Les tests d’effort représentent un outil important pour évaluer les performances physiques non seulement des sportifs mais aussi de patients, notamment avec des maladies cardiaques ou pulmonaires, tant enfants
38
Formation continue
O2 et CO 2 inspiratoire et expiratoire et la
corrèle avec l’effort fourni. D’autres para –
mètres, décrits plus loin, sont calculés par
des appareils de spiro -ergométrie modernes.
Indications, contre-indications
absolues et critères d’interruption
Le tableau 1 donne un aperçu des indications
et contre-indications et indique les critères
d’interruption d’un test d’effort.
Des listes détaillées de contre-indications et
de cr itèr es d ’inter r uption lor s de tes t s d ’ef for t
sont publiées entre autres par l’American
Thoracic Society (ATS)
1),3),4) .
Réalisation
La spiro -ergométrie de l’enfant doit être ef-
fectuée et surveillée par une équipe expéri-
mentée. Notamment lorsqu’il s’agit d’enfants
avec une malformation cardiaque congénita –
le, la présence d’un cardiologue pédiatre est
souhaitable
5), 6) . L’équipe doit connaître les
situations d’urgence et de réanimation, bien
que la spiro-ergométrie soit un examen sûr et
ne présentant que peu de risques
4), 5) .
Afin de garantir un bon déroulement, les en –
fants seront préalablement familiarisés avec
la procédure. Il faut aussi considérer que les
enfants sont émotionnellement immatures et
nécessitent, pour fournir l’effort souhaité, des
encouragements et un soutien positif de la
part de l’équipe
5).
D es tes t s d ’ef for t p eu vent se f air e sur un t apis
roulant ou une bicyclette ergométrique. Le
test dure idéalement 6 à 12 minutes. Un exa-
men durant plus longtemps risque de mener
à une inter r uption, avant l ’obtention de l ’ef for t
maximal, par manque de motivation ou
d’attention
7). Les paramètres vitaux et le
rythme cardiaque sont vérifiés en continu
pendant toute la durée du test. Lors d’une
Introduction
Les tests d’effort représentent un outil impor –
tant pour évaluer les performances physiques
non
seulement des sportifs mais aussi de pa –
tients, notamment avec des maladies car –
diaques ou pulmonaires, tant enfants
q u
’adultes. En cardiologie pédiatrique, les tests
d’effort permettent d’évaluer l’évolution de la
condition physique après le traitement d’une
malformation congénitale et de suivre l’appari –
tion éventuelle d’ischémies du myocarde ou de
t r
oubles du rythme 1) .
L’objectif du test d’effort est d’obtenir un ef-
fort maximal. On mesure et calcule en continu
et simultanément divers paramètres. Les
tests d’effort sont ergométriques ou spiro-
ergométriques. Avec l’ergométrie on enre –
gistre pendant un effort progressif (mesuré
en général en Watt) les paramètres vitaux
(tension artérielle, rythme cardiaque, satura –
tion périphérique en oxygène), en même
temps que l’ECG (généralement 12 canaux).
Lors d’une spiro -ergométrie on mesure simul –
tanément, à travers un embout ou un masque,
l’absorption d’oxygène (VO
2) et l’élimination
de CO
2 (VCO 2); on évalue ainsi en même
temps le système respiratoire à l’effort 2).
Les performances physiques d’un enfant avec
une malformation cardiaque dépendent d’une
part de la physiologie de la malformation,
d’autre part de l’hémodynamique résultant de
la correction chirurgicale. Afin de reconnaître à temps une détérioration de la condition
physique, le suivi cardiologique des enfants
avec une malformation cardiaque devrait in-
clure des tests d’effort spiro-ergométriques
réguliers.
Bases de la spiro-ergométrie
La fonction principale du système cardiovas
–
culaire est de fournir une quantité suffisante
d’oxygène à l’organisme. Cela nécessite la
synergie de plusieurs systèmes impliqués
dans le transport et le métabolisme de l’oxy –
gène ( fig. 1) . L’échange des gaz O
2 et CO 2 est
garanti par une fonction pulmonaire adé –
quate. Le transport du sang chargé en oxy-
gène (fixé à l’hémoglobine érythrocytaire)
nécessite un système cardiovasculaire fonc –
tionnel. Dans les organes cible oxygénodé –
pendants l’oxygène est transformé, par le
métabolisme aérobie, en ATP, source énergé –
tique de la cellule. Finalement l’énergie ainsi
produite devient activité/mouvement par le
travail musculaire. Afin de pouvoir fournir un
travail supplémentaire lors d’un effort, toutes
les étapes de cette cascade doivent fonction –
ner. Une restriction à un ou plusieurs niveaux
peut occasionner une diminution des capaci –
tés physique. La spiro -ergométrie mesure
outre la modification des paramètres vitaux
(p.ex. rythme cardiaque, tension artérielle,
fréquence respiratoire, saturation en oxy-
gène) aussi les modifications de la teneur en
Tests d’effort chez l’enfant avec une
malformation cardiaque
Sarah Simmen 1, Emanuela Valsangiacomo Buechel 1, Martin Christmann 1, Zurich
Traduction: Rudolf Schlaepfer, La Chaux- de – Fonds
1 1Abteilung Kardiologie, Kinder-Herzzentrum, Universitäts-Kinderklinik, Zürich
Indications Contre-indications absoluesCritères d’interruption
–
Év
aluation de la tolérance et intolérance à
l’
effort
–
Ai
de pré – opérative à l’indication d’une
in
tervention chirurgicale
–
Co
nstatation de troubles du r ythme et
d’
ischémies du myocarde à l’effort
–
Exa
men de symptômes dépendants de
l’
effort
–
Co
ntrôle de l’ef ficacité d’un traitement –
In
fection fébrile aiguë
–
In
farctus aiguë du myocarde ou angine de
poitrine instable
–
Cris
e d’asthme aiguë
–
My
ocardite aiguë
–
Hy
pertonie sévère non contrôlée
–
Dér
èglement aigu d’une maladie métaboli-
qu
e-
Ép
uisement subjectif
–
Pâ
leur frappante
–
D
yspnée
–
V
ertige
–
C
éphalées
–
An
gine de poitrine
–
Ré
actions non physiologiques de la tension
ar
térielle ou de la fréquence cardiaque
–
Tr
oubles du r ythme significatifs
–
Tr
oubles de la conduction et de la repolari-
sa
tion cardiaque
Tableau 1. Aperçu des indications et contre-indications et des critères d’interruption d’un test d’effort.
La snténndesntnntl’f
39
Formation continue
nière presque linéaire avec l’augmentation
des besoins en oxygène. Les sujets bien en-
traînés montrent une augmentation de la
fréquence cardiaque différée, alors que chez
les personnes non entraînées ou les patients
avec une insuffisance cardiaque la fréquence
cardiaque augmente souvent rapidement
4).
Les caractéristiques de la fréquence car –
diaque de l’enfant ont été étudiées par plu-
sieurs études. La réponse de la fréquence
cardiaque de l’enfant ne dépend pas de l’âge
ou du sexe et varie selon la méthode de la
charge
7) ,10 ) . On considère qu’avec des fré-
quences cardiaques de 195/min sur la bicy-
clette et de 200/min sur le tapis roulant on a
atteint la charge maximale
11 ).
Au terme de l’effort la fréquence cardiaque
diminue de manière exponentielle, on parle de
«heart rate-recovery» (HRR)
12 ). La fréquence
cardiaque récupère plus rapidement chez les
enf ant s plus jeunes , les gar çons et les enf ant s
n’étant pas en surpoids
13 ). Les malades car –
diaques ont souvent une HRR retardée 12 ).
Singh et al. ont montré qu’un programme de
réhabilitation de 12 semaines améliore nette –
ment la HRR, sans qu’on obtienne toujours
une augmentation de la performance (mesu –
rée par VO
2max, voir ci- dessous) 12 ). Une HRR
adéquate pourrait donc être le premier signe
indiquant une meilleure réponse cardiovascu –
laire.
Tension artérielle
Physiologiquement la tension artérielle monte
sous effort et baisse après l’effort
9). Chez
l’enfant avec une malformation cardiaque
congénitale l’augmentation de la tension arté –
rielle peut être insuffisante, en raison d’une
sténose de la valve aortique ou d’une insuffi-
sance ventriculaire gauche. L’insuffisance de
la valve aortique occasionne d’une part un
besoin accru en O
2 du myocarde à l’effort et
d ’autr e par t un app or t diastolique insu f fisant ,
ce qui peut se manifester par des signes
d’ischémie à l’effort (cliniques et à l’ECG).
Absorption maximale d’oxygène/VO
2max
L’absorption maximale d’oxygène pendant
l’effort est la mesure la plus importante pour
décrire la performance cardio-pulmonaire
(VO
2max ou peakVO 2, en ml/min ou ml/
(kg*min) 4). La VO 2max correspond à la quan-
tité maximale d’O
2 que le système cardiovas –
culaire peut fournir aux muscles en activité.
Outre la fonction cardiaque doit être évaluée
aussi la fonction pulmonaire, la VO
2max étant
limitée aussi par des maladies pulmonaires.
En présence de poumons sains et d’une phy-
spiro -ergométrie, l’enfant respire à travers un
embout ou un masque, avec un filtre mes-
urant en continu les taux d’O
2 et de CO 2 dans
l’air inspiré et expiré. Les valeurs ainsi mesu-
rées permettent le calcul de paramètres
complémentaires par l’appareil.
Tapis roulant vs bicyclette ergométrique
Le tapis roulant comme la bicyclette ergomé-
trique présentent des avantages et des désa –
vantages en cardiologie pédiatrique.
Le tapis roulant permet d’examiner déjà de
très petits enfants. On les munit d’une cein-
ture attachée à une corde pour éviter les
chutes. Dans la littérature sont décrites des
spiro -ergométries dès l’âge de 3 ans
7). On
suppose dans ces cas une certaine maturité
motrice. L’expérience montre qu’elle est indi-
viduellement très variable et rarement suffi –
sante chez l’enfant de 3 ans.
Un autre avantage du tapis roulant est le fait
qu’il s’agit d’un mouvement dont l’enfant est
coutumier et qui exige, en comparaison avec
la bicyclette ergométrique, le travail d’une
plus grande masse musculaire, et où le sys-
tème cardiovasculaire représente, avec une
grande probabilité, le facteur limitant lors de
l’effort
7). Des valeurs VO 2max plus élevés de
5-10 % obtenus sur le tapis roulant l’avan-
tagent également par rapport à la bicyclette
ergométrique
7).
Contrairement au tapis roulant, sur la bicy-
clette ergométrique l’effort est indépendant
du poids corporel, un avantage important
pour les patients obèses
5). En outre les mou-
vements thoraciques sont moindres sur la
bicyclette, ce qui occasionne moins d’arté- facts à l’ECG et rend la mesure de la tension
artérielle plus fiable.
Protocole
Il existe plusieurs protocoles pour les tests
d’effort. On différencie entre protocoles par
paliers et protocoles progressifs. Dans le
premier cas l’effort est augmenté par paliers
d’en général 3 minutes (p.ex. protocole de
Bruce). Les protocoles progressifs se carac
–
tér isent par des palier s tr ès cour t s , ce qui est
un avantage pour la détermination du seuil
d’anaérobie
7). La figure 2 montre schémati –
quement la différence entre le protocole par
paliers et celui progressif.
Paramètres
Comme présenté dans la figure 1, la perfor-
mance demande aussi chez l’enfant une inte –
raction étroite entre les systèmes respira –
toire, cardiovasculaire et l’organe cible
musculature. Les paramètres mesurés par
spiro -ergométrie dans le cadre du diagnostic
d ’ef for t tentent de dé cr ir e le plus pr é cisément
possible justement cette interaction. Les va –
leurs mesurées sont représentées, par les
appareils de spiro-ergométrie modernes,
dans le graphique Wasserman à 9 champs
8).
Les paramètres les plus significatifs pour
l’évaluation d’enfants avec une malformation
cardiaque congénitale sont ensuite réunis afin
de définir les limitations et les facteurs sus-
ceptibles d’influencer le test.
Fréquence cardiaque
Pendant l’effort la fréquence cardiaque aug –
mente, chez le sujet en bonne santé, de ma-
Fig. 1: Inter action des dif fér ent s sys tèmes dans le cadr e de l’absor ption de O 2 et de l’élimination
de CO
2
La snténndesntnntl’f
40
Formation continue
Respiratory exchange ratio (RER)
On désigne par RER la relation entre CO
2 ex-
piré et O
2 absorbé (VCO 2/VO 2)1). Afin de
pouvoir interpréter correctement l’état car –
dio-pulmonaire d’un sujet, celui-ci doit fournir
un effort maximal. Le RER peut contribuer à
vérifier si le sujet a fourni un effort maximal
pendant le test d’effort
14 ). Au repos le RER
correspond au quotient respiratoire et est
inférieur à 1. Lorsque le seuil d’anaérobie est
dépassé, le RER excède 1. Chez l’enfant des
valeurs RER de 1.05 ou 1.08 sont associés à
un effort adéquat respectivement maxi –
mal
2 ) ,14 ) .
Ventilatory anaerobic threshold (VAT)
Le seuil d ’anaér obie ( VAT ) r epr ésente le p oint
à partir duquel, pendant une charge crois-
sante, le métabolisme aérobie ne fournit plus
suffisamment d’énergie à la musculature. Le
processus est limité par la quantité d’oxygène
apportée par le système cardiovasculaire et
transformé en énergie
14 ). Le VAT diminue avec
l ’âge et est diminué chez les enfant s avec une
malformation cardiaque congénitale. On peut
déterminer le seuil d’anaérobie par deux mé –
thodes. La méthode «V-slope» définit le VAT
comme le point où le VCO
2 augmente, sans
hyperventilation, proportionnellement plus
que le VO
2. L’augmentation du VCO 2 est due
à une pro duction accélér ée de lact ate au delà
du seuil d’anaérobie, tamponné par du bicar –
bonate et éliminé sous forme de CO
2 expira –
toire. La méthode «ventilatory equivalents»
calcule le VAT au moyen de la relation entre
volume-minute respiratoire et courbe VO
2 1).
Lorsque le seuil d’anaérobie est atteint lors
d’un effort, on peut considérer que la limita –
tion du test est due à un facteur cardiaque
1).
siologie respiratoire normale, la valeur de la
VO
2max dépend de la capacité du système
cardiovasculaire à augmenter le débit car –
diaque pendant un effort
14 ). Il s’agit d’une va –
leur dépendant de l’âge, du sexe et du poids
corporel, indiquée en ml O
2/(kg*min), et
considérée le meilleur indicateur de la capa –
cité aérobie et donc de la performance car-
diovasculaire
4). Des valeurs normales pédia –
triques sont décrites dans plusieurs
études
14 ) ,15 ) .
Pouls-O
2
Lorsque chez un patient avec une maladie
cardiaque se pose la question si le débit car –
diaque à l’effort peut être augmenté de ma-
nière adéquate, le pouls- O
2 est un élément
diagnostique central. Le pouls-O
2 décrit la
quantité d’oxygène absorbée par contraction
cardiaque et correspond au produit du débit
cardiaque et de l’extraction artério -veineuse
d’O
2 7). Le pouls – O 2 est proportionnel au débit
cardiaque et se trouve diminué chez les pa-
tients avec une volume d’éjection systolique
du ventricule gauche réduit (p.ex. patients
avec une physiologie «single-ventricle», des
lésions obstructives sévères, une insuffisance
valvulaire sévère) et des maladies pulmo –
naires ou vasculaires systémiques.
Les anémies ou polycythémies ainsi que les
médicaments influençant la fréquence car –
diaque (p. ex. bétabloquants) peuvent modi-
fier le pouls- O
2 et doivent donc être pris en
considération lors de l’évaluation 14 ). Lorsque
la fonction ventriculaire gauche est diminuée
chez un patient au repos, le pouls- O
2 permet
une estimation dynamique de la capacité à
augmenter le débit cardiaque. VE/ VCO
2 slope
Pendant l’effort le volume-minute respiratoire
(VE, en l/min) augmente de manière linéaire
jusqu’à un point au- dessus du VAT, propor-
tionnellement au VCO
2 14 ). Le r app or t V E/ VC O 2
diminue légèrement au début de l’effort, en
raison de l’optimisation du rapport ventila –
tion/perfusion. Ensuite l’augmentation VE/
VCO
2 reste assez constante, pour accélérer
vers la fin de l’effort 2). La partie VE/VCO 2 li –
naire est nommée VE/VCO
2 slope et considé –
r ée un indicateur p our l ’ef ficacité de l ’échange
gazeux pendant l’effort
14 ). Les études ac –
tuelles ne permettent pas encore de définir
l ’imp or t ance du V E/ VC O
2 slope chez l’enfant;
il a été démontré par contre que les enfants
avec des malformations cardiaques congéni –
tales complexes présentent des valeurs VE/
VCO
2 slope élevées 16 ).
Rythme
Les tests d’effort permettent de démasquer
des arythmies effort-dépendantes. Outre en
cas d’arythmies associées à différentes mal –
formations cardiaques, l’ergométrie joue un
rôle décisif pour le diagnostic notamment de
trois troubles du rythme spécifiques: A) ta-
chycardies supra-ventriculaires, B) syndrome
du QT long et C) tachycardies ventriculaires
polymorphes catécholergiques.
A) Chez le patient avec des pré-excitations
( onde delt a à l ’ EC G ) , les tes t s d ’ef for t ser vent
à examiner les caractéristiques des voies de
conduction accessoires. Une pré-excitation
Fig. 2: Répresentation schématique de (A) protocole par paliers et (B) progressif; W = Watt
Fig. 3: Test d’effort sur le tapis roulant
1Prof. ffRTof.ff.abi
41
Formation continue
qui disparaît de l’ECG pendant l’effort parle
en faveur d’une mauvaise qualité de conduc-
tion de la voie accessoire. Le risque de déve-
lopper des réponses ventriculaires rapides
aux arythmies auriculaires, notamment aux
fibrillations auriculaires, est dans ce cas
moindre que si les pré-excitations persistent
pendant l’effort
7).
B) Le syndrome du QT long, une maladie
congénitale des canaux ioniques, se caracté –
rise par un intervalle QT allongé à l’ECG. Afin
de pr é ciser les r is ques , on p eut compléter les
critères diagnostiques connus de Schwartz
par la mesure, environ 3–4 minutes après
l’effort, de l’intervalle Q-T corrigé en fonction
de la fréquence cardiaque (QTc)
7 ) ,17 ) ,18 ) . Des
valeurs QTc ≥ 480 ms sont alors considérées
un risque élevé.
C) Les tachycardies ventriculaires poly –
morphes catécholergiques sont également
des troubles du rythme d’origine génétique,
des extrasystoles ventriculaires polymorphes
ou tachycardies ventriculaires n’apparaissant
sou vent qu’à l ’ef for t . O utr e à des fins diag nos –
tiques le test d’effort est utilisé pour l’évalua –
tion d’un traitement médicamenteux prophy –
lactique
7).
Utilisation et bénéfice de la spiro-
ergométrie chez l’enfant avec une
malformation cardiaque congénitale
Par la spiro -ergométrie on peut évaluer de
manière objective le potentiel physique d’en –
fants avec une malformation cardiaque
congénitale. Les résultats permettent d’éva-
luer l’indication et la réussite d’une interven –
tion (chirurgicale), de donner des recomman –
dations concernant l’activité physique
quotidienne, et contribuent en outre à objec –
tiver des plaintes du patient et à vérifier un
éventuel corrélat organique cardiologique.
Les malformations cardiaques congénitales
nécessitant une intervention chirurgicale sont
p our la plupar t , à long ter me, à l ’or igine d ’une
restriction plus ou moins marquée des perfor –
mances physiques
16 ). Les causes possibles
sont une incompétence chronotrope (p.ex.
dysfonction du nœud sinusal), une fraction
d ’éjection r é duite du ventr icule gauche ou une
insuffisance ou sténose valvulaire. Une situa –
tion particulière est celle d’enfants avec un
cœur univentriculaire et une situation physio –
logique de Glenn ou Fontan (anastomose bidi –
rectionnelle ou cavo-pulmonaire totale). Dans
ce g roup e de patient s la p er f usion pulmonair e postopératoire est passive. Ils montrent, en
comparaison avec d’autres malformations
cardiaques ou avec la population normale,
des valeurs VO
2max nettement abaissées 19 ).
Nous résumons ci-après à titre d’exemple
quelques malformations cardiaques et les ques
–
tions typiques posées à la spiro -ergométrie:
Transposition des grandes artères
Après une chirurgie coronarienne (switch ar –
tériel) à l’âge néonatal, chez ce groupe de
patients la question de signes d’ischémies
cardiaques à l’effort prend un place centrale
en tant qu’indice précoce d’une insuffisance
coronarienne.
Sténose aortique
Évaluation de modifications de la tension arté –
rielle à l’effort et dépistage des ischémies
sous-endocardiques.
Tétralogie de Fallot
Évaluation des capacités physiques à la lu –
mière de l’apparition, à long terme, de re
–
st
énoses ou insuffisances du tractus d’éjec-
tion du ventricule droit, avec une éventuelle
dilatation du ventricule droit. La performance
lors du test d’effort contribue à poser l’indi –
cation au remplacement de la valve pulmo –
naire.
Patients avec anastomose cavo-pulmo-
naire totale (Fontan)
Évaluation des capacités physiques. Une
augmentation de la cyanose à l’effort peut
êtr e le sig ne d ’une fenêtr e entr e le conduit de
Fontan et l’oreillette droite ou de collatérales
veino-veineuses. On enregistre également la
compétence chronotrope à l’effort ou d’autres
arythmies.
Conclusion
La spiro-ergométrie est un procédé diagnos –
tique différencié de la performance et fonc –
tionnel bien établi chez l’adulte et l’enfant.
Des tests d’effort raisonnables sont possibles
chez les enfants avec une malformation car-
diaque congénit ale dès l ’âge de 8 ans , t ant sur
le tapis roulant que la bicyclette ergomé-
trique. On obtient un plus grand effort maxi-
mal sur le tapis roulant, d’autre part une
meilleure analyse du rythme cardiaque grâce
à moins d’artéfacts sur la bicyclette. L’absorp –
tion maximale d’oxygène VO
2max représente
une des valeurs les plus importantes pour le
diagnostic de la capacité physique. Indiquée en ml O
2/(kg*min), cette valeur dépendante
de l’âge, du sexe et du poids est considérée
le meilleur indicateur de la capacité aérobie
et donc de la performance cardiovasculaire.
Lors de troubles du rythme la spiro -ergomé-
trie contribue au niveau diagnostique et du
suivi thérapeutique. A souligner finalement
que les tests d’effort ne seront jamais consi-
dérés isolés mais toujours dans le contexte
des méthodes diagnostiques cardiologiques
usuelles.
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Correspondance
Dr. med. Martin Christmann
Facharzt Kinder- und Jugendmedizin
Schwerpunkt Kinderkardiologie
Universitätskinderspital Zürich
Steinwiesstrasse 75
CH-8032 Zürich
martin.christmann @ kispi.uzh.ch
Les auteurs ne déclarent pas de soutien financier ni
d’autres conflits d’intérêt en relation à cet article.
1Prof. ffRTof.ff.abi
Informations complémentaires
Correspondance:
Auteurs
Sarah Simmen Prof. Dr. med. Emanuela Valsangiacomo Büchel , Co-Abteilungsleiterin, Chefärztin, Kinderherzzentrum, Universitäts-Kinderspital in Zürich PD Dr. med. Martin Christmann , Kinderherzen – Center for Paediatric Cardiology, Zurich, Children`s Hospital Lucerne, Department of Paediatric Cardiology, Lucerne
