I Les organes du mouvement et leurs blessures

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1 1 - CHAPITRE 1 - PRATIQUER UNE ACTIVITE PHYSIQUE EN PRESERVANT SA SANTE Pb. : Quels sont les organes du système musculo-articulaire? Comment assurent-ils la mise en mouvement du corps? LEXIQUE Pré requis : Relations entre activité physique et paramètres physiologiques - Muscle Voir en 5 ème / 3 ème : - Tendon - Contraction des muscles et - Les réactions de l organisme à un effort physique (respiration et circulation sanguine) - Ligament - Echanges au niveau d'un muscle (et des organes) - Articulation - Os Introduction : Le sport nécessite des mouvements du corps précis, coordonnés et d une grande puissance *. Les sportifs redoutent les blessures qui leur imposent parfois de longues périodes de repos. Ces blessures révèlent la nature des organes impliqués dans la mise en mouvement du corps, qui constituent le système musculo-articulaire. Pb. : Quels sont les organes qui assurent les mouvements du corps? I Les organes du mouvement et leurs blessures A- les organes du mouvement : Etude d'un système musculo-articulaire * Document motivateur : Claquage Zlatan - Les sportifs de haut niveau sont victimes de DIFFERENTS TRAUMATISMES liés à la pratique intensive de leur discipline. L étude de ces blessures aux noms familiers (ELONGATION, CLAQUAGE MUSCULAIRE, TENDINITE, ENTORSE, RUPTURE DES LIGAMENTS, LUXATION, FRACTURE) aide à connaître les organes impliqués dans le Pb. : Quelles sont les structures impliquées dans la réalisation d'un mouvement? TP 1 = Etude d'un système musculo-articulaire ACTIVITE 1 : Réaliser une dissection d'un système musculo-articulaire Nous savons que lors d une pratique sportive, un certain nombre d organes interviennent de manière coordonnée. OBJECTIF : - Nous cherchons à mettre en évidence les structures impliquées dans la réalisation d'un mouvement et comprendre leur organisation pour une bonne coordination. 1

2 2 Pb. : Quels sont les différents traumatismes que peut subir notre système musculo-articulaire et comment peut-on les prévenir? B- Les traumatismes musculo-articulaire et leur prévention Les sportifs de haut niveau sont victimes de DIFFERENTS TRAUMATISMES liés à la pratique intensive de leur discipline. L étude de ces blessures aux noms familiers (ELONGATION, CLAQUAGE MUSCULAIRE, TENDINITE, ENTORSE, RUPTURE DES LIGAMENTS, LUXATION, FRACTURE) aide à connaître les organes impliqués dans le TD 2 : Les organes du mouvements et quelques traumatismes associés ACTIVITE 2 : Réaliser un compte-rendu médical sur un traumatisme du système musculo-articul. OBJECTIF : - Recenser, extraire et interpréter des informations tirées de compte rendus d accidents musculo-articulaires (imageries médicales). - Le claquage correspond à une déchirure musculaire importante. Cela entraîne la destruction d un nombre important de cellules musculaires et la rupture de vaisseaux sanguins irrigant le muscle. Il s ensuit une douleur violente rendant la poursuite de l effort impossible et un saignement entraînant la formation d un hématome. Le claquage survient souvent à l occasion d un effort violent précédé d un échauffement insuffisant. - Une épaule est luxée quand la tête de l humérus sort de son articulation. Celle-ci ne peut donc plus fonctionner : les os ne peuvent plus pivoter l un par rapport à l autre. - Une déchirure correspond à la rupture de cellules musculaires et à des lésions de vaisseaux sanguins. Mouvement impossible puisque le muscle ne peut plus se contracter. - Une rupture du tendon fait que le muscle n est plus rattaché à l os et le muscle ne peut plus tirer sur l os : le mouvement n est plus possible. - Le muscle strié squelettique et les articulations constituent un système fragile qui doit être protégé. - Les accidents musculo-articulaires s expliquent par une détérioration du tissu musculaire, des tendons, ou de la structure articulaire. - Au cours de la contraction musculaire, la force exercée tire sur les tendons et fait jouer une articulation, ce qui conduit à un Objectifs et mots clés = On étudie un exemple d accident musculo-articulaire (claquage, entorse, déchirure ). La recherche de l explication de l accident choisi conduit à en connaître l origine et débouche sur la compréhension de la structure normale du système musculo-articulaire. L organisation d un muscle est abordée jusqu à l identification de la cellule musculaire. [Limites = Toute étude intracellulaire de la fibre musculaire ou de sa contraction est exclue. La commande de la contraction n est pas au programme] 2

3 3 Une course de biathlon, un marathon ou un match de tennis sont des efforts d endurance : il s agit d activités sportives durant lesquelles les muscles travaillent longtemps et de façon soutenue. Pour réaliser ce travail, les muscles ont besoin d énergie. Pb. : Quelles sont les sources d énergie du muscle? Comment évoluent les besoins des muscles lorsque l intensité de l effort augmente? II Notre organisme en fonctionnement au cours d un effort physique Pb. : Comment varient les besoins des cellules musculaires au cours d un effort physique? Qu est-ce que le travail musculaire? D où vient l énergie nécessaire à sa réalisation? A- La dépense énergétique associée à l effort ACTIVITE 3 : Fonctionnement d un muscle dans l effort physique : travail musculaire et énergie - Toute cellule a besoin d énergie pour fonctionner. Cette énergie est produite par la cellule elle-même à partir de nutriments tels que le glucose, et de dioxygène, ces deux substances étant amenées à la cellule par le sang (et la lymphe) ; des déchets sont produits : du dioxyde de carbone, l utrée,, qui seront évacués hors de l organisme (poumons, reins). Voir schéma de l act. 2 - Lors d un effort, les cellules fonctionnent plus intensément, leurs besoins augmentent donc pour pouvoir produire plus d énergie : elles puisent plus d O 2 et de nutriments dans le sang. Le CO 2, produit, en conséquence, en plus grande quantité également, sera pris en charge par le sang et évacué au niveau des poumons par des expirations plus rapprochées et plus amples. - L organisme doit donc s adapter pour répondre à ses nouveaux besoins liés à l effort physique : ses adaptations vont concerner : - l O 2 et le CO 2, donc la respiration et par conséquent le système respiratoire - le sang, agent de transport, donc la circulation sanguine et le système cardio-vasculaire 3

4 4 Pb. : Comment mettre en évidence la consommation en dioxygène lors d un effort? L organisme peut-il atteindre des limites lors d un effort physique? B- La consommation d O 2 lors d un effort physique et les limites à la performance TP 3 : Effort physique, consommation d O 2 et limite à cette consommation : VO 2 max TP 3 : Etudier la consommation de dioxygène à l effort et déterminer les limites à la performance respiratoire - Objectif : Concevoir et/ou mettre en oeuvre un protocole expérimental (ExAO, spirométrie) pour mettre en évidence un aspect du métabolisme énergétique à l effort (consommation de dioxygène) La quantité de dioxygène prélevée au repos augmente en fonction de l intensité de l effort physique jusqu à une valeur maximale : c est la VO 2 max (= Volume maximal d O 2 ). - Un effort physique implique un travail musculaire qui nécessite une dépense accrue d énergie. - Au cours de l exercice physique, plus la puissance du travail musculaire développé est importante et plus la quantité de dioxygène consommé est élevée. - Au-delà d une certaine puissance d exercice, la consommation de dioxygène devient maximale. La personne atteint alors son VO 2 max. - Le VO 2 max est plus élevé chez un sportif que chez une personne sédentaire, il varie donc avec l entraînement mais aussi selon l âge, le sexe : c est un indicateur de la capacité d un individu à réaliser un effort physique d endurance. - Pour couvrir leurs besoins, les muscles consomment des nutriments (glucides et lipides) qu ils prélèvent dans leurs réserves ou dans le sang. - Une partie de l énergie libérée par les muscles est utilisée pour un travail ; l autre est dissipée sous forme de chaleur et provoque une élévation de la température du corps. - L obésité est souvent la conséquence d un bilan énergétique positif (les apports sont supérieurs aux dépenses) - La pratique régulière d une activité physique d endurance limite les risques d obésité en augmentant la consommation de nutriments et en utilisant de façon privilégiés les acides gras du sang. TP 3 : Effort physique, et modification de l activité cardio-respiratoire Pb. : Comment l apport accru de dioxygène à l organisme lors d un effort est-il possible? C- Variations de l activité respiratoire Activité 4 : Etudier les modifications de l activité respiratoire - Objectif : Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole expérimental (en particulier assisté par ordinateur) pour montrer les variations des paramètres physiologiques à l effort. La respiration se caractérise par l absorption de O 2 et le rejet de CO 2 ; chez l homme ces échanges gazeux se font au sein du système respiratoire, et plus précisément au niveau des alvéoles pulmonaires. La ventilation pulmonaire assure le renouvellement de l air contenu dans les alvéoles pulmonaires. 1. Les mouvements respiratoires s amplifient lors d un effort physique A l effort : - le rythme des mouvements d inspiration et d expiration (= Fréquence ventilatoire) s accélère. - il y a une augmentation de l amplitude des mouvements respiratoires On a alors un plus grand volume d air ventilé (= Volume courant), ce qui permet d amener plus rapidement un plus grand volume d air dans les poumons donc une plus grande quantité de O2 qui passera ensuite dans le sang pour être distribué aux cellules des organes, comme les muscles par exemple. De même, la plus grande quantité de CO2 produite sera également évacuée plus efficacement. 2. Le débit ventilatoire augmente au cours d un effort physique Débit ventilatoire : c est le volume d air inspiré ou expiré par les poumons pendant une minute. Il est calculé ainsi : rythme respiratoire x volume courant = RR x VC. 4

5 (Volume courant = amplitude respiratoire / rythme respiratoire = fréquence respiratoire). - Pendant un effort physique, l augmentation du débit ventilatoire est due : * à une accélération du rythme = fréquence respiratoire (il peut passe de 16 mvt/min. à mvt/min. en moyenne) * à un accroissement du volume courant =amplitude respiratoire, qui correspond au volume d air circulant dans l appareil respiratoire lors d un mouvement respiratoire (peut passer de 0,5 l/mvt à 3 l/mvt en moyenne). Remarque : cela se retrouve dans la formule de calcul du débit ventilatoire. Cette augmentation du débit ventilatoire permet donc d augmenter l apport de O 2 dans les poumons, donc ensuite dans le sang, puis aux organes en effort. 5 Pb. : Quelles sont les modifications de l activité du cœur à l effort? En quoi sont elles complémentaires des modifications de l activité respiratoire? D- Variations de l activité cardiaque Activité 5 : Etudier les modifications de l activité cardiaque - Objectif : Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole expérimental (en particulier assisté par ordinateur) pour montrer les variations des paramètres physiologiques à l effort. 1. le système cardiaque s adapte à l effort pour répondre aux besoins des cellules L exercice physique s accompagne d une augmentation de l activité cardiaque : - le cœur accélère la fréquence de ses battements (Fréquence cardiaque = nombre de battements par minute) - le cœur augmente le volume de sang éjecté dans la circulation à chaque battement (= Volume d éjection systolique). Rq : la fréquence cardiaque ne peut pas dépasser une valeur maximale qui dépend de l âge du sujet, elle est estimée par «220 - âge en années». L augmentation de l activité cardiaque qui permet de faire circuler le sang contenant l O 2 et les nutriments plus rapidement, ce qui amène ainsi plus rapidement et donc en plus grande quantité l O 2 et les nutriments aux cellules. 2. Le débit cardiaque augmente également au cours d un effort physique Débit cardiaque: c est le volume de sang éjecté par l un ou l autre des ventricules, en une minute. Il est calculé ainsi : Fréquence cardiaque x volume d éjection systolique = FC x VES (FC : Nbre de systoles/min. / VES : volume de sang éjecté/systole) Pendant un effort physique, l augmentation du débit cardiaque est due : * à une accélération du rythme = fréquence cardiaque (peut passer de 70 batt. /min. à 200 batt. /min. en moyenne). * à une augmentation du volume d éjection systolique (peut passer de 5 l/min. à 30 l/min. en moyenne) III- Des pratiques inadaptées ou dangereuses pour le système musculoarticulaire Pb. : Quels sont les effets des pratiques dangereuses ou inadaptées sur le système musculo-articulaire? ACTIVITE 6 : Le dopage et ses effets sur le système musculo-articulaire Des pratiques inadaptées ou dangereuses (exercice trop intense, dopage ) augmentent la fragilité du système musculo-articulaire et/ou provoquent des accidents. IV- Conclusion Bilan 5