THEME 3 : CORPS HUMAIN ET SANTE L EXERCICE PHYSIQUE RAPPELS : Dioxygène et nutriments sont ensuite acheminés jusqu aux organes par le sang.

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1 THEME 3 : CORPS HUMAIN ET SANTE L EXERCICE PHYSIQUE RAPPELS : Pour fonctionner, nos organes ont besoin de intestin nutriments et de dioxygène. Les nutriments sont issus de l alimentation. Les aliments sont constitués de : - macroéléments (glucides, lipides, protides) - sels minéraux - vitamines - eau La digestion transforme les aliments en nutriments grâce à des phénomènes mécaniques (broyage) et chimiques (sucs digestifs). Les nutriments passent dans le sang au niveau de l intestin. Le dioxygène (issu de l air) passe dans le sang par les échanges respiratoires au niveau des poumons. Dioxygène et nutriments sont ensuite acheminés jusqu aux organes par le sang. L énergie nécessaire au fonctionnement des organes est produite dans les cellules grâce à une réaction entre le dioxygène et les nutriments : la respiration cellulaire : O2 + nutriments énergie + CO2 + H2O énergie + CO2 + H2O utilisée par la cellule perdue sous forme de chaleur La respiration cellulaire transforme l énergie contenue dans les nutriments (essentiellement le glucose et les acides gras) en énergie nécessaire au fonctionnement des cellules ainsi qu en chaleur. +CO2 + H2O Le muscle en activité consomme des nutriments dont le glucose : C6H12O4 C6H12O6 + 6 O2 énergie + CO2 + H2O énergie 6 CO2 + 6 H2O

2 CH1. L EFFORT PHYSIQUE NECESSITE DE L ENERGIE SUPPLEMENTAIRE 1. L effort augmente la consommation de nutriments A p19495 BILAN 1: La consommation en nutriments s accroit lors d un exercice physique. Les nutriments consommés par les muscles sont principalement le glucose et les acides gras. Ces nutriments proviennent du sang et de réserves de l organisme. Ces réserves sont localisées dans les muscles, le foie et les cellules adipeuses. Plus la puissance de l exercice est importante, plus l organisme puisera dans ses stocks. Exercice p 205 Lire p S auto-évaluer p 204

3 2. L effort augmente la consommation d O2 L organisme met en réserve le surplus de glucose issu des aliments. Grâce à ces réserves, il peut répondre à la demande plus importante en glucose lors d un effort. Mais l O2 ne se stocke pas. Pb : Comment l organisme parvient-il à augmenter son approvisionnement en O2? BILAN 2: La consommation en O2 s accroit lors d un exercice physique. La fréquence ventilatoire augmente (on respire plus vite) et le Volume Courant augmente (on respire plus fort) Cela entraine une augmentation du débit ventilatoire et donc une augmentation de l apport d O2 dans le sang. Débit ventilatoire = Fréquence ventilatoire X Volume Courant DV = (L.min ) FV X (cycles.min ) VC (L.cycle ) La consommation maximale d O2 est limitée (VO2max), ce qui limite la puissance de l effort. Le VO2max dépend : -de l âge -du sexe -de l état physique -de l entraînement Le VO2max donne une indication sur les capacités d endurance.

4 3. Exercice physique et prévention du surpoids BILAN 3: Le bilan énergétique (somme des entrées et des sorties d énergie) d un organisme doit être nul. Si les apports sont supérieurs aux dépenses, les réserves s accumulent sous forme de graisse et peuvent conduire au surpoids. Le sport plusieurs fois par semaine peut aider à réaliser un équilibre entre apports et dépenses énergétiques. La respiration cellulaire consomme préférentiellement les lipides lorsque l activité physique est d intensité modérée (50% de la VO2 max) et de longue durée (au moins 1h). VC

5 CH2. LA REPONSE DE L ORGANISME A L EFFORT PHYSIQUE les paramètres physiologiques qui varient lors d un effort Paramètre Abréviation Unité Fréquence ventilatoire = nombre de cycles ventilatoire (inspiration/expiration) par minute FR Cycles. min Volume courant : volume entrant dans les poumons à chaque inspiration VC L.cycle Volume d O2 consommé par le muscle VO2consommé L VO2 max : volume d O2 consommé au maximum en une minute par kg de l individu VO2max L.min.kg Fréquence cardiaque : nombre de battements cardiaques par minute. FC Battements.min VES L.battements Volume d éjection systolique : volume de sang éjecté à chaque systole. Pression artérielle : force exercée par le sang sur la surface interne de la paroi des artères PA mm Hg Débit ventilatoire (DV) : Volume d'air inspiré par minute. Débit ventilatoire (L.min) = fréquence ventilatoire X volume courant Débit cardiaque (DC): Volume de sang éjecté par les ventricules par minute. Débit cardiaque (L.min) = fréquence cardiaque X volume d éjection systolique DV = FV X VC DC = FC X VES

6 1. Les modifications cardiaques durant l effort Schéma du coeur vu en coupe face ventrale

7 Bilan 4 : Le cœur est un muscle creux, formé de deux pompes accolées : le coeur droit et le coeur gauche, qui ne communiquent pas. Le sang oxygéné circule dans le "coeur gauche", le sang peu oxygéné dans le "coeur droit". Le sang arrive au cœur par les veines, puis en repart par les artères. Lors d un effort physique, la fréquence cardiaque et le volume d éjection systolique augmentent ce qui entraine une augmentation du débit cardiaque. Le débit cardiaque est le volume de sang éjecté par l un ou l autre des ventricules et par unité de temps. Débit cardiaque = Fréquence Cardiaque X Volume d éjection systolique DC = (L.min ) FC X (battements.min ) VES (L.battements ) Cette augmentation du débit cardiaque va permettre un meilleur approvisionnement des muscles en activité en O2 et en nutriments. L augmentation du débit cardiaque entraine une augmentation de la pression artérielle (force exercée par le sang sur la surface interne des vaisseaux).

8 Transport Approvisionnement (vers les muscles) (du sang) EFFORT = BESOINS ACCRUS DES MUSCLES EN NUTRIMENTS ET O2 Apport accru en nutriments et O2 dans le sang Apport accru de sang vers les muscles + d O2 + de nutriments Ventilation : FV VC L organisme puise dans ses réserves Coeur FC VES L augmentation couplée des activités cardiaques et respiratoires permet donc d apporter d avantage de dioxygène et de nutriments aux muscles en activité. Les limites de l approvisionnement en dioxygène. Nous avons vu dans le chapitre précédent que le VO2max représente le volume maximal de dioxygène consommé en une minute par un individu, cette consommation restant stable au-delà d un certain niveau d effort. Compte tenu de l efficacité de la recharge du sang en dioxygène au niveau des poumons, le débit ventilatoire ne constitue jamais un facteur limitant du V.O2max : le sang artériel est toujours saturé en dioxygène quelle que soit l intensité de l effort. En revanche, l augmentation du débit cardiaque a des limites rapidement atteintes, principalement parce que la fréquence cardiaque ne peut pas augmenter indéfiniment

9 2. Les modifications circulatoires durant l effort Un muscle en activité peut avoir besoin d une irrigation 20 fois supérieure à celle d un muscle au repos. Or le débit cardiaque ne peut être multiplié que par 5. Problématique : Comment l organisation de l appareil circulatoire parvient-elle à irriguer suffisamment les muscles lors d un effort? Activité : p La Circulation pulmonaire est en série avec Circulation générale Schéma de la circulation sanguine. Valvules auriculo-ventriculaires Valvules artérielles Si les organes étaient en série, seuls les 1ers recevraient du sang oxygéné!

10 circulation pulmonaire REPOS Constriction des artérioles Fermeture des sphincters circulation générale EFFORT Vasodilatation des artérioles Ouverture des sphincters

11 Bilan 5 : Le sang effectue dans le corps ce qu on appelle une double circulation : la partie droite du cœur est le moteur de la circulation pulmonaire et la gauche est le moteur de la circulation générale. Le coeur possède des valvules qui imposent un sens unique à la circulation du sang et une cloison qui évite une communication entre les 2 parties Les deux circuits (pulmonaire et général) sont en série puisque tout le sang ayant parcouru le premier parcourt ensuite le second : le débit est le même dans les 2 circuits. Cela permet la recharge en dioxygène de l ensemble du volume sanguin. Dans la circulation générale, les organes sont en dérivation ce qui permet 2 choses : 1. une irrigation simultanée de tous les organes par un sang oxygéné. 2. une diminution du débit sanguin au niveau de certains organes au profit des organes impliqués dans l activité physique (muscles, coeur et peau). (voir schéma ci-dessous)

12 La disposition en dérivation va permettre une répartition inégale du flux sanguin entre les différents organes : Les organes n intervenant pas dans l activité physique (rein, appareil digestif ) voient leur débit sanguin diminuer au profit de ceux qui sont actifs (muscles, peau, coeur). Cette distribution préférentielle est due à une vasodilatation ou constriction des artérioles et à une ouverture ou fermeture des sphincters au niveau des capillaires sanguins. (voir doc.4 p211) REPOS EFFORT L augmentation du débit cardiaque d une part, la redistribution des flux sanguins grâce à l irrigation en dérivation des différents organes d autre part, permettent un apport préférentiel d O2 aux muscles en activité.

13 3. Sport et santé ventilatoire, cardiaque et vasculaire DM Fonction cardio-respiratoire et pratique d un sport. Bilan 6 : Les contre-indications à la pratique d un sport de manière intensive sont nombreuses. En particulier, un bon état cardio-respiratoire est important. C est pourquoi une visite médicale doit précéder toute pratique sportive. Cette visite médicale pourra mettre en évidence des difficultés comme un souffle au cœur, de l asthme,de l hypertension artérielle ou de de l athérosclérose et impliquer alors l adoption de règles de vie particulières ou d actes médicaux spécifiques. Un entraînement régulier favorise :. une augmentation du volume d éjection systolique au repos comme à l effort. une diminution de la fréquence cardiaque au repos.. un accroissement de l irrigation sanguine. Une diminution de la pression artérielle. Hypertension artérielle : Maladie due à une pression excessive du sang sur la paroi d une artère. Cela peut endommager l artère et provoquer sa rupture. Athérosclérose : Maladie provoquée par des dépôts de graisses (cholestérol = corps gras présent dans le sang) qui s'accumulent sur la paroi d'une artère. Ces dépôts réduisent le calibre du vaisseau et ralentissent le débit sanguin, entraînant ainsi une fatigue cardiaque excessive.