Réponses endocriniennes, inflammatoires et immunitaires et différences individuelles dans l'hypoxie hypobare aiguë chez les habitants des plaines

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12659 (2023) Citer cet article

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Lorsque les habitants des plaines sont exposés à des environnements induisant une hypoxie hypobare (HH), comme les hautes montagnes, des changements hémodynamiques se produisent pour maintenir les niveaux d'oxygène dans le corps. Cependant, les modifications d’autres fonctions physiologiques dans de telles conditions doivent encore être clarifiées. Cette étude a examiné les changements dans les paramètres endocriniens, inflammatoires et immunitaires ainsi que les différences individuelles lors d'une exposition aiguë à l'HH à l'aide d'une chambre climatique (75 minutes d'exposition à des conditions imitant 3 500 m) dans des plaines en bonne santé. L'aldostérone et le cortisol ont diminué de manière significative et les taux d'interleukine (IL) -6, d'IL-8 et de globules blancs (WBC) ont augmenté de manière significative après l'HH. Une saturation périphérique en oxygène (SpO2) plus faible était associée à un nombre plus élevé d'IL-6 et de leucocytes, et un taux plus élevé d'IL-8 était associé à un taux de cortisol plus élevé. Ces résultats suggèrent que des réponses endocriniennes, inflammatoires et immunitaires sont évoquées même avec une courte exposition de 75 minutes à l'HH et que les individus ayant une SpO2 plus faible semblaient montrer des réponses plus prononcées. Nos résultats fournissent des données de base pour comprendre les réponses physiologiques et les interactions des systèmes homéostatiques lors d'un HH aigu.

Dans les environnements de haute altitude, la diminution de la pression barométrique et la chute conséquente de la pression partielle d'oxygène dans les alvéoles évoquent un état appelé « hypoxie hypobare » (HH). Les populations tibétaines et andines sont bien connues pour faire preuve d'adaptation à l'environnement de haute altitude et des différences ethniques dans ces adaptations ont été identifiées1,2,3,4,5. En règle générale, les populations tibétaines présentent des concentrations d'hémoglobine plus faibles et un débit sanguin élevé2,4,6, tandis que les populations andines présentent des concentrations d'hémoglobine plus élevées et des caractéristiques respiratoires plus élevées telles qu'une poitrine en tonneau2,7. Chaque phénotype contribue au maintien des niveaux d'oxygène sous HH. À l’inverse, les habitants des plaines exposés à un HH aigu ou subaigu présentent plusieurs changements hémodynamiques (augmentation de la fréquence cardiaque, de la ventilation, de la fréquence respiratoire, du débit cardiaque et de la concentration en hémoglobine) pour maintenir les niveaux d’oxygène8,9,10. Cependant, d’autres réponses physiologiques à l’HH restent mal comprises.

Chez les habitants des plaines, le mal aigu des montagnes (AMS) survient souvent à des altitudes supérieures à 3 000 m11,12, et la saturation périphérique en oxygène (SpO2) a été identifiée comme un prédicteur du SMA13,14,15. Cependant, d’autres changements physiologiques se produisent dans le corps humain. Notamment, l’HH entraîne une forte natriurèse et diurèse via la réduction de l’aldostérone16,17, et l’AMS est souvent associée à une rétention d’eau17,18. De nombreuses études ont également signalé une augmentation du cortisol en réponse au HH19,20,21, bien que certaines études n'aient trouvé aucun changement de ce type21,22,23. Les réponses à l'adrénaline et à la noradrénaline dans l'HH sont plus controversées. La noradrénaline semble augmenter avec une exposition chronique à l'HH23,24, mais avec une exposition inférieure à environ une semaine, aucun changement n'est observé dans les deux cas24. De plus, on sait que l'hypoxie et les réponses inflammatoires sont liées aux niveaux moléculaire, cellulaire et clinique25,26,27,28, et que les cytokines inflammatoires telles que l'interleukine (IL)-6, l'IL-1β et le facteur de nécrose tumorale (TNF) -α augmentation au cours des HH8,29,30. En parallèle, certaines études ont rapporté une augmentation du nombre de globules blancs (WBC) au cours du HH31,32. De tels résultats suggèrent que non seulement l'hémodynamique, mais également les réponses endocriniennes, inflammatoires et immunitaires interagissent au cours de l'HH pour maintenir l'homéostasie humaine.

De nombreuses études ont rapporté des données importantes issues de recherches sur le terrain, mais des facteurs tels que le froid, les charges physiques, les charges d'exercice et d'autres facteurs environnementaux lors de l'escalade peuvent très bien affecter les réponses physiologiques. De plus, des différences individuelles sont observées dans les réponses physiologiques à l'HH, y compris le risque d'AMS9,11,28, mais ces différences n'ont pas été pleinement prises en compte dans les études précédentes. L'HH est connu pour provoquer diverses réponses physiologiques, non seulement hémodynamiques, mais également endocriniennes, inflammatoires et immunitaires. Notre hypothèse était que les individus présentant des réponses plus prononcées à de telles valeurs présenteraient une SpO2 plus faible lors de l'exposition à l'HH, reflétant une oxygénation sanguine plus faible dans le corps. Cette étude visait donc à étudier les réponses endocriniennes, inflammatoires et immunitaires ainsi que les différences individuelles lors d'un HH aigu chez des habitants de plaine en bonne santé en utilisant la chambre climatique pour réduire autant que possible les facteurs de confusion (Fig. 1), afin de mieux comprendre les effets fondamentaux du HH sur l'homme. corps et interactions avec les systèmes homéostatiques humains.