Adaptations cardio-vasculaires à l exercice chronique. I) Organisation générale de l appareil circulatoire. 1) La fonction circulatoire (de distribution) 2) Les grandeurs de la circulation a) Le débit cardiaque b) Le volume d éjection systolique c) La fréquence cardiaque d) La pression artérielle 3) Le réseau de distribution : les vaisseaux a) la vasomotricité b) la compliance c) évaluation de la rigidité des artères
I) Organisation générale de l appareil circulatoire. 1) La fonction circulatoire (de distribution) Elle permet d assurer les besoins en nutriments des différents organes du corps Apport en O2 et en nutriments Evacuation du CO2 et des déchets
La fonction de distribution est assurée par: une pompe : le cœur un réseau de distribution : les artères un site d ajustement de la résistance circulatoire : les artérioles un site d échange : les capillaires un collecteur : les veines
Oxygénation du sang Distribution nutriments et evacuation déchets
Rappel sur le cœur : anatomie
Le cycle cardiaque - la phase de contraction isovolumique - la phase d'éjection - la phase de relaxation isovolumique - la phase de remplissage CI: Contraction isovolumique FAo: Fermeture aortique FM: Fermeture mitrale OAo: Ouverture aortique OM : Ouverture mitrale PAo: Pression aortique POG: Pression de l'oreillette gauche PVG: Pression ventriculaire gauche RI: Relaxation sovolumique RV : Remplissage ventriculaire lent RVR: Remplissage ventriculaire rapide SA: Systole auriculaire
Contraction isovolumique Ejection Relachement isovolumique Remplissage ventriculaire Systole auriculaire
2) Les grandeurs de la circulation a) Le débit cardiaque : volume de sang qui passe par le cœur en 1 minute. DC = VES X FC Il est de 5 à 6 L/min au repos.
b) Le volume d éjection systolique (VES) : volume de sang pompé à chaque battement par le ventricule gauche. Il varie entre 50 et 70 ml au repos. 3 facteurs interviennent sur le VES : - le volume télédiastolique - la fraction d éjection - le volume télésystolique
c) La fréquence cardiaque : en battements par minute. Elle doit s adapter en permanence pour réguler le DC.
d) Comment le DC peut-il varier? Action sur la FC Le système nerveux sympathique (SNS) intervient pour augmenter la FC : effet chronotrope positif. Le système nerveux parasympathique (SNP) intervient pour diminuer la FC : effet chronotrope négatif. Exemples : stress, hémorragie, orthostatisme
Action sur la contractilité du coeur Contrôle intrinsèque de la force contractile : Loi de Starling : quand les ventricules sont dilatés, les fibres myocardiques sont étirées, et cet allongement augmente la force de contraction. Contrôle extrinsèque de la force contractile : le SNS agit sur la vidange ventriculaire, et augmente donc le VES.
d) La pression artérielle : c est la manifestation des chocs continuels du sang contre sa proi interne. La pression : phénomène pulsatile
La pression exerce des forces perpendiculaires sur la paroi. La pression est à l origine de «contraintes circonférentielles» Le passage du sang sur la paroi est la cause de «contraintes de cisaillement»
3) Le réseau de distribution : les vaisseaux La média est formée de fibres musculaires lisses et de feuillets d'élastine. L intima est formée dans les gros vaisseaux de l endothélium.
a) La vosomotricité : les vaisseaux sont capables d ajuster leur diamètre (et donc la résistance) afin de réguler le débit sanguin musculaire Origine nerveuse vasoconstriction (action sympathique) Origine endothéliale vasodilatation (action du NO)
b) La compliance des artères Lorsque le sang est éjecté du VG, il déforme la paroi de l aorte et crée une onde qui se propage le long de l arbre artériel : l onde de pouls. C est cette onde que l on palpe.
Pourquoi la compliance des artères est-elle une propriété essentielle? Ejection systolique. Gros volume de sang éjecté du cœur. Résistances circulatoires trop importantes pour que ce volume s écoule «en une fois». Stockage d une grande partie du volume. Restitution pendant le remplissage du cœur. Ce stockage est rendu possible par la compliance de la paroi aortique
c) Evaluation de la rigidité des artères On peut utiliser une méthode indirecte : la mesure de la VOP.
II) Adaptations cardiaques et circulatoires à l exercice aïgu. 1) Augmentation du DC la FC le VES 2) La différence artério-veineuse des gaz du sang 3) La pression artérielle 4) Les débits sanguins locaux 5) Les résistances périphériques.
Introduction Le transport d O2 vers les muscles dépend : des possibilités d adaptation du DC. de la différence de concentration en 02 et CO2 entre le sang artériel et le sang veineux. des mécanismes vasculaires périphériques (redistribution du débit sanguin ; diminution des résistances périphériques).
I) Le débit cardiaque Le débit cardiaque augmente de façon linéaire avec la consommation d O2. Il y a une relation entre DC max et VO2max. Le facteur limitant de la VO2max serait donc le DC max
a) La Fréquence Cardiaque brusquement lors du démarrage de l exo. elle se stabilise lentement jusqu à une valeur d équilibre. Ce délai d équilibre dépend de la puissance imposée et de l entrainement du sujet.
b) Le Volume d Ejection Systolique Lors d exercice d intensité croissante, le VES augmente avec la puissance jusqu à environ 50% de VO2max. Au delà, l augmentation du DC dépend uniquement de la FC
II) La différence artério-veineuse des gaz du sang. Correspond à la différence de contenu en O2 entre sang artériel et sang veineux : Ca 02 - Cv O2 La Ca 02 dépend de : - contenu du sang en hémoglobine. - saturation de l Hb pour l O2. - de la capacité de transport de l O2 par l Hb.
L hémoglobine transporte 1,34 ml d O2 / g d Hb Dans 100 ml de sang : 13 à 15 g d Hb Saturation de l Hb pour l O2 : 98 % Ca O2 = saturation en 02 (98%) X 15g X 1,34 = 19,6 soit environ 20 ml d O2 pour 100 ml de sang Cv O2 = 80 X 15 X 1,34 = 16 ml d O2 pour 100 ml de sang Diff a.v. = 20-16 = 4 ml
A l exercice, l Hb libère plus facilement l O2 du sang artériel, laissant moins d O2 dans le sang veineux : la différence a.v. va augmenter grâce à la diminution de Cv 02. La Cv O2 peut diminuer jusqu à 4 ml à l exercice, soit une différence a.v. de 16 ml.
A partir de la diff a.v., on peut connaître la consommation d O2, grâce l équation de Fick : V02 = DC x (Ca O2 - Cv 02) Exemple : au repos VO2 = 5 000 ml de sang /min x 4 ml d O2 / 100 ml de sang = 200 ml d O2 / min = 0,2 L/min àl exercice VO2 = 30 000 X 16 = 4800 = 4,8 L/min
3) La pression artérielle L augmentation du DC à l exercice entraîne des variations de la PA. Cette élévation dépend de la puissance de l exercice. Elle est à l origine de contraintes plus importante au niveau de la paroi des vaisseaux.
4) Les débits sanguins locaux - L augmentation du débit sanguin dans les muscles est la conséquence de l augmentation de la PA moyenne (meilleure perfusion) et de la réduction des résistances périphériques. - Le débit sanguin au niveau des muscles peut augmenter de 40 à 50 fois / repos (ouverture des cappilaires). - Les débits splanchniques, hépatiques, rénaux diminuent de 10 à 20%. - Le débit cérébral est inchangé.
5) Les résistances périphériques A l exercice, on a une diminution des RP, qui permet de dériver vers les muscles une partie essentielle du DC : - augmentation T C (vasorelaxation cutanée) - diminution de la disponibilité en 02 - intervention des métabolites locaux : ils sont à l origine d une hyperémie fonctionnelle (C02, H+, K+) - augmentation du relargage de NO dû aux forces de cisaillement du sang sur les parois forte action vasodilatatrice. - action vaso-relaxante sur les artérioles du muscle strié squelettique par une levée du tonus sympathique.