Mardi 28 Fevrier

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TEST D'EFFORT CARDIOLOGIQUE

Les tests d'effort utilisés le plus souvent en cardiologie, y compris sportive, sont de type isotonique, car la sollicitation du système cardiovasculaire...
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TESTS D'EFFORT A VISÉE CARDIOLOGIQUE CHEZ LE SPORTIF

Pr Hervé Douard
Hôpital Cardiologique - 33604 Pessac
Mise à jour 28-02-07


Les tests d'effort utilisés le plus souvent en cardiologie, y compris sportive, sont de type isotonique, car la sollicitation du système cardiovasculaire y est plus importante et surtout proportionnelle à l'intensité de l'effort soutenu. Bien que la plupart des sports associent à des degrés variables des contractions musculaires de type isotonique et isométrique, l'épreuve d'effort dynamique impose une surcharge en volume plutôt qu'en pression sur le coeur ; les deux buts principaux des tests d'effort chez le sportif sont ainsi plus facilement atteints : quantifier directement ou indirectement les capacités d'endurance, démasquer les anomalies du système cardiovasculaire parfois absentes au repos.
 

RÉALISATION TECHNIQUE

Les conditions de réalisation technique et de sécurité ont été publiées par les Sociétés Européennes et Française de Cardiologie (1). Il a ainsi été clairement précisé que ce type d'épreuve d'effort doit être conduit et interprété par un cardiologue, qui est responsable du contrôle de qualité du Laboratoire et de la sécurité du patient. Bien que les risques des tests d'effort réalisés chez des sportifs jeunes asymptomatiques soient extremement faibles, une certaine polémique persiste quand aux conditions de sécurité requises en milieu non cardiologique.

La préparation au test d'effort comprend notamment une vérification de l'absence de contre-indication clinique et électrocardiographique, d'autant plus importante que l'électrocardiogramme de repos des sportifs de haut niveau présente fréquemment de nombreuses atypies (rythme, repolarisation).
Les systèmes à électrodes non jetables par aspiration ont leurs partisans pour des raisons économiques et pratiques lors des tests sur bicyclette ergométrique ; les réactions sudorales importantes des sportifs réalisant des performances élevées exigent des électrodes de qualité et un rasage pas toujours bien accepté !

Il existe maintenant de nombreux enregistreurs d'excellente qualité permettant l'acquisition en temps réel et par moyennage des tracés durant l'effort, en limitant les artefacts dus à la respiration, et la dégradation des tracés liées à la transpiration ; l'interprétation automatique informatisée (point J, amplitude de l'onde R, pente et sous-décalage du segment ST, boucles et pentes ST/FC… ) en facilite l'interprétation. Un repérage constant des points de mesures (ligne de base de référence avant le QRS, point J à la fin du QRS et mesure de ST à 0,06 plutôt que 0,08 sec après J) au cours de l'épreuve et leur correction possible au cours du test est souhaitable (fréquence des faux positifs liés à un PQ descendant et une déviation à gauche du repérage de la ligne de base).

Le test d'effort peut être réalisé sur ergocycle ou sur tapis roulant : c'est un vieux débat non tranché encore définitivement, car chaque appareil a ses avantages et ses inconvénients : pour les sportifs cependant, le tapis est préférable pour la détermination précise des capacités d'endurance, car la masse musculaire mise en jeu (et donc la VO2) est supérieure. Le protocole de Bruce (tableau 2) est le plus populaire et généralement le plus utilisé pour les sportifs amateurs pour la détermination d'anomalies de repolarisation (les mesures de VO2 sont cependant imprécises au 4ème palier selon qu'il est couru ou marché). La brutalité des changements de pente et de vitesse entre les 4ème et 5ème paliers rendent la détermination du seuil ventilatoire souvent difficile pour les athlètes de très haut niveau ; il est préférable d'augmenter plutôt la vitesse que la pente en fin d'effort (risque de lésion tendineuse). Ailleurs les incréments des paliers peuvent etre calculés en fonction du VEMS mesuré dont le rapport à la théorique est voisin du rapport VO2 max estimé sur VO2 théorique Dans un souci de mieux reproduire les conditions de terrain, il est logique sur tapis roulant de ne jouer que sur la vitesse en programmant une faible pente constante (1 à 2 %) simulant la résistance à l'air. Un tapis capable de vitesses importantes est cependant nécessaire Une dualité existe entre le souci d'uniformiser les protocoles et la nécessité de les adapter aux sportifs testés (niveau amateur, national ou international). Le test ne doit pas être trop long -théoriquement 10-12 min pour une détermination fiable du VO2 max- doit cependant durer d'autant plus longtemps que les sportifs sont âgés et endurants. L'effort initial ne doit pas être trop brutal pour ne pas solliciter trop le système anaérobie, ni trop faible pour les sportifs très endurants et allonger le test ; les incréments de charge soutenue à partir de 70 % de la charge maximale devraient théoriquement être plus progressifs pour une meilleure détermination des seuils.
Sur vélo, des paliers de 50 watts toutes les 2 à 3 minutes sont souvent utilisés pour les sportifs de haut niveau (performance supérieure à 350 watts).

En dehors des causes d'arrêt prématuré, le test est terminé quand le sportif atteint l'épuisement (généralement la fréquence cardiaque atteinte rejoint alors la classique et imparfaite formule 220 - âge) ; 2 à 3 minutes de marche ou de pédalage supplémentaires au 1er palier permettent d'éviter les malaises vagaux post-effort et d'enregistrer d'éventuelles anomalies électrocardiographiques ne survenant qu'en récupération. La valeur pronostique de cette récupération chronotrope a été recemment soulignée ; elle permet également d'évaluer les capacités de récupération ou de rechercher des signes de surentrainement.
La mesure directe de la VO2 empêche le dialogue avec le sujet, altère quelque peu la performance et n'est donc pas toujours recommandée dans le cadre du dépistage d'une anomalie cardiovasculaire.
La performance accomplie témoigne de la capacité fonctionnelle des patients et des capacités d'endurance des sportifs ; que la VO2 max atteinte en fin d'effort soit mesurée ou estimée, elle est largement dépendante des capacités cardiovasculaires mais ne reflète qu'une étape de transmission entre la captation pulmonaire et l'extraction périphérique musculaire de l'oxygène. Si les niveaux de ventilation globale en fin d'effort restent inférieurs aux capacités de ventilation maximale volontaire (l'étape pulmonaire n'est jamais limitante chez le sujet normal), les capacités d'extraction sont très variables tant chez les malades déconditionnés que chez les sportifs.

 

La VO2 max peut être estimée selon l'âge, le sexe, la performance (et le poids sur tapis roulant)(2). Cependant seule sa mesure directe permet une réelle appréciation des capacités d'endurance, ainsi que la détermination précise du seuil ventilatoire selon les critères de Wasserman ou de Beaver pour programmer correctement les fréquences cardiaques d'entraînement.

La montée tensionnelle systolique à l'effort est fonction du débit qui augmente et des résistances périphériques qui diminuent globalement -vasodilatation des territoires musculaires en activité, contrastant avec la vasoconstriction des autres territoires par activation sympathique. Une montée inadéquate ou une chute tensionnelle en fin d'effort témoigne d'un obstacle éjectionnel ou d'un défaut de la contractilité myocardique primitive ou plus souvent ischémique. A l'inverse, des HTA uniquement d'effort peuvent se démasquer, portant le plus souvent sur la minima en cas d'excès pondéral. Les limites de la normalité sont souvent dépassées chez les sportifs capables d'effort tres soutenus, mais sans changement de la pente de relation charge-TAS. Chez le sujet sain au système artériel très compliant, il est fréquent de ne pouvoir fixer correctement la tension artérielle diastolique (bruits perçus jusqu'au zéro). Des abaques de normalité ont été décrits selon l'âge et le sexe (3).
 

Les sujets plus jeunes et plus émotifs ont souvent une fréquence cardiaque avant l'effort plus élevée mais qu'ils compensent par une moindre augmentation de celle-ci au cours de l'effort dans les premiers paliers, à l'inverse des sujets déconditionnés ou souffrant d'asthénie neurocirculatoire. Chez les athlètes de haut niveau pratiquant un entraînement et un sport à composante d'endurance prépondérante, les bradycardies observées au repos strict, notamment sur les enregistrements holter sont parfois très marquées.
Une bradycardie d'effort excessive peut témoigner d'une prise médicamenteuse (béta-bloquants), plus rarement d'une maladie du sinus ou d'une forme particulière de coronaropathie droite (mais elle est alors rarement silencieuse sur l'électrocardiogramme ou la clinique par ailleurs).

Il existe une relation linéaire entre la consommation maximale d'oxygène et la fréquence cardiaque au cours de l'effort (sauf dans ses parties initiales et surtout terminales). La fréquence cardiaque maximale atteinte à l'effort diminue avec l'âge mais les coefficients de corrélation entre l'âge et la fréquence cardiaque maximale sont médiocres ; la valeur maximale théorique de 220 - âge ou 210 -(0,65 x âge) est très grossière ; certains sportifs atteignent des fréquences sinusales (morphologie des ondes P similaires tout au long du test) supérieures à 210 b/min ; à l'inverse, certains sportifs -tout au moins en laboratoire- ne peuvent dépasser une fréquence cardiaque de 175 b/min malgré un plateau de la VO2 atteint en fin d'effort. Le (relatif) changement de pente (relation FC - VO2) de la fréquence cardiaque dans les dernières minutes du test d'effort a été utilisée comme témoin du seuil anaérobie, cette méthode est cependant contestée.
 

L'électrocardiogramme du sportif au cours de l'effort

L'amplitude de l'onde P tend à augmenter significativement, notamment en dérivations inférieures, favorisée par une rotation axiale droite de l'axe électrique.
Le segment PR se raccourcit avec une pente parfois très descendante dans les dérivations inférieures. Les blocs de I ou IIème degré, fréquents chez les sportifs d'endurance, disparaissent dès les premières minutes de l'effort.
L'onde Q est souvent plus élevée au repos chez les sportifs, et tend à augmenter encore à l'effort. L'onde R augmente parfois légèrement au début de l'effort, puis diminue progressivement ; à l'inverse l'onde S devient plus profonde et négative.

Le point J qui marque la fin du complexe d'activation ventriculaire, n'est pas toujours d'identification évidente en fin d'effort, il tend à s'abaisser au cours de celui-ci et lors de la récupération immédiate ; les légères surélévations du point J et du segment ST (syndrome de repolarisation précoce) sont fréquentes chez les sportifs et tendent à rejoindre la ligne isoélectrique en fin d'effort.
Le segment ST doit être d'autant plus ascendant que le point J est abaissé en fin d'effort ; sa position par rapport à la ligne de base est mesurée classiquement 60 à 80 ms après le point J et doit être inférieur à 1 mm. Un sous-décalage isolé dans une dérivation inférieure n'a cependant aucune signification pathologique ; il est généralement associé à un segment PQ très descendant ; par contre un sous-décalage apparaissant en récupération post-effort notamment dans les dérivations antérolatérales est généralement pathologique. Les sous décalages enregistrés en fin d'effort sont malheureusement assez fréquents en cas de performance soutenue élevée ; généralement artéfactuels, avec ST souvent ascendant, ST < 3 mm, se corrigeant très vite en récupération, et disparaisant lors d'un deuxième test sur vélo ; un thallium d'effort ou un échocardiogramme de stress peut cependant s'avérer nécessaire en seconde intention ;

L'onde T subit des variations d'amplitude extrêmement importantes, fonction de l'entraînement, et pose les problèmes d'interprétation parfois délicats ; en cas d'ECG de repos normal, l'amplitude tend le plus souvent à diminuer légèrement ; mais chez les sportifs de très haut niveau (et uniquement chez ceux-là) des modifications de la repolarisation parfois impressionnantes apparaissent au repos, pouvant évoquer des pathologies cardiaques sévères ! Aussi l'évolution à l'effort est importante à connaître, afin d'innocenter un simple "ECG de sportif" et ne pas méconnaître une coronaropathie silencieuse ou une cardiomyopathie hypertrophique : les ondes T négatives, diphasiques ou biphasiques reprennent habituellement une morphologie proche de la normale ; malheureusement une telle normalisation peut s'observer également en pathologie ; la correction des troubles de la repolarisation doit donc être exigée sans rassurer définitivement.

Le coup de frein vagal après effort peut être responsable d'un bloc sino-auriculaire ou d'ondes P bloquées. Des ESV isolées sont rares, mais possibles ; un ou deux doublets en fin d'effort maximal ou lors de la récupération ne sont pas toujours pathologiques, quand il n'existe pas d'ischémie associée.

APPORT DU TEST D'EFFORT EN PATHOLOGIE

Deux pathologies dominent largement le risque d'accident cardiaque chez les sportifs : la maladie coronaire et la cardiomyopathie hypertrophique ; leur incidence est cependant très différente selon l'âge des sportifs.
 

* Pathologie coronarienne
Elle est exceptionnelle avant 40 ans en l'absence de facteurs de risque, généralement absents chez les sportifs de haut niveau ; il est admis que la recherche systématique par des épreuves d'effort d'une atteinte coronarienne silencieuse est inutile en cas de prévalence pré-test faible, car la spécificité est très médiocre et le nombre de faux positifs alors très important (théorème de Bayes). On peut ainsi estimer que chez des sujets de moins de 30 ans, il faudrait réaliser plus de 200 000 épreuves d'effort pour trouver un patient qui présentera une mort subite d'origine coronarienne à l'effort. Ainsi un test d'effort systématique n'apparaît utile qu'après 40 ans (et ensuite à renouveler tous les 5 ans environ) pour les patients asymptomatiques poursuivant ou reprenant une activité sportive. L'interprétation de l'électrocardiogramme d'effort doit, en effet, intégrer le contexte clinique (patients asymptomatiques ou présentant des douleurs même atypiques) l'importance des facteurs de risque (tabac, cholestérol, HTA, diabète, antécédent familial...) âge et sexe.

Le critère anormal le plus sensible reste la recherche d'un classique sous-décalage du segment ST, qui aura d'autant plus de valeur qu'il est important, que sa pente est négative, qu'il apparaît tôt dans l'effort (ou pour un double produit : fréquence cardiaque x tension artérielle systolique faible) et que sa correction après effort est tardive. Mais en fonction des arguments de prévalence précités, un sous-décalage descendant de - 1 mm chez un fumeur de 40 ans, est beaucoup plus suspect qu'un sous-décalage même très important, chez un sportif de 30 ans sans facteur de risque. D'autres critères électrocardiographiques de positivité du test d'effort ont été rapportés ; la plupart ne sont que qualitatifs mais permettent de différencier les faux et les vrais positifs ; ainsi en faveur d'un sous-décalage de ST probablement lié à une pathologie coronarienne plaide la diminution associée d'une onde Q septale, une augmentation de l'onde R, une inversion de l'onde U, des modifications spécifiques du ST en dérivations V1, V4R, la pente élevée du rapport ST sur fréquence cardiaque... La meilleure preuve de l'origine ischémique du sous-décalage de ST consistant de refaire le test d'effort après prise de TNT sublinguale (qui corrigera et/ou retardera les anomalies de ST quand elles sont d'origine coronarienne).

Malheureusement, l'incidence d'un sous-décalage de ST à l'effort chez les sportifs de haut niveau est très élevée (voisine de 10 %) notamment sur tapis. L'explication physiopathologique reste encore inconnue, sans qu'un rapport évident n'apparaisse avec l'importance de l'hypertrophie pariétale physiologique observée chez ces sportifs le plus souvent d'endurance.
Parmi ces faux positifs existent même parfois des réponses anormales du Thallium d'effort, avec des défauts de captation souvent hétérogène de l'isotope prédominant dans le territoire antérieur.
 

* Cardiomyopathie hypertrophique
Elle est responsable de plus de la moitié des décès d'origine cardiaque chez les sportifs de haut niveau avant 40 ans ; l'histoire naturelle de cette pathologie commence à être bien connue avec un pic de développement du processus hypertrophique dans l'adolescence, surtout dans les formes familiales ; la mort subite survient le plus souvent par troubles du rythme, favorisés par l'effort, n'est pas toujours proportionnelle à l'importance de l'hypertrophie anormale ou au degré d'obstruction atteint ; les formes débutantes ont ainsi un potentiel létal tout aussi important, ce qui implique que poser le diagnostic de myocardiopathie hypertrophique (obstructive ou non) impose l'arrêt de tout sport même amateur.

On sait également, grâce au développement de l'échocardiogramme, que les sportifs de haut niveau développent un certain degré d'hypertrophie -dilatation ventriculaire gauche, proportionnelle au degré d'entraînement, et que la distinction entre hypertrophie pathologique débutante et hypertrophie physiologique n'est pas toujours évidente surtout pour des épaisseurs septales comprises entre 10 et 14 mm). Outre la description anatomique (aidée éventuellement de tests pharmacodynamiques) par échocardiographie, l'épreuve d'effort aide à différencier les sujets sains et pathologiques ; la réponse tensionnelle à l'effort est essentielle (non augmentation ou diminution de tension artérielle dans les hypertrophies obstructives) ; la correction des anomalies de repolarisation présente au repos est rassurante (sans être spécifique cependant). Enfin l'existence ou non de troubles de l'excitabilité à l'effort est un facteur prédictif indépendant.
 

* Autres pathologies
Toutes les autres pathologies qu'elles soient myocardiques, coronaires (anomalies de naissance), valvulaires, rythmiques (Dysplasies, Brugada, QT long..), voire infectieuses... sont possibles chez des sujets sportifs. La plupart sont acquises ou de révélation tardive ,et ont un retentissement sur les capacités fonctionnelles de ces sujets. Le test d'effort permet surtout l'identification, l'objectivation de cette limitation fonctionnelle. Il peut s'agir également d'identifier un trouble du rythme réellement favorisé, sinon induit par l'activité sportive prolongée (arythmies supraventriculaires essentiellement). L'interprétation des tests d'effort quitte alors le domaine de la cardiologie du sport et rejoint celui de la cardiologie classique.

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CONDUITE A TENIR EN CAS DE SOUS-DECALAGE
DU SEGMENT ST * 1 MM A L'EFFORT CHEZ UN SPORTIF
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- Interprétation bayésienne (prévalence prétest selon symptômes, âge, facteurs de risque).

- Analyse des autres critères électrocardiographiques.

- Test à la TNT.

- Test isotopique ou échocardiographique de stress.

BIBLIOGRAPHIE

1 - Recommandations de la Société Française de Cardiologie concernant la pratique des épreuves d'effort chez l'adulte en Cardiologie.
Arch Mal Coeur 1998;1:35-49.

2 - Wasserman K.
Principles of exercise testing and interpretation. Philadelphia
Ed. Lea et Febriger 1987.

3 - Douard H et coll.
Profils tensionnels normaux à l'effort selon l'âge, le sexe et les protocoles.
Arch Mal Coeur 1994;87:311-8.