OSMOLARITE DES VOIES AERIENNES 9 asthmatiques avec AIE ( VEMS > 15%) testés avec perte d eau mais pas de chaleur Perte de chaleur (kcal/min) Perte d eau (g/min) Argyros et al. ARRD 1993 6 5 4 3 2 1 0-1 -2 T ( C) Eau (mm Hg) 20 % chute VEMS Moyenne ± SD 15 10 5 0 37 47 56 38 Air inspiré 78 27 T ( C) Eau (mm Hg) 37 47 56 38 78 27 Air inspiré Perte d eau seule suffit à induire AIE Bronchospasme proportionnel à la perte d eau
EXERCICE ET OSMOLARITE DES VOIES AERIENNES Lien entre osmolarité et réaction inflammatoire Cellules épithéliales bronchiques humaines soumises à milieu hyperosmotique Hashimoto et al. AJRCCM 1999
AIE : CONCLUSIONS (synthèse des différentes théories) Exercice Refroidissement / réchauffement des voies aériennes Perte d eau des voies aériennes Réponse inflammatoire Hyperhémie / oedème Asthmatique Obstruction
AIE : Facteurs nécessaires ou favorables Intensité de l exercice (VE élevée) : respiration buccale, atteinte du poumon profond Nombre/taille des bronches déshydratées : >10-12è générations, AIE obligatoire Durée de l exercice : 1-2 min (sprints) insuffisant à la déshydratation Respiration buccale Caractéristiques de l air inspiré : froid/sec («sportifs du froid») Degré d inflammation bronchique : asthme, VRS, exposition ozone (Mc Connell,Lancet 02), atteinte surfactant (Enhorning, ERJ 2000) Augmentation de l épaisseur de la membrane basale Hyperréactivité bronchique
AIE : Clinique Syndrome clinique, lié à une obstruction bronchique transitoire (qq.min), consécutive à un exercice physique (intense), survenant habituellement 5-10 min après l arrêt de l effort Dyspnée, sifflements, toux Résolution spontanée (attention co-facteurs) # de la dyspnée de l enfant déconditionné Plus fréquent en cas d asthme sévère Période réfractaire inconstante (40-50% cas)
AIE : Clinique, formes atypiques Quintes de toux, douleur thoracique (Weins, Pediatrics 1992), diminution de la performance Aucun symptôme clinique malgré chute du VEMS AIE pendant l effort (Beck, ARCCM 94) Vérifications : Test thérapeutique au β2 Epreuve d effort cardiopulmonaire Lowhagen, Resp Med 99
AIE : mise en évidence Les tests d effort (ERS Task Force Clinical Exercice testing, ERJ 1997) Idéalement : VE élevée (VEMS x 15-22) Air inspiré froid (20-25 C) Faible hygrométrie (< 50%)
AIE : Test de course libre Aucun équipement Course libre de 6 minutes : 1 min échauffement, 5 minutes à vitesse maximal > 80% FC max théorique 15% chute du DEP post test 10% VEMS et 26% DME dépistent les seuls asthmatiques (Custovic, Chest 94) Etudes épidémiologiques Sensibilité 93%, VPP 40% (Jones, Br J Gen Pract 94) Reproductibilité? (Powell, Arch Dis Child 96)
AIE : Epreuves d effort en laboratoire Pré-requis : arrêt traitements préventifs de l AIE, conditions de sécurité, VEMS >75% théorique Test d effort : Tapis roulant Durée 6-8 min dont 4 min à une intensité > 80-90% FC max ou VO2 max Epreuve triangulaire ou rectangulaire Chute de 15% du VEMS, reproductible (Dahlen, ERJ 01) VEMS pré-vems post VEMS pré
AIE : Valeur sémiologique AIE seule manifestation de l asthme AIE critère de gravité de l asthme
Evaluation de la sévérité de l'asthme PERSISTANT > 1 toutes les 4 à 6 semaines Symptômes intercritiques et consommation ß2 > 2-3 / sem BIE net (efforts modérés / ß2 ±) S. Obstructif - DEP >20% EPISODIQUE FREQUENT > 1 toutes les 4 à 6 semaines Symptômes intercritiques et consommation ß2 < 2-3/sem BIE net (efforts modérés / ß2 efficaces) EFR (presque) normales EPISODIQUE PEU FREQUENT < 1 toutes les 4 à 6 semaines Pas de symptômes inter-critiques BIE minime pour des efforts longs EFR normales
AIE : Prévention Médicamenteuse (Ostrom,1997) Cromones (non utilisés). Efficaces (méta-analyse, Sponner ERJ 2000) ß2 adrénergiques de courte durée d action +++ ß2 adrénergiques de longue durée d action Antileucotriènes Corticoïdes inhalés Non médicamenteuse Bonne aptitude physique Echauffements Choix des activités physiques
Prévention de l AIE chez l enfant par les ß2-LA Diminution du VEMS (% basal) H3 H12 0 10 formotérol 12 µg 20 salbutamol 200 µg * placebo 30 ** 40 * p < 0.05 * * p < 0.01 Von Berg ARRD 1990
Prévention de l AIE chez l enfant par les ß2-LA Dininution du VEMS (% basal) Avant H1 H12 0 10 *** *** * 20 ** salmeterol 25 µg 30 salmeterol 50 µg placebo 40 * p < 0.05 * * p < 0.01 *** p < 0.001 De Benedictis ERJ 1996
AIE : traitement au long cours par Salmétérol 20 asthmatiques adultes, Salmétérol 50 µg x 2 pendant 4 semaines A J1, J14 et J29 : épreuve à M30 (matin) et H9 (soir) Placebo Salmétérol VEMS (%) 100 100 95 95 90 90 85 85 80 80 75 75 Pre Post Matin Pre Post Soir J1 J 14 J 29 Pre Post Matin Pre Post Soir Nelson N Engl J Med 1999
Efficacité dose dépendante des corticoïdes inhalés 100 % de l effet maximum 80 60 40 30 Budésonide µg/j 100 µg 200 µg Protection contre la chute du VEMS ( ) et du DEM 25-75 ( ) après 4 semaines de traitement pas budésonide 400 µg Pedersen JACI 1995
ß2-LA vs Antileucotriènes (Adultes) Montelukast Salmétérol Variation VEMS (%) 0 197 adultes asthmatiques Asthme léger AIE (chute VEMS >18%) Montelukast 10 mg/j Salmétérol 100 µg/j Traitement : 8 semaines Epreuve d effort : D3, W4 et W8-5 -10-15 -20 0 5 10 15 30 45 60 min Villaran JACI 1999
En pratique Pas de Pas de traitement dede fond traitement fond Traitement de fond Traitement de fond corticoïdes inhalés corticoïdes inhalés BIE BIE + + ++ + + ++ ++ AutresAutres symptômes symptômes - - ++ - - + + OK OK ±± OK OK ± ± EFR EFR Options Options Ponctuellement Ponct. thérapeutiques thérapeutiques ß2 AC ß2 AC ß2 LAß2LA ALTALT Ttt.fond fond Ttt CICI Ponctuellement Ttt. fond Ponct. Ttt fond ß2 AC ß2LA ß2 LA ß2 AC ß2 LA ß2LA ALT ALT ATLATL
Prévention non médicamenteuse Une bonne aptitude physique!
Réentraînement à l effort de l asthmatique Après Réentraînement VE Avant Réentraînement Asthmatique Sujet normal SV Casaburi, ARRD 1991 SV Intensité
Bronchodilation d effort préventive VEMS (l) 3 2 Dilatation Contraction AVANT ENTRAINEMENT Dilatation Contraction APRES ENTRAINEMENT Haas, JAP 1987
Bronchomodulation et aptitude physique
Spirale de la réhabilitation à l effort
L échauffement Début et fin des exercices progressif Echauffement séquentiel : course lente, marche Exercice fractionné : course à effort maximal, récupération Course continue de 15 min à 60% VO2 max De Bisschop, Revue EPS 1998
Type d effort : le couple intensité / durée Peu asthmogènes les exercices brefs et intenses les exercices prolongés > 15 minutes, peu intenses Asthmogènes les exercices intenses de 6 à 8 minutes Schnall, Thorax 1980
Les courses de longue durée Et débit ventilatoire généré Course réalisée à une intensité d exercice correspondante à celle du 1er seuil ventilatoire Sur le terrain, ce seuil correspond au seuil d apparition de la dyspnée Vallet, ERJ 1997 Sergysels, ERR 1995
L environnement Facteurs climatiques Temps froid et sec,brouillard Choix de l activité proposée, Cycles d endurance, l hiver, en 6ème
Environnement et VE Activités faiblement asthmogènes Activités fortement asthmogènes VE basse VE élevée Tennis et jeux de raquettes Handball, baseball Gymnastique Sprints Ski de piste Golf Basketball Rugby Cyclisme Courses de longues distances Football Conditions d humidité et de chaleur Conditions de sécheresse et de froid Natation et plongeon Waterpolo Hockey sur glace Patinage Ski de fond
Certificat médical d aptitude à la pratique sportive Je soussigné... Traitement de fond, et préventif du BIE Echauffement Intensité d effort et notamment vitesse de course, au niveau du seuil de dyspnée Symptômes et traitement curatif du BIE Le P.A.I.
AIE et sportifs Des asthmatiques très sportifs 10-15% athlètes olympiques sont asthmatiques (Storms, Med Sc Sports Exerc 99) Efficacité de l entraînement physique régulier Des sportifs très asthmatiques «asthme d effort» si «sur-entraînement» EFR sub-normale Métacholine +, mais test effort négatif Traitements décevants HRB non spécifique : hyperve, pollution atmosphérique et irritants bronchiques, inflammation bronchique chronique Augmentation prévalence AIE ou sur-diagnostic? Effets ergogéniques des médicaments? Test d hyperventilation isocapnique (chute 10% VEMS)
AIE et dopage Poser le diagnostic d asthme Clinique + HRB (réversibilité ou tests de broncho-réactivité) Certificat médical avant l épreuve Autorisés avec notification préalable β2 CA (concentration urinaire < 100 ng/ml) β2 LA Corticoïdes locaux Autorisés sans notification préalable Corticoïdes inhalés Antileucotriènes Cromones Anticholinergiques Interdits : Corticoïdes oraux, β2 oraux, éphédrine Attention aux sirops antitussifs (éphédrine)
Le concept de réhabilitation à l effort
Réhabilitation à l effort Programme multidisciplinaire adapté à chaque patient BPCO, avec mesures médicamenteuses, éducatives, kinésithérapiques et un réentraînement à l effort individualisé. Education thérapeutique de l enfant
La réhabilitation à l effort Réentraînement à l effort Education effort Médecin Infirmière Professeur de sports Kinésithérapeute Psychologue Ecole de l asthme Globalité Individualisation
Faire du sport en ayant de l asthme Centre de réentraînement à l effort Necker Enfants malades Chantal Karila, Marlène Clairicia, Déborah Fuchs-Climent, Muriel Salort, Peggy Leborgne
Qui peut faire du sport? Tout enfant asthmatique! Donner à l enfant asthmatique le goût du sport très jeune, en famille, en clubs, à l école Le discours médical : encourager l activité physique, ne pas donner de dispense d E.P.S non justifiée
Quand peut-on faire du sport? La pratique régulière garantit les bénéfices C est une pratique à long terme, intégrée à la vie quotidienne de l enfant Les périodes d exacerbations sont des contreindications temporaires
Le centre de réentraînement à l effort Son fonctionnement : - Une équipe multidisciplinaire : médecin, professeur de sports APA, infirmière, psychologue, kinésithérapeute - Un diagnostic éducatif initial Contrat entre l enfant (sa famille) et l équipe éducative - Le réentraînement : une séance hebdomadaire de 2H - Un centre, une équipe disponible, une écoute Un projet sportif commun
Le centre de réentraînement à l effort 1 séance-type de réentraînement : - Accueil - Echauffement - Travail respiratoire : acquisition de la respiration diaphragmatique et rythmicité de la respiration avec l exercice - Travail aérobie (cardiofréquencemètre) - Renforcement musculaire (abdominaux) - Exercices spécialisés sollicitant les différentes habilités motrices - Retour au calme, étirements
Film
Le centre de réentraînement à l effort : 1ers résultats 19 enfants de 8 à 17 ans, 2 groupes (primaires, collégiens) Maladie asthmatique pas de diminution du traitement de fond nette diminution des β2 de secours et nombre de crises ou d épisodes de sifflements (à l effort ou non) 5 dispenses d E.P.S. avant / 1 après EFR stable Gestion de l asthme d effort (prévention et traitement) améliorée
1ers résultats Tolérance des différentes activités physiques (EVA) - le quotidien : marche, escaliers (nombre d étages), course après les camarades - les différents sports pratiqués : endurance, sports de ballons - le type de symptômes à l effort : dyspnée, douleurs musculaires, asthme d effort Escaliers +9 étages Vélo +26 min, +18 watts Tapis roulant +22min, +2%pente, +1,2km/h Course en extérieur +13 min, +1,5km/h Test navette VO2 calculée : gain de 7,5%
1ers résultats Habilités motrices - souplesse (0-3) améliorée - force (sec) améliorée - équilibre (0-3) stable - coordination stable - anticipation (0-6) stable Qualité de vie (Juniper) - Symptômes : + 1.25 - Limitation des activités : + 0.80 - Fonctions émotives : + 0.74 (seuil significativité 0,5)
1ers résultats Bilan psychologique (entretien semi directif et questionnaires d anxiété STAI) - niveau d anxiété de l adolescent et des parents diminué - gestion du BIE : mauvaise à bonne - fréquence des stratégies d adaptation inadaptées diminuée - autonomie bonne, stable - acceptation de la maladie améliorée - hygiène de vie (sommeil, alimentation) stable
1ers résultats La fin d année Tous présents!!! - Acrosports (acteurs) et championnat du monde d athlétisme (spectateurs) - Acrobranches
Grille du stade de France Championnat du monde d athlétisme
Acrosports Trampoline Glagys
Acrosports Thibault
Acrosports Paul
Foret de Meudon, Acrobranchés
Acrobranchée Aurore
Acrobranchée Pauline
1ers résultats Contrat, l après centre Inscription dans un club sportif réussie Suivi sur le centre 1 fois par trimestre
Conclusion Premiers résultats encourageants : - Beaucoup d enthousiasme, pas d absentéisme - Progrès rapides - Prise en charge globale Les points forts : - Écoute de l adolescent et de sa famille («séparément») - Disponibilité de l équipe pluridisciplinaire
Conclusion Le sport : - une porte d entrée dans la maladie (intéresser l adolescent à sa maladie et en faire un partenaire actif) - une intégration sociale La réhabilitation à l effort : - une vision novatrice de la prise en charge de la maladie - une médecine préventive - un geste éducatif