Description des données biologiques dans le coup de chaleur d’exercice en milieu militaire

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Matériels et méthodes

Il s’agit d’une étude mono centrique quantitative descriptive rétrospective portant sur un recueil de données biologiques de 91 patients entre 2014 et 2018.

Aspects de la cohorte

Critères d’inclusion des patients

Les patients inclus sont des sujets majeurs de 18 à 45 ans, militaires, présentant ou ayant présenté un épisode neurologique au décours immédiat d’une épreuve physique, diagnostiqué comme CCE par le médecin d’unité et adressé au référent CCE de l’HIA Laveran. Ils doivent être volontaires pour l’étude et aptes à réaliser une marche course.

Critères de non-inclusion

N’ont pas été inclus les patients mineurs, civils ou réservistes et les patients ne présentant aucun document médical . Les femmes enceintes, les personnes privées de liberté ou encore les personnes ayant un suivi psychiatrique ne pouvaient également pas participer à l’étude.

Données recueillies

Pour chaque dossier nous avons pu recueillir les données suivantes.
– Le sexe, l’âge .
– Les mensurations : poids, taille et IMC .
– L’armée d’appartenance .
– Les conditions climatiques du jour du CCE à savoir le taux d’humidité et la température .
– L’indice de chaleur qui correspond à la corrélation des deux paramètres mentionnés précédemment et indique le risque de CCE en cas de pratique sportive (annexe 1) .
– Le niveau sportif en considérant de façon empirique qu’un « bon » niveau sportif correspond à une marche course en moins de 40 min et un score supérieur à 3000 mètres au test de Cooper .
– Les données pronostiques comme, le décès, le passage en réanimation pour une ou plusieurs défaillances d’organes (rénale, hépatique, CIVD) associées ou non à des troubles neurologiques persistants (perte de connaissance, coma), une défaillance hémodynamique ;
– Les données biologiques des cinq premières semaines après le CCE : hémoglobine, plaquettes, créatinine, ASAT, ALAT, bilirubine totale, CPK, TP.
d. Aspects des données biologiques La semaine 1 (S1) étudie les biologies du jour du CCE (J0) et détaille tous les jours de cette première semaine jusqu’au jour sept (J1, J2, J3, J4, J5, J6, J7). La semaine 2 (S2) comprend du jour 8 au jour 14, la semaine 3 (S3) du jour 16 au jour 23, la semaine 4 (S4) du jour 24 au jour 31, et la semaine 5 (S5) du jour 32 au jour 39.
Lorsque plusieurs bilans ont été effectués (notamment à J0) et lors des semaines suivantes, nous choisissons le bilan le plus près de J0, J8, J16, J24 et J32.

Analyses statistiques

Les statistiques ont été analysées grâce au soutien méthodologique du CESPA, sur le logiciel R 4.0.3.
Les variables numériques ont été décrites à l’aide de moyennes associés à des intervalles de confiance à 95 % (IC 95 %), et de régressions linéaires à effets mixte permettant la prise en compte des mesures au cours du temps.

Aspects thiques

Notre étude s’inscrit dans un protocole de recherche 2020-A01967-32, qui a reçu un avis favorable des Comités de protections des personnes Sud-Ouest et Outre-Mer en date du 01/10/2020, faisant suite au protocole de recherche, référencé 2013-A01627-38.
Ce projet de recherche a pour but d’étudier les facteurs de risque de survenue et de sévérité du coup de chaleur d’exercice en milieu militaire, par l’étude approfondie des facteurs génétiques, psychologiques, biologiques, et secondairement, des facteurs de thermorégulation du CCE (annexe 2).

Résultats

Description de la population

Notre cohorte est composée de 91 patients. Quatre patients (n = 4/91) ont été exclus par absence
de données lors des analyses, les CCE datant d’au moins une quinzaine d’années.
La population concernée appartient à l’Armée de Terre majoritairement (n = 64/87 soit 74 %), puis à la Gendarmerie (n = 13/87 soit 15 %), à la Marine (n = 5/87 soit 6 %), à l’Armée de l’Air (n = 3/87 soit 3 %) et au Service de Santé des Armées (n = 2/87 soit 2 %).
Les patients étudiés sont en majorité des hommes (sex ratio 82/5) et la moyenne d’âge rapportée de 25,3 ans [19-40]. Les mensurations moyennes de la population concernée sont de 78,4 kg [63,3-108], 177 cm [158-194] pour un IMC moyen de 25 [19-32].
50 % des militaires concernés présentent un bon niveau sportif (n = 44/87).
Trois patients avaient déjà été victimes d’un coup de chaleur d’exercice, seule la récidive est étudiée.
Les cas graves représentent 9 sur 87 coups des coups de chaleur décrits (n = 9/87). Aucun patient n’est décédé.
Lors du CCE, la température ambiante moyenne était de 18,8 °C [5-32], avec un taux d’humidité moyen de 82 % [50-99]. La moyenne de l’indice sport et chaleur est 17,8 [2-37], correspondant à un risque faible de CCE. 79 patients sont situés dans cette zone, 4 sont dans la zone à risque modéré et 4 sont dans la zone à risque important de CCE. Nous ne retrouvons aucun patient dans la zone à risque majeur de CCE. (Annexe 1)
La température corporelle moyenne retrouvée était de 40,2 °C [38,3-42], les modalités de prise de la température n’ayant pas été détaillées.

Plaquettes

Dans les formes non graves, les plaquettes baissent mais ne s’écartent pas de la norme biologique, le pic de diminution se situant à J2 avec une moyenne à 175 000 plaquettes [140 000- 210 000]. La ré-ascension se fait progressivement jusqu’à la restitution complète et définitive du taux de plaquettes à la deuxième semaine.
Dans les formes graves, la thrombopénie est plus précoce à J1 et plus profonde puisque les taux avoisinent en moyenne 100 000 plaquettes [6 600-153 000]. Les taux de plaquettes réaugmentent alors progressivement pour revenir dans la norme dès J6, puis atteindre des valeurs hautes (376 000) et se stabiliser dans les normes initiales vers S5.
La différence de valeurs biologiques des plaquettes entre les formes non graves et graves au cours de la première semaine est significative (p < 0,001).

Créatinine

La créatinine est augmentée dès J0 que ce soit pour les formes graves ou non graves.
Cependant dans les formes graves les valeurs sont d’emblées plus élevées : 152 micro-mol/L [95- 172] contre 129 micromoles/L [96-131] dans les formes non graves.
Dans les formes non graves, la fonction rénale revient à la normale entre J0 et J1. Dans les formes graves, on note une phase plateau de J2 à J4 (115 micromoles/L), un pic à J6 (180 micromoles/L) et un retour à la norme lors de la deuxième semaine.
Le débit de filtration glomérulaire (DFG) permet d’estimer la clairance de la créatinine à l’aide d’une formule CKD-Epi, prenant en compte la créatinine, l’âge, le sexe et l’ethnie. Ce paramètre permet d’obtenir une estimation de la fonction rénale.

ALAT

L’ascension des ALAT est progressive dans les formes non graves. Les valeurs maximales sont obtenues à J2, avec des ALAT à 17 fois la normale. La décroissance s’effectue progressivement jusqu’à une normalisation des taux à S2.
Pour les formes graves, on note une ascension du taux plus élevée dès J2 aux alentours de 70 fois la normale, pour se normaliser progressivement entre S2 et S3.
A J0, 8 des 52 bilans (n = 15 %) des patients présentant une forme non grave ont une augmentation des ALAT supérieure à la norme, contre 2 sur les 7 (n = 29 %) bilans des patients présentant une forme grave. La différence de valeurs biologiques des ALAT entre les formes non graves et graves au cours de la première semaine est significative (p < 0,001).

Données démographiques

La population étudiée est composée de jeunes militaires sportifs. Il s’agit en effet d’une population exposée à un entrainement physique fréquent et intensif, notamment dans l’Armée de Terre, reflétant donc la spécificité du milieu militaire.
Cette population correspond aux descriptions des populations les plus concernées par le CCE dans la littérature, que ce soit dans l’armée américaine (22,23) ou israélienne (24).
Bien que ce ne soit pas le sujet de notre travail et que nous n’ayons pas étudié tous les facteurs extrinsèques et intrinsèques décrit classiquement dans la littérature, nous constatons que le CCE intervient la plupart du temps dans des conditions climatiques non extrêmes, comme en l’atteste l’indice de chaleur favorable à la pratique sportive. Ce phénomène relaté dans la littérature , a permis de valider une vision multifactorielle plus globale, avec notamment la prise en compte du psychisme (motivation, stress) (25,26).

Commentaires sur la définition d’une forme grave

Notre étude est remarquable par le fait que nous arrivons à distinguer les formes graves des non graves contrairement à la plupart des études retrouvées dans la littérature (20,27).
Comme nous avons pu le mentionner plus haut, nous n’avons pas pu trouver dans la littérature des critères objectifs sur les formes graves. En revanche ces paramètres, pour certains évidents, sont reconnus comme tels par un consensus des médecins (2,28). Ainsi nous avons retenu dans notre étude comme critères de gravité : le décès, une hospitalisation en réanimation, une hyperthermie prolongée supérieure à 40 °C après refroidissement, des troubles neurologiques sévères comme une perte de connaissance, un coma, une défaillance hémodynamique et une insuffisance organique (défaillances hépatique, rénale). Ces critères nous ont semblés pertinents alliant la clinique au paraclinique.

Commentaires sur la pratique actuelle de la surveillance biologique

La réalisation de bilans biologiques ne s’appuie sur aucune recommandation mais sur les seules connaissances du praticien des armées et de l’urgentiste confrontés à la pathologie. De ce fait on rapporte une grande disparité en termes de contenu et de chronologie dans les différentes données analysées.
La majorité des patients ont eu au moins un bilan à la phase initiale. Par la suite, dans les formes non graves, moins d’un tiers des patients ont eu des bilans à 48 heures, un tiers à la deuxième semaine, et un nombre anecdotique dans les semaines suivantes. Les formes graves ont une surveillance plus approfondie et plus longue dans le temps. Tous les patients ont un bilan à J0 et les ¾ lors de la deuxième semaine, puis ¼ lors de la quatrième semaine.
Il est probable que le pronostic favorable des paramètres cliniques et biologiques initiaux des CCE non graves a conduit à un suivi médical et biologique minimal, expliquant le taux de bilan rapidement dégressif. Dans ce sens nous retrouvons dans la littérature (27) le fait que la recherche concernant le suivi biologique a probablement été supplantée par l’accent mis sur la question de la prévention et de la prise en charge thérapeutique initiale par refroidissement immédiat (29,30).

Discussion sur les résultats proprement dit

Rappel de physiopathologie.

Alors que le patient est victime d’un CCE, l’élévation de la température corporelle favorise une redistribution corporelle du volume sanguin préférentiellement au niveau des territoire cutanés pour favoriser la thermolyse, au détriment des territoires splanchniques et gastro-intestinaux.
L’augmentation de la température et la diminution du volume sanguin provoquent une altération de la barrière épithéliale conduisant à un passage de bactéries et d’endotoxines vers le tube digestif, conduisant à un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS) (8,20,31).
Lorsque la réponse inflammatoire est exagérée, un état pro-thrombotique s’installe suite à l’activation de l’agrégation plaquettaire et de la coagulation, favorisant l’apparition d’une coagulation intravasculaire disséminée (CIVD). La CIVD favorise l’apparition de micro25 thromboses, qui altèrent le flux sanguin et conduisent en association avec le SRIS à une défaillance multi-organique pouvant aller jusqu’au décès (7,8,13,31,32).
En association avec la thermorégulation, la déshydratation contribue à l’accident.

Généralités

Une étude américaine (27) parue en 2020 pendant notre travail de thèse, vient corroborer à plus grande échelle notre description des facteurs biologiques dans le CCE non grave du jour initial au seizième jour.
Cependant, notre étude est plus informative puisque le pourcentage de bilans biologiques recueilli dans notre étude est plus important. A la phase initiale nous avons au minimum (pour les formes non graves) 85 % de bilans le premier jour, 17 % le quatrième jour et 31 % à la deuxième semaine ; contre 60 % dans l’étude à J0 et une décroissance rapide pour atteindre 9 % de bilans à 4 jours, et 3 % de bilans le long de la deuxième semaine dans l’étude.
De plus, si notre travail ne représente donc pas la plus grande étude en termes de population, il est inédit par sa distinction biologique statistiquement significative des formes non graves en parallèle des formes graves, suggérant qu’il s’agit de deux tableaux clinico-biologiques distincts.

Profil biologique d’un CCE non grave

Quelques heures après le CCE, le bilan biologique retrouve une hémoconcentration, et une atteinte rénale dues à une insuffisance rénale fonctionnelle sur l’hypovolémie, résolutives après une hydratation optimale en 24 heures pour la créatinine.
Les différences de valeurs de la créatinine en relation avec les activités sportives ont été décrites dans de nombreuses études. Il est admis que la concentration sérique de créatinine est plus élevée chez les sportifs que chez les sédentaires (33,34). L’estimation de la fonction rénale par le débit de filtration glomérulaire (DFG) calculée par des équations est désormais la méthode de référence pour estimer la fonction rénale (35). Les données de la littérature s’accordent à décrire une diminution de ce DFG en post-effort immédiat avec récupération ad integrum dans les 24 heures, que ce soit chez des amateurs en semi-marathon (- 16 % à la fin de la course) (36) ou des cyclistes professionnels (85+/-19 mL/min/1,73m2 en post-effort et retour à l’état de base à 113+/-28 mL/min/1,73m2 en 24 heures) (37)
Dans notre étude, nous observons à J0 que 61 % (40/65) des sujets ayant une forme non grave de CCE ont une insuffisance rénale dont la très grande majorité « légère » (dans 95 % des cas entre 60-90 mL/min/1,73m2) avec récupération totale en moins de 72 heures. Ces données nous paraissent comparables avec ce qui est décrit dans la littérature médicale.
Le foie est un organe important dans l’élimination des endotoxines qui contribuent au SRIS (31). Chez les 40 % de patients non graves qui présentent une atteinte hépatique, elle prend la forme d’une cytolyse hépatique avec une augmentation des transaminases maximale à 48 heures. Il n’y a pas de perturbation franche de la bilirubine totale (38–40).
En ce qui concerne les dosages des transaminases, plusieurs études se sont intéressées à leurs taux chez les sportifs et les sujets sédentaires comme celle de Banfi (33) (rugby, triathlon, football, voile, cyclisme, basket-ball, ski alpin, sédentaires) et celle de Lee (41) (coureurs, lanceurs de marteaux, lutteurs, haltérophiles). Aucune différence dans les concentrations sériques d’ASAT et d’ALAT au repos et en période d’avant-saison n’a été trouvée entre athlètes et sujets sédentaires d’âge comparable. En revanche, lors d’un effort physique aigu, les transaminases sont libérées par
les muscles sollicités et les taux augmentent. Cependant, les niveaux d’ASAT et d’ALAT diffèrent pendant et après les performances sportives. Après un marathon, par exemple, la concentration d’ASAT chez 37 coureurs a augmenté de manière significative à partir d’une valeur basale de 29,3 à 51,6 U/L à 4 heures (soit 1,8 N) après la fin de la course et à 106,9 U/L à 24 heures (soit 3,6 N), alors que les ALAT n’ont pas augmenté de manière significative (basal 21,8 vs 24,8 soit 1,1 N à 4 heures et 29,8 U/L soit 1,4 N à 24 heures après la fin de la course) (42).
L’augmentation des aminotransférases est lié à l’intensité et à la durée de la performance, comme on le trouve pour les deux enzymes dans épreuves d’ultra-endurance (43) avec une course de 1000 kms durant 20 jours pour 110 athlètes, avec dosage quotidien ASAT, ALAT, CPK, PAL, LDH, GGT. L’élévation concerne surtout les ASAT avec un maximum à J3 entre 5 et 15 N puis une diminution progressive malgré la poursuite de l’effort quotidien pour atteindre un plateau vers 2-3 N. Les ALAT montent plus lentement pour atteindre un maximum à J6 entre 3 et 10 N.
Dans notre série, on observe à J0 une élévation des ALAT pour seulement 15 % de nos patients (n = 8/52) en moyenne 4,4 N (1,1 à 16 N) et des ASAT pour 48 % (n = 26/54) avec une moyenne à 2,7 N [1,1-12 N]. Les pics sont atteints pour les 2 enzymes à J2 et prédominent sur les ALAT à17N, contre 13 N pour les ASAT.
Il semblerait donc que la cinétique des ASAT observée dans notre étude soit comparable aux données de la littérature, contrairement à celle des ALAT qui diffère avec une ascension plus importante et plus rapide, dans la limite de la taille de notre cohorte puisque nous ne disposons que de 52 bilans à J0 (avec 8 dosages supérieurs à la norme et 4 seulement supérieurs aux 1,4 N de la littérature).
L’amélioration de la cytolyse est spontanément régressive jusqu’à la deuxième semaine. C’est par ailleurs le dernier paramètre à se normaliser et c’est donc le meilleur indicateur de récupération biochimique complète comme le confirme une étude américaine (27).
La CIVD dans notre étude associe une hémoglobine augmentée à 24 heures et abaissée à 48 heures, et une numération plaquettaire abaissée à 48 heures. Cette cinétique est fréquemment décrite dans la littérature (27) que ce soit dans le CCE ou dans le CCE non grave. Dans ces cas non graves, cette perturbation reste dans les normes biologiques, témoins d’un début de trouble de l’hémostase non pathologique.
Les variations du dosage des CPK, marqueur qualitatif des microtraumatismes des muscles squelettiques, ont été largement étudiées (44). Ainsi l’augmentation de la créatinine kinase sérique pendant le sport, dépend de la durée de l’exercice, avec des valeurs maximales enregistrées après des épreuves d’endurance (42). Les valeurs sont aussi plus élevées pour les sujets sédentaires que les athlètes, lors d’un effort physique, démontrant le comportement adaptatif des enzymes musculaires (45). Des données plus récentes seraient en faveur d’une sensibilité particulière des CPK pour certains type d’entraînement très spécifiques dits en « vitesse-détente » (accroissement du volume musculaire avec charges lourdes et des mouvements rapides) (46). Il est très difficile de trouver des normes ou des fourchettes de fluctuations acceptables et reproductibles en fonction des activités physiques pratiquées. Se rapprochant de notre population, l’étude de Kratz (42) a décrit la cinétique de plusieurs paramètres biologiques chez 37 marathoniens à 4 et 24 heures après la fin de leur effort. Les CPK sont à respectivement 6,4 N et 19 N. Ces données nous paraissent là encore comparables à celles de notre cohorte (3,6 N à J0, 9,9 N à J1 et 13,9 N à J2).

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