L ORGANISME EN FONCTIONNEMENT

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2 L ORGANISME EN FONCTIONNEMENT I. Adaptation de l organisme à l effort physique A. Effort physique et activité cardio-respiratoire Modification de l activité respiratoire Modification de l activité cardiaque B. Activité musculaire et consommation de dioxygène Consommation de dioxygène en fonction de l effort Les besoins des cellules musculaires II. L approvisionnement des muscles en O 2 par le système circulatoire A. Fonctionnement du système circulatoire Une double circulation Le cœur : moteur de la circulation sanguine B. Recharge et décharge du sang en O 2 Les échanges gazeux au niveau des poumons Effort physique et débit sanguin III. Le contrôle nerveux des fonctions cardio-respiratoires A. Contrôle du rythme cardiaque L autonomie du muscle cardiaque La régulation nerveuse du rythme cardiaque B. Le contrôle de la respiration pulmonaire Les mouvements respiratoires Le contrôle nerveux du rythme respiratoire C. La synchronisation des activités cardiaque et respiratoire

3 I. Adaptation de l organisme à l effort physique

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6 Nutriment : substance alimentaire résultant de la digestion, étant récupérée par les cellules dans la circulation sanguine et servant à fournir de l énergie par respiration. Dioxygène : gaz de formule O 2 mitochondries. qui permet la respiration cellulaire dans les Respiration : réaction cellulaire transformant les nutriments en énergie en présence de dioxygène.

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8 A. Effort physique et activité cardio-respiratoire. 1. Modification de l activité respiratoire. Volume pulmonaire Inspiration Inspiration forcée VRI VC CV VRE Expiration VR Capacité totale (6L) VC = volume courant (0,71 L) Expiration forcée VRI = volume de réserve inspiratoire (1,61 L) VRE = volume de réserve expiratoire (1,93 L) VR = volume résiduel (1,75 L) temps CV (4,25 L) capacité vitale

9 Volume courant : volume d air échangé à chaque inspiration ou expiration. Volume résiduel : volume d air non mobilisable par ventilation pulmonaire. Fréquence respiratoire : nombre de cycles inspiration-expiration par minute. Ventilation pulmonaire : processus d inspirations et d expirations qui assure le renouvellement d air dans les poumons. Inspiration : action de faire entrer de l air dans les poumons. Expiration : action de faire sortir de l air des poumons. Débit ventilatoire : volume d air échangé entre les poumons et le milieu extérieur par minute = fréquence respiratoire volume courant.

10 Au cours d un exercice physique, la fréquence (= rythme) respiratoire augmente. Chez l adulte, la fréquence au repos est de 17 cycles par minute. Inspiration et expiration constituent la ventilation pulmonaire Le débit ventilatoire peut être estimé en mesurant les volumes expirés pendant un temps donné. Le débit augmente également au cours d un effort. Le volume échangé peut être augmenté lors d une inspiration ou d une expiration forcée.

11 2. Modification de l activité cardiaque.

12 Pouls : distension de la paroi artérielle suite aux battements cardiaques perçue par palpation au niveau du poignet ou du cou. Stéthoscope : appareil permettant d entendre les bruits du cœur. Fréquence cardiaque : nombre de contractions cardiaques par minute.

13 Les battements du cœur témoignent de l activité cardiaque. Elle peut être mise en évidence en prenant le pouls d une personne ou en écoutant les battements du cœur à l aide d un stéthoscope. Au cours d un exercice physique, la fréquence cardiaque augmente. Elle peut augmenter de manière importante mais ne peut cependant pas dépasser une valeur maximale propre à chacun mais qui dépend surtout de l âge : on peut estimer cette valeur qui est voisine de «220 âge (en années)» il s agit de la fréquence cardiaque théorique maximale (FCTM). L augmentation de la fréquence des battements cardiaques et de la fréquence respiratoire est simultanée lors d un exercice physique.

14 => docs 2b et c p 119 : placer les points correspondant aux différentes puissances d effort avec VO 2 en ordonnée et la fréquence cardiaque en abscisse. Relier les points. Trouver la FCTM de l élève sachant qu elle a 16 ans et évaluer son VO 2 max. VO 2 VO 2 max 204 bpm = FCTM Fréquence Cardiaque

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16 Y B. Activité musculaire et consommation de dioxygène. 1. Consommation de dioxygène en fonction de l effort. A C Équation de droite : y = ax + b B a = coefficient directeur b = ordonnée à l origine X D cas de la droite A : a = 1 et b = 0 y = x cas de la droite B : a = 0 et b = 3 y = 3 cas de la droite C : a = 1,5 et b = 1,5 y = 1,5 x + 1,5 cas de la droite D : a = -1 et b = 5 y = -x + 5

17 Calcul du coefficient directeur d une droite : Deux points sont nécessaires : Point 1 (X1 ; Y1) Point 2 (X2 ; Y2) Y1 = a X1 + b Y2 = a X2 + b Peu importe la valeur de b, car celui-ci s annule entre les deux équations. Y2 Y1 = (a X2 + b) (a X1 + b) Y2 Y1 = a X2 a X1 Y2 Y1 = a (X2 X1) a = (Y2 Y1) / (X2 X1)

18 Volume total de dioxygène consommé temps

19 ExAO : Expérimentation Assistée par ordinateur. Elle nécessite un ordinateur et une interface adaptée. Intensité respiratoire : quantité de dioxygène consommée par unité de temps et unité de masse. Elle s exprime en L.min -1.kg -1. VO 2 max : valeur maximale de consommation de dioxygène pour un organisme donné exprimé en litre par minute..

20 En situation de repos, l organisme consomme en permanence du dioxygène. On peut mesurer cette consommation à l aide d un dispositif ExAO et évaluer l intensité respiratoire (IR). C est la seule donnée valable pour des comparaisons quel que soit l effort effectué et sa durée ou la personne considérée. Pour un effort modéré, on observe un accroissement de la consommation de dioxygène. La valeur de l intensité respiratoire augmente avec l intensité de l effort. Mais chacun a ses limites dans l approvisionnement en dioxygène La consommation en O 2 pour un effort intense est mesurée chez les sportifs sous contrôle médical. Elle augmente avec l effort jusqu à atteindre une valeur maximale, même si l effort augmente. Cette consommation maximale est appelée VO 2 max et est exprimée en L/min. Le VO 2 max peut être amélioré par l entraînement mais dépend également de plusieurs facteurs dont l âge, le sexe et même certains facteurs génétiques.

21 2. Les besoins des cellules musculaires. Muscle : organe spécialisé capable de changer de taille par contraction ou relâchement et permettant de réaliser des mouvements. Respiration Glucose + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau + Énergie C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + Énergie

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23 Le dioxygène est transporté par le sang vers l ensemble des cellules de l organisme. Il est à 98 % contenu dans les hématies piégé par l hémoglobine et à 2 % dissous dans le plasma sanguin. Dans la totalité du volume sanguin ( environ 5 L), la quantité de dioxygène est en moyenne de 850 ml. Dans les cellules musculaires, une molécule particulière existe : la myoglobine. Elle peut, comme l hémoglobine, se fixer au dioxygène. Il existe donc dans les muscles une petite quantité de dioxygène piégé (150 ml dans la totalité des muscles), mais cela ne constitue pas une réserve. Un individu au repos consomme en moyenne 260 ml d O 2 par minute

24 Exercice 4 p144 1.Commentez rapidement les performances enregistrées à Mexico. Elles sont systématiquement inférieures à celles obtenues à la même époque au niveau de la mer. Les différences sont peu importantes pour les courses brèves, comme le sprint. En revanche, elles deviennent importantes dès que l effort se prolonge. 2.Comment varie la consommation maximale de dioxygène en fonction de l altitude (graphique A)? Quelle relation faites-vous entre le graphique A et le graphique B? La baisse du VO 2 max avec l altitude est «spectaculaire». À l altitude de Mexico, elle est déjà réduite de 10 % environ. Le deuxième graphique représente la pression partielle d oxygène dans l air en fonction de l altitude. (document à comparer au document p130). Au niveau de la mer, la pression partielle en O2 est de 160 mmhg (la pression totale est de 760 mmhg et 21 % O / 100 = 160 mmhg) et le sang se charge en O 2 ( mmhg). En altitude la pression partielle descend en dessous de 104 mmhg ; le sang est donc forcément de moins en moins saturé d où une baisse du VO 2 max. Question subsidiaire : qu est-ce qui peut se passer vers 6000 m? Si la pression partielle descend sous 40 mmhg l O 2 ne peut plus passer dans le sang 3.Expliquez les performances sportives ci-dessus en mettant en relation les graphiques et vos connaissances sur les besoins des muscles en activité. Performances fonctionnement optimal des muscles meilleure oxygénation possible. Baisse de performances = conséquence de la baisse de l oxygénation.

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26 Glucose : molécule organique appartenant au groupe des sucres (oses) et utilisée comme source d énergie par les cellules.

27 Coupe transversale de muscle avant contraction (à gauche) et après (à droite). Le glycogène est coloré en violet

28 Si l organisme ne peut pas faire de réserve de dioxygène, il en va autrement pour les nutriments. Ces réserves sont localisées dans les cellules musculaires sous forme de glycogène (forme de réserve du glucose) et dans le tissu adipeux, sous forme de triglycérides.

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