vendredi 22 mai - par Desmaretz Gérard

Activités sportives : le port d’un masque respiratoire...

Chaque activité sportive a ses contraintes et ses spécificités qui se retrouvent au niveau de la physiologie respiratoire. Le « running », le cyclisme, etc., fait intervenir l'aptitude pour l'organisme à prélever l'oxygène de l'air pour assurer les processus musculaires d'oxydation (aérobie). Nous respirons chaque jour près de 20.000 litres d'air, gaz qui ne parvient pas spontanément aux poumons, il faut un mouvement pour déformer la cage thoracique et d'entraîner des différences de pression. Lors de l'inspiration, le diaphragme (muscle) s'abaisse, ce qui entraîne une diminution de la pression à l'intérieur du thorax permettant à l'air d'y pénétrer. A l'expiration, les muscles inspirateurs et l'élasticité des tissus permettent de chasser l'air contenu dans les poumons.

Une récente étude de l'Université de Hong Kong a montré que le port du masque réduisait de 60 % la transmission du virus. Son port n'est pas obligatoire pour la pratique d'un sport de plein air, mais les sportifs se doivent de respecter une distance minimum de 10 mètres. Si certains sportifs se sont habitués à porter un demi-masque contre la pollution et les pollens, d'autres avancent un désagrément : impossible de cracher par terre ou de boire sans en découvrir une partie. Savez-vous que certains sportifs portent un étui pénien pour ne pas avoir à s'arrêter ! Autre inconvénient, un masque tient chaud, pour l'air inspiré à 20° C, on admet qu'il est saturé à 50 % de vapeur d'eau, qu'il contient 0.01 gramme d'eau par litre, et que l'air expiré est proche d'une température de 37° C et saturée à 100 %. Il contient donc 0.05 gramme d'eau par litre. La quantité d'eau évacuée augmente avec le débit ventilatoire et avec la sécheresse de l'air respiré. Lors d'une expiration supérieure aux capacités du masque, les bords s'en soulèvent et de la buée vient se fixer sur les lunettes.

Il apparaît déjà qu'un trekker ou trailer a pas les mêmes besoins qu'un bouliste ;-). Comme il n'existe pas grand chose, à ma connaissance sur le confort respiratoire des masques FFP ni des masques alternatifs, je suis parti de mon expérience de plongeur. Un détendeur confortable est celui qui présente les plus faibles pressions négatives à l'inspiration pour délivrer le débit nécessaire à l'effort fourni, et à l'expiration pour évacuer l'air vicié.

Si le volume respiratoire total est voisin de 6 litres, on distingue le : volume courant 0.5 litre - volume de réserve inspiratoire 2.5 litres - volume de réserve expiratoire 1.5 litre - volume résiduel 1.5 litre. Le sujet au repos ne mobilise que le volume courant, soit 0.5 litre, seule l'inspiration forcée permet de mobiliser le volume de réserve inspiratoire et expiratoire. La capacité vitale que le sujet peut modifier est donc de 4.5 litres. Même après une expiration forcée, le sujet ne peut chasser tout l'air contenu dans ses poumons.

L'air pénètre par la bouche (masque), passe ensuite par le pharynx pour emprunter le larynx et la trachée qui se divise en deux bronches (poumon droit et gauche) pour ensuite aboutir aux alvéoles pulmonaires. Les vaisseaux pulmonaires transportent le sang du cœur aux poumons et l'y ramènent. Le sang provenant du cœur arrive dans chaque poumon par l'artère pulmonaire qui va alimenter les capillaires sanguins tapissant les alvéoles qui constituent le lieu d'échange entre l'air et le sang. La totalité du sang de l'organisme effectue ce parcours en environ une minute. L'oxygène entre en combinaison avec l'hémoglobine pour être transporté par le sang dans les globules rouges (oxyhémoglobine).

La ventilation pulmonaire qui contribue au renouvellement des gaz contenus dans les poumons, une marche correspond à un débit respiratoire de 30 litres par minute - une marche avec sac à dos à 50 litres, et la course à pied à 80 litres/min (débit respiratoire est égal à la fréquence respiratoire / minute fois le volume par respiration). Lors d'un effort, les muscles consomment l'oxygène plus rapidement que les poumons peuvent la remplacer. Si on accomplit un effort soudain et bref, l'énergie est apportée momentanément par la dégradation du glucose (anaérobie), le sujet halète afin de récupérer la dette en oxygène. Si la dette est plus importante, l'essoufflement apparaît. A noter que le gaz carbonique n'est pas considéré comme un polluant, la valeur-limite d'exposition est fixée à 3 % sur une durée de 12 minutes.

Publicité

Le cycle inspiratoire / expiratoire se reproduit à une fréquence d'environ 16 cycles/minute, l'air courant ventilé étant lui de 0.5 litre, le débit est donc de 8 li/mi, ce qui entraîne une élévation de la fréquence ventilatoire qui peut passer de 8 mouvements/mi à 50 mouvements par minute et par une augmentation de l'amplitude de ces mouvements afin de mobiliser la capacité vitale, en partie ou en totalité, jusqu'à 4.5 litres contre 0.5 au repos.

Le travail respiratoire correspond à la quantité d'énergie nécessaire pour vaincre les résistances respiratoires au cours d'un cycle. La résistance respiratoire totale (Po) est la somme de plusieurs résistances : résistance mécanique (Pw) - résistances élastiques dues au thorax et aux poumons (proportionnelles à l'amplitude) - aux résistances liées aux pertes en charge (Pp) pendant le passage de l'air ambiant aux poumons du sportif : masque, soupapes, voies aériennes, (Les frottements rencontrés par les molécules de gaz sur les parois plus ou moins lisses entraînent des pertes en charge : type d'écoulement (turbulent ou laminaire) - résistance dus à l'inertie des masses tissulaires et gazeux liée au débit. La résistance totale est donc égale à la somme totale de toutes ces résistances. Ces résistances sont proportionnelles au rapport des pertes en charge sur le débit (r = P cm d'eau / V Li/min).

L'effort ventilatoire s'accompagne d'une consommation d'oxygène et production de C02 en retour. La force délivrée par les muscles respiratoires n'est pas constante, elle varie au cours du cycle. Le débit quasi nul en début et en fin d'expiration passe par un maxima inspiratoire et un maxima expiratoire dans la zone du volume courant. La force maximale est de l'ordre de 95 cm d'eau (voir courbe en fin de l'articlet). Selon Silverman, pour obtenir un débit instantané, il faut multiplier le débit moyen par un correctif : 3,7 au repos - 2,8 travail moyen - 2,5 travail intense.

La quantité d'oxygène nécessaire dépend de l'effort à fournir. Un homme au repos dans une ambiance à 18°C a besoin de 70 Kcal/heure pour assurer le fonctionnement de ses organes, ce qui correspond à son métabolisme de base. Sachant qu'un litre d'oxygène peut lors de son processus aérobique et de sa dégradation fournir 4.8 kcal, on peut déterminer que l'homme a besoin de 14.5 litres d'oxygène par heure, mais comme on utilise que le quart de l'oxygène contenu dans l'air inspiré (5 % de 21 %), il faut ventiler 276 litres/heure d'oxygène (14.5 li/h x 100/21 x 4 ). Si le sportif a besoin de trois fois plus d'oxygène, il lui faudra 826 litres d'air, soit 14 litres minute. Lorsque la dette d'oxygène est trop élevée, la sensation de fatigue survient.

Le masque et la partie supérieure des poumons constituent un espace mort (environ 150 cc) qui contient l'air inspiré le plus riche en oxygène, alors qu'à la fin de l'expiration, les gaz stagnants dans les poumons présentent seulement 17 % d'oxygène. Dans un demi-masque sans soupape, une partie du CO2 expiré est de nouveau inspiré. L'espace mort (volume résiduel) ne se renouvelle que d'un dixième à chaque cycle. Le sportif inhale un air légèrement vicié par le gaz carbonique.

Admettons un espace mort de 0,17 cm3 avec un volume courant de 0,420 et un volume de réserve de 2,5, chaque mouvement respiratoire renouvelle 10 % de l'air pulmonaire (0,420 - 0,170/2500). Admettons que le sportif adopte une respiration lente et profonde, et qu'il inspire 0,840 l, il tombe à 2.300, mais l'espace mort reste lui inchangé, le coefficient VP devient 0,840 - 0,170/23 soit 34. Il est plus efficient de respirer lentement et profondément afin de permettre un meilleur brassage de l'air respiratoire. L'autre avantage d'une respiration ample et profonde, celle-ci s'accomplit au détriment des volumes complémentaire et de réserve, le volume d'air vicié tend à diminuer légèrement. Le renouvellement de l'air correspond au rapport : capacité résiduelle/ ventilation alvéolaire (environ 2,5 l/min /m2).

Publicité

Pour un demi-masque FFP2 correctement adapté au visage, la fuite vers l'extérieur est 8 % et de 2 % pour FFP3. Effectuons une analogie avec l'appareil respiratoire militaire à circuit semi-fermé (DC-55) dont le principe de fonctionnement repose sur deux sacs solidaires, le petit sac ne laissant « fuiter » qu'une partie du mélange expiré, l'autre partie étant filtrée et réintroduite pour le cycle respiratoire suivant. La concentration d'oxygène inhalée ne correspond absolument plus à celle contenue dans le mélange. Le taux d'azote contenu dans l'air correspond à : b = a x (P + k + Co) / P - Co (on peut négliger P qui correspond à la pression absolue), b taux azote respiré, k le rapport volumétrique des deux sacs (de mémoire 12, pour le DC-55), Co le coefficient de consommation d'oxygène qui varie selon l'effort, de 0,025 à 0,05.

Après une marche soutenue, durée une heure, un FFP3 parfaitement ajusté, j'en estime les résistances respiratoires bien supérieures à celle d'un détendeur (quelques centimètres d'eau), surtout à l'expiration (la soupape inspiratoire est donnée pour 85 li/min) sur laquelle j'avais forcée pour « balayer » le CO2 stagnant... Avec un masque alternatif multicouches, c'est l'inspiration qui fut pénible. Si un lecteur possède un oxymètre de pouls, il pourra, lors d'un effort avec port d'un masque respiratoire, connaître la quantité d'oxygène dans le sang.

Un masque de protection ajusté correctement et de taille adaptée au visage semble se comporter comme un masque d'altitude. Cette appellation est trompeuse, le sujet respire toujours l'air à la même pression et le taux d'oxygène reste identique, ce qui n'est pas le cas en altitude (la pression partielle d'oxygène diminue avec la pression barométrique). Le masque d'altitude permet la respiration à travers un orifice calibré (ajustable), le sportif se doit donc de forcer pour inspirer et/ou expirer (les apnéistes et les victimes de la Covid utilisent une paille), efforts destinés à entraîner une amélioration des seuils ventilatoires, mais incapables à augmenter le nombre des globules rouges ! L'accroissement de la ventilation peut se faire de deux façons. Le sportif peut accroître sa capacité vitale ou respirer plus rapidement en ne mobilisant que le volume courant. Si ces deux processus peuvent ventiler le même volume/minute, le résultat n'aboutit pas aux mêmes résultats. Dans une respiration rapide, l'air inspiré ne chasse que médiocrement l'air vicié contenu dans les espaces morts, l'air est plus pauvre en oxygène. Alternative, la prise d'un médicament délivré sur ordonnance pour lutter contre le mal des montagnes. Des remarques...

°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°

JPEG



1 réactions


  • Séraphin Lampion Séraphin Lampion 22 mai 08:32

    « Savez-vous que certains sportifs portent un étui pénien pour ne pas avoir à s’arrêter !   »

    Encore une discrimination insupportable que les femen ont résolu : elle ne mettent pas de culotte pour faire leur jogging !


Réagir