Épreuve d’effort (ECG d’effort) : protocoles, évaluation et interruption

Protocoles et équipement pour l’épreuve d’effort (ECG d’effort) : bicyclette ergométrique ou tapis roulant

Le choix de l’équipement et du protocole d’exercice dépend principalement des traditions locales, des ressources disponibles et des caractéristiques cliniques du patient. Le tapis roulant et la bicyclette ergométrique sont les méthodes de test les plus fréquemment utilisées. La bicyclette ergométrique est historiquement préférée en Europe, tandis que le test sur tapis roulant est prédominant aux États-Unis et dans les pays anglo-saxons.

Il est crucial de comprendre les différences physiologiques et techniques entre ces deux modalités :

• Tapis roulant : Il mobilise une masse musculaire plus importante, ce qui entraîne généralement une consommation d’oxygène (VO₂max) et une fréquence cardiaque maximale légèrement supérieures (environ 10 à 20 % de plus) par rapport à la bicyclette. C’est la méthode de choix pour évaluer la capacité fonctionnelle réelle, notamment chez les patients capables de marcher. Cependant, la prise de mesure de la pression artérielle et l’enregistrement de l’ECG peuvent être plus difficiles en raison des mouvements et des artéfacts musculaires.
• Bicyclette ergométrique : Elle offre une meilleure stabilité du tronc, facilitant l’obtention d’enregistrements ECG de haute qualité et de mesures précises de la pression artérielle. Elle est également indispensable pour l’échocardiographie d’effort. Son inconvénient majeur est la fatigue prématurée des quadriceps chez les patients non entraînés, ce qui peut conduire à l’arrêt de l’effort avant d’avoir atteint le seuil cardiovasculaire maximal.

Les principes de base des protocoles de test d’effort, ainsi que les stratégies de choix, seront également abordés dans cet article.

Contre-indications et sécurité

Avant d’initier tout protocole, il est impératif de passer en revue les contre-indications absolues et relatives selon les recommandations des sociétés savantes (ESC, AHA). L’épreuve d’effort reste un examen sûr (incidence de morbidité < 0,05 %), mais elle doit être réalisée dans un environnement équipé pour la réanimation.

Contre-indications absolues : Infarctus du myocarde aigu (< 48h), angor instable à haut risque, arythmie incontrôlée avec hémodynamique compromise, endocardite active, sténose aortique sévère symptomatique, embolie pulmonaire aiguë, péricardite ou myocardite aiguë, dissection aortique.

Équivalent métabolique (MET) : mesure de la consommation d’oxygène

L’estimation de la consommation d’oxygène est essentielle à l’évaluation de la capacité d’exercice et possède une valeur pronostique majeure. Les équivalents métaboliques (MET) sont utilisés pour standardiser le coût énergétique de l’activité physique. Un équivalent métabolique (1 MET) est défini comme la quantité d’oxygène consommée en position assise au repos et est égal à 3,5 ml d’O₂ par kg de poids × min.

Les équivalents métaboliques permettent d’exprimer facilement le coût énergétique de tout exercice en multiples du taux métabolique au repos. Par exemple, 5 MET signifient que le coût énergétique de l’activité est égal à cinq fois la consommation d’énergie au repos. Les résultats des tests sur tapis roulant sont généralement décrits en MET, tandis que la dépense énergétique sur bicyclette ergométrique est exprimée en Watts ou en kilopond mètres par minute (1 W ≈ 6 kpm/min).

Implications pronostiques : La capacité fonctionnelle est l’un des prédicteurs les plus puissants de mortalité cardiovasculaire et globale.

• Une capacité < 5 METs est associée à un pronostic sombre.
• Une capacité > 10 METs (chez l’homme d’âge moyen) indique un excellent pronostic, même en présence d’une maladie coronarienne anatomique.

Protocoles d’effort courants

Les protocoles des tests d’exercice clinique comprennent généralement une période d’échauffement initiale (à une faible charge de travail), suivie d’une augmentation successive (graduelle) de la charge de travail. L’objectif est d’atteindre l’effort maximal en 8 à 12 minutes.

• Protocole de Bruce (Tapis) : Le plus utilisé mondialement. Il implique des augmentations simultanées de la vitesse et de la pente toutes les 3 minutes. Bien que standardisé, ses incréments sont brutaux (environ 2-3 METs par palier).
• Protocole de Bruce Modifié : Comporte deux paliers d’échauffement à faible charge avant le début du stade 1 du Bruce standard. Idéal pour les patients âgés ou insuffisants cardiaques.
• Protocole en Rampe : L’augmentation de la charge est continue et linéaire (ex: incrément toutes les 10 à 60 secondes). Cela permet une estimation plus précise de la capacité fonctionnelle, tant sur tapis que sur vélo.
• Sur bicyclette : Le protocole standard (ex: OMS) commence souvent à 25 ou 50 Watts avec des incréments de 25 Watts toutes les 2 minutes.

Fiabilité en fonction de la charge de travail et fréquence cardiaque

Pour que le test d’effort soit fiable sur le plan diagnostique (sensibilité), le patient doit fournir une performance maximale. Si la charge de travail atteinte n’est pas suffisante, l’absence de signes ischémiques ne permet pas d’exclure une coronaropathie. En règle générale, le patient doit atteindre au moins 85 % de la fréquence cardiaque maximale théorique (FCMT).

La formule traditionnelle (220 – âge) a été largement remise en question pour son manque de précision. La formule de Tanaka est souvent préférée aujourd’hui :

Ainsi, on estime qu’un homme de 65 ans a une fréquence cardiaque maximale de 208 – (65 × 0,7), ce qui correspond à environ 163 battements par minute ; et 85 % de 163 correspond à environ 140 bpm.

Incompétence Chronotrope : L’incapacité à atteindre 85 % de la FCMT en l’absence de traitement bradycardisant (bêta-bloquants) est appelée incompétence chronotrope. Elle est un marqueur indépendant de mortalité cardiovasculaire accrue et peut refléter une dysfonction sinusale ou une réponse autonome anormale.

Cependant, le seuil de 85 % est un guide et non une limite absolue :

1. La fréquence cardiaque maximale varie considérablement d’un individu à l’autre (écart-type ± 10-12 bpm).
2. Sous bêta-bloquants : La fréquence maximale sera artificiellement abaissée. Le test conserve une valeur diagnostique si le patient pousse jusqu’à l’épuisement ou l’apparition de symptômes.
3. Le test ne doit jamais être interrompu simplement parce que la cible de fréquence est atteinte (« target heart rate »), mais doit être poursuivi jusqu’à l’épuisement ou l’apparition d’une indication d’arrêt clinique, afin de maximiser la sensibilité.

Évaluation de l’épreuve d’effort : Paramètres à évaluer

L’évaluation clinique ne se limite pas à l’ECG. Le tableau ci-dessous résume les paramètres clés à surveiller.

PARAMÈTRE	COMMENTAIRE
Aspect général	Observation de la coloration (pâleur, cyanose), de la transpiration, et des signes de détresse. Le dialogue constant est essentiel pour évaluer l’état de conscience.
Gêne (douleur) thoracique	La nature et la sévérité de la douleur doivent être précisées. On utilise classiquement une échelle d’angor de 1 à 4 (1=léger, 2=modéré, 3=sévère, 4=insupportable). Une douleur typique reproduite à l’effort a une forte valeur diagnostique.
Dyspnée et perception de l’effort	L’intensité de l’effort perçu et de la dyspnée est évaluée via l’échelle de Borg (de 6 à 20 ou de 0 à 10). Une dyspnée disproportionnée peut être un équivalent angineux.
Fatigue des jambes	Particulièrement limitante sur vélo. Évaluée également par l’échelle de Borg.
Capacité fonctionnelle	La charge maximale est notée en METs ou Watts. C’est un indicateur pronostique majeur.
Fréquence cardiaque	Surveillance continue. Une baisse de la FC en cours d’effort est un signe de gravité extrême. L’accélération doit être linéaire.
Réaction de la pression artérielle	Mesure manuelle (préférée) ou automatique toutes les 2-3 minutes. Une réponse normale est une élévation de la systolique (>10-20 mmHg par palier). Une chute ou une absence d’élévation de la PAS est un signe d’ischémie sévère ou de dysfonction VG.
Cause d’interruption	Noter précisément ce qui a motivé l’arrêt : angor, dyspnée, fatigue, troubles du rythme, ou hypertension sévère.

Évaluation de l’ECG / de la réaction à l’ECG

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La configuration des électrodes est modifiée pour l’effort (placement de Mason-Likar) afin de minimiser les artéfacts : les électrodes des membres sont déplacées vers le torse. Cela peut modifier l’axe du cœur et l’amplitude des ondes R, mais n’affecte pas significativement l’analyse du segment ST.

Un ECG à 12 dérivations est enregistré au repos (couché et debout) avant le début de l’épreuve. Cet ECG initial sert de référence. Les systèmes modernes utilisent le moyennage du signal (signal averaging), calculant une moyenne sur plusieurs cycles cardiaques pour éliminer le bruit musculaire. Cela permet une analyse précise du point J et du segment ST en temps réel.

L’analyse se concentre sur :

• Le segment ST : Le sous-décalage horizontal ou descendant est le plus spécifique de l’ischémie. Un sous-décalage ascendant rapide est souvent physiologique.
• Les troubles du rythme : Surveillance des extrasystoles ventriculaires (ESV), leur fréquence, et leur complexité (doublets, TV). L’apparition d’ESV fréquentes à l’effort est associée à un risque accru.
• Les troubles de la conduction : Apparition d’un bloc de branche (surtout gauche) qui peut masquer l’ischémie ou être un signe d’ischémie en soi.

La période de récupération après la fin de l’exercice

La période de récupération est une phase critique sur le plan diagnostique et pronostique. Elle commence immédiatement après l’arrêt de l’effort. Le patient est généralement placé en position assise ou couchée (sauf en cas de dyspnée majeure). La position couchée augmente le retour veineux, ce qui accroît la précharge et le travail ventriculaire gauche (loi de Frank-Starling). Paradoxalement, cette augmentation du travail cardiaque post-effort, alors que la fréquence cardiaque diminue, peut démasquer une ischémie ou des arythmies non visibles à l’effort maximal.

Récupération de la fréquence cardiaque (Heart Rate Recovery – HRR) : C’est la différence entre la FC au pic de l’effort et la FC à 1 minute de récupération. Une baisse ≤ 12 battements par minute (en récupération active) ou ≤ 18 battements (en récupération passive) est anormale. Elle traduit une réactivation vagale insuffisante et est un marqueur fort de mortalité toutes causes confondues.

L’enregistrement ECG et la prise de tension doivent se poursuivre pendant 6 à 8 minutes, ou jusqu’à normalisation des paramètres.

Fin de l’exercice

Le test d’effort est interrompu lorsque (1) les symptômes cliniques limitent le patient ; (2) les critères formels de sécurité sont atteints ; ou (3) le protocole est complété (rare en clinique diagnostique).

Critères d’arrêt

Une pléthore d’études montre que l’épreuve d’effort est une procédure sûre si les critères d’arrêt sont respectés. Il est primordial de distinguer les critères absolus (arrêt immédiat obligatoire) des critères relatifs (l’arrêt est à la discrétion du médecin selon le contexte).

Critères absolus d’interruption

L’épreuve d’effort doit être impérativement interrompue dans les scénarios suivants :

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• Chute de la pression artérielle systolique > 10 mmHg par rapport à la valeur de base, accompagnée d’autres signes d’ischémie.
• Angine de poitrine modérée à sévère (Grade 3 sur 4, ou « prononcée »).
• Symptômes du système nerveux central : Ataxie, vertiges, pré-syncope.
• Signes de mauvaise perfusion : Cyanose, pâleur.
• Difficultés techniques empêchant la surveillance de l’ECG ou de la PAS.
• Demande du patient d’arrêter.
• Arythmies ventriculaires graves : Tachycardie ventriculaire (TV) soutenue (> 30 sec) ou symptomatique.
• Élévation du segment ST ≥ 1 mm dans des dérivations sans ondes Q (suggérant un infarctus transmural en cours).

Critères relatifs d’interruption

L’arrêt doit être envisagé, mais la poursuite peut être justifiée si le bénéfice diagnostique l’emporte :

• Chute de la pression artérielle systolique ≥ 10 mmHg (sans signes d’ischémie associés).
• Réponse hypertensive sévère : Pression artérielle systolique > 250 mmHg ou diastolique > 115 mmHg.
• Changement marqué de l’axe électrique intra-ventriculaire.
• Dépression du segment ST marquée (> 2 mm) horizontale ou descendante.
• Arythmies moins sévères : ESV multifocales, triplets, tachycardie supraventriculaire, bradyarythmie sans symptômes majeurs.
• Bloc de branche ou retard de conduction intra-ventriculaire indiscernable d’une TV.
• Douleur thoracique croissante.
• Fatigue, essoufflement, respiration sifflante, crampes dans les jambes ou claudication.