ABC de l'oxygène : L'oxygène à haute altitude (2024)

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BMJ
v.317(7165); 1998 17 octobre
PMC1114067

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BMJ.17 octobre 1998 ; 317(7165): 1063–1066.

est ce que je:10.1136/bmj.317.7165.1063

PMCID :PMC1114067

PMID :9774298

ABC de l'oxygène

Andrew J Paon

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Le nombre de personnes voyageant dans les régions de haute altitude, en particulier en Amérique du Sud, au Népal et en Inde, a énormément augmenté au cours des 10 dernières années. Sans capacité d'escalade particulière, ces randonneurs peuvent être exposés à des altitudes qu'ils n'auront pas rencontrées dans leur pays d'origine. Par exemple, la hauteur du camp de base de l'Everest est de 5500 m alors que le sommet du Mont Blanc, la plus haute montagne des Alpes, n'est qu'à 4800 m. Les zones les plus montagneuses sont aussi les zones les moins bien équipées, notamment pour les soins médicaux. Les randonneurs doivent donc comprendre les effets de l'altitude sur leur corps (hypoxie, froid et déshydratation), les processus d'acclimatation, la prophylaxie et le traitement du mal d'altitude.

La haute altitude peut également être un problème pour les personnes atteintes de maladies cardio-pulmonaires, dont beaucoup prennent des vols long-courriers à bord d'avions commerciaux. Ils doivent savoir comment leur état peut être affecté par l'altitude cabine de l'avion (généralement 1800-2500 m). En cas de doute, ils doivent être évalués avant le voyage afin de déterminer si leur état est susceptible de s'aggraver de manière significative pendant le vol.

Disponibilité en oxygène et altitude

Bien que le pourcentage d'oxygène dans l'air inspiré soit constant à différentes altitudes, la chute de la pression atmosphérique à plus haute altitude diminue la pression partielle d'oxygène inspiré et donc la pression motrice pour les échanges gazeux dans les poumons. Un océan d'air est présent jusqu'à 9-10 000 m, là où se termine la troposphère et où commence la stratosphère. Le poids de l'air au-dessus de nous est responsable de la pression atmosphérique, qui est normalement d'environ 100 kPa au niveau de la mer. Cette pression atmosphérique est la somme des pressions partielles des gaz constitutifs, oxygène et azote, ainsi que de la pression partielle de vapeur d'eau (6,3 kPa à 37°C). Comme l'oxygène représente 21% de l'air sec, la pression d'oxygène inspirée est de 0,21 × (100−6,3) = 19,6 kPa au niveau de la mer.

La pression atmosphérique et la pression d'oxygène inspirée chutent à peu près linéairement avec l'altitude pour atteindre 50% de la valeur du niveau de la mer à 5500 m et seulement 30% de la valeur du niveau de la mer à 8900 m (la hauteur du sommet de l'Everest). Une baisse de la pression d'oxygène inspiré réduit la pression motrice des échanges gazeux dans les poumons et produit à son tour une cascade d'effets jusqu'au niveau des mitochondries, destination finale de l'oxygène.

Effets physiologiques de l'altitude

Poumon

Réponse ventilatoire hypoxique

Au niveau de la mer, le dioxyde de carbone est le principal stimulant de la ventilation. En altitude, l'hypoxie augmente la ventilation, mais généralement uniquement lorsque la pression d'oxygène inspirée est réduite à environ 13,3 kPa (3000 m d'altitude). À cette pression d'oxygène inspirée, la pression d'oxygène alvéolaire est d'environ 8 kPa et, avec de nouvelles augmentations de l'hypoxie, la ventilation augmente de façon exponentielle. Cette réponse ventilatoire hypoxique est médiée par le corps carotidien et la réponse varie considérablement d'un sujet à l'autre. Fait intéressant, cependant, la capacité à tolérer l'altitude ne semble pas être liée à la présence d'une réponse ventilatoire hypoxique rapide. Certains alpinistes avec une mauvaise réponse ventilatoire hypoxique s'en sortent particulièrement bien - par exemple, Peter Habeler, qui en 1978 est devenu (avec Rheinhold Messner) le premier à gravir l'Everest sans oxygène.

Circulation pulmonaire

Dans la circulation systémique, l'hypoxie agit comme un vasodilatateur, mais dans la circulation pulmonaire, c'est un vasoconstricteur. Le but de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique n'est pas clair. Cela peut aider à faire correspondre la ventilation et la perfusion dans le poumon, mais dans l'hypoxie d'altitude, le réflexe conduit à une hypertension pulmonaire et est associé à un œdème pulmonaire de haute altitude.

Diffusion gazeuse

Au niveau de la mer, la diffusion gazeuse est probablement limitée par l'adéquation ventilation-perfusion pulmonaire. À haute altitude, cependant, la différence alvéolo-artérielle pour l'oxygène est plus élevée que ce qui serait prédit à partir de l'inégalité ventilation-perfusion mesurée. Ceci est dû au fait que la pression d'entraînement réduite pour l'oxygène du gaz alvéolaire dans le sang artériel est insuffisante pour oxygéner complètement le sang lorsqu'il passe à travers les capillaires pulmonaires. Ceci est plus évident pendant l'exercice lorsque le débit cardiaque augmente et que le sang passe moins de temps à la surface d'échange de gaz (limitation de la diffusion).

Cœur

Le cœur fonctionne remarquablement bien en altitude. Au départ, il y a une augmentation du débit cardiaque par rapport au travail physique, mais plus tard, cela s'installe aux valeurs du niveau de la mer. À tout moment, il y a une augmentation de la fréquence cardiaque et une diminution du volume systolique pour un niveau de travail donné, bien que la fréquence cardiaque maximale pouvant être obtenue diminue à mesure que des altitudes plus élevées sont atteintes.

Cerveau

L'hypoxie a des effets progressifs sur le fonctionnement du système nerveux central. Les accidents qui se produisent à des altitudes extrêmes sur l'Everest et d'autres montagnes peuvent être dus à un manque de jugement résultant d'une dépression hypoxique de la fonction cérébrale. Plus inquiétant est que ces effets sur la fonction cérébrale peuvent être permanents. L'American Medical Research Expedition to Everest a étudié ses grimpeurs un an après le retour au niveau de la mer et a trouvé des anomalies persistantes de la fonction cognitive et de la capacité à effectuer des mouvements répétitifs rapides, bien que la plupart des fonctions testées soient revenues aux valeurs d'avant l'expédition.

Sang

Initialement, lors d'un voyage en altitude, les concentrations d'hémoglobine augmentent par une baisse du volume plasmatique due à la déshydratation. Plus tard, l'hypoxie stimule la production d'érythropoïétine par l'appareil juxtaglomérulaire du rein, de sorte que la production d'hémoglobine augmente et que les concentrations d'hémoglobine peuvent atteindre 200 g/l. La viscosité accrue du sang associée à une coagulabilité accrue augmente le risque d'accident vasculaire cérébral et de thromboembolie veineuse. Certains auteurs préconisent des saignées régulières dans les ascensions à haute altitude; d'autres recommandent l'aspirine prophylactique. Ni l'un ni l'autre n'a été démontré scientifiquement pour réduire l'incidence de la thrombose veineuse ou artérielle.

Acclimatation

Une acclimatation adéquate est essentielle pour voyager en toute sécurité en montagne. L'adage des grimpeurs est "grimper haut et dormir bas". Idéalement, l'acclimatation doit être progressive. À des altitudes supérieures à 3000 m, les individus ne doivent pas grimper plus de 300 m par jour avec un jour de repos tous les trois jours. Toute personne souffrant de mal aigu des montagnes doit s'arrêter et si les symptômes ne disparaissent pas dans les 24 heures, descendre au moins 500 m.

Il peut y avoir une tendance, en particulier lors des expéditions commerciales, à pousser à un rythme trop rapide pour les membres les plus faibles du groupe. C'est dangereux, et le taux d'ascension doit être réglé sur celui des membres les plus lents du groupe.

Reconnaître les maladies liées à l'altitude

Mal aigu des montagnes

Le mal aigu des montagnes est auto-limitatif et affecte généralement des personnes auparavant en bonne santé qui montent trop rapidement en altitude. Il peut n'y avoir aucun symptôme pendant les 12 à 24 premières heures. Par la suite, les symptômes se développent et culminent généralement le deuxième ou le troisième jour. Les symptômes comprennent des maux de tête, l'anorexie, l'insomnie et l'essoufflement. La cause du mal aigu des montagnes n'est pas comprise mais est clairement liée à l'hypoxie et à des facteurs tels que l'effort, la température de l'air, une infection virale des voies respiratoires antérieure et une susceptibilité innée. L'incidence est assez élevée. Des travaux à Pheriche, au Népal (4343 m) en 1979 ont révélé que 43% des randonneurs de passage présentaient des symptômes.

Œdème pulmonaire de haute altitude

Cette affection potentiellement mortelle peut ou non être précédée de symptômes de mal aigu des montagnes. L'essoufflement augmente progressivement accompagné d'une toux produisant des expectorations blanches, parfois teintées de sang. L'examen révèle une cyanose et une légère fièvre (pas plus de 38,5°C). Non traitée, cette maladie peut progresser rapidement et être fatale.

Caractéristiques cliniques de l'œdème cérébral de haute altitude

Maux de tête sévères
Ataxie cérébelleuse
Irrationalité
Hallucinations
Hémorragies rétiniennes
• Œdème papillaire

La cause est inconnue, mais elle est liée à une vasoconstriction pulmonaire hypoxique. Les personnes atteintes ont une pression artérielle pulmonaire élevée et un excès de vasoconstriction pulmonaire hypoxique au niveau de la mer. Les antagonistes du calcium et les vasodilatateurs peuvent à la fois traiter et prévenir l'œdème pulmonaire de haute altitude.

Œdème cérébral de haute altitude

C'est la forme la plus maligne du mal aigu des montagnes. Les symptômes peuvent imiter ceux de l'hypothermie et la température corporelle doit être mesurée en cas de doute. S'ils ne sont pas traités, les patients deviennent inconscients et meurent.

Traitement

Les symptômes du mal des montagnes doivent être pris au sérieux et les sujets ne doivent pas aller plus haut jusqu'à ce que les symptômes disparaissent. Si les symptômes ne disparaissent pas, le patient doit descendre. Souvent une descente de seulement 500 m améliorera grandement les symptômes. Il existe également des mesures pharmacologiques qui peuvent aider.

Mieux vaut prévenir le mal des montagnes que le soigner

Mal aigu des montagnes

Le mal aigu des montagnes peut être prévenu chez certaines personnes par l'acétazolamide, un inhibiteur de l'anhydrase carbonique. Les études ont été faites en utilisant de l'acétazolamide à 250 mg deux fois par jour, mais j'ai trouvé 125 mg deux fois par jour suffisant. Si le mal aigu des montagnes se développe, il doit être traité avec du paracétamol et les sujets ne doivent pas voyager plus haut jusqu'à ce que les symptômes disparaissent.

Œdème pulmonaire de haute altitude

L'œdème pulmonaire de haute altitude doit être traité avec de la nifédipine 20 mg toutes les 8 heures, de l'oxygène et une poche de Gamow si disponible. Le sac Gamow est une chambre hyperbare portable qui permet d'augmenter la pression environnementale autour du sujet équivalent à une descente jusqu'à 600 m. Cela peut souvent améliorer considérablement les symptômes, mais ils s'aggravent une fois que le sujet est sorti du sac pour faciliter la descente.

Œdème cérébral de haute altitude

L'oxygène et la descente avec ou sans sac de Gamow sont les piliers du traitement de l'œdème cérébral de haute altitude. La dexaméthasone s'est également révélée utile; 8 mg doivent être administrés immédiatement, puis 4 mg toutes les 8 heures jusqu'à ce que le sujet puisse être amené à une altitude plus basse.

Utilisation d'oxygène à des altitudes extrêmes

A des altitudes extrêmes (5500-8848 m), un supplément d'oxygène peut être utilisé pour prévenir les effets d'une hypoxie sévère. Bien que l'Everest ait été escaladé sans oxygène, la plupart des grimpeurs utilisent de l'oxygène supplémentaire au-dessus de 6500 m. Cependant, il est difficile et coûteux d'organiser des alimentations en oxygène de sorte que les débits soient maintenus bas. L'oxygène est utilisé pendant le sommeil, normalement à 1-2 l/min via un masque facial, et lors d'une ascension au-dessus de 8000 m, normalement 2-3 l/min. L'oxygène est rarement utilisé sur les montagnes autres que l'Everest.

Patients atteints de maladies cardiaques et pulmonaires

Voyager dans des zones de haute altitude

Les patients atteints d'une maladie cardiaque ou pulmonaire bien contrôlée peuvent se demander s'il est sécuritaire de voyager en altitude. Les preuves concernant les maladies cardiaques sont encourageantes. Il y a peu de rapports de mort cardiaque subite chez les randonneurs ou de détérioration significative des symptômes cardiaques en altitude. Les patients qui ont subi un infarctus du myocarde ou un pontage coronarien peuvent probablement voyager en toute sécurité s'ils se portent bien trois mois après leur opération ou leur infarctus. Les patients souffrant d'insuffisance cardiaque peuvent voyager à condition qu'ils soient capables d'efforts intenses au niveau de la mer sans difficulté. Les patients souffrant d'hypertension systémique semblent également être en sécurité en altitude. Dans une étude portant sur 935 patients, il n'y a pas eu d'augmentation de l'incidence des accidents vasculaires cérébraux ou de l'insuffisance cardiaque chez les patients souffrant d'hypertension systémique. En effet, la pression artérielle systémique chez les patients souffrant d'hypertension systémique chute jusqu'à des altitudes de 3000 m. Aucune étude n'a été réalisée sur des patients présentant des shunts intracardiaques. Cependant, les patients avec des shunts non fermés ne doivent pas voyager en altitude car la vasoconstriction modifiera le caractère du shunt.

Précautions pour les patients asthmatiques

Augmenter la dose prophylactique de stéroïdes
Effectuez une cure de stéroïdes oraux (prednisolone 30 mg par jour pendant deux semaines)
Prenez une quantité abondante d'inhalateurs

Conditions nécessitant de l'oxygène pour les voyages en avion

Maladie pulmonaire obstructive chronique sévère mais stable (VEMS₁<1 l, Po₂<9 kPa air respirable)
Insuffisance cardiaque chronique sévère mais stable (New York Heart Association grade III)

Les patients asthmatiques se portent généralement bien. L'exposition aux allergènes est souvent moindre, mais l'air froid et sec de l'altitude peut aggraver l'asthme. Il est plus difficile de conseiller les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive. Idéalement, ils devraient être entièrement évalués dans une clinique respiratoire avant leur départ. En particulier, les échanges gazeux doivent être mesurés car ils se dégradent avec l'altitude.

Voyage en avion

Les avions commerciaux sont pressurisés mais seulement à une altitude de 1800-2500 m, et la pression d'oxygène inspirée sera plus basse qu'au niveau de la mer. Cela a généralement peu d'effet car les patients ne font pas d'exercice pendant le vol. Cependant, chez certains patients, la réduction de la pression d'oxygène inspirée est critique et de l'oxygène supplémentaire peut être nécessaire. Idéalement, le patient doit être évalué dans une clinique respiratoire avant de voyager, la fonction pulmonaire doit être optimisée et sa capacité à résister à l'hypoxie testée. Cependant, peu d'unités ont le mélange à faible teneur en oxygène nécessaire pour ce test et des extrapolations doivent être faites à partir des concentrations de gaz sanguins au niveau de la mer. En règle générale, les patients doivent avoir une pression artérielle d'oxygène respirable supérieure à 9 kPa au niveau de la mer pour leur donner une Pao₂à 1500 m au-dessus de 6,7 kPa.

Coût de l'oxygène en vol (à partir deRespirez facilement1997;24:5)

Compagnie aérienne	Coût de l'oxygène
Air Canada	38 £ par trajet
Cathay Pacific	Gratuit
Vierge Atlantique	Gratuit
Calédonien	42 £ par trajet
British Airways	200 £ de retour
Alitalia	Coût du billet d'avion
Air de Singapour	50% du coût du billet d'avion
Air Malta	Gratuit

Des études ont montré que tant que les patients atteints d'une maladie cardio-pulmonaire grave sont évalués avant le voyage et que de l'oxygène supplémentaire est utilisé si nécessaire, l'incidence des effets secondaires graves est faible pendant le vol. La disponibilité et le coût de l'oxygène à bord des avions commerciaux varient.

Les patients atteints de maladies cardiaques et pulmonaires doivent contacter leur médecin rapidement et organiser une évaluation spécialisée si nécessaire. Des dispositions pour l'oxygène peuvent être prises auprès du bureau des réservations de la compagnie aérienne ou de l'unité médicale de British Airways. La compagnie aérienne exigera un formulaire médical rempli par le médecin généraliste. L'oxygène peut être fourni via un masque Hudson (les patients utilisant des masques venturi ou des canules nasales peuvent les apporter avec eux) à des débits allant jusqu'à 4 l/min.