Complete blood cell counts in top level cyclists : an example of biological variability

ARTICLE

Les valeurs usuelles, dites « de référence », des paramètres biologiques passent pour bien établies chez l'adulte [1]. Néanmoins, l'établissement de ces références suscite toujours des réflexions et des recommandations [2]. En particulier, certains facteurs peuvent modifier les valeurs attendues par rapport à une population d'adultes présumés sains : tabagisme, consommation d'alcool. Les effets de la pratique sportive font partie de ces facteurs de variation et ont été étudiés pour beaucoup de paramètres. Les plus étudiés concernent les effets immédiats : hyperleucocytose à polynucléaires neutrophiles (PNN) et monocytose [3]. Des effets à long terme ont été décrits, en particulier dans les sports aérobies (marathoniens) [4]. Les séries de sujets restent néanmoins limitées. Le cyclisme est une discipline aérobie particulièrement surveillée en raison des pratiques de dopage spécifiques à la performance de ces sportifs, surtout depuis que la Fédération française de cyclisme a décidé un dépistage de la prise d'érythropoïétine (EPO) en organisant un suivi médical longitudinal contrôlé. Nous présentons ici une série homogène de résultats d'hémogrammes de sportifs de haut niveau, pratiquant une discipline aérobie (cyclisme), prélevés dans des conditions standardisées et démontrant l'effet de la pratique intensive de ce sport sur les paramètres cellulaires sanguins.

Matériel et méthodes

Les prélèvements ont été effectués chez 50 cyclistes de haut niveau (45 hommes, 5 femmes, âgés de 16 à 36 ans, moyenne 25 ± 4,5 ans) d'origine caucasienne, dans des conditions standardisées, le matin à jeun, après deux heures au moins de repos. La plupart ont été prélevées au mois de septembre, vers la fin de la saison sportive. Les échantillons sanguins ont été recueillis dans des tubes Becton-Dickinson Vacutainer (anticoagulant : EDTA). L'hémogramme a été obtenu à partir d'un automate de type Coulter STKS. La formule leucocytaire optique a été obtenue à partir d'un compte de 200 cellules sur un frottis coloré par la méthode de May-Grünwald-Giemsa (lecture en créneaux au niveau du tiers terminal dans la zone d'étalement uniforme des hématies). Les réticulocytes ont été mesurés au moyen d'un automate de type TOA-Sysmex R3000. Cet appareil classe les cellules en trois catégories selon leur teneur en ARN, faible, moyenne ou forte : low-, midle-, high-fluorescence reticulocyte (LFR, MFR, HFR), les HFR et MFR correspondant aux cellules les plus immatures.

Résultats

Les données concernant les cyclistes et les résultats des paramètres des lignées érythrocytaires, plaquettaires, leucocytaires sont regroupées dans les tableaux 1 et 2 (hommes et femmes). Les résultats de la formule leucocytaire sont ceux rendus par l'automate, dans la mesure où il n'a pas été constaté de différence significative avec le compte sur frottis. Pour les hommes, les valeurs moyennes de l'ensemble des paramètres étaient situées dans la fourchette des valeurs de référence pour ce sexe, mais les tendances suivantes étaient notées : hématocrite (Ht) bas, teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine (TCMH) élevée, réticulocytes bas avec HFR et MFR effondrés. Quatre étaient anémiques, 2 présentaient une macrocytose, 6 avaient un Ht abaissé et 10 une TCMH supérieure aux limites de référence. Deux cyclistes étaient thrombopéniques, 2 autres avaient des plaquettes de petit volume. Le chiffre des leucocytes était plutôt bas. Vingt et un hommes (47 %) avaient une série leucocytaire perturbée caractérisée par une neutropénie modérée (5 cas ; 1,6 à 1,9 x 10⁹/l), un chiffre de lymphocytes bas (14 cas ; 1 à 1,5 x 10⁹/l), un chiffre de monocytes bas (3 cas ; 0,2 x 10⁹/l), une éosinophilie modérée (1 cas) ou une hyperleucocytose à polynucléaires neutrophiles (PNN) modérée (1 cas). Dans 3 cas, les anomalies étaient cumulées (PNN et lymphocytes abaissés). Aucun lien entre les anomalies des hématies, des plaquettes ou des leucocytes n'a été observé chez un même cycliste.

Chez les femmes, les valeurs moyennes de l'ensemble des paramètres étaient situées dans la fourchette des valeurs de référence pour ce sexe. Un cas de macrocytose, un cas de petites plaquettes, un cas de neutropénie, un cas de lymphocytes bas, tous chez des sujets différents ont été observés.

Discussion

Il est nécessaire de dissocier la notion de valeurs usuelles (obtenues sur l'ensemble de la population), des valeurs de références (obtenues sur une population homogène après sélection) [5]. Notre série consiste en une étude d'un facteur de variation biologique, l'effet de l'effort physique dans une population ciblée de cyclistes de haut niveau. Les séries importantes d'hémogrammes de sportifs sont rares. Biancotti et al. [6] ont mesuré le nombre des hématies, le taux d'hémoglobine (Hb), l'Ht, ainsi que le fer sérique, la transferrine, l'haptoglobine chez 181 hommes pratiquant la course à pied, le ski, le cyclisme, le tennis, le football, la natation. La seule différence rapportée par ces auteurs concernait le chiffre d'haptoglobine, significativement plus bas chez les coureurs. Dans la série de Spodaryk [7], les hématies, l'Hb et le volume globulaire moyen (VGM) étaient inférieurs chez les sportifs aérobies par rapport à des témoins non sportifs. Aucun signe indirect indiquant la production d'hématies anormales n'était noté (VGM dans les valeurs attendues, absence d'anomalie à l'examen des hématies sur frottis). Les paramètres érythrocytaires ont été mesurés chez 40 cyclistes professionnels supplémentés en fer pendant 15 mois [8]. Le nombre des hématies, le taux d'Hb, l'Ht étaient plus bas au moment des compétitions que pendant le reste de la saison, contrairement aux mesures de la ferritine et de la TCMH qui étaient plus élevées pendant les compétitions. Cela suggère que les diminutions observées (hématies, Hb, Ht) n'étaient pas la conséquence d'une diminution des réserves de fer mais d'une insuffisance de l'érythropoïèse avec destruction accrue des hématies. Nos données sont très proches de celles observées au moment des compétitions, confirmant le haut niveau d'entraînement sportif des cyclistes testés.

Des anomalies de la lignée érythrocytaire ont été décrites au cours de la pratique sportive aérobie, en particulier chez les coureurs, avec une hémolyse accrue et parfois présence d'une micro-angiopathie avec schizocytes [9]. Nous rapportons une baisse modérée du nombre des réticulocytes. Ce résultat peut surprendre chez des athlètes de haut niveau, puisqu'on pourrait s'attendre plutôt à un renouvellement un peu accéléré des hématies, comme cela a été décrit chez des athlètes pratiquant des sports d'endurance aérobie (coureurs, cyclistes) [7]. En particulier les pourcentages de réticulocytes contenant beaucoup d'ARN, d'HFR et de MFR sont effondrés. Ces cellules sont les premières à passer dans le sang et l'augmentation du pourcentage des HFR ou des HFR + MFR est un très bon indice de reprise de l'hématopoïèse, et le plus précoce au cours du suivi des malades greffés [10], aplasiques [11] ou traités par EPO [12]. Les valeurs attendues varient suivant les auteurs, mais des pourcentages compris entre 0 et 5 (HFR) ou 5 et 15 (MFR) sont observés chez des adultes sains. Ces résultats ne sont pas en faveur d'une destruction accrue comme suggérée par Guglielmini [8]. Une absence de production de réticulocytes a été constatée chez des cyclistes après un séjour de 12 nuits en altitude (2 650 mètres) [13]. Il existe donc un défaut de stimulation de l'érythropoïèse chez les cyclistes de haut niveau, suggérant l'hypothèse d'une dysérythropoïèse [8]. Cette hypothèse est confortée biologiquement par l'observation dans notre population de macrocytoses et de 4 cas d'anémie, soit 10 %, ce qui est important pour cette série d'adultes jeunes. De plus 23 % des cyclistes avaient une TCMH élevée sans perturbation de la concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine (CCMH). Cette augmentation est souvent trouvée chez les individus sportifs, sans interprétation établie [communication M. Guinot]. Dans notre série, elle pourrait être considérée comme logique dans la mesure où la plupart des individus ont un VGM plutôt élevé (> 95 fl). Plusieurs mécanismes peuvent être évoqués pour expliquer cette dysérythropoïèse. L'augmentation des taux circulants de facteurs inhibiteurs de l'hématopoïèse a été observée (TNFalpha et TGFbeta, communication G. Dine et [14]). Des diminutions des réserves en fer sont connues chez les marathoniens [4, 15], pouvant être majorées par des carences en vitamine C qui diminuent elles-mêmes l'absorption du fer. Contradictoirement, une carence martiale n'est pas envisageable chez nos sujets car il n'existe pas de microcytose et la TCMH est souvent élevée. Le chiffre de la ferritine est d'ailleurs significativement plus élevé chez les cyclistes que chez les sujets sans activité physique [16]. Enfin, un état d'hyper-oxydation a été rapporté au cours de la pratique de sports aérobies.

Des modifications du nombre des leucocytes ont été rapportées au cours de l'exercice. L'effort provoque immédiatement une démargination des PNN, une hyperlymphocytose et une monocytose [3, 17, 18]. Ces variations sont amplifiées par le stress qui accompagne l'effort violent, en raison de la sécrétion de peptides intervenant sur la démargination et le compartiment de réserve médullaires (adrénaline et dérivés, cortisol...) [19]. Ces variations sont concomitantes de l'effort, puisque les valeurs de repos sont restaurées 20 min après l'arrêt de l'effort [2]. Nous avons constaté ici un pourcentage important de cyclistes présentant des neutropénies, lymphopénies ou monocytopénies. Ces anomalies semblent chroniques. Toutes ces cellules ont un rôle dans la défense anti-infectieuse de l'organisme. Or, la relative fragilité des sportifs à l'effort est connue : l'entraînement modéré renforce les défenses, l'entraînement de haut niveau les déprime. Le modèle « en J » suggère un renforcement du système immunitaire chez les sportifs à entraînement modéré par rapport aux sédentaires [20]. L'influence de l'effort sur la lymphopoïèse a été particulièrement étudiée. Le taux des immunoglobulines IgA sécrétoires est diminué [21], en relation avec l'apparition d'infections rhinopharyngées, pathologie la plus fréquente des sportifs pendant les périodes d'entraînement intensif et de compétition. Des modifications des sous-populations lymphocytaires avec diminution de 50 % des cellules CD3⁺CD8⁺ ont été rapportées [14]. À long terme, il existe une diminution des taux de lymphocytes CD3⁺CD4⁺. L'alternance d'entraînements et de compétitions ne modifie pas les chiffres des lymphocytes et des neutrophiles. Une inflammation chronique semble peu probable chez nos cyclistes dont les PNN et monocytes sont plutôt abaissés bien que Gannon et al. [14] aient signalé une augmentation des taux d'IL6 et de TNFalpha chez des cyclistes en compétition. Cette sécrétion pourrait induire une inhibition de l'érythropoïèse.

CONCLUSION

En conclusion, les hémogrammes de cyclistes de haut niveau présentent des particularités suggérant que la pratique intensive de ce sport aérobie peut induire une dysérythropoïèse d'origine centrale et une diminution chronique des chiffres sanguins des cellules de l'inflammation. Le mécanisme de ces anomalies reste à établir, mais l'observation de telles anomalies dans l'hémogramme de sujets jeunes, cliniquement sains, doit conduire à approfondir l'interrogatoire pour déterminer l'existence d'une pratique sportive de ce type.

Remerciements à mesdames Michèle Snobeck, Marie-Line Chakly, Brigitte Fisher, Nunziata Vacca pour l'analyse des cas.

REFERENCES

1. Sultan C, Gouault-Heilmann M, Imbert M. Aide-mémoire d'hématologie. Médecine-Sciences, 1998, Flammarion.

2. Anaes. Service des références médicales. Lecture critique de l'hémogramme : valeurs seuils à reconnaître comme probablement pathologiques et principales variations non pathologiques, 1997 : 309-44.

3. Li N, Wallen NH, Hjemdahl P. Evidence for prothrombotic effects of exercise and limited protection by aspirin. Circulation 1999 ; 100 : 1374-9.

4. Seiler D, Nagel D, Franz H, Hellstern P, Leitzmann C, Jung K. Effects of long-distance running on iron metabolism and hematological parameters. Int J Sports Med 1989 ; 10 : 357-62.

5. Dufer J. Hémogramme, érythrocytes, hémoglobine, volume globulaire moyen, hématocrite. In : Siest G, Henny J, Schiele F. Références en biologie clinique. Paris, Collection Option Bio, Elsevier, 1997 : 327-40.

6. Biancotti PP, Caropreso A, Di Vincenzo GC, Ganzit GP, Gribaudo CG. Hematological status in a group of male athletes of different sports. J Sports Med Phys Fitness 1992 ; 32 : 70-5.

7. Spodaryk K. Haematological and iron-related parameters of male endurance and strength trained athletes. Eur J Appl Physiol 1993 ; 67 : 66-70.

8. Guglielmini C, Casoni I, Patracchini M, et al. Reduction of Hb levels during the racing season in nonsideropenic professional cyclists. Int J Sports Med 1989 ; 10 : 352-6.

9. Jordan J, Kiernan W, Merker HJ, Wenzel M, Beneke R. Red cell membrane skeletal changes in marathon runners. Int J Sports Med 1998 ; 19 : 16-9.

10. Greinix HT, Linkesch W, Keil F, et al. Early detection of hematopoietic engraftment after bone marrow and peripheral blood stem cell transplantation by highly fluorescent reticulocytes counts. Bone Marrow Transplant. 1994 ; 14 : 307-13.

11. Sica S, Sora F, Laurenti L, et al. Highly fluorescent reticulocyte count predicts haematopoietic recovery after immunosuppression for severe aplastic anemia. Clin Lab Med 1999 ; 21 : 387-9.

12. Zachee P, Van Hove L, Hauglustaine D, Veressen L, Boogaerts MA. Effect of recombinant human erythropoietin on reticulocyte age in hemodialysis patients. Nephron 1992 ; 62 : 366-7.

13. Ashenden MJ, Gore CJ, Martin DT, Dobson GP, Hahn AG. Effects of a 12-day « live high, train low » camp on reticulocyte production and haemoglobin mass in elite female road cyclists. Eur J Appl Physiol 1999 ; 80 : 472-8.

14. Gannon GA, Rhind SG, Suzui M, Shek PN, Shephard RJ. Circulating levels of peripheral blood leucocytes and cytokines following competitive cycling. Can J Appl Physiol 1997 ; 22 : 133-47.

15. Dine G, Turret MM, Manceaux JC, Bonnet F, Franco P. Value of blood ferritin in the biological follow-up of marathon runners. Presse Med 1987 ; 16 : 311.

16. Dine G, Van Lierde F, Rehn Y. Biological profile to detect erythropoietin use in healthy sport subject (sous presse).

17. Ferry A, Picard F, Duvallet A, Weill B, Rieu M. Changes in blood leucocyte populations induced by acute maximal and chronic submaximal exercise. Eur J Appl Physiol 1990 ; 59 : 435-42.

18. Gabriel H, Urhausen A, Kindermann W. Circulating leucocyte and lymphocyte subpopulations before and after intensive endurance exercise to exhaustion. Eur J Appl Physiol 1991 ; 63 : 449-57.

19. Mackinnon LT. Immunity in athletes. Int J Sports Med 1997 ; 18 (suppl. 1) : S62-8.

20. Nieman DC, Nehlsen-Cannarella SL. Exercise and infection. In : Watson RR, Eisenger M. Exercise and disease. Boca Raton, Florida, CRC Press, 1992 : 122-48.

21. Gleeson M, McDonald WA, Pyne DB, et al. Salivary IgA levels and infection risk in elite swimmers. Med Sci Sports Exerc 1999 ; 31 : 67-73.