La respiration en altitude Pascaline Pey Aymeric Michel

La respiration en altitude Pascaline Pey Aymeric Michel David Bourdais-Massenet

Introduction • Oies à tête barrée survolant Himalaya à 9000 m. Chiens d’avalanches. • O 2 transporté depuis atmosphère aux cellules grâce à: la ventilation la diffusion pulmonaire la circulation la diffusion cellulaire • Problème: diminution de la concentration d’oxygène dans l’air ambiant • Vie en altitude ou ascension en montagne: ajustements physiologiques en réponse à l’hypoxie

Plan • I- Espèces naturellement adaptées à la haute altitude • II- Modifications adaptatives chez les animaux • III- Le mal de l’altitude chez les animaux en ascension

I- Espèces naturellement adaptées à l’altitude 1 -Comparaison de deux oies : Anser anser vivant à basse altitude et Anser indica dont la migration passe par l’Himalaya Le sang d’indica présente une très forte affinité pour l’O 2 : résistance au stress hypotoxique. 4 aa différents au niveau de la molécule d’hémoglobine : création d’un trou déstabilisant la forme T permettant l’augmentation d’affinité. Augmentation d’autant plus marqué en présence d’inositol pentaphosphate(=2, 3 DPG)

Comparaison des paramètres • P 50 plus faible : sensibilité à O 2 • Base altitude : chute de la synthèse IP 5 affinité O 2 diminuée

2 - cas du Lhassa apso Cage thoracique Long torse Plus forte [ Hg ] Membres courts Plus grande quantité de GR

II Modifications adaptatives chez les animaux : • 5 types de réponses à l’ hypoxie : adaptation respiratoire adaptation circulatoire adaptation hématologique adaptation morphologique adaptation biochimique

1. Adaptation respiratoire • de la ventilation pour une P O 2 de 100 à 45 mm. Hg • [ Oxygène ] paraît le facteur déterminant de la ventilation

1 - adaptation respiratoire • L’homme est le seul chez qui se manifeste une diminution de la réponse ventilatoire, atténuation de la sensibilité à l’hypoxie après un séjour durable en altitude

2. Adaptation circulatoire • Modification du débit et du rythme cardiaque après exposition à une Hypoxie à 4000 m • PA pulmonaire car cœur droit donc cœur

2 - adaptation circulatoire • Chez les espèces étudiées, le flot sanguin est déterminé par la demande en oxygène (c’est-à-dire le métabolisme) et non par la pression partielle d’oxygène au niveau des tissus. • Cela diffère fortement de la réponse ventilatoire qui est déterminée à la fois par la demande en 02 et la PO 2 sanguine.

2 - adaptation circulatoire • Bovins: importante de PA pulmonaire moyenne • Agneaux et lama: hypertension artérielle pulmonaire beaucoup plus réduite • différences spécifiques: différences de distribution des muscles lisses, d’épaisseur et de force

2 - adaptation circulatoire PA pulmonaire implique un travail plus important du cœur droit du volume, voire sa dilatation • Bovins européens: plus sujets à l’hypertrophie du cœur droit et dc à l’hypertension artérielle pulmonaire que les races « criollos » des hauts plateaux andins •

3. Adaptation hématologique [ Hb ]. capacité de transport 02 . dépend: degré d’hypoxie adaptation (natif/ résident) affinité de l’Hb pour l’oxygène P 50 du Vigogne = 16 mm de Hg P 50 du mouton = 42 mm de Hg

3 - adaptation hématologique • du pourcentage d’hémoglobine est en général plus grande chez les natifs de haute altitude que chez les résidents

3 - adaptation hématologique affinité de l’Hb pour l’O 2: caractéristique adaptative à l’altitude • Ovins s’adaptent fort bien malgré la faible affinité de l’Hb pour l’O 2…ce caractère adaptatif n’est pas la condition sine qua none de l’adaptation à l’altitude… •

4. Adaptations morphologiques - Morphologie du corps différence de taille et de vitesse de croissance

4 - adaptations morphologiques • • vascularisation tissulaire densité des capillaires: nouveaux ou ouvertures de vaisseaux préexistant (Mise en évidence sur myocarde de rats) • Développement pulmonaire: diamètre des alvéoles surface de diffusion (notamment chez les ovins…)

5. Adaptations biochimiques Nombre d’érythrocytes (millions par mm^ 3 de sang) Taux d’Hb (grammes pour 100 ml)

- Hématocrite (%) Adaptations cellulaires : [ myoglobine ] [ mitochondrie ] [ enzymes ] du métabolisme de l’ O 2 synthèse de l’érytropoïétine

III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Les bovins sont sujets à une maladie respiratoire chronique dès l’arrivée en altitude: Brisket disease, en liaison avec un défaut d’adaptation • Maladie non infectieuse caractérisée par une insuffisance du cœur droit

III-Le mal de l’altitude chez les animaux • Répartition: zones montagneuses au-dessus de 2000 m, bovins de tout âge, race et sexe, natifs d’altitude ou importés avec une plus grande fréquence parmi ces derniers • Incidence: 2% en Amérique du Nord • Etiologie: Hypertension artérielle pulmonaire entraînant une insuffisance congestive du cœur droit, en liaison avec l’hypoxie chronique

III- Le mal de l’altitude chez les Animaux • Symptômes: œdème sous-cutané depuis la région sous-sternale s’étendant crânialement et caudalement, ascite, diarrhée, respiration laborieuse, parfois cyanose des muqueuses • Auscultation: insuffisance valvulaire avec un souffle parasystolique, peu de déplacement de l’animal, souvent couché

III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Lésions: -cœur: hypertrophie du cœur droit -artère pulmonaire: forte dilatation, parfois présence de thrombus -poumons: parfois des plaques d’atélectasie -foie: congestion passive

III-Le mal de l’altitude chez les animaux • Diagnostic: basé sur l’étiologie et les symptômes • Traitement: drainage des grandes cavités dans les cas d’hydrothorax ou d’ascite, administration de tonicardiaques et de diurétiques, le mieux est le retour en plaine où la guérison est spontanée Eviter de revenir en altitude

III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Un nouveau traitement dont l’étude d’efficacité est parue dans l’Indian Journal of Animal Science • Ail ajouté à la ration d’animaux souffrant de Brisket disease pendant 7 semaines • Paramètres étudiés: pouls, fréquence cardiaque, fréquence respiratoire

III- Le mal de l’altitude chez les animaux • Les effets de l’ail comme agent antihypertensif pulmonaire lors d’hypoxie pulmonaire • Prophylaxie: Eviter les zones de pâturage en altitude Alimentation riche en Ca, P et vit. A et E Amélioration génétique du cheptel: éliminer les animaux sensibles et croisement entre « criollos » , résistantes et vaches plus productives

Conclusion • L’altitude a d’autres influences, notamment sur les fonctions de reproduction • Les troubles occasionnés par l’altitude peuvent se manifester d’emblée, dés l’arrivée du sujet en altitude, ou en cours de son ascension: adaptation du sujet qui surmonte la gène occasionnée par l’hypoxie maladie adaptative: mort

Conclusion • Problème pour la transhumance: la moyenne de la mortalité animale est de 6 à 8 % dans les régions d’élevage: possibilité de réduction par une meilleure alimentation • Importation des animaux pour l’amélioration de races?

Merci de votre attention!