Estimation du métabolisme de travail à partir de mesures de fréquence cardiaque effectuées lors du travail forestier : réexamen d'aspects méthodologiques du point de vue du praticien

Le métabolisme de travail (WM) et la capacité-respiratoire (MAC) sont des paramètres incontournables dans l'évaluation ergonomique du travail. La fréquence cardiaque est souvent proposée pour estimer le métabolisme de travail et la capacité cardio-respiratoire à partir de la relation linéaire entre la fréquence cardiaque (HR) et la consommation d'oxygène (V ̇O_2), un indicateur du métabolisme de travail, établie individuellement par un test à l'effort sous-maximal, habituellement administré en laboratoire. Une élévation de la température corporelle due à un travail physique soutenu ou en présence d'une contrainte thermique (chaleur ambiante, isolement vestimentaire) peut amener une élévation substantielle de la fréquence cardiaque, et donc se traduire par une surestimation de la V ̇O_2. Cette élévation de la fréquence cardiaque d'origine thermique devrait être prise en compte si la fréquence cardiaque est utilisée pour estimer le métabolisme de travail. Vogt et al. (1970, 1973) ont proposé une méthode simple permettant d'estimer l'élévation d'origine thermique pour corriger la fréquence cardiaque mesurée durant le travail. Or, bien que l'effet de la chaleur sur la fréquence cardiaque est connu depuis longtemps, l'erreur d'estimation du métabolisme de travail qu'elle entraîne est très mal documentée. Également, aucune étude n'a comparé l'estimation du métabolisme de travail à partir de la fréquence cardiaque avec une mesure de la V ̇O_2 durant le travail, et ce dans des conditions de travail réelles. La première étude visait à quantifier l'erreur d'estimation de la V ̇O_2 associée à l'utilisation de la fréquence cardiaque de travail brute (celle mesurée durant le travail) et de la fréquence cardiaque corrigée de sa composante thermique. La fréquence cardiaque a été mesurée en continu lors d'une journée entière de travail chez 41 travailleurs forestiers (débroussailleurs et reboiseurs). Des pauses assises de 10 minutes ont été imposées sur les lieux de travail afin d'estimer l'élévation de la fréquence cardiaque d'origine thermique conformément à la méthode proposée par Vogt et al. (1970, 1973). La V ̇O_2 a été mesurée à l'aide d'un appareil portatif de mesure des gaz expirés lors d'un step-test effectué le matin sur les lieux de travail; pendant une période de travail; et pendant une pause de 10 minutes suivant la période de travail. La V ̇O_2 estimée à partir de la fréquence cardiaque brute et de la fréquence cardiaque corrigée a été comparées à la V ̇O_2 mesurée durant cette période de travail et de repos. Des composantes thermiques (ou extrapulsations thermiques - EPCT) variables ont été observées. Les résultats montrent qu'en ne corrigeant pas la fréquence cardiaque de la composante thermique lorsqu'elle est présente, une surestimation substantielle de la V ̇O_2 est observée, tandis qu'en corrigeant la fréquence cardiaque l'estimation de la V ̇O_2 n'est pas statistiquement différente de la mesure. Les résultats ont également montré une forte corrélation entre l'erreur de prédiction et la composante thermique; plus elle est élevée, plus l'erreur d'estimation est importante. La méthode de Vogt et al. permet donc d'estimer de façon précise la composante d'origine thermique de la fréquence cardiaque, et conséquemment la précision de l'estimation du métabolisme de travail à partir de cette mesure. La deuxième étude aborde quatre aspects méthodologiques auxquels fait face le praticien en ce qui a trait à l'établissement de la relation HR-V ̇O_2 par le biais d'un test à l'effort sous-maximal standardisé. Cette relation peut avoir deux utilités. D'une part, elle peut servir à estimer le métabolisme de travail à partir d'une mesure de la fréquence cardiaque et d'autre part, elle peut servir à estimer la capacité cardio-respiratoire du travailleur (indicateur de condition physique) par extrapolation à la valeur maximale de sa fréquence cardiaque. Plus précisément, cette étude tentait de répondre aux questions : 1) Est-il préférable de mesurer la V ̇O_2 durant le test afin d'améliorer l'estimation du métabolisme de travail plutôt que d'utiliser les valeurs prédéterminées pour chacun des paliers d'effort du test choisi? 2) Lors de l'administration du test, le travailleur doit-il impérativement porter des vêtements légers de sport tel que suggéré pour maintenir la précision du test ou peut-il porter ses vêtements de travail? 3) Si une élévation de la fréquence cardiaque d'origine thermique apparaît durant la pause de récupération consécutive au test à l'effort, faut-il en tenir compte dans l'établissement de la relation HR-V ̇O_2 du travailleur en corrigeant les valeurs de fréquence cardiaque durant le test? 4) Sachant que plusieurs équations de prédiction de la fréquence cardiaque maximale sont proposées dans la littérature, l'utilisation de l'une ou l'autre des deux les plus fréquemment citées engendre-t-elle une différence dans l'estimation de la capacité cardio-respiratoire du sujet? Un total de 93 step-tests de Meyer et Flenghi (1995) ont été administrés en laboratoire à 26 sujets sains ainsi qu'aux sites de travail de 41 travailleurs forestiers expérimentés afin d'établir la relation Fc-V ̇O_2 de chacun de ces sujets. La capacité cardio-respiratoire estimée par le step-test a été comparée à la capacité cardio-respiratoire mesurée en laboratoire au moyen d'un test maximal sur tapis roulant. Les effets de deux équations de prédiction de la fréquence cardiaque maximale (220-age et 207-0.7×age) et de deux ensembles vestimentaires offrant des isolations thermiques différentes ont été testés. De même, le métabolisme de travail estimé à partir de différentes relations basées sur la fréquence cardiaque mesurée lors du travail forestier a été comparé à la valeur mesurée. Les résultats de l'étude montrent que la capacité cardio-respiratoire et le métabolisme de travail peuvent être estimés de manière précise sans nécessiter de correction aux fréquences cardiaques du test sous-maximal et sans nécessiter de mesurer la V ̇O_2 durant le test (erreur de 1% en moyenne avec des limites d'accords 95% de ±25%). Une nouvelle équation de prédiction de la V ̇O_2 aux paliers du test a été développée dans cette étude. L'isolement vestimentaire et le choix de l'équation de prédiction de la fréquence cardiaque maximale du sujet n'ont pas eu d'effet sur l'estimation de la capacité cardio-respiratoire. La troisième étude visait à comparer deux méthodes d'estimation de l'élévation d'origine thermique de la fréquence cardiaque quant à la précision qu'elles procurent dans l'estimation du métabolisme de travail à partir de la fréquence cardiaque de travail. La température corporelle (intestinale), la fréquence cardiaque et la V ̇O_2 on été mesurées simultanément durant le travail forestier. Les méthodes de Vogt et al. (1970, 1973) et de Kampmann, Kalkowski et Piekarski (2001) ont été utilisées pour estimer l'élévation d'origine thermique de la fréquence cardiaque sur une journée complète de travail chez 30 travailleurs forestiers. La fréquence cardiaque de travail a ensuite été corrigée de cette élévation et utilisée pour estimer le métabolisme de travail pour 15 des 30 sujets. Les deux méthodes permettent d'en arriver à des estimations semblables en ce qui a trait à la composante thermique de la fréquence cardiaque. Dans l'ensemble, la méthode de Vogt et al. a permis une estimation du métabolisme de travail légèrement plus précise. Les résultats de cette recherche offrent des guides méthodologique et pratique que le praticien peut mettre à profit lors de l'estimation du métabolisme de travail par le biais de la mesure de la fréquence cardiaque.