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L'ALTITUDE

La pression atmosphérique va progressivement diminuer avec l'altitude d'où une diminution de la pression partielle d'oxygène.
L'organisme réagit à la raréfaction d'oxygène ou hypoxie par une série d'adaptations progressives qui constituent les phases de l'acclimatation à la vie en haute altitude.
Cette acclimatation ne se fait pas sans quelques désagréments qui sont regroupés sous le terme de "mal des montagnes".
Le mal des montagnes se présente sous trois degrés, de modéré (le plus souvent) à très graves : Le MAM ou Mal Aiguë des Montagnes, l'OPHA ou Œdème Pulmonaire de Haute Altitude et l'OCHA ou Œdème Cérébral de Haute Altitude.
Nous verrons plus loin ces phénomènes en détails après quelques généralités et rappels pour la compréhension de ceux-ci.
Les différentes zones d'altitude (source IFREMONT)
Différentes zones d'altitude
LE MILIEU AÉRIEN

Composition de l'air :
L'air est principalement composé d'oxygène et d'azote. Quelque soit l'altitude, la proportion respective de ces deux gaz est invariable :
21% d'oxygène, 78% d'azote, 0,04% de CO2 et des gaz rares.
La pression partielle de l'oxygène contenu dans l'air est de 21% de la pression atmosphérique.
La pression de l'oxygène au niveau de la mer est donc 760 x 21 soit 160 mm de mercure (mmHg) alors qu'au sommet du Mont Blanc (4807 m) elle est de 405 x 21 soit 85 mmHg et au sommet de l'Everest (8848 m) elle est de 230 x 21 soit 48 mmHg.

La pression atmosphérique :
C'est le poids de la couche d'air qui nous domine. La Troposphère conditionne la vie sur Terre. Son épaisseur varie avec la latitude, près de 17000 mètres à l’Équateur, 6000 mètres aux Pôles et 11000 mètres dans les Andes et en Himalaya.
Le Mal des Montagnes apparaîtra relativement plus bas sous les latitudes polaires que dans les régions équatoriales.
Pour plus informations, visitez le site Internet de Jean Duperrex rubrique sciences :
http://www.jeanduperrex.ch/Site/Pression_atmospherique.html

Conclusion :
La pression est la seule force qui fait progresser l'oxygène de l'air dans les cellules de notre organisme.
On comprendra qu'en altitude la baisse de la pression sera une entrave à l'oxygénation cellulaire et donc responsable des nombreux désagréments de l'altitude, de la sensation d'asphyxie et de très mauvaise performance musculaire à l'effort.
Baisse pression atmosphérique avec l'altitude
LES EFFETS DE L'ALTITUDE SUR L'ORGANISME

◾ De 0 mètre (niveau de la mer) à 1 000 mètres > aucune réaction.
◾ De 1 000 mètres à 2 000 mètres > effets ressentis à l’effort pour des efforts intenses ou des personnes mal préparées physiquement.
◾ De 2 000 mètre à 5 500 mètres > effets ressentis au repos et à l’effort même mineur.
◾ De 5 500 mètres à 8 848 mètres effets ressentis en permanence vie très difficile sans acclimatement.


L'HYPOXIE CELLULAIRE

La baisse de la concentration d'oxygène dans le sang conduit à un manque d'oxygène dans les cellules de l'organisme : c'est l'hypoxie cellulaire. C'est le signe qui va déclencher une série de mécanismes d'adaptation afin de maintenir une consommation d'oxygène adaptée aux besoins. Les adaptations vont se faire à trois niveaux :
◾ respiratoire avec l'augmentation du volume d'air respiré c'est l'hyperventilation ;
◾ sanguin avec la multiplication des transporteurs c'est la polyglobulie ;
◾ cellulaire avec une meilleure libération de l'oxygène de son transporteur.

ADAPTATION A L'ALTITUDE

L'organisation des mécanismes d'adaptation, appelée couramment l'acclimatation, dépend de l'altitude atteinte, de la vitesse de progression et de la durée du séjour en altitude.
Une fois l'acclimatation bien établie et stabilisée, on aboutit à un état dit d'acclimatement. Cela permet d'avoir une activité physique en haute altitude. La vitesse et la qualité de l’adaptation varient selon les personnes.
Durée nécessaire à l'acclimatation pour un adulte :
moins de 3 000 m : quelques jours ;
4 000 à 5 000 m : 2 semaines ;
plus de 5 000 m : plusieurs semaines.

L'hyperventilation :
C'est l'augmentation du débit respiratoire par des mouvements thoraciques plus amples et plus rapides. C'est le premier mécanisme d'adaptation qui se met en route dès que l'oxygène commence à manquer. Elle est proportionnelle à l'hypoxie cellulaire. L'hyperventilation au repos n'apparaît qu'à partir de 3000 mètres. C'est d'abord l'amplitude des mouvements respiratoires qui s'accroît. Le rythme respiratoire de repos n'augmente de façon significative qu'à partir de 6000 mètres.
L'hyperventilation est efficace si la quantité d'air suffisante arrive jusqu'aux alvéoles pulmonaires (échanges gazeux air-sang).
Donc en éliminant davantage de CO2 pour une expiration forcée, on fait pénétrer davantage d'O2 à l'inspiration qui va suivre.
Les inconvénients de l'hyperventilation sont les suivants :
- la mobilisation de la cage thoracique par les muscles respiratoires représentent une dépense énergétique importante, surtout avec un sac à dos lourd) ;
- l'inspiration et l'expiration d'air froid et sec à cause de l'altitude entraîne des pertes d'eau et de chaleur pour notre organisme ;
- l'irritation des bronches par cette ventilation constante peut provoquer une toux d'altitude.

La polyglobulie :
C'est l'augmentation du nombre de globules rouges. Les globules sont colorés par un pigment rouge appelé l'hémoglobine, sur lequel se fixe l'oxygène pour son transport dans l'organisme.
Au niveau de la mer, les globules rouges emportent une charge maximale d'oxygène en traversant les poumons.
L'hémoglobine est saturée à plus de 97%. Cette charge en oxygène reste très élevée, à près de 90% de la charge maximale, jusqu'à environ 3000 mètres. Au-dessus, par contre, la saturation de l'hémoglobine décroît avec l'altitude.
Par exemple à l'altitude du Mont Blanc, l'hémoglobine est saturée à 85%. Comme les globules rouges ne transportent que 85% de la charge maximale, l'organisme réagit en multipliant le nombre de transporteurs. Cette production s'appelle la polyglobulie d'altitude et l'hématocrite correspond au pourcentage de globule rouge dans le sang.
L'élévation de l'hématocrite n'est sensible qu'après 8 à 10 jours.
L' inconvénient de la polyglobulie :
La multiplication des globules rouges augmente la viscosité sanguine. Pour propulser ce sang épais dans les artères, le cœur devra travailler davantage. De plus, cette viscosité sera aggravée par l'état de déshydratation en haute altitude.
Transport de l'oxygène par le sang artériel en fonction de l'altitude (source Pr Jean Paul Richalet).
100% SaO2 = sang artériel saturé en O2. c'est à dire : sang dont l'hémoglobine des hématies ne peut transporter d'avantage de O2.
transport de l'oxygène en altitude
Fréquence du MAM en fonction de l'altitude (source Pr Jean Paul Richalet). 
MAM en fonction de l'altitude
Concentration d'hémoglobine en fonction de l'altitude et de la durée du séjour (source Pr Jean Paul Richalet).
Hémoglobine en fonction de l'altitude
Pourcentage d'hématocrite en fonction de la durée du séjour (source L. Zubieta- Calleja) article "Adaptation de l'altitude grâce aux changements d'hématocrite" https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18204195/

Une adaptation complète et optimale de l'hématocrite n'est obtenue qu'au bout d'environ 40 jours pour un sujet allant du niveau de la mer à 3510 m à La Paz.
hématocrite en fonction de l'altitude
Fréquence cumulée de la concentration d'hémoglobine dans 3 populations : habitants USA vivant au niveau de la mer, Tibétains et Boliviens Aymara vivant à 4000 mètres (source Tianyi WU) article https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15258131/ et article https://www.semanticscholar.org/paper/Hemoglobin-concentration-of-high-altitude-Tibetans-Beall-Brittenham/6a28ac65d8eb911cdf062580208fdc4b0ae9b2ec

Ces études montrent que la concentration en hémoglobine chez les tibétains est inférieure à celle des boliviens Aymara vivant en altitude. Les variations de la concentration d'hémoglobine dans la population tibétaine sont quasiment identiques à celles d'une population vivant au niveau de la mer. Cela montre que ces habitants des hauts plateaux himalayens n'ont pas de polyglobulie ou très rarement.
Hémoglobine par population
ARTICLE du Pr Jean Paul Richalet sur l'hypoxie chronique des populations de haute altitude (format PDF) :
https://www.sciencedirect.com/science/article/am/pii/S0761842520303661

ARTICLE en anglais sur la découverte en 2008 d'un gène protégeant contre le MAM chez certaines populations (Andes, Tibet et Éthiopie) :
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0002342
LE MAL DES MONTAGNES

Voici les trois degrés de mal des montagnes :

Le Mal Aiguës des Montagnes ou MAM regroupe un ensemble de symptômes qui se manifestent à des degrés différents selon les personnes lors de l'arrivée en altitude. En moyenne 50% des personnes souffrent d'un ou plusieurs symptômes à des degrés variables.
Les symptômes les plus courants sont les maux de tête, les nausées, un manque d’appétit (anorexie), les étourdissements, des fréquentes insomnies et fatigue importante. Ces symptômes apparaissent généralement entre 6 et 96 heures après l'arrivée en altitude.
En général tout rentre dans l'ordre en quelques jours. L'apparition de vomissements, la diminution du débit urinaire et la persistance de violents maux de tête malgré les antalgiques (aspirine ou le paracétamol) sont le témoin d'un œdème cérébral. Si malgré le repos, l'aspirine voir avec un diurétique la situation est stable, il faut redescendre à une altitude moins élevée en attendant une amélioration.
En cas d'apparition rapide d'une grande fatigue, d'un comportement anormal, trouble de l'équilibre et d'un essoufflement au repos, il faut absolument redescendre (en trekking mise en caisson hyperbare si possible avant la descente).

La prévention du MAM :
- Diététique, boire abondement et alimentation hyperglucidique (les glucides consomment moins d'oxygène que les lipides) ;
- Médicaments, l’acétazolamide (DIAMOX®) avec un antalgique améliore les symptômes des premiers jours (voir avec un médecin spécialisé médecine de montagne avant le trekking) ;
- Vitesse d'ascension, progression lente soit 700 m/jour jusqu'à 3500 m et 400 m/jour au-dessus.

L’œdème pulmonaire de haute altitude ou OPHA est dû à la diminution progressive de la surface d'échange entre l'air et le sang provoquant une détresse respiratoire. L'OPHA est l'inondation progressive des alvéoles pulmonaires par un liquide.
Il apparaît généralement entre 4000 et 5000 mètres avec les symptômes entre 36 heures et 3 jours. Après 10 jours on est sortit de la période à risque.

Les symptômes de l'OPHA :
le début est progressif et précédé de maux de tête, nausées, lassitude. La respiration est rapide et superficielle voir bruyante (crépitements à chaque mouvement respiratoire). Le rythme cardiaque est très rapide et le pouls est difficile à prendre. Les lèvres et oreilles deviennent cyanosées (bleues).
Par dessus ce MAM apparaît une toux sèche puis la toux peut parfois ramener des crachats mousseux voir tachés de sang.
Ces symptômes surviennent souvent la nuit après une journée d'efforts physiques intenses.

L’œdème cérébral de haute altitude ou OCHA est caractérisé par une très grande lassitude, des vomissements, des vertiges et les maux de tête deviennent insupportable malgré les antalgiques. Parfois il n'y a pas de maux de tête mais une grande lassitude ou des troubles de l’équilibre voir un comportement bizarre. La redescente ou la mise en caisson hyperbare avant la redescente est impérative.
Dans les 2 cas, OPHA et OCHA les médecins spécialisés conseillent la prise de corticoïdes le plus rapidement possible.
ÉVALUER SON ADAPTATION A L'ALTITUDE

Une codification a été mise au point pour se tester en fonction des symptômes pendant son séjour,
calculer son score clinique avec les tableaux préconisés par les médecins spécialisés :
Les symptômesNombre de points par symptômes
◾maux de têtes (céphalées)
◾nausées ou perte d’appétit (anorexie)
◾insomnies
◾vertiges
1 points
◾maux de tête (céphalées) ne cédant pas aux antalgiques
◾vomissements
2 points
◾essoufflements au repos
◾fatigue anormale ou importante
◾baisse de la diurèse (volume d’urine)
3 points
ScoreDéfinition du MAMConduite à tenir
1 à 3 pointsLégerAntalgique (aspirine ou paracétamol)
4 à 6 pointsModéréAntalgique, repos et stopper la progression en altitude
> 6 pointsSévèreDescente et si possible caisson hyperbare
MESURES PRÉVENTIVES AU MAL DES MONTAGNES

◾ Les ascensions doivent être progressive : en moyenne 400 m de dénivelé positif par jour au dessus de 3500 m ;
◾ Éviter de faire des efforts violents les premiers jours ;
◾ Le froid et l'anxiété augmente la pression dans l'artère pulmonaire ;
◾ Prendre au sérieux les premiers symptômes du Mal Aiguë des Montagnes (MAM) ;
◾ S’hydrater abondement dans la journée, l'air est beaucoup plus sec en altitude (les urines doivent être claires) ;
◾ Éviter l'alcool et une alimentation trop riches les premiers jours ;
◾ Évitez les somnifères qui favorisent les poses respiratoires pendant le sommeil aggravant l'hypoxie ;
◾ Ne pas rester en haute altitude trop longtemps, au-delà de 5500 mètres l'organisme est en souffrance ;
◾ En trekking de haute altitude, faire une pause toutes les 30 minutes ;
◾ Une bonne préparation physique avant votre séjour en haute altitude et consulter un médecin spécialisé (voir les liens utiles ci-dessous).
◾ Pour les repas manger privilégier les pâtes, le riz, les pommes de terre, les céréales, le pain et les légumineuses.
◾ Certains aliments favorisent la production de globules rouges dans le sang (apport en fer) comme les légumes verts (épinards, haricots verts, céleri, laitue, choux, ...), légumes secs (haricots blancs ou rouges, lentilles, pois chiches, ...), les œufs, la viande rouge, les pruneaux et les raisins secs.
◾ Un complément en cuivre et vitamine B9 (acide folique) que l'on trouve dans la volaille, les céréales complètes, les noix et le chocolat.
◾ Le maté de coca (infusion avec feuilles de coca) dans la cordillère des Andes, elle aide à combattre la douleur et la fatigue (améliore la circulation sanguine, diurétique, analgésique, calmant), ce n'est pas une drogue sous cette forme !!! et c'est totalement légal en Amériques du Sud.
QUE FAIRE EN CAS DE MAM ?

1- Dès les premiers symptômes énoncés ci-dessus, prenez un antalgique (1 gramme d'aspirine ou de paracétamol). Si les signes disparaissent vous pouvez continuer à monter. Par contre s'ils persistent alors arrêtez vous jusqu'à ce que les symptômes diminuent.
S'ils s’aggravent alors redescendez et remontez avec prudence une fois que les symptômes auront disparu. Évitez de prendre des médicaments car cela peut masquer les symptômes.

2- En cas de MAM sévère, la redescente à une altitude moins élevée est obligatoire voir d'utiliser un caisson hyperbare pendant 1 heure en trekking avant la redescente.

3- Avant de partir sur des sommets et itinéraires en haute altitude à plus de 5500-6000 mètres, il faut impérativement parfaire son acclimatation pour ne pas risquer les œdèmes de haute altitude OPHA et OCHA.

4- A titre indicatif : les médicaments sur prescription médicale, le Diamox (acétazolamide) peut faciliter l'acclimatation des premiers jours contre le MAM modéré (effet préventif et curatif), l'Adalate (inhibiteur calcique) combiné à une redescente lors de cas plus grave d'un OPHA (œdème pulmonaire de haute altitude). C'est un vasodilatateur qui fait baisser la pression dans l’artère pulmonaire. Dans le cas d'un OCHA (œdème cérébral de haute altitude), les médecins spécialisés prescrivent un kit injectable d'un corticoïde comme le Soludécradron 4 mg en intra-musculaire dans la fesse.
LE CAISSON HYPERBARE

Le caisson hyperbare portable est un sac étanche dans lequel est placé la personne souffrant du mal des montagnes. Il est constitué d'une housse doublée d'une poche soudée en polyuréthanne, avec hublot, manomètre et fermeture étanche ainsi que deux soupapes intérieures et deux robinets. Le caisson hyperbare fait monter la pression : on peut par exemple se sentir à 3200 m alors qu'en réalité on est à 7000 m. Une pompe permet d'atteindre une pression de 220 millibars, pression limitée par l'ouverture de la soupape de sécurité. Huit coups de pompe par minute permettent de renouveler l'air dans le caisson et de laisser le malade par exemple pendant une heure à l'intérieur; 220 millibars correspond à une perte d'altitude d'environ 3 000 mètres ce qui est largement suffisant pour faire disparaître les signes du MAM. Toutefois en sortant du caisson, le bénéfice est de courte durée (quelques heures), délai utilisé pour redescendre rapidement à une altitude inférieure.
Un exemple de caisson hyperbare portable de trekking proposé par CERTEC
https://certec-secourisme.fr/commander-en-ligne/caissons-hyperbare/caissons-hyperbares-pour-la-montagne/caisson-hyperbare-trekking-detail.html
LIENS UTILES

ARPE (association pour la recherche en physiologie de l'environnement) :
http://www.arpealtitude.org/index.html

IFREMONT (institut de recherche et de formation en médecine de montagne) :
https://www.ifremmont.com/

Le manuel MSD pour professionnels de la santé (Maladie d'altitude) :
https://www.msdmanuals.com/fr/professional/blessures-empoisonnement/maladie-d-altitude/maladie-d-altitude

Le manuel MSD pour le grand public (Mal des montagnes) :
https://www.msdmanuals.com/fr/accueil/l%C3%A9sions-et-intoxications/mal-des-montagnes/mal-des-montagnes
LIVRES ET DOCUMENTATIONS UTILES :

📖 Brochure : "Santé et Altitude" édité par l'ARPE avant de partir en trek.
http://www.arpealtitude.org/librairie/librairie.html

📖 Livre et version eBook : "Médecine de Montagne" (alpinisme et sports de montagne) éditions Elsevier-Masson
https://www.elsevier-masson.fr/medecine-de-montagne-9782294754845.html

📖 Livre "Le mal des montagnes : l’acclimatation à la haute altitude" Pascal Daleau - Michel Pellé éditions du Mont-Blanc
https://www.editionsdumontblanc.com/manuels-techniques/94-le-mal-des-montagnes.html

📖 Livre : "Pathologie et altitude" (Jean-Paul Richalet, Christian Rathat) éditions MASSON
http://www.arpealtitude.org/librairie/librairie.html

📖 Livre "Médecine & sports de montagne" (Dr Jean Louis Etienne) éditions Favre
Plus disponible sur le site officiel, à voir sur d'autres site comme Amazon, ....

📖 Livret haute altitude format PDF Groupe Missions – Le travail en haute altitude CNRS - IRD - IRSTEA - MNHN
https://www.dgdr.cnrs.fr/sst/cnmp/documents/Livret%20haute%20altitude_2016%2007%2005%20V8b%20Final.pdf

📖 Livre "Le mal aigu des montagnes" (Adaptation de l'organisme à l'altitude, diagnostic, traitements, approche éthno-pharmacologique dans les Andes) Cyrille Boutou éditions Universitaires Européennes
https://www.editions-ue.com/#