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May 12, 2023

Les effets des masques faciaux en tissu sur les réponses cardiorespiratoires et la VO2 pendant le protocole de course incrémentielle maximale chez des hommes apparemment en bonne santé

Rapports scientifiques volume 12,

Scientific Reports volume 12, Numéro d’article: 22292 (2022) Citer cet article

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Nous avons cherché à déterminer les effets du port d’un masque facial en tissu sur la réponse cardiorespiratoire, l’absorption maximale d’oxygène (Vo2), l’effort musculaire respiratoire et la tolérance à l’exercice pendant l’exercice progressif. L’étude avait un plan croisé randomisé: 11 jeunes hommes apparemment en bonne santé ont effectué le test sur tapis roulant du protocole Bruce dans deux conditions, portant un masque facial en tissu (CFM) et sans CFM (CON), dans un ordre aléatoire. La ventilation minute et l’absorption d’oxygène ont été mesurées à l’aide d’un analyseur métabolique par spectrométrie de masse; le débit cardiaque (CO) a été mesuré à l’aide d’un moniteur de CO d’impédance; et la pression buccale (Pm) a été mesurée et calculée comme une Pm intégrale pour évaluer l’effort des muscles respiratoires. La ventilation minute maximale était inférieure de 13,4 ± 10,7 % en condition CFM à celle en condition CON (P < 0,001). Les pics de Vo2 (52,4 ± 5,6 et 55,0 ± 5,1 mL/kg/min en CFM et CON, respectivement) et le CO n’étaient pas significativement différents entre les deux conditions. Cependant, la valeur intégrale de Pm était significativement plus élevée (P = 0,02) et le temps de fonctionnement jusqu’à épuisement était inférieur de 2,6 ± 3,2 % (P = 0,02) dans l’état CFM que dans l’état CON. Nos résultats suggèrent que le port d’un masque facial en tissu augmente l’effort musculaire respiratoire et diminue le volume ventilatoire chez les jeunes hommes en bonne santé; toutefois, la Vo2 est restée inchangée. La tolérance à l’exercice a également légèrement diminué.

La nouvelle maladie à coronavirus (COVID-19) se propage principalement par l’exposition à des gouttelettes en respirant, en toussant et en éternuant; par conséquent, l’Organisation mondiale de la Santé (OMS) a recommandé le port d’un masque couvrant le nez et la bouche pour prévenir la transmission de l’infection à la COVID-191,2. La propagation des gouttelettes est plus importante pendant l’exercice en raison de la respiration vigoureuse impliquée3,4. Ainsi, l’OMS a recommandé la distanciation sociale (> 1 m) pendant le repos et l’exercice. Cependant, le port d’un masque facial n’est pas recommandé pendant une activité physique vigoureuse1.

Plusieurs études ont examiné l’impact des respirateurs N95 et des masques chirurgicaux5,6,7,8,9,10,11,12. Il a été noté que le port d’un masque chirurgical ou d’un respirateur N95 pendant l’exercice peut augmenter l’inconfort et diminuer la tolérance à l’exercice7,8,9. À l’inverse, certaines études ont rapporté que le port d’un masque chirurgical n’avait aucun effet sur la dyspnée, les échanges gazeux pulmonaires ou la performance physique10,11,12. Les principaux effets du port d’un masque facial sur les réponses physiologiques pendant l’exercice comprennent une résistance respiratoire accrue et un espace mort, entraînant une altération des échanges gazeux due à l’hypoxie et à la réinhalation de dioxyde de carbone13,14. L’augmentation de la résistance au flux d’air lors du port d’un masque facial entraîne une diminution de la ventilation pulmonaire5,6. Une hyperventilation inadéquate pendant un exercice intensif peut entraîner une diminution de la saturation artérielle en oxyhémoglobine (SaO2)15. Deux études ont rapporté une diminution de l’absorption maximale d’oxygène (Vo2max) avec l’utilisation de masques chirurgicaux, diminuant ainsi la tolérance à l’exercice6,8.

De plus, la ventilation minute (EV) la plus élevée pendant un exercice de haute intensité augmente le travail respiratoire (Wb), ce qui entraîne une préférence pour le flux sanguin vers les muscles respiratoires, ce qui peut par conséquent compromettre le flux sanguin vers les muscles actifs16,17 et limiter par la suite la tolérance à l’exercice18. On pense que comme la résistance à l’écoulement du filtre augmente légèrement avec un flux d’air constant d’un masque facial, la Wb résistive n’augmenterait pas, même pendant un exercice de haute intensité14. Cependant, les humains ne respirent pas à un débit constant; par conséquent, Wb pendant l’exercice intensif peut être plus grande lorsque vous portez un masque facial. Par conséquent, la question de savoir si le port d’un masque facial pendant l’exercice présente des inconvénients physiologiques ou des risques pour la santé est intrigante et discutable.

Les respirateurs N95 sont couramment utilisés par les professionnels de la santé sur le lieu de travail et il est peu probable qu’ils soient utilisés dans des activités sportives. Des masques chirurgicaux sont parfois utilisés lors d’activités sportives1; Cependant, récemment, des masques faciaux en tissu conçus pour être utilisés pendant l’exercice sont devenus disponibles. Un masque facial en tissu devrait avoir une résistance au flux d’air inférieure à celle d’un masque chirurgical ou N9514. Par conséquent, nous avons émis l’hypothèse que le port d’un masque facial en tissu n’aurait aucun effet substantiel sur la réponse cardiorespiratoire et l’activité des muscles respiratoires pendant l’exercice; cependant, son effet sur l’absorption d’oxygène (Vo2) et, par conséquent, la tolérance à l’exercice, reste incertain. Ainsi, l’objectif principal de cette étude était d’examiner l’effet du port d’un masque facial en tissu pendant l’exercice sur la réponse cardiorespiratoire pendant la course incrémentielle, et l’objectif secondaire était d’examiner la pression buccale et Vo2 pendant l’exercice.

Cette étude a été menée conformément à la Déclaration d’Helsinki et les expériences ont été réalisées en tenant compte de l’éthique, des droits de la personne et de la protection des renseignements personnels. Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’Université Kyoiku d’Osaka (numéro d’approbation : 21051). Tous les participants ont signé un consentement éclairé écrit avant de participer à cette étude.

Les participants à l’étude comprenaient des étudiants universitaires en éducation physique sur le campus. Ainsi, ils étaient physiquement actifs. Les critères d’inclusion étaient les suivants : les participants étaient âgés de 18 ans ou plus, comprenaient parfaitement l’expérience et donnaient leur consentement écrit pour participer. Nous avons recruté des participants en faisant du porte-à-porte au sein de l’université et, par conséquent, ils étaient jeunes. Les critères d’exclusion étaient les antécédents de maladie cardiaque, l’arythmie actuelle, les douleurs thoraciques, les douleurs à l’effort et les antécédents de maladies respiratoires. Quarante personnes ont participé à une séance d’information. Avant le début de l’étude, l’objectif et les risques potentiels ont été soigneusement expliqués. Par la suite, 16 participants qui se sont portés volontaires pour participer ont répondu à des questions concernant leurs antécédents de maladies respiratoires et cardiovasculaires à l’aide du questionnaire de préparation à l’activité physique19. Tous les participants étaient non-fumeurs et n’avaient aucun antécédent de maladie. La taille de l’échantillon a été calculée à l’aide de G*power 3.1, sur la base d’une étude antérieure, en supposant que le pic de VO2 correspondait à 32,2 ± 9,0 et 43,9 ± 8,1 mL/kg/min avec et sans masque facial en tissu20, avec un niveau de signification de 5 % et une puissance de 90 %. Par conséquent, on a estimé que huit participants seraient nécessaires.

Pour atteindre cet objectif, 11 jeunes hommes en bonne santé ont subi un test de course sur tapis roulant jusqu’à épuisement avec et sans masques en tissu. Dans cette étude, un plan croisé randomisé a été utilisé. Tous les participants ont subi un test de charge incrémentielle sur tapis roulant jusqu’à épuisement dans deux conditions: avec un masque facial en tissu (CFM) et sans masque (CON) dans un ordre aléatoire. Chaque test a été effectué un jour distinct, dans un ordre aléatoire, et à au moins 48 heures d’intervalle. Afin de minimiser les variations quotidiennes, les deux conditions de test ont été effectuées au même moment de la journée pour chaque participant dans un décalage horaire de 2 heures. Les participants ont été informés des procédures expérimentales et ont pratiqué le protocole de test 1 semaine avant l’étude pour se familiariser avec l’équipement et le protocole d’exercice. Après s’être familiarisés, les participants ont été répartis au hasard en deux groupes et ont subi le premier test de course. Le deuxième test a été réalisé dans des conditions différentes de celles du premier essai (Fig. 1). Les participants ont reçu l’instruction de ne pas consommer de caféine ou d’alcool et de ne pas faire d’exercice intense pendant 24 heures avant le test. Les participants ont fait mesurer leur taille et leur poids et ont effectué des exercices d’étirement volontaires le jour du test. Un échauffement de 3 minutes a ensuite été effectué en marchant sur un tapis roulant (3,0 km/h avec 0% d’inclinaison). Après l’échauffement, les participants ont attaché un masque expiratoire unidirectionnel (601M, ARCO, Chiba, Japon) relié à un capteur de spectromètre de masse via un tuyau pour l’analyse des gaz expiratoires. Six électrodes ECG (Vitorode M-150, Nihon Kohden, Tokyo, Japon) ont été fixées pour mesurer le débit cardiaque (CO). Pour éviter les chutes, les participants ont été équipés d’un harnais pour le haut du corps. Le test a ensuite été lancé et les participants ont dû se reposer pendant 3 minutes avant de commencer l’exercice pour mesurer les valeurs de repos. L’expérience a été menée en octobre. La température ambiante était contrôlée à l’aide d’un climatiseur; néanmoins, les fenêtres des chambres ont dû être ouvertes conformément aux directives de prévention de la COVID-19 de l’université. La température ambiante était de 25,0 ± 0,5 °C pour tous les essais.

Organigramme CONSORT. Le diagramme indique combien de personnes ont été dépistées et complétées dans le cadre de deux essais sur les affections.

Dans l’état CFM, un masque facial en tissu (DESCENTE Athletic Mask, DESCENTE, Osaka, Japon) a été utilisé (doublure extérieure : 100% polyester, doublure intérieure : 98% polyester, 2% polyuréthane). Rizki et Kurniawan21 ont rapporté que les masques faciaux en tissu peuvent filtrer l’air dans une certaine mesure, et les masques faciaux en tissu polyester fournissent la filtration la plus efficace. Par conséquent, le masque facial en tissu utilisé dans cette étude devait empêcher la dispersion des gouttelettes dans une certaine mesure. Une fois le masque facial attaché, un masque expiratoire pour l’analyse des gaz a été placé dessus et fixé avec des sangles pour éviter les fuites de gaz. Avant de commencer le test, les participants se sont engagés dans des efforts expiratoires jusqu’à ce qu’une pression buccale positive de 50 cmH2O soit détectée pour vérifier toute fuite de gaz. Une pression positive a été générée en fermant la sortie de la conduite de gaz connectée au masque expiratoire (601M, ARCO, Chiba, Japon) avec les mains. Les fuites ont été soigneusement vérifiées au moyen d’inspections sonores, sensorielles et visuelles (par exemple, si le masque a été soulevé et si de l’air a circulé sur le côté).

Le protocole du tapis roulant Bruce22 a été utilisé pour l’essai d’exercice de charge graduée. Nous avons adopté le protocole Bruce parce que plusieurs études antérieures6,8,20,23 l’utilisaient dans leurs tests d’exercice sur tapis roulant. La vitesse et l’inclinaison du tapis roulant ont été augmentées toutes les 3 minutes après le début de l’exercice jusqu’à ce que l’épuisement soit atteint (tableau 1). Le critère d’épuisement était le point auquel le participant ne pouvait pas maintenir sa vitesse de course et a chuté de > 0,8 m. Le participant a reçu des encouragements verbaux pendant l’exercice.

Les réponses respiratoires et métaboliques ont été mesurées en continu pendant l’exercice en analysant les gaz expiratoires à l’aide d’un spectromètre de masse (ARCO-2000N, ARCO, Chiba, Japon) relié à un masque expiratoire via un tuyau en silicone. L’absorption maximale d’oxygène (Vo2), l’élimination du dioxyde de carbone (Vco2), le volume courant (VT), la fréquence respiratoire (fR), la ventilation minute (EV), la ventilation alvéolaire (VA), VE / Vo2, VE / Vco2 et la pression partielle de fin de marée de Co2 (PETCO2) ont été mesurés. Le spectromètre de masse a été étalonné à l’aide de deux gaz (équivalent O2 de l’air ambiant, 20,93 %; CO2, 0,05%; N2, solde et équivalent gaz expiré O2, 13,0 %; CO2, 5,01%; N2, solde). Pour s’assurer que la Vo2 atteigne le maximum, les participants remplissaient au moins trois des critères suivants : (1) un rapport d’échange respiratoire de ≥ 1,10 (43 % des essais), (2) une fréquence cardiaque (FC) atteignant 90 % de la fréquence cardiaque maximale prédite selon l’âge (220 − âge) (100 % des essais), (3) un taux d’effort perçu (EPR) de > 16 (100 % des essais), et (4) le participant n’a pas pu poursuivre l’exercice (100 % des essais). (5) Le plateau Vo2 : un plateau Vo2 était l’écart par rapport à la régression linéaire extrapolée en temps Vo2 à l’aide de données de 30 s (la valeur réelle était de < 400 mL/min par rapport à la valeur extrapolée)24 (50 % des essais). La moyenne de tous les paramètres a été calculée toutes les 60 s pour analyse.

La réponse cardiaque a été mesurée à l’aide d’un moniteur de CO d’impédance (PhysioFlow Q-Link, Manatec Biomedical, Paris, France). La FC, le volume de course (SV) et le CO ont été calculés pour chaque battement et calculés en moyenne toutes les 60 s pour l’analyse.

La pression buccale a été mesurée en fixant un transducteur de pression d’extrémité de cathéter (MicroSensor Basic Kit, Codman & Shurtleff, Inc., MA, États-Unis). Le cathéter a été recouvert d’un tube en plastique (diamètre : 4 mm, longueur : 250 mm) et fixé avec du ruban chirurgical du dos nasal à l’apex nasal pour empêcher le masque d’entrer en contact avec la partie capteur à l’extrémité du cathéter. Lors du port du masque facial et du masque expiratoire, il a été confirmé que l’embout ne touchait pas la peau ou le masque. Le transducteur de pression de l’extrémité du cathéter a été étalonné en immergeant le cathéter dans un tuyau de blindage lumineux rempli d’eau chaude (37 °C) à une profondeur de 0 à 60 cm avant l’expérience pour obtenir un signal d’étalonnage. La pression buccale a été enregistrée sur un ordinateur portable (Dynabook EX/55, TOSHIBA, Tokyo, Japon) à une fréquence d’échantillonnage de 200 Hz via un convertisseur AD (PowerLab 8a/d, AD Instruments, Sydney, Australie) et analysée à l’aide d’un logiciel d’analyse de forme d’onde (Lab Chart ver. 7, AD instrument, Sydney, Australie). Les valeurs absolues ont été intégrées à partir des données de pression buccale obtenues et utilisées comme ∫Pm.

SaO2 a été mesuré à l’aide d’un oxymètre de pouls (SpO2) (N-560, Covidien Med, Dublin, Irlande) placé sur le front, qui a été enregistré toutes les minutes.

L’EPR a été mesurée à l’aide de l’échelle de Borg25, et la dyspnée a été mesurée à l’aide de l’échelle de Borg modifiée26 en demandant au participant toutes les minutes.

Toutes les variables obtenues dans cette étude sont présentées comme la moyenne ± l’écart-type. Toutes les analyses statistiques ont été effectuées à l’aide de SPSS 28 pour Mac (IBM, NY, USA). La normalité a été testée à l’aide du test de Shapiro-Wilk. Un test t apparié a été utilisé pour comparer les variables CFM et CON à l’intensité maximale de l’exercice (Vo2peak, Vco2peak, VT, fR, VE, VA, VE/Vo2, VE/Vco2, PETco2, SV, HR, CO, ∫Pm et SpO2) et au temps jusqu’à l’épuisement. Le d (d) de Cohen a été utilisé pour l’ampleur de l’effet dans les tests par paires, et l’ampleur de l’effet a été déterminée comme petite, moyenne ou grande pour les tailles d’effet supérieures à 0,2, 0,5 et 0,8, respectivement. Des mesures répétées de l’analyse bidirectionnelle de la variance (masque de stade ×) ont été utilisées pour les valeurs moyennes de dernière minute de chaque étape pour Vo2, Vco2, VT, fR, VE, VA, VE/Vo2, VE/Vco2, PETco2, SV, HR, CO, ∫Pm, SpO2, RPE et dyspnée. La méthode Bonferroni a été utilisée pour ajuster les comparaisons multiples. Pour l’ampleur de l’effet, le ηp2 a été utilisé pour analyser la variance, et l’ampleur de l’effet a été déterminée comme étant petite, moyenne et grande pour des tailles d’effet de 0,01, 0,06 et des valeurs supérieures à 0,14, respectivement. Le seuil de signification a été fixé à 5 %.

Cette étude a été menée conformément à la Déclaration d’Helsinki et les expériences ont été réalisées en tenant compte de l’éthique, des droits de la personne et de la protection des renseignements personnels. Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’Université Kyoiku d’Osaka (numéro d’approbation : 21051). Les participants ont signé un consentement éclairé écrit avant de participer à cette étude.

Après avoir commencé la période expérimentale, trois participants ont eu des blessures dans leur vie quotidienne et deux n’ont pas pu consacrer de temps aux expériences pour des raisons inattendues. Enfin, 11 participants ont terminé les tests [âge moyen : 21,3 ± 2,0 ans, taille moyenne : 175,3 ± 5,9 cm et poids moyen : 68,4 ± 3,4 kg].

Deux des onze participants qui ont terminé l’expérience et n’ont pas mesuré la pression buccale ont été exclus de l’analyse de la valeur absolue intégrée de la pression buccale (∫Pm).

Le tableau 2 présente les variables relatives aux valeurs maximales de l’essai de course sur tapis roulant incrémental. Aucune différence significative n’a été observée dans le pic de VO2 entre les conditions CFM et CON (52,4 ± 5,8 et 55,0 ± 5,1 mL/kg/min dans les conditions CFM et CON, respectivement, P = 0,21); cependant, l’ampleur de la diminution du pic de VO2 était de 4,4 ± 11,4 % dans l’état CFM. Le pic VEpeak était inférieur de 13,4 ± 10,7 % dans le CFM que dans le CON (P = 0,002, d = 1,24). Le volume marémoteur (VT) n’était pas significativement différent entre les conditions CFM et CON; néanmoins, la fréquence respiratoire (fR) était inférieure de 6,9 ± 11,2 % dans l’état CFM que dans l’état CON (P = 0,04, d = 0,61). La ventilation alvéolaire (VA) était également inférieure de 13,4 ± 11,0 % dans l’état CFM que dans l’état CON (P < 0,003, d = 1,19). Les VE/VO2 et les VE/VCO2 étaient significativement plus faibles dans l’état CFM que dans l’état CON (P < 0,001, d = 1,69; P < 0,001, d = 1,86, respectivement). La pression partielle de dioxyde de carbone (PETco2) en fin de marée était significativement plus élevée dans l’état CFM que dans le cas CON (P < 0,004, d = 1,13). Cependant, la SpO2 n’était pas significativement différente entre les conditions CFM et CON. Il n’y avait pas de différences significatives dans les variables cardiaques entre les conditions CFM et CON. ∫Pm était de 20,7 ± 22,6 % plus élevé dans l’état CFM que dans l’état CON (P = 0,02, d = 0,95). De plus, le délai jusqu’à épuisement a diminué de 2,6 ± 3,2 % dans l’état CFM par rapport à l’état CON (P = 0,02, d = 0,40).

Le tableau 3 présente les variables pour chaque étape de l’essai incrémental sur tapis roulant. Il n’y avait pas d’interaction significative pour Vo2 (P = 0,14, ηp2 = 0,20) et l’émission de dioxyde de carbone (Vco2) (P = 0,09, ηp2 = 0,25). Cependant, il y avait un effet principal significatif pour le facteur masque sur le Vco2 (P = 0,04, ηp2 = 0,24). Une interaction significative a été observée dans l’EV (P = 0,01, ηp2 = 0,47) (Fig. 2). En ce qui concerne le schéma respiratoire, alors que la VT n’a montré aucun effet principal significatif dans l’état CFM (P = 0,32, ηp2 = 0,09), fR a montré un effet principal significatif dans l’état CFM (P < 0,001, ηp2 = 0,67). L’AV a également montré une interaction significative (P = 0,01, ηp2 = 0,01). Il y avait une interaction significativement plus grande dans ∫Pm (P = 0,01, ηp2 = 0,51) dans la condition CFM que dans la condition CON, jusqu’au troisième stade (Fig. 2). Cependant, il n’y avait pas d’interaction significative pour la pression buccale inspiratoire maximale (PIpeak) et la pression buccale expiratoire maximale (PEpeak) (P = 0,19, ηp2 = 0,20 et P = 0,05, ηp2 = 0,41). En ce qui concerne la SpO2, il y avait un effet principal significatif pour le facteur de stade, il diminuait progressivement avec l’intensité dépendante (P < 0,001, ηp2 = 0,81); Cependant, il n’y avait pas d’effet significatif pour le facteur masque. De plus, il n’y avait aucun effet dans les réponses cardiaques pour le facteur masque.

Ventilation minute et effort respiratoire pendant l’essai de course incrémentiel. Les données montrent la ventilation minute (EV, panneau supérieur) et l’intégrale minute de la pression buccale (∫pm, panneau inférieur). Les cercles noirs représentent l’état du masque de la face en tissu (CFM). Les cercles blancs indiquent la condition de contrôle non masqué (CON). Il y avait une interaction significative (masque × stade) pour l’EV (P = 0,01, pη2 = 0,47) et ∫pm (P = 0,01, pη2 = 0,51). *, P < 0,05, entre les conditions FM et CON dans l’essai post hoc.

L’EPR et la dyspnée n’étaient pas significativement différentes entre les deux affections (P = 0,14, ηp2 = 0,19 et P = 0,06, ηp2 = 0,30, respectivement) (Fig. 3).

EPR et dyspnée pendant le test d’exécution incrémentiel. Les données montrent l’EPR [échelle 6-20] (panneau supérieur) et la dyspnée [échelle 1-10] (panneau inférieur). Les cercles noirs représentent l’état du masque de la face en tissu (CFM). Les cercles blancs indiquent la condition de contrôle non masqué (CON). Il n’y avait pas d’effets principaux significatifs du facteur masque sur l’EPR (P = 0,09, ηp2 = 0,25) ou la dyspnée (P = 0,20, ηp2 = 0,15). L’EPR et la dyspnée avaient tendance à être plus élevées dans l’état FM que dans le cas de démasquement, mais les différences n’étaient pas significatives (P = 0,14, ηp2 = 0,19, P = 0,06, ηp2 = 0,30).

Une plus grande résistance au flux d’air lors du port d’un masque facial pourrait être considérée comme un facteur important influençant les réponses physiologiques pendant l’exercice. Les masques faciaux en tissu ont une résistance à l’écoulement d’air inférieure à celle des masques chirurgicaux14. Ainsi, l’objectif de la présente étude était d’examiner les réponses cardiorespiratoires et l’effort respiratoire pendant l’exercice tout en portant des masques faciaux en tissu, tels que ceux utilisés dans les sports. Nos nouvelles conclusions étaient que la ventilation pulmonaire d’exercice était réduite avec un masque facial en tissu, tandis que le travail des muscles respiratoires résistifs était augmenté. De plus, le système circulatoire central n’a pas été affecté. SpO2 et VO2peak n’ont pas non plus diminué avec la condition CFM par rapport à la condition CON. De plus, le masque facial en tissu a eu un effet négatif légèrement significatif sur la tolérance à l’exercice. Par conséquent, nous pouvons conclure qu’un masque en tissu plus mince chez les jeunes hommes en bonne santé affecte les réponses respiratoires mais n’induit pas une diminution de la SpO2 ou de la Vo2, malgré la légère diminution de la tolérance à l’exercice.

Des études antérieures ont signalé une diminution significative de l’EV lors des essais de course incrémentiels utilisant des masques chirurgicaux5,6,8,23. Nos résultats de l’EV sont cohérents avec ceux des études précédentes. Parmi nos participants, l’EV inférieure avec un masque facial en tissu était plus prononcée au-dessus de la troisième étape. Lors d’un flux d’air élevé à un VE élevé, la turbulence dans les voies respiratoires et la bouche est plus répandue, ce qui augmente la résistance à l’écoulement, ce qui est un facteur limitant pour VE27. Dans cette étude, le pic PIpeak et le pic PE pendant les exercices d’intensité supérieure à modérée étaient de 2 à 3 cmH2O plus élevés dans la condition CFM que dans la condition CON ; cependant, il n’était pas significatif (P = 0,19 dans PIpeak, et P = 0,05 dans PEpeak). En outre, le ∫Pm était significativement plus élevé à partir de la troisième étape. Une PETco2 plus élevée en condition CFM, même une légère élévation, devrait produire une demande d’hyperventilation par chimio-réflexe28. Ainsi, nous prévoyons que le port d’un masque facial en tissu supprime l’EV en raison de la résistance accrue au flux d’air, malgré la forte demande ventilatoire par la réinhalation de dioxyde de carbone.

Des études antérieures n’ont pas observé de diminution de la SpO2, même avec l’utilisation de masques chirurgicaux11,13,29. Une hyperventilation pulmonaire inadéquate altère les échanges gazeux alvéolaires et contribue potentiellement à une diminution de SaO215,30,31. Cependant, ce n’est pas le cas pour tous les participants. Par exemple, chez les personnes non formées, la SaO2 est maintenue pendant un exercice intensif, même sans masque facial, et la quantité de ventilation pulmonaire n’affecte pas les échanges gazeux dans les poumons normaux30. En revanche, chez les personnes qui souffrent d’hypoxémie artérielle induite par l’exercice (EIAH), la hauteur de l’EV peut affecter SaO215. De plus, ces personnes ont une diminution plus importante de la SpO2 et de la Vo2max avec la respiration gazeuse hypoxique32. Ceux-ci indiquent que l’importance de la réponse hyperventilatoire à la pression partielle d’oxygène est plus remarquable chez les personnes atteintes d’EIAH15,31,32. Nos participants ont montré une SpO2 de 93% à l’exercice maximal, ce qui était inférieur à celui de la première étape (99%). Cette diminution de 6% de la SpO2 a été supposée avoir provoqué une légère EIAH. Ainsi, nous aurions pu nous attendre à ce que l’effet du port d’un masque facial soit considérable chez les personnes atteintes d’EIAH. L’EV a été réduite de 20 % et l’AV a également été considérablement réduite. Cependant, le port d’un masque facial en tissu n’a pas induit de réduction supplémentaire de la SpO2. La diminution de l’EV lors du port d’un masque facial en tissu était associée à une diminution du fR, tandis que la VT était maintenue. Cette étude n’a pas mesuré le volume pulmonaire pendant l’exercice; cependant, il a été émis l’hypothèse que le maintien de la VT avec un masque facial en tissu ne modifierait pas le rapport espace mort/VT et le volume pulmonaire expiratoire en fin d’expiration, et aurait donc moins d’impact sur les échanges gazeux33.

Nous avons cherché à révéler les effets du port d’un masque facial en tissu sur la réponse circulatoire centrale. Le flux sanguin du corps entier et, par conséquent, le CO n’ont pas changé, même si la résistance respiratoire a augmenté et que la charge de travail dans les muscles respiratoires a augmenté d’environ 1,5 fois17. Dans cette étude, bien que le travail des muscles respiratoires estimé ait augmenté d’environ 20 %, le CO ne différait pas entre les conditions CFM et CON, conformément à une étude antérieure comparant le masque chirurgical et le respirateur N957. Un masque chirurgical augmente la FC pendant l’exercice sous-maximal5, alors qu’aucune différence de FC n’a été rapportée pendant l’exercice de haute intensité. Cependant, dans notre étude, il n’y avait aucune différence dans la FC, la SV et le CO pendant l’exercice progressif dans les deux conditions. Il a été suggéré que la charge de circulation centrale n’était pas plus élevée lors du port du masque et que l’intensité physiologique relative n’était pas affectée.

Deriver et coll.20 ont signalé une diminution de Vo2peak pendant l’exercice avec un masque facial en tissu; Umutlu et al.6 ont également signalé une diminution de Vo2peak lors de l’exercice avec un masque chirurgical. La diminution du pic de Vo2 dans l’étude précédente n’était pas associée à une diminution de la SpO2. De plus, chez nos participants, la SpO2 a été maintenue et le CO n’a pas été affecté à la course maximale, même avec le port du masque facial en tissu. Cela implique que l’apport en oxygène a été maintenu et, par conséquent, Vo2peak n’était pas significativement différent avec et sans masque facial en tissu. Cependant, l’ampleur de l’effet statistique était importante et l’ampleur de la diminution du pic Vo2 dans l’état CFM était de 4,4%. Les caractéristiques des participants peuvent expliquer l’incohérence entre nos résultats et ceux des études précédentes6,20. Les participants aux études précédentes comprenaient des patients sédentaires, des femmes et des patients âgés, et leur Vo2max était inférieure à celle de nos participants. De plus, le sexe et l’âge influent sur l’impact du port du masque facial23. Nos résultats ont laissé entendre que les jeunes hommes apparemment en bonne santé avec une meilleure forme physique pourraient être moins sensibles aux effets négatifs du port de masques faciaux en tissu.

Conformément aux études précédentes6,20,23, nos résultats ont démontré que le port d’un masque altérait légèrement la tolérance à l’exercice, ce qui suggère que la performance physique était affectée même avec des masques faciaux en tissu à faible résistance. Nous n’avons pas observé de diminution significative de Vo2peak dans l’état CFM. Cependant, la diminution Vo2peak de l’état CFM était de 4,4%. Ainsi, la diminution de Vo2peak peut être due à une diminution de la tolérance à l’exercice. Driver et coll.20 ont signalé que la tolérance à l’effort était altérée avec une diminution substantielle du pic de Vo2 et du pic de FC. Par conséquent, selon le protocole d’exercice utilisé par Driver et coll.20 et notre étude, le pic de Vo2 et le pic de FC peuvent résulter d’une diminution de la tolérance à l’effort due à d’autres facteurs et non d’un facteur qui diminue la tolérance à l’exercice34.

Les mécanismes potentiels sous-jacents à la diminution de la tolérance à l’effort peuvent être attribués à l’effet de la résistance au flux respiratoire due au filtre du masque. De plus, l’augmentation de l’espace mort ou le port d’un masque d’entraînement résistif pendant l’exercice augmente l’effort respiratoire, ce qui entraîne une dyspnée accrue et une diminution de la tolérance à l’exercice35,36. Cependant, dans la présente étude, la dyspnée avait tendance à être plus élevée dans l’état CFM, mais la différence n’était pas statistiquement significative. Nous avons évalué la résistance à l’effort respiratoire pendant l’exercice en utilisant la pression de la cavité buccale ; Une activité musculaire respiratoire plus élevée avec un masque facial en tissu n’a pas été observée dans les premiers stades, mais est devenue significative dans les stades ultérieurs. Cela peut être lié à l’augmentation de la turbulence dans les voies respiratoires facilitée par l’augmentation du flux d’air. On peut supposer que nos participants ont eu un effort ventilatoire élevé dans l’état CFM, même si la résistance à l’écoulement était inférieure à celle d’un masque chirurgical et d’un respirateur N9514. Pendant un exercice maximal, la Vo2 pour l’activité des muscles respiratoires représente une proportion importante de la Vo2 du corps entier, même sans porter de masque facial37, ce qui provoque une compétition du flux sanguin entre les muscles respiratoires et les muscles actifs16,17. L’augmentation de l’activité des muscles respiratoires ou de la fatigue pendant l’exercice provoque un métaboréflexe induit par les muscles respiratoires, entraînant une vasoconstriction des membres38 et une restriction du flux sanguin39. Ceci est supposé être un facteur qui limite la performance physique en raison du travail des muscles respiratoires18.

Il y avait certaines limites dans cette étude. Tout d’abord, les participants étaient de jeunes hommes en bonne santé. Il serait hâtif de conclure de nos résultats qu’un masque facial en tissu réduit les performances physiques mais n’affecte pas l’absorption d’oxygène dans toutes les populations. Différents résultats seront probablement obtenus pour différentes populations de patients et ceux atteints de diverses affections respiratoires, tels que les enfants, les patients plus âgés et les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive.

Deuxièmement, dans cette étude, les participants ont effectué un test d’effort avec un masque de collecte de gaz pour l’analyse des gaz connecté au masque facial. Par conséquent, bien que le masque de prélèvement de gaz offre une résistance à l’écoulement plus faible, il impose toujours une charge respiratoire plus élevée que lors d’un entraînement régulier. Par conséquent, les résultats obtenus dans cette étude auraient pu surestimer l’effet des masques faciaux en tissu.

Troisièmement, pour assurer la fiabilité des variables du cardiographe d’impédance, nous avons présenté des valeurs moyennes sur 60 s et fait de même pour les variables d’analyse des gaz. Par conséquent, les données peuvent être moins sensibles que celles obtenues sur une période plus courte40. Cependant, aucune différence significative n’a été confirmée entre les données moyennes de 30 et 60 s.

Enfin, le protocole d’exercice utilisé comprenait une augmentation simultanée de la vitesse et de l’inclinaison, ce qui aurait pu entraîner une fatigue musculaire prématurée et mettre fin à l’exercice avant que Vo2 n’atteigne un maximum; ainsi, le Vo2peak dans cette étude peut ne pas avoir évalué la capacité aérobie. De plus, nous n’avons pas effectué de test de la phase de vérification41; par conséquent, nous n’avons pas pu détecter Vo2max. Malgré ces limites, nous pouvons conclure que dans notre test de course sur tapis roulant incrémental, l’altération de l’hyperventilation avec CFM a moins d’impact sur Vo2.

En raison des recommandations du comité d’éthique, les données à l’appui ne sont pas entièrement disponibles. Cependant, certaines données calculées à l’appui des conclusions de cette étude sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Nous tenons à remercier tous les participants bénévoles à cette étude. Cette étude a été financée par une subvention pour la recherche scientifique (C; 20K11334), JSPS KAKENIH et la Descente and Ishimoto Memorial Foundation for the Promotion of Sports Science. Nous remercions Editage (www.editage.com) pour l’édition en anglais.

Division des arts, de la musique et de l’éducation physique, Université Osaka Kyoiku, Osaka, 582-8582, Japon

Takeshi Ogawa

Département de l’éducation, Université Osaka Kyoiku, Osaka, 582-8582, Japon

Jun Koike & Yuka Hirano

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T.O. et Y.H. ont conçu et conçu les expériences. Tous les auteurs ont contribué à la collecte de données, à l’analyse des données et à l’interprétation des résultats expérimentaux. T.O. et Y.H. ont rédigé le manuscrit. Tous les auteurs ont révisé et révisé le manuscrit et approuvé sa version finale. Tous les auteurs ont convenu d’être responsables de tous les aspects du travail en veillant à ce que les questions liées à l’exactitude ou à l’intégrité de toute partie du travail soient examinées et résolues de manière appropriée.

Correspondance avec Takeshi Ogawa.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Ogawa, T., Koike, J. et Hirano, Y. Les effets des masques faciaux en tissu sur les réponses cardiorespiratoires et la VO2 au cours du protocole de course incrémentiel maximal chez les hommes apparemment en bonne santé. Sci Rep 12, 22292 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26857-w

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Reçu: 03 juin 2022

Acceptée: 21 décembre 2022

Publication : 24 décembre 2022

DEUX : https://doi.org/10.1038/s41598-022-26857-w

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