Module C Physiologie du chien au travail Objectif spécifique n° A1 Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 Col vétérinaire GRANDJEAN D. 01/38

Colonel Dominique GRANDJEAN Brigade de Sapeurs Pompiers de Paris Physiologie de l’effort chez le chien : comprendre pour mieux conseiller Colonel Dominique GRANDJEAN Vétérinaire en Chef Brigade de Sapeurs Pompiers de Paris Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 02/38

Physiopathologie de l'effort physique chez le chien « A la fin de la séquence, le stagiaire doit être capable de comprendre les grandes lignes du fonctionnement physiologique de l’organisme du chien à l’effort et de mettre en œuvre son savoir dans le cadre d’actions préventives et/ou de secourisme d’urgence » Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 03/38

EFFORT PHYSIQUE = DÉPENSE ÉNERGÉTIQUE + STRESS ORGANIQUE + L'effort physique est composé de trois paramètres indistincts les uns des autres: - il produit une dépense énergétique importante, - il entraîne un stress organique et mental pouvant provoquer des lésions plus ou moins graves. + STRESS MENTAL Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 04/38

Bases physiologiques de l’effort chez le chien Énergétique de l’effort Adaptation cardio-respiratoires Conséquences du stress L'effort physique provoque des modifications dans la physiologie du chien et entraîne des adaptations particulières. Il est lié à la contraction de fibres musculaires permettant de fournir l'effort demandé. Un muscle est comme un moteur de voiture : il transforme de l'énergie chimique (les nutriments) en énergie mécanique (la contraction musculaire) à travers la "combustion" des nutriments grâce à un comburant (l'oxygène). Pour ce faire, se met donc en place tout un système permettant d'apporter à la cellule les nutriments nécessaires et d'éliminer les déchets produits. Causes de la fatigue physique Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 05/38

Quel carburant utilise le muscle ? Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 06/38

Un seul carburant : l'ATP ! Contraction musculaire = couplage actine-myosine + ATP (ex : saut) Panne d'essence au bout d'une minute ! Nécessité de régénérer le stock d'ATP Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 07/38

Énergétique de l’effort 3 systèmes d’apport d’énergie à la cellule musculaire 3 types d’efforts physiques Anaérobiose alactique Anaérobiose lactique Aérobiose Court et intense (explosion, vitesse) Intermédiaire Long (endurance) L'énergétique de l'effort permet d'appréhender les notions suivantes : - il existe plusieurs types d'efforts selon leur durée et leur intensité. On distingue ainsi : - l'effort court et intense (sprint) - l'effort d'intensité et de durée moyennes (mid-distance) - l'effort long d'intensité souvent plus faible (endurance) - l'énergie est fournie à la cellule musculaire selon 3 formes différentes : - l'anaérobiose alactique est un système qui n'utilise pas l'oxygène ni l'acide lactique. L'énergie provient de l'ATP déjà présent dans les cellules musculaires et de la phosphocréatine. - l'anaérobiose lactique utilise l'énergie dégagée par la réaction transformant le glycogène des cellules musculaires en glucose puis du glucose en acide lactique - l'aérobiose utilise l'oxygène. C'est le processus classique de la respiration cellulaire. Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 08/38

Énergétique de l’effort Les trois systèmes d'énergie décrits précédemment sont utilisés par la cellule selon le schéma ci-dessus : - le système anaérobie alactique (ATP CP) apporte tout de suite une grande quantité d'énergie au muscle pendant un laps de temps très court, - le relais est pris par le système anaérobie lactique dont l'intensité est plus faible, mais qui apporte de l'énergie à la cellule pendant environ 1 minute et 30 secondes, - il faut environ 1 minute et 30 secondes pour que le système aérobie soit totalement actif. Il prend ainsi le relais pour toute la durée de l'effort physique à venir. Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 09/38

Énergétique de l’effort % en énergie L'apport d'énergie à la cellule est donc triple ; les 3 systèmes se chevauchent dans le temps : - à 10 secondes d'effort, l'anaérobiose alactique (en jaune) est le système qui apporte le plus d'énergie à la cellule - à 30 secondes d'effort, c'est le système anaérobiose lactique (en bleu foncé) - à 90 secondes d'effort, le système d'aérobiose (en bleu clair) est déjà bien avancé. temps Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 10/38

Voies métaboliques sollicitées lors de l'effort chez le chien Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 11/38

Les effets de l'acide lactique Inhibition de la glycolyse et de la glycogénolyse Inhibition de la lipomobilisation Oedèmes musculaires Rhabdomyolyse Acidose : activité enzymatique < Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 12/38

Stockage et mobilisation des réserves énergétiques 2 principaux réservoirs de carburant : le glycogène (foie et muscles) tissu adipeux Influence de l'entraînement et de l'alimentation augmenter la capacité de stockage accélérer la vitesse de mobilisation conséquences sur le choix d'un chien Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 13/38

Adaptation au travail Les limites génétiques fibres rapides (type I) : travail bref et intense (saut ou sprint) en anaérobiose (Greyhound) fibres lentes (IIb) : oxydation des acides gras (chiens nordiques) fibres intermédiaires : évolution vers I ou IIb en fonction de l'alimentation, de l'entraînement et de l'âge. Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 14/38

Adaptation au travail Malinois Labrador Pourcentage de fibres musculaires à contraction rapide Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 15/38

Adaptation au travail Particularités raciales conformation équipement enzymatique rendement énergétique capacités de thermorégulation Contraintes environnementales température extérieure vent et relief (effort mixte) Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 16/38

Bases physiologiques de l’effort chez le chien Énergétique de l’effort Adaptation cardio-respiratoires Conséquences du stress Lors de l'effort physique, des adaptations vont permettre à l'organisme de pouvoir continuer assurer la contraction des cellules musculaires. Les adaptations cardio-vasculaires sont les plus importantes. Causes de la fatigue physique Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 17/38

Adaptations cardio-respiratoires Objectifs - Assurer l’apport en oxygène et en nutriments nécessaires au fonctionnement du muscle - Permettre l’élimination des déchets (CO2, chaleur…) Modifications - Augmentation Fréquence cardiaque - Augmentation Fréquence respiratoire - Augmentation Hématocrite - Augmentation Densité capillaire musculaire L'appareil cardio-respiratoire subit d'importantes variations au cours de l'effort physique, ce qui permet non seulement d'apporter aux cellules l'oxygène et les nutriments nécessaires au bon fonctionnement du muscle mais aussi d'éliminer les déchets liés à ce même fonctionnement (CO2, lactates, chaleur...). Remarque : la chaleur produite par les muscles est très importante : pour un organisme très bien entraîné, le rendement musculaire est en effet d'environ 25% ; c'est-à-dire que 75% de l'énergie utilisée par une cellule musculaire est dissipée sous forme de chaleur. La quantité et la vitesse du sang arrivant aux cellules musculaires est augmentée grâce aux adaptation suivantes : - augmentation de la fréquence cardiaque qui permet d'accélérer le débit sanguin, - augmentation de la fréquence respiratoire qui permet d'accroître la prise en charge de l'oxygène et l'élimination du CO2 - augmentation de l'hématocrite (pourcentage de globules rouges dans le sang) qui permet aussi d'accroître l'oxygène dans le sang, - augmentation de la densité capillaire musculaire (nombre de vaisseaux par muscle) qui permet d'augmenter quantitativement l'apport des substances nécessaires aux cellules musculaires et l'élimination des déchets. Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 18/38

Chiens des cimes : Mont Blanc 2004 Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 19/38

Camp de base / test - niveau 3500m Mont-Blanc 2004 Opération de recherche… ...et effort intense - 20mn - 3500m Camp de base / test - niveau 3500m Drop helicoptère Test post exercice 3500m Test niveau 0 Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 20/38

Mont-Blanc 2004 Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 21/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats 1/ Fonction cardiaque 2/ Oxygénation cellulaire 3/ Stress oxydatif cellulaire Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 22/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats Fréquence cardiaque DETTE D’OXYGENE ? PLACEBO PROPENTOFYLLINE Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 23/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats ECG Arythmie Sinusale Respiratoire (ASR) cyclique Présente dans les 2 lots = chiens sportifs (entraînés à l ’effort) Rythme sinusal OK - Chien : Tarun Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 24/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats ECG Complexe PQRS - Effort en altitude - Lot traité R R Sous dénivellation ST : Ligne de base / segment ST => Témoin d ’une hypoxie myocardique 0,2 mV < NORME < + 0,15 mV Effort intense altitude Lot traité : OK P P Ligne de base S S T T Q Chien : Patcho Q Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 25/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats ECG Complexe PQRS - Effort en altitude - Lot non traité R R Sous dénivellation ST : Segment ST => Témoin d ’une hypoxie myocardique 0,2 mV < NORME < + 0,15 mV Effort intense altitude Lot non traité : hypoxie myocardique P P Ligne de base S S -0,4 mV T T Chien : Malouk Q Q Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 26/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats ECG % de chiens ne présentant pas des troubles hypoxiques au niveau du myocarde Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 27/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats 1/ Fonction cardiaque 2/ Oxygénation cellulaire 3/ Sress oxydatif cellulaire Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 28/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats Oxysaturomètrie État Physiologique Altitude (m) Saturation (%) Clinique Indifférent 0 – 3000 98 – 88 RAS Compensé 3000 – 4000 87 – 80  FR et FC Petit MAM Perturbé 4000 – 5000 79 – 65  FR et FC MAM Critique > 5000 64 - 60 Grand MAM FR : Fréquence respiratoire FC : Fréquence cardiaque Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 29/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèse des résultats Oxysaturomètrie Evolution du taux de saturation de l’hémoglobine en oxygène (plaine vs altitude) Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 30/38

Mont-Blanc 2004 : Synthèses des résultats 1/ Fonction cardiaque 2/ Oxygénation cellulaire 3/ Stress oxydatif cellulaire Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 31/38

Evolution des teneurs en vitamine E plasmatique Epreuves niveau 0 et niveau 3500 Placebo Propentofylline Vitamine E (mol/l) Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 32/38

Evolution du TPAO (Total Plasma Anti-Oxidant) Epreuves niveau 0 et niveau 3500 Placebo Propentofylline TPAO (mmol/l) Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 33/38

Bases physiologiques de l’effort chez le chien Énergétique de l’effort Adaptation cardio-respiratoires Conséquences du stress Le stress organique et le stress mental générés par l'effort physique ont des conséquences à ne pas négliger. Causes de la fatigue physique Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 34/38

Conséquences du stress Métaboliques • Accumulation de lactates • Fragilisation des globules rouges Physiologiques • Moindre récupération • Transit digestif modifié Stress oxydatif cellulaire • Nocivité des radicaux libres • Conséquences nombreuses Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 35/38

Anti-oxydants Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 36/38

Bases physiologiques de l’effort chez le chien Énergétique de l’effort Adaptation cardio-respiratoires Conséquences du stress Tout effort physique a ses limites qui se manifestent par une fatigue plus ou moins rapide. Causes de la fatigue physique Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 37/38

Causes de la fatigue physique • Carence en source énergétique spécifique (ATP, Glycogène) • Accumulation de déchets (lactates, ions hydrogènes) • Déshydratation extracellulaire • Fatigue mentale (neuromédiateurs) La notion de fatigue se définit comme étant le stade qui ne permet plus de maintenir un effort physique poussé. Les différentes causes montrent à la fois une fatigue physique et une fatigue mentale : - manque des nutriments spécifiques au muscle - accumulation des déchets par manque de drainage - déshydratation extracellulaire par perte d'eau importante dans la lutte contre l'hyperthermie - fatigue mentale provoquant la libération de molécules (neuromédiateurs) provoquant une baisse de l'exercice physique Préformation cynotechnique – Module C MAJ 01/02/08 38/38