Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice Description des phénomènes - Exercice dynamique versus exercice statique - Augmentation du débit cardiaque - augmentation de la fréquence cardiaque - augmentation du volume d'éjection systolique - Redistribution du débit cardiaque - vasodilatation - vasoconstriction - Diminution des résistances périphériques totales - Augmentation de la pression artérielle moyenne Mécanismes adaptatifs - neurologiques - humoraux

Description des phénomènes

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice - Exercice dynamique versus exercice statique

Exercice musculaire dynamique Exercice musculaire statique Résistances périphériques diminuées Résistances périphériques augmentées Effets sur la pression artérielle < effets sur la fréquence cardiaque. Effets sur la pression artérielle > effets sur la fréquence cardiaque. Volume d'éjection systolique augmenté Volume d'éjection systolique diminué Débit sanguin très augmenté Débit sanguin normal ou diminué

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Evolution de la fréquence cardiaque (FC), du débit sanguin (Q) et de la consommation d'oxygène (VO2) au début d'un exercice d'intensité faible. -1 Fréquence cardiaque (battements.min ) 120-1 VO2 (ml.min ) 1000 100 FC 800 80 60 40 20 Q VO2 FC Q VO2 600 400 200 0 0 0 1 2 3 4 temps (minutes)

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Relation linéaire entre le débit cardiaque et la consommation d'oxygène.

-1 Débit cardiaque (l.min ) 35 30 Athlète d'endurance 25 20 Sédentaire 15 10 5 0 2,0 3,0 4,0 5,0 Consommation d'oxygène

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Cette augmentation du débit cardiaque est le résultat : - d'une augmentation de la fréquence cardiaque - d'une augmentation du volume d'éjection systolique

-1 Fréquence cardiaque (battements.min ) 200 170 140 110 80 50 20 Sédentaire Athlète d'endurance 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Consommation d'oxygène

-1 Fréquence cardiaque (battements.min ) 200 170 enfants adultes jeunes adultes 60 ans 140 110 80 50 20 0 20 40 60 80 100 % V max O2

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Cette augmentation du débit cardiaque est le résultat : - d'une augmentation de la fréquence cardiaque - d'une augmentation du volume d'éjection systolique

Volume ventriculaire (ml) 120 90 60 V T D VES V E S 30 VTS 0 0,5 seconde 0 0,5 Repos allongé Exercice Volume ventriculaire au cours de la révolution cardiaque : effets de l'exercice

Volume ventriculaire (ml) 160 140 120 90 60 30 V E S V E S seconde 0 0,5 Sédentaire 0 0,5 Athlète d'endurance Volume ventriculaire au cours de l'exercice : effets du niveau de performance aérobie

Volume d'éjection systolique (ml) 120 90 60 30 0 Fréquence cardiaque 60 100 140 180 Evolution du volume d'éjection systolique à l'exercice dynamique

-1 Débit cardiaque (l.min ) 35 30 Athlète d'endurance 25 20 Sédentaire 15 10 5 0 2,0 3,0 4,0 5,0 Consommation d'oxygène

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Redistribution du débit cardiaque - vasodilatation - vasoconstriction

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Redistribution du débit cardiaque - vasodilatation - au niveau des muscles actifs vasodilatation artériolaire ouverture des capillaires vasodilatation ascendante - au niveau coronaire - au niveau cutané lors d'un exercice prolongé (thermolyse)

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Redistribution du débit cardiaque - vasodilatation - vasoconstriction artérielle - splanchnique - rénale - des muscles inactifs - cutanée dans un premier temps veineuse - cutanée (début d'exercice) - musculaire

Mécanismes

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Mécanismes - Neurologiques - Métaboliques

Actions du système sympathique et du système parasympathique sur la fréquence cardiaque au cours de l'exercice musculaire. Parasympathique freinage accélération Sympathique 0 20 40 60 80 100 % V max O2

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique Mécanismes neurologiques - Co-activations centrales - Afférences musculaires - Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

Co-activation centrale (irradiation corticale) Aires motrices corticales Centre subthalamique Centres cardio-vasculaires du tronc cérébral Vers les motoneurones Levée du freinage parasympathique

Activité du système parasympathique au cours de l'exercice musculaire. Parasympathique 0 20 40 60 80 100 % V max O2

Afférences musculaires mécanorécepteurs de type III + Afférences musculaires chémorécepteurs de type IV Système nerveux central Augmentation de l'activité sympathique Vasoconstriction

Activité du système sympathique au cours de l'exercice musculaire. Sympathique 0 20 40 60 80 100 % V max O2

Barorécepteurs aortiques et carotidiens Potentiels d'action (nerfs de Hering et Cyon) Pression artérielle basse Pression artérielle normale P Pression artérielle élevée

Barorécepteurs aortiques et carotidiens Régulation de la pression artérielle Noyau du faisceau solitaire Centres bulbaires Nerfs vagues Centre cardio-pneumo-entérique Centre cardio-accélérateur Centres vaso-moteurs bulbaires Centre vaso-presseur Centre vaso-dilatateur noeud sinusal Effet chronotrope _ Nerfs sympathiques cardiaques Centres sympathiques médullaires Effet inotrope + Effet chronotrope + Nerfs sympathiques (artères, artérioles et veines)

100 80 60 40 20 Point consigne Fréquence des potentiels d'action des barorécepteurs 100 80 60 40 20 Activité du système sympathique 0 100 200 300 Pression dans le sinus carotidien (mm Hg)

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l exercice Activité sympathique Repos Le point de consigne du réflexe barorécepteur correspond au maximum de la sensibilité de la réponse. Au repos, le pression artérielle serait proche du point consigne. 0 40 80 120 160 200 Pression artérielle (mm Hg)

Barorécepteurs aortiques et carotidiens P Nerfs vagues Réactions à une augmentation de la pression artérielle Noyau du faisceau solitaire Centres bulbaires Noyau du faisceau solitaire Centre cardio-pneumo-entérique Centre cardio-accélérateur Centres vaso-moteurs bulbaires Centre vaso-presseur Centre vaso-dilatateur Effet chronotrope _ noeud sinusal Nerfs sympathiques cardiaques Centres sympathiques médullaires Effet chronotrope + Bradycardie Effet inotrope + Nerfs sympathiques (artères, artérioles et veines) Vasodilatation passive

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l exercice Activité sympathique Repos La pression artérielle est élevée à l exercice. Contrairement à ce qui est observé, l activité du réflexe barorécepteur devrait donc s accompagner d une diminution de l activité sympathique,. 0 40 80 120 160 200 Pression artérielle (mm Hg)

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l exercice Activité sympathique Exercice Repos 0 40 80 120 160 200 Pression artérielle (mm Hg)

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l exercice Activité sympathique A l exercice, le point consigne serait déplacé vers une valeur de pression plus élevée. Repos Déplacement du point consigne 0 40 80 120 160 200 Pression artérielle (mm Hg)

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l exercice Activité sympathique Repos Exercice Bien que la pression artérielle soit augmentée à l exercice, le réflexe barorécepteur agit donc comme s il y avait une hypotension 0 40 80 120 160 200 Pression artérielle (mm Hg)

Barorécepteurs aortiques et carotidiens Nerfs vagues Réactions à une diminution de la pression artérielle Noyau du faisceau solitaire Centres bulbaires Noyau du faisceau solitaire Centre cardio-pneumo-entérique Centre cardio-accélérateur Centres vaso-moteurs bulbaires Centre vaso-presseur Centre vaso-dilatateur Effet chronotrope _ noeud sinusal Nerfs sympathiques cardiaques Centres sympathiques médullaires Effet chronotrope Tachycardie Effet inotrope + + Nerfs sympathiques (artères, artérioles et veines) Vasoconstriction active

Irradiation corticale Commande motrice Stimulation du système sympathique Ordre de vasoconstriction généralisée Contraction musculaire Production locale de métabolites vasodilatateurs Vasoconstriction rénale Vasoconstriction du territoire splanchnique Vasoconstriction des muscles inactifs Vasodilatation plus ou moins importante des muscles actifs

Ordre de vasoconstriction généralisée Production locale de métabolites vasodilatateurs Vasodilatation plus ou moins importante des artérioles des muscles actifs

innervation sympathique récepteurs alpha vasoconstricteurs récepteurs bêta vasodilatateurs

Métabolites musculaires potentiellement vasodilatateurs Adénosine + K + H Hypoxie CO 2 etc...

Effet de l élévation du flux sanguin sur la production de monoxyde d azote ( NO) par les cellules endothéliales flux sanguin élevé contrainte de cisaillement sur la paroi production endothéliale de NO Relâchement des fibres musculaires lisses

Effet de l élévation du flux sanguin sur la production de monoxyde d azote ( NO) par les cellules endothéliales dilatation vascualaire diminution des vitesses diminution des contraintes baisse de production de NO

Métabolites vasodilatateurs Vasodilatation artériolaires Ouverture des capillaires Augmentation du débit sanguin musculaire Augmentation du débit dans les troncs artériels en amont Augmentation des contraintes endothéliales et production de NO Dilatation des gros troncs artériels en amont des muscles actifs