La relation entre le rythme cardiaque et le lactate est un sujet complexe mais crucial pour comprendre la performance sportive et la physiologie de l'exercice. Cet article explore en profondeur cette interaction, en détaillant les mécanismes physiologiques impliqués, les méthodes de mesure, les limites de ces mesures et les implications pour l'entraînement et la performance.
Lactatémie : Définition et Physiologie
La lactatémie se définit comme la concentration sanguine en acide lactique. Le dosage de la lactatémie est aujourd’hui accessible à tous les praticiens, y compris dans certains laboratoires de biologie vétérinaire.
L'Acide Lactique et le Lactate
L’acide lactique est un acide faible qui forme un couple acido-basique avec le lactate, sa base faible. Le pKa de ce couple acido-basique est de 3,86. Dans le sang, dont le pH est compris entre 7,35 et 7,45, le lactate est la forme prédominante car le pH sanguin est supérieur au pKa. Le lactate existe sous deux stéréo-isomères : la forme dextrogyre (D(-)lactate) et la forme lévogyre (L(+)lactate).
Production Physiologique de Lactate
La production de lactate est un processus physiologique normal chez les mammifères. Le glucose suit la voie de la glycolyse, qui aboutit à la production de pyruvate. Les lactates sont un produit de la fermentation, une voie métabolique anaérobie. Un organisme sain produit des lactates de manière physiologique.
Mesure et Interprétation de la Lactatémie
Une mesure de la lactatémie ne peut être interprétée seule. Les variations analytiques peuvent dépendre de la méthode de prélèvement sanguin et du temps écoulé entre le prélèvement sanguin et l’analyse. L’analyse doit être effectuée rapidement.
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Variations de la Lactatémie
Une équipe a comparé les lactatémies de 68 chiots âgés de 4 à 80 jours avec celles de 30 chiens adultes. Ilkiw et al. ont dosé la lactatémie chez des Greyhounds bien portants avant et après qu’ils aient effectué une course. La lactatémie est passée de 0,57 mmol / l à plus de 28 mmol / l suite à l’exercice.
Hyperlactatémie
L’hyperlactatémie peut être associée à de nombreuses situations pathologiques. Chez le chat, l’hyperlactatémie a été plus rarement décrite. Les analyseurs disponibles à ce jour dosent tous les énantiomères des lactates. Le recours à un examen chromatographique et/ou par spectrométrie de masse est nécessaire pour distinguer les différentes formes. Les hyperlactatémies dues aux D(-)lactates sont rares, souvent liées à une augmentation de la population bactérienne intestinale secondaire à une affection pancréatique.
Importance Clinique de la Lactatémie
Dans la pratique quotidienne, la mesure de la lactatémie est le moyen le plus simple et le plus accessible pour le praticien d’évaluer l’oxygénation des tissus du patient. Lorsqu’une hyperlactatémie est mesurée, cela peut signifier qu’un état de choc est présent, même s’il n’est que débutant et compensé. Les apports en oxygène ne sont pas suffisants pour couvrir les besoins du patient. L’objectif du réanimateur est d’utiliser tous les moyens dont il dispose afin de les ramener chacune aux valeurs considérées comme normales pour le patient.
En médecine humaine, de nombreuses publications font état d’une corrélation entre une hyperlactatémie mesurée à l’admission du patient et la mortalité. L’aspect pronostique de la lactatémie à l’admission du patient a aussi été étudié chez l’animal de compagnie. Prenons pour exemple le syndrome de dilatation torsion d’estomac chez le chien.
Lactatémie et Scores de Gravité
En s’inspirant de la pratique des réanimateurs humains, une équipe a considéré que le métabolisme des mammifères était trop complexe pour n’être appréhendé que par la mesure d’un métabolite. Ils ont posé pour hypothèse que la mortalité d’un animal au cours de son hospitalisation serait mieux corrélée à plusieurs variables mesurées à l’admission. C’est la notion de score. La lactatémie fait partie des variables mesurées dans les deux espèces. A chaque valeur de ces variables correspond un chiffre. La somme de ces chiffres constitue le score. L’hypothèse émise est qu’une diminution de la lactatémie au cours de l’hospitalisation serait significativement corrélée à la survie du patient.
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Lactate et Performance Sportive
Zones de Travail et Seuil Lactique
Il est essentiel de déterminer des zones de travail pour chaque athlète, que ce soit en vitesses sur le plat ou en fréquences cardiaques en terrain vallonné. La connaissance de ces zones est essentielle pour bien programmer les entraînements sur le plan qualitatif. Au-delà des données de laboratoire, il est assez aisé pour un athlète attentif de déterminer ses zones, et donc les seuils, en fonction de sa vitesse, de ses pulsations cardiaques, de ses sensations, mais aussi de sa fonction ventilatoire.
Métabolisme Énergétique et Lactate
L’énergie nécessaire à tout effort est fournie par la dégradation des composés énergétiques (glucides et lipides) au sein de la mitochondrie. À partir d’une certaine intensité, seuls les glucides sont dégradés car ils fournissent plus d’énergie. Les glucides dégradés au sein du cycle de Krebs sont le glycogène musculaire et le glucose sanguin. Dans une première phase, ils sont transformés en pyruvate, qui est oxydé dans la mitochondrie pour former de l'ATP.
À partir d’un certain moment, les capacités d’oxydation de la mitochondrie atteignent leurs limites, et le pyruvate est transformé en lactate par une enzyme (LDH), puis transporté vers différents sites : les fibres musculaires lentes, le cœur, voire le foie, afin de servir de substrat énergétique et fournir à nouveau de l’ATP. L’exposition régulière au lactate permet la biogénèse mitochondriale.
Seuil Lactique et Mesure du Lactate
D’un point de vue pratique, on fixe les seuils « lactiques » à 2 et 4 mmol de lactate par litre de sang, mais ce sont des valeurs statistiques à individualiser. Par exemple, le SL2 évolue le plus souvent entre 3 et 5 mmol/L. La mesure du lactate pendant ou après un effort est seulement la quantité qui n’a pas pu être utilisée comme une source énergétique. Ainsi, le taux de lactate mesuré nous renseigne davantage sur son niveau de métabolisation que sur l’intensité de l’effort réalisé. Si pour un même taux de lactate, l’athlète est capable de produire un effort de même durée et d’intensité plus élevée, c’est qu’il a progressé.
Maximal Lactate Steady State (MLSS)
Le plus intéressant pour l’entraînement est donc de déterminer l’intensité maximale à laquelle la production et l’oxydation du lactate s’équilibrent. Cet équilibre physiologique a un nom : le MLSS pour Maximal Lactate Steady State (état maximal stable du lactate). C'est l’intensité d’exercice la plus élevée à laquelle la concentration de lactate dans le sang reste stable sur une période prolongée. Au-delà de cette intensité, le lactate s’accumule rapidement, entraînant une fatigue plus rapide. Le MLSS est un indicateur clé en sport d’endurance, souvent utilisé pour déterminer l’intensité optimale des entraînements et des compétitions.
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Informations Utiles Liées au MLSS Suite à un Test en Laboratoire
Les tests en laboratoire pour évaluer le MLSS et d’autres paramètres physiologiques fournissent des informations précieuses pour les sportifs d’endurance, notamment :
- Seuils Physiologiques : MLSS, seuil anaérobie (LT2), et seuil aérobie (LT1).
- Paramètres Métaboliques et Cardiovasculaires : Concentration de lactate sanguin, VO2max, fréquence cardiaque (FC) aux différents seuils, puissance ou vitesse au MLSS et au seuil anaérobie.
- Efficacité Énergétique et Endurance : Coût énergétique, taux d’oxydation des lipides et glucides.
Ces tests sont indispensables pour individualiser l’entraînement, améliorer la performance et optimiser la récupération.
Différence Entre le Deuxième Seuil Lactique et le MLSS
Le deuxième seuil lactique (LT2) est le point où la concentration de lactate sanguin commence à augmenter de manière exponentielle, tandis que le MLSS est l’intensité maximale à laquelle le lactate reste stable. Le LT2 est légèrement au-dessus du MLSS.
Seuil Ventilatoire
Lors d’un exercice incrémental, les besoins du muscle en O2 augmentent. L’augmentation de la fourniture en oxygène débute par une augmentation de la ventilation, et donc du débit ventilatoire. Pour autant, la ventilation n’est pas régulée directement par les besoins en O2, mais plutôt par la production de CO2 et par le pH de l’organisme. La ventilation pulmonaire augmente tout d’abord proportionnellement à l’intensité, puis la courbe va présenter 2 points d’inflexions (ou cassures), appelés seuils ventilatoires.
Les Deux Seuils Ventilatoires
Le premier seuil (SV1) est appelé le seuil d’adaptation ventilatoire. Il se situe chez les athlètes entraînés entre 55 et 70% de la consommation maximale d’oxygène. Il est surtout dû à l’augmentation de la concentration de lactate dans le plasma et à la libération concomitante d’ions H+. Pour éviter l’acidification du sang, un système tampon se met en place via les ions hydrogénocarbonates (HCO3-). L’association chimique (H+ + HCO3-)donne de l’acide carbonique qui se dissocie ensuite en eau (H20) et en CO2.
Le deuxième seuil (SV2) est appelé le seuil d’inadaptation ventilatoire, également seuil d’accumulation du lactate. Le SV2 correspond à une nouvelle augmentation du lactate. Le système tampon est saturé et les ions H+ s’accumulent dans le compartiment sanguin.
Détermination des Seuils Ventilatoires
En laboratoire, hors lactate, les SV1 et SV2 se déterminent par la mesure continue et simultanée du débit ventilatoire, de la consommation d’oxygène et du rejet du dioxyde de carbone, lors d’une épreuve maximale triangulaire (= progressive). Cela permet de calculer les équivalents respiratoires en O2 (VE/VO2) et en CO2 (VE/VCO2). En laboratoire, le logiciel associé à l’analyseur des échanges gazeux respiratoires calcule automatiquement les seuils. Le problème est que la courbe du débit ventilatoire ne présente pas toujours de cassures nettes. Dans ce cas, la détermination des seuils est faussée, et on peut même affirmer qu’il n’y pas de seuils.
Limites des Méthodes d'Évaluation
Quelle que soit la méthode utilisée (invasive pour le lactate) ou non invasive (pour la ventilation), elle présente des limites importantes. De plus, en laboratoire, les données de FC sont souvent différentes des données de terrain avec une difficulté réelle à atteindre la FC max en raison des conditions artificielles et du tapis. Et si les tests sont faits sur le terrain, ils sont rarement reproductibles en fonction des conditions météo. L’idéal serait de réaliser ces tests sur une piste indoor.
Relation Entre le MLSS et la Fréquence Cardiaque
La FC au MLSS est souvent proche de 90-92 % de la FC max chez la plupart des athlètes d’endurance. Elle peut aussi être exprimée en pourcentage de la FC de réserve (FC max - FC au repos), généralement autour de 80-85 % de la FC de réserve. Contrairement au lactate, qui se stabilise au MLSS, la FC a tendance à dériver légèrement à la hausse au fil de l’effort (dérive cardiaque).
Comparaison avec les Seuils Physiologiques
- FC au seuil aérobie (LT1): ~75-80 % de la FC max
- FC au MLSS (proche du seuil anaérobie, LT2): ~88-92 % de la FC max
- FC au VO2max: ~95-100 % de la FC max
Si on connaît sa FC max et son seuil anaérobie, on peut estimer la FC au MLSS et l’utiliser comme référence d’entraînement. Cependant, comme la FC varie selon la fatigue, la chaleur, ou l’hydratation, les tests en laboratoire restent plus précis pour déterminer l’intensité exacte du MLSS.
Autres Facteurs Influant sur le Lactate
Graisse Corporelle
Une étude a examiné le rôle de la graisse corporelle dans la production basale de lactate. Une hausse de 17 % de la masse grasse chez les athlètes était associée à 2 millimoles par litre (mmol/L) supplémentaires de lactate basal, tandis qu’une augmentation de 15 % chez les non-sportifs entraînait 1,5 mmol/L de lactate basal.
Qualité du Sommeil
La pandémie de Covid a profondément altéré les routines de sommeil. Une étude a révélé que près de 84 % des sportifs d’endurance ont un sommeil de mauvaise qualité, ce qui peut entraîner une moindre capacité à penser et réagir rapidement.
MicroARN et Lésions Musculaires
Certaines données scientifiques montrent que les modifications de l’expression des microARN (miARN) sont sans doute détectables plus tôt dans les fluides corporels que les biomarqueurs conventionnels. Les miARN agissent comme des régulateurs de l’activité des gènes et influencent les processus biologiques.
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