PHYSIOLOGIE ET BIOLOGIE DU SPORT

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1 PHYSIOLOGIE ET BIOLOGIE DU SPORT Introduction : L organisme face à l effort physique Lorsqu on passe d un état de repos relatif ( dépense énergétique faible ) à un état d exercice plus intense ( dépense énergétique plus élevée ), l organisme doit s adapter afin de compenser cette augmentation d énergie. Pour cela, il y a : - Augmentation du rythme respiratoire - Augmentation du rythme cardiaque - Production de chaleur - Coloration de la peau 1

2 L ADAPTATION VENTILATOIRE Introduction Sommaire 1. L appareil respiratoire 2. La respiration a. La respiration pulmonaire b. La respiration cellulaire 3. Circulation et échanges gazeux 4. Adaptation à l effort a. Adaptation à court terme b. Adaptation à long terme 5. VO₂ max 6. Intérêt de l échauffement et de la récupération Active 2

3 AUGMENTATION DU RYTHME RESPIRATOIRE : L ADAPTATION VENTILATOIRE 1. L appareil respiratoire Il a pour rôle de fournir de l oxygène au sang et d expulser du corps des déchets constitués principalement de CO₂. Ces échanges gazeux ont lieu au niveau des poumons. 2. La respiration a. la respiration pulmonaire La respiration correspond à 2 mécanismes : L inspiration qui fournit l oxygène de l air à l organisme et l expiration qui permet d éliminer le CO₂. Cet échange gazeux se produit au niveau des poumons, dans les alvéoles pulmonaires, grâce à une différence de pression ( un gaz passe du milieu le plus concentré vers le moins concentré ) 3

4 b. la respiration cellulaire Elle correspond à la consommation d oxygène au niveau de la cellule pour dégrader le glucose et les lipides en produisant du CO₂ ( déchets de dégradation ). L échange gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires s effectue par diffusion ( dite alvéo-capillaire ) grâce à un mécanisme appelé la ventilation pulmonaire qui correspond à l ensemble des mouvements respiratoires assurant le renouvellement de l air passant par les poumons. La respiration est un phénomène automatique et inconscient. 3. Circulation et échanges gazeux Lors de l inspiration, l air entre dans les poumons via la cavité nasale et la trachée et l oxygène contenu dans l air passe à travers la paroi des alvéoles pulmonaires. Il se fixe alors dans les capillaires sanguins directement sur les globules rouges ( hématies ). A l inverse, le CO₂ dissous dans le plasma sanguin passe, lui, dans le sens inverse du sang vers l air pulmonaire pour être expulsé par l expiration. Rq : Au niveau de la cellule, grâce à la circulation sanguine, l oxygène est transporté jusqu aux organes puis jusqu aux cellules où se produit la respiration cellulaire ( l oxygène est consommé et le CO₂ produit ). Ce CO₂ produit est dissous dans le plasma sanguin puis est réacheminé vers les poumons par la circulation sanguine veineuse pour être expulsé enfin par le mécanisme d expiration. 4. Adaptation à l effort Au repos, le débit ventilatoire est de 7 l/mn ; à l effort il peut atteindre 60 à 70 l/mn. a. Adaptation à court terme à l effort d endurance et de résistance En début d exercice, l augmentation de la ventilation se fait en 2 temps : Première phase rapide La puissance de l exercice détermine une augmentation de la fréquence et de l amplitude des mouvements respiratoires. 4

5 Deuxième phase lente Cette phase correspond à l adaptation fine du débit ventilatoire. L augmentation des ions H+ ( libérés lors de la contraction musculaire ) sensibilise les récepteurs centraux qui, en réponse, augmentent le débit ventilatoire permettant l élimination du CO₂. L élévation de la température augmente également la ventilation. Lors d un effort de type endurance L offre et la demande d oxygène sont en équilibre : c est le second souffle. Lors d un effort de type résistance L équilibre est rompu : la demande en oxygène est plus importante et la production élevée de gaz carbonique provoque l essoufflement. En fin d exercice, on observe 2phases : Première phase ( rapide ) La ventilation va chuter. Deuxième phase En début d exercice, l adaptation cardio-respiratoire demande une certaine inertie et ne peut pas répondre immédiatement à la demande de l organisme. Il va se créer une dette d oxygène que l organisme devra payer. Cette 2 ème phase correspond au paiement de la dette. Cette phase est d autant plus longue que le déficit en oxygène est important ( filière anaérobie ) et que l athlète est peu entraîné. b. Adaptation à long terme à l effort d endurance et de résistance Le système respiratoire s adapte aux efforts auxquels il est soumis : - Augmentation de la cage thoracique - Augmentation de la résistance des muscles respiratoires - Augmentation de l équivalent respiratoire : ( rapport entre le nombre d air ventilé par litre d oxygène consommé ) Au repos il est de 20/1 ;pour des efforts modérés, il passe à 25/1 Pour des efforts maximum chez un sujet non entraîné, il passe à Pour les athlètes d endurance jusqu à Augmentation de la capacité aérobie si travail spécifique pour augmenter le VO₂ max (consommation maximale d oxygène ) 5

6 5. VO₂ max Chaque athlète devrait développer le système d oxygène ( voie aérobie ). Le VO₂ max atteint son maximum à la fin de la puberté et décroît ensuite progressivement. Le VO₂ max est la quantité maximale d oxygène qu un sujet peut prélever au niveau pulmonaire, transporter au niveau vasculaire et consommer au niveau musculaire. Le VO₂ max est un indicateur de performance et sert de base à tout entraînement. 6. Intérêt de l échauffement et de la récupération active L échauffement permet d atteindre progressivement un fonctionnement optimal : équilibre aérobie. Une récupération active assure la reconstitution des réserves d oxygène et le remboursement de la dette d oxygène. 6

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