Réponses cardiovasculaires à l exercice musculaire. Frédéric SCHNELL Laboratoire de Physiologie

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1 Réponses cardiovasculaires à l exercice musculaire Frédéric SCHNELL Laboratoire de Physiologie

2 Exercice musculaire Contrainte pour l organisme A l effort les muscles demandent plus d énergie Adapta;on aigues des différents systèmes: Energé;que Cardio-vasculaire Ven;latoire Endocrinien Neurologique Ostéo-ligamentaire et musculaire

3 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

4 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

5 I. Métabolisme énergéaque et exercice musculaire Voie anaérobie alacaque Pas d O2 Pas d acide lac;que Exercices très brefs Voie anaérobie lacaque Pas d O2 Acide lac;que Exercices courte durée Voie aérobie O2 Exercices longue durée Modifié d après Mc Ardle WD, Katch FI, Katch VI. Exercise Physiology. 1996

6 Place du système cardiovasculaire dans les réponses aiguës à l exercice musculaire O 2 O 2 CO 2 CO 2 Métabolisme aérobie VenAlaAon Hémoglobine Débit sanguin musculaire Vasomotricité Débit cardiaque Modifié d après Mc Ardle WD, Katch FI, Katch VI. Exercise Physiology. 1996

7 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

8 II. Types d exercice musculaire 3 grands types d exercice musculaires Exercice dynamique = isotonique Alternance contrac;on/relaxa;on musculaires (ex: course à pied) Intensité = % VO 2 max Exercice staaque = isométrique Contrac;on constante, sans changement de longueur du muscle, maintenu contre une résistance fixe (ex: haltérophilie) Intensité = % de la force maximale volontaire du groupe musculaire considéré Exercice mixte Associa;on des 2 exercices (ex: marche en portant une valise)

9 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

10 III.1. Exercice triangulaire Adulte jeune sain Niveau de la mer Température < 25 Exercice sur vélo progressivement croissant minutes Intensité maximale Wa^s Temps minutes

11 III.2. AdaptaAons de la pression artérielle à l exercice La PA est la variable circulatoire régulée de l organisme PAm = Qc x RPT PAm= Pression Artérielle moyenne (mmhg) Qc= Débit Cardiaque (L.min -1 ) RPT= Résistances Périphériques Totales (UI)

12 Adaptation de la pression artérielle à l exercice PA systolique doit augmenter 220 PA mm Hg PA systolique PA diastolique varie peu PA diastolique 60 jambes % VO 2 max. Modifié d après Stenberg J et al. J Appl Physiol. 1967

13 III.3. AdaptaAon du débit cardiaque Qc (L/min) à l exercice % VO2 max. Modifié d après Cohen-Solal A, Carré F. Guide pramque des épreuves cardio-respiratoires. Masson 2009

14 Déterminants du débit cardiaque Débit Cardiaque Fréquence cardiaque Volume d éjecaon systolique Volume télédiastolique Volume télésystolique Compliance Précharge ContracAlité Postcharge

15 ÉvoluAon de la fréquence cardiaque à l exercice FC (bpm) FMT = âge +/- 10 bpm % VO2 max.

16 RégulaAon autonomique de la fréquence cardiaque à l exercice < 50-60% VO2 max. à baisse du tonus parasympathique > 50-60% VO2 max. à augmenta;on du sympathique à augmenta;on des catécholamines

17 Exemple du paaent greffé cardiaque Coeur dénervé uniquement sensible aux catécholamines circulantes => Réponse plus tardive de la fréquence cardiaque à l exercice

18 AdaptaAon du volume d éjecaon VES (ml) systolique à l exercice % VO2 max. Modifié d après Cohen-Solal A, Carré F. Guide pramque des épreuves cardio-respiratoires. Masson 2009

19 AdaptaAon du volume d éjecaon systolique à l exercice VES = VTD - VTS VTD (ml/m2) % VO2 max. Volume télédiastolique = VTD La «pompe» musculaire Augmenta;on de la précharge Modifié d après Higginbotham M. et al Modifié d après Wilmore et CosMll 2002

20 AdaptaAon du volume d éjecaon VES = VTD - VTS systolique à l exercice VTS (ml/m2) % VO2 max. Adrénaline plasma;que (pg/ml) Noradrénaline plasma;que (pg/ml) Volume télésystolique = VTS Fréquence cardiaque (bpm) Adrénaline plama;que (pg/ml) Noradrénaline plasma;que (pg/ml) Modifié d après Higginbotham M. et al Modifié d après Fleg JL et al. J Appl Physiol. 1995

21 III. 4. AdaptaAon des résistances périphériques totales à l exercice Résistances Périphériques Totales (UI) RPT = Δ PA / Qc % VO2 max. Modifié d après Cohen-Solal A, Carré F. Guide pramque des épreuves cardio-respiratoires. Masson 2009

22 Balance circulatoire Repos 5,8 L.min Exercice 17,5 L.min -1 Q stable Cerveau Cœur Q augmenté Muscle 1200 Q diminué puis augmenté Peau 500 Q diminué Rein Abdomen 1400 Autre

23 AdaptaAon des débits sanguins locaux Aorte Vasodilata;on é flux sanguin diges;f Artère mésentérique supérieure Vasoconstric;on ê flux sanguin diges;f Artères iliaques communes Vasoconstric;on ê flux sanguin vers les jambes Vasodilata;on é flux sanguin vers les jambes

24 Adaptation de la pression artérielle selon la masse musculaire sollicitée PA systolique doit augmenter 220 PA mm Hg PA systolique PA diastolique varie peu PA effort bras > effort jambes 100 PA diastolique 60 bras jambes % VO 2 max. Modifié d après Stenberg J et al. J Appl Physiol. 1967

25 FC (bpm) 150 III.5. AdaptaAon du débit cardiaque à l exercice prolongé VES (ml) état état temps (min) dérive d adapta;on stable temps (min) Exercice prolongé (>45min): problème de la lu^e contre la chaleur Déshydrata;on (transpira;on) + redistribu;on du volume plasma;que (cutanés) êves => éfc (s;mula;on catécholergique) pour garder Qc constant

26 AdaptaAon de la pression artérielle à l exercice prolongé PA systolique (mmhg) REPOS EXERCICE CONSTANT RECUPERATION Temps Déshydrata;on (transpira;on) + vasodilata;on cutanée êpa Modifié d après Hannum et Kasch, Scand. J. Sports Sci. 1981

27 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

28 IV. RégulaAon des adaptaaons cardiovasculaires à l exercice dynamique Ø RégulaAon nerveuse : Centrale Réflexe (SN végéta;f) Barorécepteurs Caro;diens Commande centrale Commande médullaire Ø RégulaAon hormonale : Catécholamines Récepteurs cardiaques Ø RégulaAon humorale : Métabolites locaux Mécanorécepteurs Métaborécepteurs Muscles squele;ques Ø AutorégulaAon cardio-vasculaire: Myocardique intrinsèque (Frank et Starling) Vaisseaux systémiques(ré sis;fs) Vaisseaux systémiques( capaci;fs) Modifié d après Tipton C et al. ACSM Advanced Exercise Physiology Book. 2006

29 Plan I. Rappel: métabolisme énergéaque II. Types d exercices musculaires III. Réponses cardiovasculaires aiguës à l exercice dynamique chez le sujet sain 1. Exercice triangulaire 2. Pression Artérielle 3. Débit cardiaque 4. Résistances périphériques totales 5. Cas par;culier: exercice prolongé IV. RégulaAon du système cardiovasculaire à l exercice V. Pourquoi un test d effort? VI. Conclusion

30 V. Pourquoi un test d effort? POST EFFORT IMMEDIAT EFFORT AIGU Arrêt brutal effort Vasodilatation Artérielle é Sympathique êstimulation Vagale écatécholamines êretour Veineux éfc, PA êqc é MVO2 êpa MALADIE CORONAIRE êperfusion Coronaire éischémie é Irritabilité Myocardique Modification de la Dépolarisation / Repolarisation MVO2: consommation en O2 du myocarde Arythmie cardiaque

31 Conclusion L exercice musculaire nécessite de l énergie Le métabolisme aérobie nécessite de l oxygène Les réponses cardiovasculaires adaptent l apport d O2 aux muscles La pression artérielle reste suffisante Cœur: Débit cardiaque (FC, VES) Vaisseaux: Résistances périphériques totales

32 Références bibliographiques: