* Hôpital Cardiologique - 33604 Pessac
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.
REALISATION 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.
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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.
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