Composition corporelle en expédition

Cette section détaille les effets physiologiques du manque d'oxygène (hypoxie) sur les athlètes en haute altitude. Au-dessous de 1000 mètres, aucun effet n'est perceptible, tandis qu'entre 1000 et 2000 mètres, une diminution de la consommation maximale d'oxygène impacte la performance. Entre 2000 et 5500 mètres, les conséquences sont plus marquées, avec des symptômes comme l'hyperventilation et la tachycardie, particulièrement autour de 3000 mètres. Au-delà de 5500 mètres, la vie humaine permanente semble impossible, et les alpinistes risquent des pathologies liées à l'altitude si l'ascension est trop rapide. Des expériences de quelques mois à deux ans à ces altitudes existent, mais restent rares. Les sources citées pour cette partie sont Barry et Pollard (2003) et Richatet et Herry (2003).

Après plusieurs semaines au-dessus de 5500 mètres, une perte de poids significative est observée, principalement au niveau de la masse maigre, accompagnée d'une altération de l'état physique et psychologique (Richatet et Herry, 2003). Le mal aigu des montagnes, avec ses symptômes (maux de tête, nausées, vomissements, anorexie, insomnie, œdèmes, faiblesse), peut aggraver la situation en diminuant encore l'apport alimentaire. Il est recommandé de redescendre de 300 à 600 mètres pour éviter les complications (Barry et Pollard, 2003; Lickteig, 2000). À titre préventif, à partir de 3000 mètres, l'ascension ne devrait pas dépasser 300 à 500 mètres de dénivelé entre deux nuits (Richatet et Herry, 2003). La perte de poids importante, touchant principalement la masse maigre, est un point crucial mis en avant.

L'analyse des données nutritionnelles en altitude nécessite de considérer les différents types d'études: laboratoire en montagne, chambre hypobare, expéditions, et exercices sur le terrain (Cymerman, 1996; Gulledge et al., 2003). Les chambres hypobares offrent un meilleur contrôle de la basse pression d'oxygène sur le statut nutritionnel mais peinent à reproduire les conditions extrêmes des expéditions (dépense énergétique, froid, facteurs psychologiques – Reynolds, 1996). Les études sur le terrain offrent une meilleure représentativité, mais moins de contrôle. La perte de poids varie selon la durée d'exposition, les conditions, l'altitude et la méthode de mesure de la masse grasse (Fulco et al., 1992). En laboratoire ou chambre hypobare, la perte varie de 91 à 368 g/jour, et de 46 à 529 g/jour sur le terrain. Avec un apport alimentaire à volonté, la perte est d'environ 155 g/jour, équivalant à un déficit énergétique de 1195 kcal/jour (masse grasse) ou 853 kcal/jour (masse maigre).

L'hypothèse d'un manque d'appétit comme source de perte de poids est explorée (Westerterp-Plantenga et al., 1999). Des études en chambre hypobare montrent une perte de poids significative à différentes altitudes simulées (5000 à 8000 m), malgré un libre choix alimentaire et une faible activité physique. La perte totale atteignait 5,0 ± 2,0 kg à 8848 m. L’anorexie en haute altitude pourrait être liée à une augmentation des dommages causés par les radicaux libres au tissu squelettique et à la libération de cytokines pro-inflammatoires (Bailey et al., 2000; Bailey et al., 2001; Bailey et al., 2004b; Grimble, 1998; Plata-Salaman, 1998). Cependant, Bailey et al. (2004a) suggèrent que les radicaux libres ne seraient pas toujours impliqués dans l'anorexie post-expédition.

Fournir suffisamment d'énergie, en considérant la palatabilité et la facilité de préparation des repas, est crucial pour réduire la perte de poids et optimiser la performance physique en altitude. Cependant, les besoins énergétiques des sujets très actifs sont élevés, et le poids/volume des aliments limitent la quantité transportable. L'hypoxie influence les besoins énergétiques via le métabolisme de base (MB), la malabsorption des nutriments et l'hydratation. Le MB tend à revenir aux valeurs de départ après une exposition initiale à l'altitude (Butterfield, 1999; Hannon et Sudman, 1973; Kayser, 1992; Kellogg et al., 1957; Mawson et al., 2000; Moore et al., 1987), potentiellement en raison d'apports énergétiques insuffisants, de la diminution du stress lié à l'altitude, ou d'une adaptation permettant une plus grande consommation alimentaire (Kayser, 1992; Mawson et al., 2000). Des résultats contradictoires existent concernant l'impact de l'altitude sur le métabolisme de repos, selon les méthodes de mesure.

Des études ont démontré qu'une alimentation suffisante, avec une attention portée à la palatabilité et à la facilité de préparation, permet de réduire la perte de poids et d'optimiser la performance physique. Richalet et Herry (2003) proposent une répartition énergétique idéale : 60% glucides, 25% lipides, 15% protéines (3000-4000 kcal). À intensités plus élevées, les glucides et les protéines sont à privilégier (Butterfield, 1999), tandis qu'après acclimatation, un apport plus élevé en lipides (>40%) pourrait être bénéfique (Lickteig, 2000). Cependant, il n'y a pas d'évidence qu'un régime particulier soit supérieur pour contrer les effets négatifs de l'altitude (Butterfield, 1999). L'accent est mis sur une consommation suffisante d'énergie, notamment en glucides, pour retarder l'apparition de la fatigue (Richatet et Herry, 2003), en accord avec les recommandations de l'Institute of Medicine.

L'étude de la nutrition en altitude implique différentes approches méthodologiques, chacune présentant des avantages et des inconvénients. Les recherches peuvent être menées en laboratoire de montagne, offrant un certain contrôle de l'environnement, mais limitant la reproductibilité des conditions réelles d'expédition. Une autre méthode consiste à utiliser des chambres hypobares, qui simulent l'atmosphère de haute altitude, permettant un meilleur contrôle des effets de la basse pression d'oxygène sur le statut nutritionnel. Cependant, il est difficile de reproduire totalement les conditions extrêmes d'une expédition, telles que la dépense énergétique élevée, l'exposition prolongée au froid, et les facteurs psychologiques liés au danger ou à l'isolement (Reynolds, 1996). Enfin, des études sont réalisées directement sur le terrain, lors d'expéditions ou d'exercices militaires. Ces dernières offrent une meilleure représentation des conditions réelles, mais le contrôle des facteurs est moins précis. L'idéal est donc de combiner ces approches pour une compréhension plus complète (Reynolds, 1996). Les références citées incluent Cymerman (1996) et Gulledge et al. (2003).

Les études en chambre hypobare permettent un contrôle précis de la pression partielle d'oxygène, facilitant l'analyse de son impact sur le statut nutritionnel. Cependant, elles ne reproduisent pas pleinement les conditions d'une expédition en montagne, telles que la dépense énergétique intense, l'exposition au froid et les facteurs psychologiques. À l'inverse, les études sur le terrain reflètent mieux la réalité des expéditions, mais le contrôle des variables est plus complexe. L'influence de facteurs comme le stress, l'isolement et les risques physiques est difficile à quantifier précisément dans un environnement naturel. Par conséquent, les études en laboratoire ou en chambre hypobare, qui offrent un meilleur contrôle des variables, doivent être complétées par des études sur le terrain pour une vision globale et précise des réalités nutritionnelles en haute altitude. L'auteur cite Reynolds (1996) comme référence pour cette discussion sur la complémentarité des approches.

L'étude a porté sur une équipe de quatre hommes âgés de 22 à 30 ans, en bonne santé, non-fumeurs et de poids normal. Résidant au niveau de la mer, ils étaient tous physiquement actifs avant l'expédition, pratiquant régulièrement des sports comme la course à pied et le vélo (3 à 4 heures par semaine). Ils avaient une expérience préalable de la haute montagne, ayant participé à des expéditions hivernales dans les Green Mountains, les Adirondacks et les White Mountains, et pratiqué l'escalade sur glace. Trois d'entre eux avaient déjà gravi des sommets de plus de 5000 mètres au Pérou et en Argentine, notamment le Mont Aconcagua et le Mont Tocllaraju. Cette description des participants souligne leur niveau de condition physique et leur expérience en haute montagne, éléments importants pour l'interprétation des résultats de l'étude.

L'expédition a eu lieu sur deux montagnes: le Mont Logan, au Yukon, et le Mont McKinley (aussi connu sous le nom de Denali), en Alaska. Le Mont McKinley, le plus haut sommet d'Amérique du Nord, se caractérise par un climat hivernal permanent, des vents violents pouvant atteindre 160 km/h, et des températures descendant jusqu'à -45°C au printemps. Le Mont Logan présente des défis similaires : altitude élevée, gel, vents et températures arctiques. La description des conditions climatiques extrêmes de ces deux montagnes met en lumière les difficultés et les risques auxquels les participants ont été confrontés durant l'expédition, ainsi que l'importance des données recueillies dans un contexte aussi exigeant.

Les participants se sont rendus deux fois au laboratoire : une première fois deux semaines avant le départ pour des mesures de composition corporelle, de métabolisme de repos (MR) et de consommation maximale d'oxygène (VO2max) à l'Université de Montréal. Une seconde visite, trois jours après la fin de l'expédition, a eu lieu à l'Université de Calgary pour des mesures de poids, taille et composition corporelle. Des journaux alimentaires ont été tenus avant et pendant l'expédition pour suivre les apports alimentaires. Une rencontre finale à Montréal a permis de recueillir les commentaires des participants. La méthodologie, impliquant des mesures avant et après l'expédition, ainsi que le suivi des apports alimentaires via des journaux, est détaillée, permettant de suivre les changements physiologiques et nutritionnels des participants tout au long de l'expédition. L'implication de deux universités souligne l'envergure de l'étude.

Un espace dédié aux aliments prévus était fourni aux sujets avant le départ. Pendant l'expédition, les apports alimentaires ont été enregistrés quotidiennement dans un «carnet de voyage», conçu pour une complétion rapide et un format minimaliste. Ce carnet permettait de noter les aliments consommés et non consommés (avec pourcentage et raison : goût, texture, appétit, perte, environnement, autre). Les aliments ajoutés ou échangés étaient aussi mentionnés. L'utilisation d'un carnet de voyage et d'un système d'abréviations et de codes pour faciliter l'enregistrement des données alimentaires durant l’expédition est détaillée. Cette approche permettait une collecte de données relativement simple et efficace dans un environnement difficile et contraignant.

Un test VO2max a été réalisé au laboratoire de physiologie de l'exercice de l'Université de Montréal avant l'expédition. Le protocole impliquait un test progressif sur un vélo ergométrique (Ergomeca GP 440), commençant à 80W avec des paliers de 40W toutes les 2 minutes, puis des augmentations de 24W à partir de la 14ème minute. La vitesse de pédalage était constante à 80 rpm. La consommation d'oxygène (O2) et de dioxyde de carbone (CO2) a été mesurée pour déterminer le VO2max (consommation maximale d'O2 moyenne sur 30 secondes). Cette mesure permettait d'évaluer la capacité physique des participants avant l'expédition, fournissant un point de référence pour l'analyse des changements liés à l'altitude et à l'effort physique. Le modèle de vélo ergométrique utilisé est précisé.

Malgré une planification rigoureuse des apports énergétiques, les participants ont perdu en moyenne 4,4 ± 1,5 kg (soit environ 314 g/jour) durant les 35 jours d'expédition. Cette perte de poids globale masque une réalité plus nuancée au niveau de la composition corporelle. Alors qu'une perte de masse grasse de 4,19 ± 1,14 kg a été observée, la masse maigre a, de manière inattendue, augmenté de 1,16 ± 0,32 kg (p < 0,05). Ce résultat suggère que la perte de poids n'est pas uniquement due à une dégradation musculaire, mais plutôt à un déficit énergétique global. L'augmentation significative de la masse maigre, malgré la perte de poids globale, est un point important à noter et contredit certaines hypothèses préalables sur la perte de masse musculaire en haute altitude. L'analyse des données doit donc prendre en compte ce résultat inattendu.

L'analyse des journaux alimentaires révèle un apport énergétique moyen légèrement supérieur pendant l'expédition comparé à la période de base (augmentation non significative, p > 0,05). Cependant, cet apport réel est significativement inférieur à l'apport énergétique prévu, créant un déficit énergétique quotidien d'environ 515 kcal. Cela indique que les participants n'ont pas consommé la totalité des aliments fournis, même si la quantité prévue aurait dû suffire à combler leurs besoins énergétiques et à prévenir la perte de poids. Ce déficit énergétique, malgré une augmentation légère mais non significative de l'apport énergétique par rapport à la situation de base, est un élément central des résultats. Il met en lumière l'écart entre la planification nutritionnelle et la réalité de la consommation alimentaire en conditions d'expédition de haute altitude.

L'analyse des journaux alimentaires et des commentaires des participants permet d'identifier les raisons de la consommation alimentaire insuffisante. Le manque d'appétit est la raison la plus fréquemment citée (57,5%), suivi du goût (10,9%), d'aliments retirés du menu (2,8%), de problèmes environnementaux (2,5%), et de la texture des aliments (0,1%). Les autres raisons représentent 26,2% des aliments non consommés. La raison "goût" fait référence à la non-appétence pour un aliment, "aliment enlevé" signifiant un échange ou un report de consommation, et "environnement" évoquant des problèmes liés aux conditions (gel, perte). Ces informations mettent en évidence le rôle important des facteurs psychologiques (manque d'appétit) et environnementaux dans la consommation alimentaire insuffisante.

L'apport moyen en glucides était significativement plus élevé durant l'expédition (530,6 ± 40,5 g/jour) qu'au niveau de la mer (380,0 ± 33,1 g/jour), tandis que l'apport en protéines a significativement diminué (108,4 ± 4,4 vs 84,3 ± 4,9 g/jour). Aucun changement significatif n'a été observé pour les lipides. En termes de pourcentage de l'énergie totale, la proportion de glucides a augmenté, tandis que celles des protéines et des lipides ont diminué. L'hydratation moyenne était de 5,0 ± 0,8 L/jour, ce qui semble adéquat par rapport aux recommandations (3-6L/jour) mais une diminution de l'apport en liquides est observée entre le jour 6 et le jour 22 de l'expédition. Cette analyse précise des apports en macronutriments et en liquides met en lumière des modifications significatives de l'alimentation des participants durant l'expédition, en relation avec les conditions de haute altitude et leur impact sur l'appétit et les choix alimentaires.

L'étude a révélé une perte de poids significative malgré une planification nutritionnelle rigoureuse. Cette perte, contrairement à l'hypothèse initiale, ne reflète pas une incapacité à fournir suffisamment d'énergie mais plutôt un apport réel inférieur aux besoins prévus. L'analyse met en évidence un déficit énergétique quotidien moyen de 515 kcal, principalement causé par une consommation insuffisante des rations prévues. La comparaison avec d'autres études (Bales et al., 1993; Boyer et Blume, 1984; Guilland et Klepping, 1985; Westerterp et al., 1994) souligne la variabilité des résultats en fonction de la durée de l'expédition et des méthodes de mesure. La perte de poids observée dans cette étude (similaire à celle de Bales et al. (1993) sur une expédition au Mont McKinley) est comparée à d'autres, soulignant la grande variabilité des résultats selon la méthodologie et les conditions d'expédition. L'augmentation inattendue de la masse maigre est également discutée en regard des études existantes, notamment celles montrant une conservation de la masse maigre malgré un léger déficit énergétique chez des sujets très actifs en altitude (Consolazio et al., 1972; Worme et al., 1991; Todd et al., 1984).

Plusieurs facteurs expliquent la perte de poids en altitude, notamment les apports alimentaires insuffisants par rapport aux besoins énergétiques accrus, la déshydratation, et l'augmentation de la dépense énergétique liée à l'activité physique. Le manque d'appétit, principale raison de l'apport énergétique insuffisant dans cette étude, est mis en perspective avec des études similaires montrant une perte de poids malgré un libre choix des aliments (Westerterp-Plantenga et al., 1999; Butterfield et al., 1992). La monotonie alimentaire, et l'habituation au goût (attiesthésie alimentaire négative – Frankham et al., 2005), sont également mentionnées comme facteurs contributifs. La discussion aborde l'impact de différents facteurs, comme la palatabilité, la disponibilité des aliments, la malabsorption digestive, l'hydratation et la dépense énergétique, sur la perte de poids en altitude. L'importance d'une bonne hydratation, tant pour la performance physique que pour la validité des mesures anthropométriques est soulignée, ainsi que la difficulté d'obtenir des mesures précises de la composition corporelle en conditions d'expédition.

L'étude révèle une préférence pour les glucides en altitude, confirmant d'autres études (Boyer et Blume, 1984; Fenn, 1994). Malgré le menu fourni, les participants ont consommé significativement plus de glucides et moins de protéines, sans changement significatif pour les lipides. La discussion explore l'impact de la monotonie alimentaire sur l'appétit et la nécessité de proposer des menus variés, et souligne la tolérance potentiellement meilleure à un pourcentage plus élevé de lipides, particulièrement durant les jours de repos. Les recommandations nutritionnelles de Worme et al. (1991) (3500-4500 kcal/jour, 7g de glucides/kg/jour, substitution des glucides par des lipides pour augmenter la densité énergétique) sont évoquées. Finalement, l'hypothèse initiale selon laquelle un apport énergétique adéquat prévient la perte de poids est infirmée. Des recommandations sont formulées pour de futures études afin d'optimiser les menus pour les expéditions de haute altitude, en mettant l'accent sur la diversité, la facilité de préparation et la palatabilité des aliments. L'impact des facteurs psychologiques et environnementaux sur la prise alimentaire devrait également être pris en compte.