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Effets thermiques
Durant la CCE, la température cutanée descend rapidement, surtout au niveau des extrémités. Le retentissement sur la température centrale est diversement évalué. Taghawinejad (5) enregistre par voie orale une baisse de la température de 0,38°C après 90 secondes à -100°C. Joch (6) l’évalue par voie auriculaire à 0,02°C. Savalli, en 2006 (7), observe une diminution de 0,63°C au niveau de l’oreille 5 min après une séance de 4 min à -110°C, annulée après 20 min. Cette baisse de la température centrale est suffisante pour générer un ensemble de processus physiologiques qui explique les effets de la CCE (Fig. 5).
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Figure 5 - Effets physiologiques de la CCE (8).
Effets antalgiques
Le choc thermique provoque un ralentissement de la conduction nerveuse des fibres C et Aδ de la voie de la sensibilité thermo-algique périphérique. Dans la CCE, l’ensemble du corps est exposé au froid, donc tous les récepteurs thermiques présents à la surface de la peau sont stimulés. Lorsque le cerveau reçoit des messages, qui proviennent de l’ensemble de l’organisme, l’intégration de la douleur est désorganisée. Cela explique la persistance du phénomène antalgique après la séance. La diminution des messages nociceptifs s’explique aussi par la diminution des médiateurs de l’inflammation.

Effets anti-inflammatoires
Après cinq séances hebdomadaires de 2 min à -110°C, une seule fois par jour, chez des rugbymen, Banfi (9) a mis en évidence une légère augmentation des cytokines antiinflammatoires IL-10 et une diminution des cytokines pro-inflammatoires IL-2 et IL-8. La diminution des prostaglandines 2 (PGE2) montre que l’inflammation est moins importante après la CCE. Lubkwoska et al. (10) démontrent qu’à partir d’une dizaine d’expositions à une température de -130°C pendant 2 min, il y a une augmentation de la concentration des cytokines anti-inflammatoires IL-6 et IL-10, et une diminution de la concentration en cytokines proinflammatoires IL-1α. Il semblerait, d’après cette étude, que 20 expositions soient plus efficaces que dix, cinq expositions n’étant pas suffisantes pour constater des changements significatifs. Leppaluoto et al. (11, 45) ne trouvent pas de différences significatives dans la concentration plasmatique des IL-1β, IL-6, ou des TNFα (cytokine pro-inflammatoire) pour l’exposition de femmes en bonne santé, à raison d’une exposition à -110°C pendant 2 min, une fois par semaine, pendant 12 semaines. La diminution des cytokines proinflammatoires et l’augmentation des cytokines anti-inflammatoires ont été retrouvées par l’équipe de l’INSEP en 2011 (12). Selon Lubkowska (10), les concentrations en lactate, en histamine et en bradykinine diminuent fortement lors d’une exposition à un froid intense alors que la concentration en angiotensine augmente.

Effets anti-œdémateux
On comprend que le rôle anti-inflammatoire de la cryothérapie puisse agir sur l’œdème post-traumatique. Nombreuses sont les publications qui valident cet effet lorsque la cryothérapie est appliquée localement (13).

Effets cardiovasculaires
La fréquence cardiaque augmente, par stimulation du système sympathique, au décours d’une séance de CCE (14). Une adaptation survient après une exposition quotidienne. Après une exposition à -110°C, la pression artérielle systolique s’élève de 24 mmHg. La différence entre la pression artérielle systolique avant la CCE et après la CCE est de 24 mmHg alors que la pression artérielle diastolique augmente de 10 mmHg (14, 15). Les passages répétés dans le caisson hypothermique ne montrent pas d’adaptation de la tension artérielle (14). Cet effet sur la tension artérielle justifie la contre-indication de la CCE en cas d’HTA non contrôlée. Une exposition de 2,5 min à la CCE à -110°C engendre une hausse significative de la variabilité du rythme cardiaque (p < 0,001) (16). Il n’existe pas d’effet délétère pour les fonctions cardiaques. On constate une légère augmentation de la NTproBNP, liée au stress induit par la cryothérapie corps entier, mais pas de modification des marqueurs cardiaques hsCRP et troponine (17) chez des rugbymen, après leur entraînement quotidien suivi d’une séance CCE (2 min à -110°C) pendant 5 jours. Cette absence de modification des fonctions cardiaques des athlètes (fréquence cardiaque, tensions artérielles systolique et diastolique) est confirmée par Bonomi et al (18). Zalewski (19) constate que la CCE stimule fortement les réflexes des barorécepteurs cardiaques en réponse aux variations hémodynamiques qui modulent la fréquence cardiaque et la tension artérielle.

Effets sur les fonctions respiratoires
Une CCE de 2 min à -110°C, trois fois par semaine, pendant 12 semaines, induit une bronchoconstrition minime chez les sujets sains, sans conséquence néfaste. On constate une légère diminution du volume expiratoire maximale 30 min après la CCE (2,3 ± 0,8 %) (20). Alors que Yamauchi (21) rapportait que des expositions froides très intenses (jusqu’à -175°C) pendant plusieurs semaines amélioraient les fonctions respiratoires des asthmatiques, Engel et al. (22) observaient un effet légèrement bronchodilatateur.

Effets neuroendocriniens
Une étude menée par Smolander (23) montre que la répétition des séances de CCE ne modifie pas les taux de sécrétions hormonales de GH, TSH et PRL. Seule la noradrénaline est stimulée par la CCE. Selon Lubkowska (24), les concentrations en lactate, en histamine et en bradykinine diminuent fortement lors d’une exposition à un froid intense alors que la concentration en angiotensine augmente. Une diminution de la testostérone et de l’oestradiol a été observée chez des footballeurs après dix séances de CCE à -110°C pendant 2 à 3 min (25), sans modification de la LH et de la DHEA. La production d’ACTH, de β-endorphine et de cortisol n’est pas modifiée après trois séances par semaine de 2 min à -110°C, pendant 12 semaines, chez des femmes saines (26). Seule la production d’adrénaline est augmentée. Une étude effectuée sur 63 patients atteints de polyarthrite rhumatoïde a montré qu’il y avait une augmentation du niveau d’ACTH, de cortisol et des β-endorphines dans le sang, après une seule session de CCE de 2 min entre -110 et -160°C. Cependant, il n’y a aucune modification du niveau de TSH, T4, T3 et GH (27).

Effets sur le système immunitaire
Selon Lubkowska (28), le système immunitaire subit des modifications après le passage en caisson hypothermique. Les taux de leucocytes et d’IL-6 augmentent tandis que le statut oxydatif total et le statut anti-oxydatif total diminuent. Malgré les variations, les valeurs restent dans les normes physiologiques. Une des premières études menées par Jansky (29) après immersion dans l’eau à 14°C pendant 1 h, trois fois par semaine, pendant 6 semaines, a mis en évidence des modifications des marqueurs de l’immunité : une élévation significative des lymphocytes CD25 et des monocytes CD14, une tendance à l’augmentation de l’IL-6, de TNFα, des lymphocytes T CD4 et CD8, de la fraction C3 et C4 du complément. La CRP, la macroglobuline et l’orosomucoïde demeuraient inchangés. L’élévation de l’IL-6 a été retrouvée par Dugué sur des nageurs en eau froide (30). Cette incidence sur l’élévation de l’IL-6 a été retrouvée en 2009 par Lubkowska (31) et Banfi (32). Ces travaux ont besoin d’être confirmés, ce qui validerait l’expérience empirique populaire que les bains en eau froide amélioreraient la résistance aux infections.

Stress oxydatif
La CCE semble avoir un effet positif sur le stress oxydant lié à la pratique sportive. Dugué et al. (2005) (33) ont observé une augmentation significative de l’activité antioxydante après 2 min d’exposition à -110°C, à raison de trois séances hebdomadaires pendant 3 mois, chez des femmes en bonne santé. Une séance de CCE avant chaque entraînement diminue l’activité oxydante et l’apparition des radicaux libres chez des kayakistes (34). Lubkwoska et al. (31) ont observé en 2008 une modification du rapport pro-oxydant–antioxydant après une exposition de 3 min à -130°C chez 15 sujets masculins sains. Une augmentation de l’activité totale anti-oxydante, après exposition répétée au froid est observée, avec élévation de la superoxyde dismutase (SOD), de la glutathion peroxydase (GPx) et des TBARS (Thiobarbituric acid reactive substances) (35). Lubkowska (36) a mené une évaluation du stress oxydatif sur 30 athlètes, bénéficiant de 20 séances de CCE, à raison d’une séance quotidienne à -130°C. Cette évaluation est réalisée avant et 30 min après la CCE, le lendemain matin (J1), puis à J10, et à J20. Les paramètres SOD, catalase (CAT), GPx, glutathion réductase, glutathion réduit et oxydé et isoprostanes varient selon le nombre de séances. Après J20, on observe une augmentation de la SOD, du ratio SOD/CAT et une diminution de la concentration en glutathion réduit et oxydé et de l’activité de la GPx. Miller et al. (37) confirme la diminution du stress oxydatif après CCE. En effet, ils ont démontré que 10 jours d’exposition successifs à une température de -130°C et pendant 3 min augmentait significativement l’activité antioxydante, les concentrations d’acide urique dans le plasma et de l’enzyme SOD dans les érythrocytes. De plus, les auteurs n’ont pas observé d’augmentation de l’enzyme TBARS, produit de la peroxydation lipidique qui témoigne de la présence des radicaux libres. La même équipe était arrivée à la conclusion que la CCE diminuait le stress oxydatif de patients atteints de sclérose en plaque et de dépression (38).
Hématologie
Une absence de modification des concentrations en leucocytes, érythrocytes, réticulocytes et plaquettes a été constatée après cinq séances de CCE de 2 min à -110°C chez dix rugbymen. En revanche, une baisse de la concentration corpusculaire en hémoglobine a été relevée (39). Une autre étude de Banfi et al. (9) démontre qu’il n’y a pas d’augmentation du taux d’hémoglobine due à la CCE. Ce même auteur a également montré que la CCE permet de lutter contre l’hémolyse due au sport (40). Les résultats de Dybek et al. (41) ont montré une hausse significative des paramètres hématologiques : érythrocytes, leucocytes, concentration d’hémoglobines et plaquettes, mais pas de variation de l’hématocrite. Alors qu’en 2010, Lubkwoska et al. (42) observaient que 15 séances de CCE de 3 min à -130°C en 15 jours, sur 25 hommes, diminuaient de façon significative la concentration en hémoglobine et en érythrocytes, et augmentaient le nombre des leucocytes, Klimek et al. (2010) (43) constatent une diminution des érythrocytes, du taux et de la concentration en hémoglobine et une absence de modification des leucocytes et des plaquettes. En revanche, aucun changement des leucocytes et des thrombocytes n’a été observé. L’étude la plus récente, réalisée chez des rugbymen (44), rapporte une baisse des érythrocytes, de l’hématocrite, de l’hémoglobine, de l’hémoglobine corpusculaire, de la transferrine, de la ferritine, une augmentation des récepteurs solubles à la transferrine et une absence de variation des réticulocytes, mais surtout, la CCE réduirait le off-score et pourrait être assimilée à une pratique dopante ! Tous ces résultats sont contradictoires, en grande partie en raison des défauts de méthodologie, d’une trop grande hétérogénéité des séances de CCE : température, durée, nombre de séances, programmation…

Humeur et dépression
Malgré le petit échantillon, les résultats suggèrent un rôle possible, à court terme, de la CCE comme adjuvant thérapeutique des troubles de l’humeur et de l’anxiété (45, 46).

Ostéogenèse
Une évaluation chez dix rugbymen des marqueurs du remodelage osseux (RANK, RANK L, OPG) a mis en évidence une élévation significative des niveaux d’ostéoprotégérine (OPG) (47).

CCE et sport
La CCE à -110°C a des effets bénéfiques pour les activités sportives d’endurance (48). La fréquence cardiaque est diminuée de 8 à 10 bpm, le taux de lactate est abaissé, la variabilité cardiaque est accrue, ce qui témoigne d’une bonne stimulation parasympathique.

Capacité aérobie et anaérobie
Selon Klimek (2010), la CCE augmente la puissance maximale anaérobie de l’Homme (49, 50). Aucune influence de la CCE sur les capacités aérobies et anaérobies n’a été démontrée (51, 52).

Entraînement
La CCE est utilisée dans le cadre de la reprise d’entraînement ou en tant que traitement préventif avant l’entraînement. En raison de ces effets antalgiques, anti-inflammatoires et anti-oedémateux, la cryothérapie corps entier favorise la rééducation, la reprise sportive et diminue les effets liés aux entraînements intenses (53).

Diminution des CPK
La CCE induit une baisse des CPK et des LDH après une semaine de traitement chez des rugbymen (54). La réduction des microlésions des fibres musculaires engendrées par l’activité physique a été confirmée par Wozniak qui a suivi les séances d’entraînement post-cryothérapie des kayakistes de l’équipe nationale polonaise. Les résultats montrent que les enzymes sont présents en quantité moindre, après l’effort, par rapport au groupe contrôle (55).

Stimulation parasympathique
La CCE a un effet positif sur la régulation du système parasympathique au niveau cardiaque en limitant les effets d’un entraînement physique (56). Dans une étude récente, l’équipe de l’INSEP a comparé la chambre au cryosauna. La stimulation du système nerveux utonome, plus particulièrement parasympathique (fréquence cardiaque, variabilité du rythme cardiaque) est plus marquée avec la chambre, vraisemblablement parce que le cryosauna n’implique ni la tête ni la face (57).

Réparation tissulaire et récupération
Une différence statistiquement significative en faveur de la CCE est mise en évidence dans les délais de récupération (58).