Physiologie et biologie du sport Introduction : Physiologie et performance sportive Dans toute pratique sportive, le sportif effectue un travail dont le résultat est la performance motrice. Celle-ci est réalisée en utilisant d une part de l énergie ( physiologie ) et d autre part les informations pour produire une réponse cohérente en fonction des contraintes environnementales ( psychique ). I. L organisme face à l effort physique Lorsqu on passe d un état de repos relatif ( dépense énergétique faible ) à un état d exercice plus intense ( dépense énergétique plus élevée ), l organisme doit s adapter afin de compenser cette augmentation d énergie. Pour cela, il y a : - Augmentation du rythme respiratoire - Augmentation du rythme cardiaque - Production de chaleur - Coloration de la peau
II. Organisation des systèmes asservis à la fonction musculaire
1. L appareil respiratoire III. Adaptation ventilatoire Il a pour rôle de fournir de l oxygène au sang et d expulser du corps des déchets constitués principalement de CO₂. Ces échanges gazeux ont lieu au niveau des poumons. ( photo de l AR ) 2.La respiration a. la respiration pulmonaire La respiration correspond à 2 mécanismes : L inspiration qui fournit l oxygène de l air à l organisme et l expiration qui permet d éliminer le CO₂. Cet échange gazeux se produit au niveau des poumons, dans les alvéoles pulmonaires, grâce à une différence de pression ( un gaz passe du milieu le plus concentré vers le moins concentré ) b. la respiration cellulaire Elle correspond à la consommation d oxygène au niveau de la cellule pour dégrader le glucose et les lipides en produisant du CO₂ ( déchet de dégradation ). L échange gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires s effectue par diffusion ( dite alvéo-capillaire ) grâce à un mécanisme appelé la ventilation pulmonaire qui correspond à l ensemble des mouvements respiratoires assurant le renouvellement de l air passant par les poumons. La respiration est un phénomène automatique et inconscient. 3. Circulation et échanges gazeux Lors de l inspiration, l air entre dans les poumons via la cavité nasale et la trachée et l oxygène contenu dans l air passe à travers la paroi des alvéoles pulmonaires. Il se fixe alors dans les capillaires sanguins directement sur les globules rouges ( hématies ).
A l inverse, le CO₂ dissous dans le plasma sanguin passe, lui, dans le sens inverse du sang vers l air pulmonaire pour être expulsé par l expiration. Rq : Au niveau de la cellule, grâce à la circulation sanguine, l oxygène est transporté jusqu aux organes puis jusqu aux cellules où se produit la respiration cellulaire ( l oxygène est consommé et le CO₂ produit ). Ce CO₂ produit est dissous dans le plasma sanguin puis est réacheminé vers les poumons par la circulation sanguine veineuse pour être expulsé enfin par le mécanisme d expiration. 4. Adaptation à l effort Au repos, le débit ventilatoire est de 7 l/mn ; à l effort il peut atteindre 60 à 70 l/mn. a. Adaptation à court terme à l effort d endurance et de résistance En début d exercice, l augmentation de la ventilation se fait en 2 temps : Première phase rapide La puissance de l exercice détermine une augmentation de la fréquence et de l amplitude des mouvements respiratoires. Deuxième phase lente Cette phase correspond à l adaptation fine du débit ventilatoire. L augmentation des ions H+ ( libérés lors de la contractio musculaire ) sensibilise les récepteurs centraux qui, en réponse, augmentent le débit ventilatoire permettant l élimination du CO₂. L élévation de la température augmente également la ventilation. Lors d un effort de type endurance L offre et la demande d oxygène sont en équilibre : c est le second souffle. Lors d un effort de type résistance L équilibre est rompu : le demande en oxygène est plus importante et la production élevée de gaz carbonique provoque l essoufflement. En fin d exercice, on observe 2phases : Première phase ( rapide ) La ventilation va chuter.
Deuxième phase En début d exercice, l adaptation cardio-respiratoire demande une certaine inertie et ne peut pas répondre immédiatement à la demande de l organisme. Il va se créer une dette d oxygène que l organisme devra payer. Cette 2 ème phase correspond au paiement de la dette. Cette phase est d autant plus longue que le déficit en oxygène est important ( filière anaérobie ) et que l athlète est peu entraîné. b. Adaptation à long terme à l effort d endurance et de résistance Le système respiratoire s adapte aux efforts auxquels il est soumis : - Augmentation de la cage thoracique - Augmentation de la résistance des muscles respiratoires - Augmentation de l équivalent respiratoire : ( rapport entre le nombre d air ventilé par litre d oxygène consommé ) Au repos il est de 20/1 ;pour des efforts modérés, il passe à 25/1 Pour des efforts maximum chez un sujet non entraîné, il passe à 30-35. Pour les athlètes d endurance jusqu à 40-45. - Augmentation de la capacité aérobie si travail spécifique pour augmenter le VO₂ max. 5. VO₂ max Chaque athlète devrait développer le système d oxygène ( voie aérobie ). Le VO₂ max atteint son maximum à la fin de la puberté et décroît ensuite progressivement. Le VO₂ max est un indicateur de performance et sert de base à tout entraînement mais le test pour calculer le VO₂ max n est pas facile à mettre en pratique. Il existe une corrélation entre le VO₂ max et la vitesse maximale aérobie ( VMA ). La VMA correspond à la consommation maximale d oxygène. Pour déterminer la VMA, il existe différents tests : Luc Léger, Cooper, ½ Cooper
test de ½ Cooper : le sujet doit courir sur une piste d athlétisme la plus grande distance possible en 6minutes ( le départ ne doit être ni trop rapide ni trop lent pour éviter de fausser les résultats du test.) Une fois le test fini, il faut diviser cette distance par 100. 6. Intérêt de l échauffement et de la récupération active L échauffement permet d atteindre progressivement un fonctionnement optimal : équilibre aérobie. Une récupération active assure la reconstitution des réserves d oxygène et le remboursement de la dette d oxygène.