Introduction

Le cœur de l’athlète est une condition physiologique caractérisée par des adaptations cardiaques et circulatoires spécifiques à l’entraînement continu. Certaines théories suggèrent qu’une de ces modifications pourrait être un remodelage aortique induit par la charge hémodynamique pendant l’exercice. Cependant, très peu d’études ont exploré cette question.1 Un défi entourant la dilatation des racines aortiques chez les athlètes est la définition des limites supérieures de ce segment anatomique. Des directives récentes de la Société européenne de cardiologie indiquent que les diamètres aortiques ne dépassent généralement pas 40 mm. Des valeurs similaires ont été trouvées chez 2317 athlètes italiens évalués par échocardiographie en mode M, où la limite supérieure de la racine aortique a été établie à 40 mm pour les hommes et 34 mm pour les femmes.2 Cependant, les recommandations actuelles suggèrent l’utilisation de mesures échocardiographiques en 2 dimensions (2D) du diamètre aortique plutôt que de mesures en mode M.3,4

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Voir la perspective clinique

Un autre problème est que la plupart des études n’ont classé les sports que dans la catégorie de la force ou de l’endurance.1 Néanmoins, Mitchell et al fournissent une classification plus détaillée déterminée par les composantes statiques et dynamiques de chaque sport.5

Le but de cette étude est d’établir les limites physiologiques du remodelage aortique associé à un entraînement physique prolongé et intense chez une grande population d’athlètes d’élite en bonne santé, en tenant compte des exigences cardiovasculaires de chaque sport en termes de composante statique et dynamique comme indiqué dans la classification sportive de Mitchell.

Méthodes

Sujets et Protocole d’étude

Le Centre de médecine du sport est le département médical du Conseil National du Sport espagnol, où tous les athlètes sont référés pour un dépistage de pré-compétition. Tous avaient concouru au moins au niveau national, et la plupart d’entre eux avaient également participé à des compétitions internationales (coupes d’Europe, championnats du monde ou Jeux Olympiques). Tous les athlètes ont subi une évaluation cardiovasculaire, y compris des antécédents médicaux, un examen physique, des mesures anthropométriques, un ECG à 12 dérivations, une ergospirométrie et une échocardiographie 2D en mode M et Doppler (Supplément de données).

De janvier 1997 à décembre 2013, nous avons évalué 4596 athlètes consécutifs. Toutes les matières participaient à des concours de haut niveau depuis 1 à 22 ans. Pour cette étude, les critères d’exclusion étaient l’origine ethnique noire, 6-8 immaturité sexuelle (moins de 18 ans pour les hommes et 16 ans pour les femmes), 9 valves aortiques bicuspides, manifestations marfanoïdes, 10 anévrismes aortiques, shunts de gauche à droite, gradient aortique maximal > 15 mm Hg, régurgitation aortique ou mitrale modérée à sévère sans valvulopathie, pression artérielle systolique ≥ 140 mm Hg, pression artérielle diastolique ≥90 mm Hg, bloc auriculo-ventriculaire des deuxième et troisième degrés et hypertrophie ventriculaire gauche (VG) non physiologique définie comme une épaisseur de paroi moyenne ≥13 mm. La population finale comprenait 3281 athlètes (2039 hommes et 1242 femmes). Du premier dépistage qu’ils ont subi dans notre Établissement au suivi final, un intervalle de 0,5 à 17,5 ans s’est écoulé (suivi moyen de 10,2±2,1 ans). Aucun d’entre eux n’a présenté de mort cardiaque subite pendant le suivi. Les athlètes étaient engagés dans un large éventail de 54 disciplines différentes, regroupées selon la classification modifiée de Mitchell. Sept sports n’apparaissaient pas dans la classification initiale (alpinisme, ski acrobatique, ski de randonnée, futsal, course de bateaux à moteur, pentathlon moderne et waterpolo) et ont été classés par consensus entre 3 experts en médecine du sport (Figure 1).

L’étude a été approuvée par le Comité d’éthique de la Fundación Jiménez Díaz. Tous les participants ont fourni un consentement éclairé écrit.

Échocardiographie

Des études intégrées en mode M et en 2D ont été réalisées selon les recommandations des lignes directrices de 1989 puis validées par de nouvelles lignes directrices de 2005.11, 12 études échocardiographiques et Doppler ont été réalisées à l’aide du Toshiba SSH-140A (Toshiba Medical Systems, Tochigi, Japon) équipé de sondes 2,5 et 3,75 MHz, Philips SONOS 7500 (Philips Medical Systems, Bothell, WA) équipé d’une sonde de 1 à 3 MHz , et les systèmes d’échocardiographie Toshiba ARTIDA (Toshiba Medical Systems, Tochigi, Japon) avec une sonde de 2 à 4,8 MHz. Les images ont été obtenues sur des plans conventionnels (vues parasternales longues et courtes, apicales, sous-costales et suprasternales). Les mesures ont été prises perpendiculairement à l’axe du flux sanguin et comprenaient le plus grand diamètre aortique. Des mesures aortiques ont été effectuées à partir d’une vue parasternale 2D sur le grand axe aux sites suivants en utilisant la convention bord interne à bord interne (Figure 2) : (1) anneau valvulaire aortique (AoA), (2) diamètre maximal des sinus de Valsalva (AoSV), (3) jonction sinotubulaire (AoSJ) et (4) diamètre maximal de l’aorte ascendante proximale (AoPxA). L’aorte a également été mesurée en mode M (AoM) dans une position intermédiaire entre l’AoA et l’AoSV. Les valeurs corrigées de la surface brute et de la surface corporelle (BSA) ont été utilisées pour les analyses.3,12 Une dilatation de l’aorte a été suspectée lorsqu’une mesure dépassait la limite supérieure de l’intervalle de confiance de 95 % de la distribution globale (Supplément de données).

Test de stress incrémental

Les athlètes ont effectué un test d’ergospirométrie avec un protocole incrémental. Selon la discipline, le test a été effectué sur tapis roulant, ergomètre de cycle ou ergomètre d’aviron (Supplément de données).

Analyses statistiques

Les analyses ont été effectuées à l’aide du SPSS 20.0. La distribution est présentée sous forme de diagrammes de boîte. Les résultats sont exprimés en moyenne ± écart type (ET). Une étude descriptive a été menée selon le sexe (moyenne, écart-type et 95e centile). Un test t de Student a été utilisé pour comparer les données entre les sexes, et une analyse à deux voies de la variance avec le test post hoc de Bonferroni a été menée pour examiner les différences possibles entre les groupes classés selon le système de classification de Mitchell. L’évaluation des prédicteurs potentiels des dimensions de l’aorte a été évaluée à l’aide d’une méthode de régression multiple et de la méthode étape par étape. Les variables suivantes ont été incluses dans tous les modèles: âge, sexe, poids, taille, BSA, volume diastolique final du VG, masse du VG, diamètre antéropostérieur auriculaire gauche, diamètre superoinférieur auriculaire gauche, diamètre superoinférieur auriculaire droit, consommation maximale d’oxygène (VO2max), débit cardiaque, pression artérielle systolique, pression artérielle diastolique et fréquence cardiaque. Une valeur de P à 2 queues ≤0,05 a été considérée comme significative.

Résultats

L’étude a porté sur 3281 athlètes d’élite, dont 2039 hommes et 1242 femmes. Les caractéristiques démographiques sont présentées dans le tableau 1. Les hommes étaient plus âgés, plus grands et plus lourds que les femmes. Aucune différence de régime d’entraînement n’était présente entre les sexes (19,2 ± 9,9 heures / semaine chez les femmes contre 19,1 ± 8,7 heures / semaine chez les hommes), mais les hommes avaient plus d’années d’expérience dans leurs sports respectifs. La fréquence cardiaque au repos était plus faible chez les hommes, tandis que la pression artérielle et la VO2max étaient plus élevées. Toutes les valeurs brutes obtenues par échocardiographie étaient plus élevées chez les hommes. Après la normalisation pour le BSA, la plupart des dimensions sont restées plus élevées chez les hommes, à l’exception du diamètre enddiastolique ventriculaire gauche et des mesures auriculaires, qui étaient plus élevées chez les femmes (tableau 2). La fraction d’éjection était plus importante chez les femmes, bien que le débit cardiaque soit plus élevé chez les hommes. Les vagues E et A étaient plus importantes chez les femmes.

La distribution de toutes les mesures aortiques internes–internes selon le mode M et l’échocardiographie 2D était symétrique et avait une petite plage interquartile (Figure 2).

Toutes les mesures brutes de la racine interne–interne de l’aorte des hommes étaient plus importantes que celles des femmes (tableau 3). Après la normalisation pour le BSA, l’AoA était plus importante chez les hommes et l’AoSJ et l’AoPxA étaient plus importantes chez les femmes. Dans notre cohorte, 37 mâles avaient un diamètre aortique ≥40 mm (1,8 %). Dans 15 cas (0,7%), l’aorte a été élargie au niveau de l’AoM, aucune à l’AoA, 34 (1.7 %) à l’AoSV, 2 (0,1 %) à l’AoSJ et 4 (0,2 %) à l’AoPxA. Pendant ce temps, 19 femelles avaient un diamètre aortique ≥34 mm (1,5 %). Parmi ceux-ci, 6 aortes (0,5%) ont été agrandies à l’AoM, aucune à l’AoA, 14 (1,1%) à l’AoSV, aucune à l’AoSJ et 2 (0,2%) à l’AoPxA. Aucun n’a présenté de complications cardiovasculaires pendant le suivi. Les dimensions à l’AoSJ étaient similaires à celles de l’AoA, reflétant que la morphologie de toutes les racines aortiques évaluées restait préservée. La limite supérieure de la taille de l’aorte (95e centile) à chaque emplacement est décrite dans le tableau 3.

Les mesures des racines aortiques pour tous les groupes de Mitchell sont présentées dans les tableaux 4 et 5, et des images représentatives de diverses mesures aortiques sont données dans les figures 3 et 4. Les valeurs des racines aortiques brutes et corrigées selon la composante dynamique ou statique de la classification de Mitchell chez les mâles et les femelles sont présentées dans les tableaux I et II du Supplément de données. Les mesures aortiques brutes et corrigées à tous les niveaux étaient significativement plus élevées chez les athlètes des deux sexes dont les sports ont une composante dynamique élevée, à l’exception de l’AoSJ corrigé chez les femmes, chez lesquelles la composante dynamique faible, modérée et élevée avait des valeurs similaires.

Analyse de régression multiple

Les prédicteurs des dimensions des racines aortiques avec les valeurs de P les plus basses pour chaque plan aortique sont présentés dans le tableau 6. Le meilleur prédicteur pour toutes les mesures était la masse du VG, en particulier dans l’AoM, l’AoA et l’AoSV.

Discussion

Nous démontrons que la racine aortique chez les athlètes d’élite en bonne santé se situe dans les limites établies pour la population générale.

Les athlètes d’élite sont constamment exposés à des conditions d’effort physique uniques. Des caractéristiques similaires d’âge, de taille, de BSA, de régime d’entraînement 1, de durée 13, de fréquence cardiaque 14 au repos, de 14, 15 et de VO2max16 ont été trouvées dans d’autres études du même type.

Il existe peu d’informations concernant la taille de la racine aortique chez les athlètes d’élite. Selon une méta-analyse d’Iskandar et al, 1 23 études ont été publiées sur ce type de population, mais dans 11 d’entre elles, la seule mesure enregistrée était l’AoA, 8 études ne mesuraient que l’AoSV, et les deux mesures ont été prises dans 4 études. La seule étude qui a mesuré l’aorte dans les 4 plans de l’échocardiogramme 2D était celle de D’Andrea et al.17 Dans notre étude, 5 mesures ont été effectuées: une en mode M à un point intermédiaire entre le plan valvulaire et les sinus aortiques conformément aux normes de l’American Society of Echocardiography12 et 4 en 2D (AoA, AoSV, AoSJ et AoPx) suivant les recommandations de Roman et al.3

Les valeurs moyennes brutes et corrigées de l’aorte dans tous les plans se situaient dans la plage normale pour la population générale.3,12,18 La plus petite taille de l’aorte a été trouvée au niveau de l’AoA, avec 21.6 ± 2,7 mm chez les femmes et 25,5 ± 3,3 mm chez les hommes; cela est probablement dû au fait qu’il fait partie du squelette fibreux du cœur et souffre probablement moins de remodelage avec l’entraînement.1 La plus grande dimension a été trouvée au niveau de l’AoSV, avec des valeurs de 27,2 ± 2,8 mm et 31,6 ± 3,6 mm chez les femmes et les hommes, respectivement, probablement en raison de l’augmentation des fibres élastiques dans la partie ascendante de l’AoSV, contrairement à l’AoSJ, qui présente une plus grande présence de collagène de type I, avec une plus grande résistance à la traction. Aucune différence n’a été trouvée dans les valeurs corrigées à l’AoM et à l’AoSV entre les hommes et les femmes, coïncidant ainsi avec les résultats de Roman et al.3 En comparant les valeurs de notre étude avec celles obtenues par Iskandar et al., 1 Les valeurs de l’AoSV se sont avérées similaires chez les hommes (31,6 ±3,5 versus 31,6 mm). Nos valeurs chez les femmes étaient plus élevées (27,2 ± 2,8 mm), mais dans la plage de celles d’Iskandar (25,1 mm). Les valeurs d’AoA étaient plus faibles chez les hommes par rapport à celles d’Iskandar, 25,4 ±3,2 mm par rapport à 30,8 mm (intervalle de confiance à 95%, 29,9–31,8). Cette différence peut résulter de la méthode utilisée (mode 2D par rapport au mode M), où une erreur d’estimation ≤2 mm peut se produire.4 Dimensions obtenues à l’AoM chez l’homme (30,3±3,3 mm) étaient à mi-chemin entre les mesures de l’AoA et de l’AoSV; cela renforce le concept selon lequel les valeurs sont secondaires à la méthode de mesure. La méta-analyse d’Iskandar1 n’a montré aucune donnée à l’AoA chez les femmes en raison d’études insuffisantes réalisées dans ce groupe. Une telle limitation clé est résolue dans notre étude, qui comprend la plus grande série d’athlètes féminines jamais publiée (n = 1242 femmes).

D’Andrea et al17 ont montré des valeurs similaires pour AoA et des valeurs beaucoup plus élevées pour AoSV, AoSJ et AoPxA que nos mesures dans la population totale d’athlètes. Ces auteurs ont trouvé des valeurs moyennes de 33 mm (plage de 28 à 42 mm) à AoSV, de 31 mm (plage de 26 à 37 mm) à AoSJ et de 33 mm (plage de 28 à 39 mm) à AoPxA. Il y avait alors des différences de 3,1 mm pour l’AoSV, de 5,9 mm pour l’AoSJ et de 7,4 mm pour l’AoPxA par rapport à notre population. Dans une certaine mesure, la variabilité constatée pourrait s’expliquer par plusieurs facteurs. En premier lieu, seuls 2 types de groupes — des athlètes formés à l’endurance et à la force – ont été utilisés par l’étude susmentionnée, alors que notre population étudiée comprenait un large éventail de 54 disciplines sportives. Deuxièmement, différentes techniques de mesure ont été utilisées: le bord d’attaque a été utilisé par D’Andrea par rapport à la convention interne-interne dans notre cas. Troisièmement, les résultats obtenus par D’Andrea doivent être considérés avec prudence, car aucun SD n’a été présenté, et les résultats étaient égaux et supérieurs au 95e percentile pour AoSJ et AoPxA, respectivement, de l’aire de répartition interquartile de notre population. Étant donné que D’Andrea a décrit les valeurs des racines aortiques pour les groupes d’endurance et de force mélangeant hommes et femmes, nous ne pouvons pas comparer ces groupes avec nos groupes à forte composante dynamique et statique, respectivement.

A notre connaissance, il n’existe aucune étude chez les athlètes comparant les 5 mesures en fonction du sexe ou de la BSA dans la littérature. De plus, il convient de noter que si seulement 1 ou 2 mesures de la racine aortique sont effectuées, une sur- ou une sous-estimation peut survenir car nous pourrions manquer une dilatation aortique distale de la crête supra-aortique, et une telle dilatation peut constituer un facteur de risque de complications cardiovasculaires en raison de la dissection aortique, en particulier dans les sports provoquant des charges hémodynamiques plus élevées.

Il existe peu d’informations sur le comportement de l’aorte en fonction de la composante dynamique ou statique de chaque sport. Iskandar et al1 ont montré que les athlètes d’endurance masculins avaient des diamètres d’AoA plus élevés par rapport aux athlètes de force et aux contrôles, faisant ainsi écho à nos résultats où des tailles aortiques plus grandes ont été trouvées pour chaque plan chez les athlètes participant à des sports avec une composante dynamique élevée. Cependant, les athlètes de la catégorie B avaient des valeurs corrigées plus faibles que ceux de la catégorie A, ce qui pourrait être attribué à un faible entraînement aérobie et à une plus grande importance des aspects techniques du groupe B. Il est également important de se rappeler que la classification sportive de Mitchell ne prend en compte que le VO2max pendant la compétition, bien que certaines disciplines puissent avoir des exigences cardiovasculaires différentes pendant l’entraînement. En ce qui concerne la composante statique et le diamètre de l’aorte, le BSA semble influencer la taille de l’aorte. Les valeurs brutes étaient plus élevées dans le groupe II, qui comprenait des sports avec un grand BSA comme le basket-ball, le rugby et la natation. Cependant, après correction pour BSA, le contraire se produit et le groupe II contient des valeurs de BSA plus petites. Aucune différence entre les groupes I et III n’a été constatée. Une explication possible à cela est que la catégorie I comprend des sports comme le tennis, le squash, le hockey sur gazon et le football, nécessitant des exigences de force plus faibles pendant la compétition tandis que des charges de force plus élevées sont appliquées pendant l’entraînement. Dans l’étude d’Iskandar, les athlètes de force 1 ont montré une tendance non significative vers des dimensions plus grandes à l’AoA que les contrôles. Contrairement à nos résultats, D’Andrea et al17 ont décrit que les athlètes de force avaient des diamètres plus élevés que les athlètes d’endurance à tous les niveaux.

Le prédicteur le plus puissant de la taille des racines aortiques était la masse VG. Cette découverte semble logique car l’hypertrophie du VG est un signe d’adaptation en endurance. L’âge et le BSA étaient également des prédicteurs, mais dans une moindre mesure. Bien que la VO2max ou le débit cardiaque soient augmentés chez les athlètes, aucun de ces facteurs ne semble influencer la taille des racines aortiques. Une explication possible pourrait être que les deux variables dépendent également d’autres composantes multifactorielles.

Certaines études ont mis en évidence l’influence du BSA sur les diamètres de l’aorte; en fait, le nomogramme de roman3 est utilisé par la Société Américaine d’échocardiographie et l’Association Européenne d’Imagerie cardiovasculaire pour établir des paramètres normaux. Cependant, d’autres auteurs suggèrent un plateau de BSA et de taille chez les athlètes ectomorphes.2,17,19,20 Ces auteurs considèrent que les aortes > de 40 mm sont rares, avec une incidence comprise entre 0,26% et 1,2%. Cette suggestion est cohérente avec les résultats de notre étude, dans laquelle il y avait absence de dilatation des racines aortiques dans des sports comme le basket-ball (catégorie statique II) avec des joueurs de très grande taille. Encore plus, les mêmes joueurs ont montré les plus petites valeurs aortiques corrigées. Pour cette raison, nous devons souligner que la dilatation de l’aorte n’est pas attribuable uniquement à l’entraînement ou à la taille du corps, et d’autres causes doivent être étudiées lorsqu’un athlète développe la maladie.

Les directives actuelles de l’ESC sur le diagnostic et le traitement des maladies aortiques fixaient la limite supérieure du remodelage aortique chez les athlètes masculins à 40 mm et à 34 mm chez les athlètes féminines. Mais cela est uniquement basé sur des mesures en mode M et compte tenu du 99e centile. Nous suggérons de remplacer ces valeurs par des mesures prises aux 4 plans de la racine aortique en échocardiographie 2D et en utilisant le 95e centile comme limite supérieure car en statique, il est préférable d’établir des normes plutôt que le 99e centile car ce dernier est le mieux adapté aux valeurs aberrantes.

Implications cliniques

Les nomogrammes classiques pour les dimensions aortiques sont conçus pour la population générale, 3, 8 mais il n’y a pas de nomogrammes pour les athlètes d’élite. Sur la base des données de cette étude, nous pouvons définir la plage normale pour les athlètes d’élite et établir le score z pour évaluer si l’aorte d’un patient donné est élargie. Pour ce faire, nous devons utiliser les données des athlètes de la même catégorie de la classification de Mitchell modifiée et utiliser cette équation: (Mesure Ao obtenue − mesure Ao moyenne à la table de référence) / SD à la table de référence). Si le score z est > 2, on peut considérer qu’il y a un élargissement de l’aorte à ce niveau par rapport à celui de notre population d’athlètes en bonne santé. Ainsi, cet élargissement ne peut être attribué à l’activité sportive et l’existence d’un trouble cardiovasculaire doit être prise en compte. Les dimensions des racines aortiques brutes et corrigées par BSA pour tous les groupes de catégories de Mitchell sont présentées dans les tableaux 4 et 5.

Il s’agit de la première recherche d’une grande cohorte d’athlètes d’élite en bonne santé qui fixe des valeurs de référence pour toutes les plaines radiculaires aortiques recommandées par l’American Society of Echocardiography et l’Association Européenne d’Imagerie cardiovasculaire et qui rend compte des exigences cardiovasculaires de chaque sport en termes de composantes statiques et dynamiques contenues dans la classification de Mitchell.4 Il démontre que la racine aortique chez les athlètes d’élite se situe dans les limites établies pour la population générale. L’implication clinique de ces résultats est que la dilatation marquée de la racine aortique chez les athlètes d’élite ne peut être attribuée à la taille, à la surface du corps ou à l’entraînement seul, et des examens complémentaires doivent être effectués.

Limites de l’étude

Les limites concernant notre enquête comprenaient l’absence d’un groupe témoin. Cependant, le grand nombre d’athlètes a permis de générer des valeurs de référence. Les athlètes d’origine ethnique noire ont été exclus de la population étudiée en raison de différentes dimensions anthropométriques6 et de différentes adaptations cardiaques, comme nous l’avons décrit précédemment.7,8 Toutes les mesures aortiques ont été effectuées avec la méthode bord interne à bord interne. Les lignes directrices actuelles de 2015 pour la population générale recommandent de mesurer uniquement bord interne à bord interne pour l’anneau aortique et la convention bord d’attaque à bord d’attaque pour toutes les autres mesures de racines aortiques. En ce qui concerne cette préoccupation, au cours de la période de recrutement de notre étude (de 1997 à 2013), il n’a pas été défini comment mesurer l’aorte en 2D. De plus, les couches de la paroi aortique des athlètes en bonne santé ne sont pas calcifiées, il n’y a pas de floraison acoustique et des mesures de bord interne à bord interne sont facilement obtenues. Enfin, nous n’avons pas effectué d’échocardiogrammes en série sur les athlètes à l’issue de leur étape de compétition et, par conséquent, nous ne pouvons pas évaluer s’il y a des changements dans les mesures de la racine aortique lors du désentraînement.

Conclusion

La racine aortique n’a pas le même degré d’adaptation physiologique à l’entraînement que les autres structures du cœur de l’athlète. Le cœur d’un athlète montre à peine une dilatation avec un entraînement dynamique et ne présente pratiquement aucun changement avec un entraînement statique. Une dilatation marquée de la racine aortique ne peut être attribuée à la hauteur, à la surface du corps ou à l’entraînement uniquement. Il semble raisonnable de commencer des examens complémentaires pour exclure la pathologie chez les athlètes d’élite avec des mesures supérieures au 95e centile pour leur sport.

Remerciements

Nous remercions Mme Maite García et Pilar Antón pour leur aide précieuse, ainsi que les membres du Centre de médecine sportive.

Notes de bas de page