Titre de la séance : les paramètres physiologiques de l effort

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1 Partie du programme : corps humain et santé, l exercice physique Niveau : seconde Titre de la séance : les paramètres physiologiques de l effort EXTRAIT DU PROGRAMME Au cours de l effort un certain nombre de paramètres physiologiques sont modifiés : fréquence cardiaque, volume d éjection systolique (et donc débit cardiaque) ; fréquence ventilatoire et volume courant (et donc débit ventilatoire). Ces modifications physiologiques permettent un meilleur approvisionnement des muscles en dioxygène et en nutriments. CONNAISSANCES CONSTRUITES Au cours d exercice physique d intensité croissante, le volume d air ventilé pendant une inspiration (volume courant augmente), il en est de même pour la fréquence respiratoire (nombre d inspirations par minute). De ce fait le débit ventilatoire qui est le produit du volume courant et de la fréquence respiratoire augmente avec l intensité de l exercice ce qui permet de recharger le sang en dioxygène consommé de façon accrue lors de l exercice physique. Lors d un exercice physique, la fréquence cardiaque (nombre de contractions ou systoles par minute) augmente, de même le volume de sang éjecté au cours d une contraction augmente. Le débit cardiaque qui est le produit de la fréquence cardiaque par le volume d éjection systolique augmente au cours d un exercice et de ce fait l approvisionnement en sang et en dioxygène des muscles est accru. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Utiliser l E x AO pour mesurer la ventilation pulmonaire au cours d exercices d intensité croissante et la fréquence cardiaque (paramétrer le logiciel, adapter les échelles, légender et titrer un graphe) Exploiter les graphes Conclure à partir des données expérimentales pour répondre à la question. CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme. Chaque binôme a accès à un ordinateur et avec un dispositif d ExAO permettant de mesurer la ventilation d un individu, ainsi qu à un cardiofréquencemètre. Chaque élève aura un graphe lui donnant l évolution du volume d éjection systolique au cours d exercices d intensités croissantes. COIN LABORATOIRE Matériels Ordinateur Dispositif ExAO pour la mesure de la ventilation pulmonaire d un homme o Interface V6B : o Logiciel d acquisition Latis Bio : en version monoposte en version établissement o Enceinte res piration : o Capteur Oxygène : o Sonde O 2 : Capteur Débimètre Dispositif ExAO pour la mesure de la fréquence cardiaque o Capteur ECG-EMG Ou cardi ofréquencemètre Doc uments di dac ti ques DVD la respiration de l Homme Planche la respiration de l Homme / 5

2 DESCRIPTIFS Activité : évolution des paramètres physiologiques au cours de plusieurs exercices Objectif : montrer que le débit ventilatoire et le débit cardiaque augmentent avec l intensité de l exercice physique. Support : dispositif d ExAO de mesure de la ventilation pulmonaire et de la fréquence cardiaque pour un exercice de faible intensité et un exercice de forte intensité. Un document donnant l évolution du volume d éjection systolique pour des exercices d intensité croissante. Les formules de calcul du débit ventilatoire et du débit cardiaque. 1. Paramétrer le logiciel en suivant les consignes ci-dessous et réaliser les mesures de ventilation pulmonaire et de fréquence cardiaque. 2. A partir des enregistrements mesurer le volume inspiré à chaque cycle respiratoire, au repos et calculer la fréquence respiratoire ainsi que le débit ventilatoire. 3. A partir des enregistrements et du document, expliquer les variations du débit ventilatoire et du débit cardiaque pendant les différents exercices. 4. Quelles sont les conséquences des variations de ces paramètres physiologiques? Consignes -Choisir le module ventilation pulmonaire et fréquence cardiaque -Compléter les données concernant l individu, ainsi que les données sur conditions des mesures : Durée de la mesure 1min Placer un repère au début de l exercice qui commencera à t 15 secondes -Réaliser deux séries de mesures : Pour la première faire une flexion toutes les 5 secondes Pour la deuxième faire une flexion toutes les 2 secondes Inspirer et exp irer par la bouche -Titrer les courbes, les présenter au professeur puis les imprimer. Critères d évaluati on capacités évaluati on Repère à 1 min Échelle adaptée à la courbe Titre et légende de la courbe Matériel rangé Calcul du volume inspiré et des fréquences respiratoires au repos et au cours des différents exercices Calcul des débits ventilatoires et des débits cardiaques Mise en relation de ces variations physiologiques et d un meilleur apport en dioxygène du muscle. Activité complémentaire - Le professeur pourra élargir à l aide du DVD sur la respiration de l Homme : structures impliquées dans les mouvements respiratoires et hygiène de vie. 2/5

3 - Le professeur pourra utiliser le DVD en introduction pour définir la notion d inspiration, expiration, volume courant et volume de réserve. Il demandera aux élèves de définir ces notions à partir du DVD et de donner les valeurs numériques correspondantes. 3/5

4 TP - Les paramètres physiologiques de l effort Activité : évolution des paramètres physiologiques au cours de plusieurs exercices Exploitation des enregistrements - Le volume inspiré au repos est de 1L - Du temps t 0 à t15s on compte 7 cycles respiratoires, soit une fréquence respiratoire de 7 x 4=28 cycles par min. 4/5

5 - Le débit ventilatoire est égal à la fréquence respiratoire x Vo lu me inspiré soit 28 x 1 = 28L par min 3. L enregistrement au cours d un exercice de faible intensité montre que le volume inspiré est compris entre 1,1L et 1,3L Et la fréquence respiratoire est de 33 cycles par min. Le débit ventilatoire est fréquence respiratoire x Vo lu me inspiré soit 33 x 1,3 = 42,9L par min. L enregistrement au cours d un exercice de forte intensité montre que le volume inspiré est compris entre 1,2L et 1,5L. Et la fréquence respiratoire est de 36 cycles par min. Le débit ventilatoire est fréquence respiratoire x Vo lu me inspiré soit 36 x 1,5 = 54L par min. Au cours d exercices d intensité croissante le débit ventilatoire augmente par un augmentation de la fréquence respiratoire et du volume inspiré à chaque cycle. Au cours des exercices d intensité croissante la fréquence cardiaque et le débit systolique augmentent de ce fait le débit cardiaque qui est le produit des deux augmentent. 4. L augmentation du débit ventilatoire et du débit cardiaque permettront un apport accru de dioxygène au muscle qui est en activité et pour qui la consommation de dioxygène a augmenté. Réponses attendues pour l activité complémentaire Lors de l inspiration, l air entre dans les poumons et lors de l expiration, l air sort des poumons. Le volume courant correspond au volume d air ventilé à chaque inspiration ou exp iration. Le volume de réserve correspond au volume d air supplémentaire échangé avec le milieu lors d une inspiration forcée. 5/5

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