Chapitre B : Physiologie du sport. Pb : comment expliquer les modifications de notre corps pendant une course à pied?

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1 Chapitre B : Physiologie du sport Pb : comment expliquer les modifications de notre corps pendant une course à pied? Quelques évidences : Au cours d un effort physique, ce sont les muscles qui sont sollicités. Un muscle pour se contracter et se décontracter a besoin d énergie. Cette énergie provient de la respiration cellulaire qui se déroule dans les mitochondries : Glucose + dioxygène dioxyde de carbone + eau + énergie C 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O ATP Le dioxygène provient de l air atmosphérique, il rentre par les poumons Le glucose provient de l alimentation, il rentre par l intestin Glucose et dioxygène sont ensuite apportés directement au muscle par le sang mis en mouvement par le cœur. I/ Les modifications au niveau du cœur Pb : Comment le cœur pompe-t-il efficacement le sang dans l organisme? Voir TP dissection A chaque contraction cardiaque, le muscle cardiaque chasse du sang dans les vaisseaux sanguins, en particulier vers les muscles qui ont des besoins accrus lors d un effort. Veine cave supérieure Artère aorte Artère pulmonaire Veines pulmonaires OREILLETTE GAUCHE OREILLETTE DROITE 2 Valvules auriculoventriculaire Veine cave inférieure 2 Valvules ventriculoartérielle VENTRICULE GAUCHE VENTRICULE DROIT Schéma cœur en coupe en vue ventrale A connaitre Le cœur est donc constitué de 2 pompes accolées : cœur droit et cœur gauche. Le sang arrive au cœur via les veines. Le sang part du cœur via les artères. Les valvules imposent un sens de circulation unique du sang dans le cœur : veines puis oreillettes puis ventricules puis artères. L. Guérin Page 1 sur 7 EABJM

2 A chaque contraction cardiaque, un certain volume de sang est éjecté par la contraction des ventricules : c est le VES ou volume d éjection systolique ; exprimé en ml par contraction La fréquence cardiaque est le nombre de contraction cardiaque par unité de temps ; exprimé en bpm Le débit cardiaque est donc le produit des deux : DC = FC x VES en ml/min en bpm en ml Pb : quelles sont les modifications cardiaques au cours d un effort physique? Voir TP cardiologie Au cours de l effort physique, la fréquence cardiaque augmente (proportionnellement avec l intensité de l effort ou la vitesse). Remarque : la fréquence cardiaque cependant ne peut dépasser une valeur seuil. La fréquence cardiaque maximale s obtient par la formule empirique suivante : 220 âge. Ainsi le débit cardiaque augmente fortement au cours d un effort physique et peut passer de 5 L/min à 30 L/min grâce à l augmentation combinée de la FC et du VES. Ceci permet un apport supérieur en sang aux organes en particulier les muscles sollicités. Diastole = repos = décontraction cardiaque Systole = activité = contraction cardiaque Cycle cardiaque - Belin doc 5 page 209 Les bruits du cœur : C est la présence de valvules entre oreillette et ventricule (= valvules auriculo-ventriculaire) puis entre ventricules et artères (= valvules artérielles) qui impose une circulation à sens unique dans les vaisseaux : L. Guérin Page 2 sur 7 EABJM

3 VG artère aorte artériole capillaire d un organe veinule veines caves OD VD artère pulmonaire capillaire dans poumons veine pulmonaire OG VG En rouge = sang oxygéné En bleu = sang non oxygéné II/ Les modifications au niveau des poumons Pb : quelles sont les modifications respiratoires au cours d un effort physique? Voir TP respiration Volume respiratoire [L] Enregistrement des paramètres respiratoires chez un élève de seconde au REPOS Volume respiratoire [L] Enregistrement des paramètres respiratoires chez un élève de seconde A L EFFORT L. Guérin Page 3 sur 7 EABJM

4 Fréquence respiratoire [cycles par minute] Amplitude [L] Repos Effort Comparatif respiratoire La fréquence respiratoire (= FR) augmente ; exprimée en cpm soit cycles (= inspiration puis expiration) par minute. Le volume respiratoire (= VR) augmente : c est le volume d air qui rentre/sort dans les poumons au cours d une inspiration/expiration ; exprimé en volume d air en L au cours d un cycle. Débit respiratoire : DR = FR x VR ; exprimé en L (d air) / min Ainsi au cours d un effort le Débit respiratoire peut passer de 5 L/min au repos à 120 L/min en activité. III/ Une limite physiologique : le VO 2 max Pb : qu est-ce que le VO2 max? Comment le mesurer? Voir TP athlétisme Au cours d un effort physique croissant, le besoin d énergie par les muscles est également croissant. Aussi, le volume de dioxygène consommé par les muscles augmente. Cependant quand l effort physique atteint une certaine intensité, le volume de dioxygène consommé n augmente plus : l organisme a atteint sa consommation maximale de dioxygène appelée VO 2 max ; exprimée ml/kg/min. Le VO2 max se calcule facilement par la méthode d extrapolation. On mesure conjointement la fréquence cardiaque et la consommation de dioxygène chez une personne pour construire le graphique suivant : au repos en marche lente en course lente L. Guérin Page 4 sur 7 EABJM

5 Cet athlète est âgé de 40 ans, sa fréquence cardiaque maximale est donc de : 180 bpm Sachant que le VO 2 max est atteint à la FC max, par lecture graphique on trouve une valeur de 5.1 L/min Or cet athlète pèse 69 Kg. Le VO 2 max vaut donc 5.1 / 69 * 1000 = 73 ml/kg/min. Remarque : en EPS, le cycle athlétisme débute par un test VMA (Vitesse Maximale Aérobie) ; exprimé en Km/h. Cette vitesse correspond à la vitesse maximale qui vous permet de produire un effort tout en conservant un métabolisme type respiratoire. Vous pouvez bien sûr courir plus rapidement que votre VMA (sur un sprint) mais dans ce cas il n y a plus assez de dioxygène et le métabolisme bascule dans la fermentation. VMA et VO2 max sont donc liés : Pour info, VO 2 max = 3.5 * VMA L. Guérin Page 5 sur 7 EABJM

6 IV/ Une distribution sanguine efficace vers les muscles A/ Deux circulations en série Pb : comment apporter plus de sang (O2 et glucose) au muscle au cours d un effort? La double circulation sanguine permet d oxygéner au maximum le sang au cours d un effort physique : Circulation pulmonaire pour apporter le sang au poumon afin de décharger en CO 2 et de charger l O 2. Circulation générale pour apporter le sang aux organes, dont le muscle, afin d apporter l O 2 et les nutriments et prendre en charge les déchets comme le CO 2. Les 2 circulations en série permettent donc un approvisionnement optimal aux muscles. B/ Des circulations en parallèle < Schéma de la double circulation sanguine La circulation en parallèle des organes de la circulation générale permet de réguler la masse sanguine et de la diriger préférentiellement vers les muscles sollicités au dépend d autres organes moins impliqués par l effort comme le système digestif. En effet il existe de minuscules sphincters autour des capillaires sanguins qui sont capables : o en se décontractant de favoriser le débit en aval dans l organe cas (a) o en se contractant de limiter le débit en aval dans l organe cas (b) L. Guérin Page 6 sur 7 EABJM

7 Tableau comparatif du débit sanguin dans les principaux organes Quelques valeurs pour info L. Guérin Page 7 sur 7 EABJM