The main aim of the present thesis was to evaluate the putative influence of hypobaria on physiological responses such as pulse oxygen saturation, heart rate variability, baroreflex sensitivity (BRS), cerebrovascular reactivity to CO2 (CVR) in hypoxia and in normoxia at rest and during a submaximal exercise. Moreover, cognitive performance was assessed using an arithmetic test. The hypobaric effect was evaluated by comparing two hypoxic (NH: normobaric hypoxia vs. HH: hypobaric hypoxia) and normoxic (NN: normobaric normoxia vs. HN: hypobaric normoxia) conditions with equivalent inspired oxygen pressure.
The results of this thesis suggest an additional influence of hypobaria in hypoxia, which resulted in larger hypoxemia, greater sympathetic activation and increased heart rate at rest. Cognitive performance was altered to the same extent in the two hypoxic conditions, but maintained in normoxia. In both hypobaric conditions, BRS was decreased at rest. Moreover, CVR was significantly modified in hypobaric environments (i.e., HH and HN), which potentially decreased cerebral oxygen delivery. These results imply a specific effect of hypobaria per se on BRS (i.e., blood pressure regulation) and cerebrovascular function also in hypoxia, but also in normoxia. At exercise, hypobaria increased the severity of hypoxia, inducing a greater hypoxemia, increases in minute ventilation, heart rate and cerebral / muscular deoxygenation, while it had a negligible influence in normoxia. These changes may be the consequence of a slight change in breathing pattern, mainly due to a larger hypobaria- induced hypocapnia.
The present results are of interest for the Swiss Air Force in their pilots’ education, but also of concern for individuals regularly exposed to hypobaric and hypoxic environment, such as astronauts and mountaineers.
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Cette thèse porte sur les effets de l'hypobarie sur les réponses physiologiques et la performance de concentration de pilotes en hypoxie et en normoxie au repos et durant un exercice sous-maximal. Les effets de l’hypobarie ont été évalués en comparant deux conditions hypoxiques (NH : hypoxie normobare vs. HH : hypoxie hypobare) et normoxiques (NN : normoxie normobare vs. HN : normoxie hypobare) ayant une pression inspirée en oxygène équivalente.
Les résultats de cette thèse suggèrent une influence supplémentaire de l'hypobarie en hypoxie, i.e., une plus grande hypoxémie, une activation du système sympathique augmentée et une plus haute fréquence cardiaque au repos.. La performance de concentration a été diminuée de manière comparable dans les deux conditions hypoxiques mais maintenue en normoxie. Dans les deux conditions HH et HN, la sensibilité du baroréflexe a été diminuée au repos. De plus, la réactivité cérébrovasculaire au CO2 a été significativement altérée en hypobarie, ce qui a potentiellement impacté la fourniture d'oxygène au niveau cérébral. Ces résultats démontrent un effet spécifique de l'hypobarie sur la régulation de la pression artérielle et la fonction cérébrovasculaire en hypoxie, mais également en normoxie. A l’exercice, l'hypobarie a augmenté la sévérité de l'hypoxie en induisant une plus grande hypoxémie, une augmentation de la réponse ventilatoire, une élévation de la fréquence cardiaque et une plus grande désoxygénation cérébrale/musculaire. Cependant, l’hypobarie en normoxie a eu un effet négligeable sur les réponses physiologiques à l’exercice. Ces changements peuvent être la conséquence d'une légère modification du patron ventilatoire, probablement due à une plus grande hypocapnie induite par l'hypobarie.
Ces résultats sont intéressants pour les forces aériennes suisses dans le cadre de la formation de leurs pilotes, mais également pour les personnes qui sont régulièrement exposées à des environnements hypobariques et hypoxiques comme les astronautes et les alpinistes.