Corps humain et santé : l exercice physique. Partie 1 : l adaptation physiologique lors d un effort physique.

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1 Corps humain et santé : l exercice physique. Partie 1 : l adaptation physiologique lors d un effort physique. Au cours de l activité physique, les muscles ont des besoins accrus. La couverture de ces besoins met en jeu de nombreux organes. Quels sont les besoins des muscles liés a` l effort? Comment l organisme satisfait-il ces besoins? I/les besoins d un muscle au cours d un effort. TP1 Le métabolisme énergétique à l effort CORRECTION 1. Le travail musculaire necessite de l énergie.(documents 1 et 2 page194). Analysez ces 2 documents, puis mettez les en relation. Rédigez une phrase de conclusion. Le document 1 représente la température de surface de la peau lors d un effort. Je vois que La température de surface est maximale dans les zones qui réalisent l effort, au niveau des muscles qui travaillent : se contractent. Le document 2 représente la quantité d énergie nécessaire en fonction de l intensité de l effort. Je vois que plus l intensité augmente - plus l énergie nécessaire est importante. - plus l énergie utilisée augmente - la part d énergie perdue sous forme de chaleur est la plus importante Le travail musculaire (contraction des muscles) nécessite la production d énergie (d autant plus que l intensité de l effort est importante)dont la majorité est perdue sous forme de chaleur. 2. Comment l énergie est-elle produite dans les muscles? Remplissez le tableau Eléments Origine Transport Réaction chimique et Déchets et «pertes» indispensables jusqu aux cellules localisation dans les cellules Alimentation - CO2 sang - H2O Production d énergie Nutriments Réserves : - Chaleur Sang Respiration cellulaire (glucose) Foie (Oxydation du glucose Muscles par le O2) Tissus adipeux O2 Ventilation ** Sang * Document 6 page 195 Le glucose consommé en excès est stocké en priorité dans le foie sous forme de glycogène (glucide complexe constitué d un enchaînement de molécules de glucose), ainsi que dans les muscles ; puis sous forme de graisses (lipides) dans les tissus graisseux (adipeux) : ce sont nos réserves. ** Ne plus confondre ventilation (activité pulmonaire) et respiration (production d énergie par les cellules) Doc C page 197.

2 NB : eau Compléter le schéma en représentant le trajet et les échanges des nutriments, du dioxygène et du dioxyde de carbone, par des flèches (utiliser le code couleurs). 1 cellule musculaire respiration Energie Les cellules musculaires produisent de l énergie en oxydant («brûlant») le glucose, apporté par l alimentation (et la mobilisation des réserves) grâce à l O2, apporté par la ventilation : c est la respiration cellulaire Cette oxydation produit des déchets : CO2 et H2O et une partie de l énergie produite est perdue sous forme de chaleur. AIDE : on réalise des dosages sanguins à l entrée et à la sortie d un muscle : Le document représente la comparaison du sang entrant et sortant du muscle au repos et à l effort. Je vois que dans le sang sortant, - l O2 a - Le CO2 a - Le glucose a et d autant plus que l effort est intense. Donc le muscle consomme bien du glucose et de l O2 et produit du CO2 Bilan : Au cours d un effort physique, le muscle a besoin de plus de : -Glucose - O2 afin de produire plus d énergie indispensable au travail musculaire (contraction) On se propose de tester expérimentalement ces conclusions.

3 3. La consommation en O2 au cours d un effort. a) Mesure expérimentale de la consommation de O2 au cours d un effort. On mesure la consommation de dioxygène, au repos, pour un effort modéré et intense pendant deux minutes, a` l aide d un dispositif EXAO. Dispositif expérimental : Complétez le tableau en utilisant la courbe 3 page 196.(l individu pèse 74 Kg) 0,4 L 1-0,4 = 0,6 L 2-1 = 1 L 0,2 L/mn* 0,3 L/mn 0,45 L/mn 0,003L/mn/Kg 0,004L/mn/Kg 0,006L/mn/Kg * attention aux notations des unités, que vous reverrez en physique : Ecriture scientifique : Lmn -1 Analysez cette courbe. Le document représente l évolution de la consommation de O2 en fonction du temps et de l intensité de l effort. Je vois que plus l effort augmente plus la consommation de O2 augmente. Ci-contre, le même document mais où les mesures concernant les 3 intensités sont séparées. Bilan : Plus l effort physique est intense plus la consommation d O2 augmente car les besoins des muscles en O2 augmente afin de produire plus d énergie par respiration cellulaire.

4 Mise en relation avec le document 2 page 196 Le document 2 page 196 représente l enregistrement de la ventilation en fonction de l intensité de l effort (Volume d air échangé en fonction du temps) On voit que plus l effort augmente plus la fréquence de la ventilation augmente (on respire plus vite) et plus le volume échangé augmente (on respire plus fort) L activité ventilatoire augmente pour répondre aux besoins en O2 du muscle qui travaille b) Existe-t-il une limite à la consommation d O2? Analysez le document 4 page 97. Le document représente la consommation de O2 n fonction de la puissance de l effort chez 3 personnes. Je vois que - Plus la puissance de l effort augmente plus la consommation de O2 augmente puis atteint un maximum et stagne. - Mais le maximum n est pas atteint pour une puissance identique chez les 3 personnes.( 200W pour Donia et Anna, 250W pour Maxime) et est différent : 2 L.min-1 pour Donia qui arrive alors à l épuisement, 2,5 L.min-1 pour Anna qui maintient son effort jusqu à 250W et 3,2 L.min-1 pour Maxime qui maintient son effort jusqu à 300W DONC : le VO2 max varie en fonction des individus, plus il est élevé plus la puissance de l effort atteint est grande et plus il est maintenu. Qu appelle-t-on le VO2 max? C est le volume d O2 maximal par unité de temps et de masse qu un individu est capable de prélever et consommer. Pourquoi ces 3 personnes n ont-elles pas le même VO2 max? Proposez une hypothèse, en vous aidant du tableau ci-dessous. Le VO2 max dépend - Du sexe : chez l homme, il est toujours plus élevé. - A sexe égal, il dépend de l âge, mais aussi de l entraînement. Plus l individu est entraîné plus son VO2 max augmente. Toute perturbation du système pulmonaire (tabagisme, infection, allergie, asthme) peut limiter la VO2 max. AIDE : Voir doc 5 page 199 Le tabagisme limite les capacités d endurance en limitant la VO2 max. Voir article page 203 L entraînement permet d augmenter le VO2 max. et exercice 10 page 206 (voir correction dans la rubrique «correction des devoirs et exercices) -Le dopage par EPO : (travail de recherche voir dans rubrique «Pour aller plus loin»)

5 BILAN : à coller dans le cours Au cours d un effort physique, le muscle a besoin de plus de : - Glucose - O2 afin de produire plus d énergie, indispensable au travail musculaire (contraction) par respiration cellulaire (oxydation du glucose par l O2) ` NB : il produit du CO2 et de l eau éliminé par l expiration. Une grande partie de l énergie produite est perdue sous forme de chaleur Plus l effort physique est intense plus la consommation de glucose et d O2 augmente. Le glucose est apporté par la digestion et les réserves présentes dans le foie et les muscles sous forme de glycogène, les graisses dans le tissus adipeux. L O2 est apporté par la ventilation qui augmente (fréquence et intensité) au cours de l effort : on respire plus fort et plus vite La consommation maximale d O2 est limitée (VO2 max) ce qui limite la puissance de l effort, en fonction de -L age -Le sexe -L état physique -L entraînement Sport et santé. L exercice fait à la maison (rubrique correction) nous apprend que la pratique d une activité physique régulière permet de lutter contre le surpoids. Les nutriments (glucose) nécessaires à la respiration cellulaire ( Energie) sont apportés par l alimentation mais aussi par la mobilisation des réserves (graisses) ce qui limite le développement des tissus graisseux.