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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

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Page 1: Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice … · La réponse d'urgence de type « » décrite par W . Cannon, était considérée comme la en fonction de la situation. longtemps

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice

- 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

- neurologiques- humoraux

Description des phénomènes

Mécanismes adaptatifs

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Description des

phénomènes

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice

- Exercice dynamique versus exercice statique

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Exercices dynamiques et exercices statiques Il est classique d’opposer exercices dynamiques et exercices statiques :

• les exercices dynamiques consistent en mouvements réalisés à une fréquence plus ou moins élevée ; les contractions musculaires sont intermittentes et séparées d’intervalles de relâchement musculaire pendant lesquels les conditions sont favorables à l’irrigation musculaire (vasodilatation musculaire) ;

• les exercices statiques consistent en contractions plus ou moins intenses et prolongées en condition isométrique (pas de déplacement articulaire) pendant lesquelles l’irrigation sanguine est bloquée.

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50

110

80

20

% V maxO2

40 60 80 100

Pression artérielle (mm Hg)

140

170

200

200

P.A. Diastolique

P.A. Moyenne

P.A. Systolique

Relation entre l’intensité d’exercice et la pression artérielle

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Les exercices isométriques (statiques) s’accompagnent d’un arrêt de l’irrigation musculaire lorsque la force dépasse 25 à 30 % de la force maximale isométrique. Les exercices isométriques s’accompagnent donc d’une diminution du volume d’éjection systolique (VES). La fréquence cardiaque augmente pendant ces exercices. Le débit sanguin (Q) de la grande circulation diminue ou reste stable si l’augmentation de VES compense la baisse de VES (Q = FC.VES).

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70 80 100 110 12090

130

140

150

160

170

180

120

Pression artérielle systolique(mm Hg)

Fréquence cardiaque (bpm)

Relation entre fréquence cardiaque et p ress ion a r té r i e l l e au cou rs d’exercices musculaires isométriques.

d’après Kahn et coll. 1984

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50

110

80

20

% V maxO240 60 80 100

Pression artérielle (mm Hg)

140

170

200

200

Pression Artérielle Systoliqueau cours d’exercices statiques

adapté d’après Kahn et coll. 1984

Relation entre l’intensité d’exercice et la pression artérielle

75 95 115 135 155 175 195

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50

110

80

20

% V maxO240 60 80 100

Pression artérielle (mm Hg)

140

170

200

200

Relation entre intensité d’exercice et pression artérielle systolique :comparaison entre exercices statiques et dynamiques

75 95 115 135 155 175 195

Exercices statiquesExercices dynamiques

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Exercice musculaire dynamique Exercice musculaire statique

Débit sanguin normal ou diminuéDébit sanguin très augmenté

Résistances périphériques diminuées Résistances périphériques augmentées

Volume d'éjection systolique diminuéVolume d'éjection systolique augmenté

Effets sur la pression artérielle > effets sur la fréquence cardiaque.

Effets sur la pression artérielle < effets sur la fréquence cardiaque.

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

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50

110

80

20

% V maxO2

40 60 80 100

Pression artérielle (mm Hg)

140

170

200

200

P.A. Diastolique

P.A. Systolique

Relation entre l’intensité d’exercice et la pression artérielle mesurée avec un brassard

(athlète d’endurance)

Cathéter

Brassard

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Relation linéaire entre le débit cardiaque et la consommation d'oxygène.

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20

60

40

0

temps (minutes)2 3 4

-1Fréquence cardiaque (battements.min )

80

100

120

10

VO2

FC

FC

QVO2

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.

Q

200

600

400

0

800

1000-1VO2 (ml.min )

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V = Q (Ca - Cv )O2 O2 O2x

V = Q (Ca - Cv )O2 max max O2 O2 maxx

En première approximation, on peut écrire :

V = consommation d’oxygèneO2

Q = débit sanguin

Ca = contenu artériel en oxygèneO2

Cv = contenu veineux en oxygèneO2

Equation de Fick et VO2

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V =O2 x Q [(Ca - CV ) ]O2 O2

débit cardiaque

différence artério-veineusedifférence artério-veineuse

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10

20

15

5

Consommation d'oxygène2,0 3,0 4,0 5,0

-1Débit cardiaque (l.min )

0

25

30

35

Sédentaire

Athlète d'endurance

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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

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50

110

80

20

Consommation d'oxygène2,0 3,0 4,0 5,0

-1Fréquence cardiaque (battements.min )

140

170

200

Athlète d'endurance

Sédentaire

1,00

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Fréquence cardiaque maximale

La fréquence cardiaque atteint une fréquence très élevée au cours d’un exercice intense et prolongée correspondant à une consommation d’oxygène proche du maximum. La valeur de cette fréquence maximale à l’exercice dépend en particulier des facteurs suivants :

- l’âge,

- le type d’exercice (course > vélo > exercices réalisés uniquement avec les membres supérieurs).

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Fréquence cardiaque maximale réelle ou estimée

La fréquence cardiaque maximale (FCmax) peut être mesurée ou estimée.

La formule la plus connue donnant la fréquence cardiaque maximale en fonction de l’âge est la suivante :

FCmax = 220 – Age

Où Age correspond à l’âge du sujet en années.

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Cette formule n’est qu’indicative. La différence entre la valeur réelle et la valeur estimée peut dépasser 10 bpm D’autres formules qui ne sont probablement pas plus précises, ont été proposées : - FCmax = 217 - 0.85 Age (Miller) - FCmax = 206 - 0.71 Age (Londeree et Moeschberger)

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% VO2pic pédalage deux membres inférieurs20 40 60 80 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

d’après Shephard et coll.

d’après Le Chevalier et coll.

Pédalagedeux jambes

Pédalageune jambe

AntépulsionEpaule

FléxionCoude

Extension Genou

Pic de fréquence cardiaque(épreuve progressive maximale)

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% VO2pic pédalage deux membres inférieurs en normoxie20 40 60 80 100

Pic de fréquence cardiaque(épreuve progressive maximale)

130

140

150

160

170

180

190 Pédalagedeux jambes

Pédalageune jambe

AntépulsionEpaule

FléxionCoude

Normoxie

Hypooxied’après Shephard et coll.

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00

15

10

55

- 5

- 10

- 150 + 1 + 2 - 1

Variation de V max (L/min)O2

Variation de FC (bpm)max

FC = - 13 V max + 1,77max O2

r = - 0,76

après entraînement

après désentraînement ou “tapering” (affutage)

Il est possible que la fréquence cardiaque maximale diminue après un programme d’entraînement aérobie. Le phénomène inverse serait observé après un arrêt ou une diminution (tapering) de ce programme.

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50

110

80

20

% V maxO2

40 60 80 100

-1Fréquence cardiaque (battements.min )

140

170

200

200

adultes jeunes

adultes 60 ans

enfants

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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

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Volume ventriculaire (ml)

150

60

120

90

30

E R I R C IC A

VTD

VES

VTS0

60

120

90

30

fm

os

fs

om

0 0,2 0,4 0,6 0,8temps (seconde)

Pression (mm Hg)

Diastole (blanc)et systole (bleu) ventriculaire

CA : contraction auriculaireCI : contraction isovolumiqueE : éjection ventriculaireRI : relâchement isovolumiqueR : remplissage

VTD : volume télédiastoliqueVTS : volume télésystoliqueVES : Volume d’éjection systolique

fm : fermeture de la valve mitraleos : ouverture de la valve sigmoïdefs : fermeture de la valve sigmoïdeom: ouverture de la valve mitrale

Aorte

Oreillette

Ventricule

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L’augmentation de la fréquence cardiaque au cours de l’exercice s’accompagne d’une

et, par conséquent, d’une augmentation de l’ de la

pour le remplissage ventriculaire.

diminution de la phase de remplissage

importance croissante contraction auriculaire

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Volume ventriculaire (ml)

60

120

90

30VTS

VES

VTD

Repos allongé Exercice

Volume ventriculaire au cours de la révolution cardiaque : effets de l'exercice

0 0,5 0 0,5seconde

VES

Volume ventriculaire (ml)

60

120

90

30VTS

VES

VTD

Repos allongé Exercice

Volume ventriculaire au cours de la révolution cardiaque : effets de l'exercice

0 0,5 0 0,5seconde

VES

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Volume ventriculaire (ml)

60

120

90

30

Sédentaire Athlète d'endurance

Volume ventriculaire au cours de l'exercice : effets du niveau de performance aérobie

0 0,5

VES

0 0,5

VES

140

160

seconde

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60

120

90

30

Fréquence cardiaque

60 100 140 180

Volume d'éjection systolique (ml)

Evolution du volume d'éjection systolique à l'exercice dynamique

0

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60

120

90

30

Fréquence cardiaque

60 100 140 180

Volume d'éjection systolique (ml)

0

Evolution du volume d'éjection systolique à l'exercice dynamique:atteinte d’un plateau puis maintien jusqu’à la fréquence cardiaque maximale

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60

120

90

30

Fréquence cardiaque

60 100 140 180

Volume d'éjection systolique (ml)

0

Evolution du volume d'éjection systolique à l'exercice dynamique:atteinte d’un plateau puis décroissance

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60

120

90

30

Fréquence cardiaque

60 100 140 180

Volume d'éjection systolique (ml)

Evolution du volume d'éjection systolique à l'exercice dynamique:augmentation progressive jusqu’à l’atteintede la fréquence cardiaque maximale

0

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10

20

15

5

Consommation d'oxygène2,0 3,0 4,0 5,0

-1Débit cardiaque (l.min )

0

25

30

35

Sédentaire

Athlète d'endurance

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

- vasodilatation

- vasoconstriction

Redistribution du débit cardiaque

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4

8

12

16

20

24

0

Litres par minute

Repos Exercice

Débitcardiaque

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20

40

60

80

100

0

% Débit Cardiaque

Repos Exercice

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Redistribution du débit cardiaque

- vasodilatation

- au niveau des muscles actifs

vasodilatation artériolaireouverture des capillairesvasodilatation ascendante

- au niveau coronaire

- au niveau cutané lors d'un exercice prolongé (thermolyse)

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Redistribution du débit cardiaque

- vasoconstriction

artérielle

veineuse

- splanchnique- rénale- des muscles inactifs- cutanée dans un premier temps

- cutanée (début d'exercice) - musculaire

- vasodilatation

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Mécanismes

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Mécanismes

- Neurologiques

- Métaboliques

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% V maxO240 60 80 100200

SympathiqueParasympathiquefreinage accélération

Exercice physique S. parasympathique

Système sympathique

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Le système (ortho) est le système nerveux de l’ .

Le système est le système nerveux de la Son activation s’accompagne :

! d’une augmentation de la motricité et des sécrétions digestives ;

!

sympathiqueaction

parasympatiquerécupération.

Son activation s’accompagne :! d’une accélération de la fréquence cardiaque ;! d’une augmentation de la contractilité myocardique ; ! d’une dilatation des bronches ;! d’une diminution de la motricité et des sécrétions

digestives ;! d’une diminution de la sécrétion d’insuline ;! d’une augmentation de la sécrétion de glucagon.

! d’un ralentissement de la fréquence cardiaque ; ! d’un constriction des bronches ;

d’une augmentation de la sécrétion d’insuline.

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Cet antagonisme est moins net en ce qui concerne l’innervation végétative somatique. Il existe des structures qui ne possèdent qu’un type d’innervation : les vaisseaux somatiques (peau, muscle…) sont uniquement innervés par le système sympathique et leur diamètre dépend d’une stimulation sympathique plus ou moins intense.

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Fréquence des influx dans les nerfs sympathiquesinnervant les vaisseaux (artères, artérioles et veines)

Vasodilatation passive

Vasoconstriction active

L’état de contraction ou de dilatation des vaisseaux dépend d’une plus ou moins grande activité de l’innervation constrictrice sympathique. La vasodilatation n’est pas le résultat de l’activité du parasympathique. Il existe cependant des substances vasodilatatrices qui peuvent contrebalancer l ’action vasoconstrictrice de l’innervation sympathique.

Tonus vasculaire de “repos”

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% V maxO2

40 60 80 100200

Sympathique

Activité du système sympathique au cours de l'exercice musculaire..

Volume d

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Walter Cannon(1871-1945)

“Fight or flight”le combat ou la fuite

L’importance et le rôle de l ’ a c t i v a t i o n d u s y s t è m e sympathique dans les états d’urgence ont été démontrés par les travaux de W. Cannon.

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Le système sympathique a été comme un

, activé globalement dans des situations exigeant une réponse rapide à des situations mettant la vie en danger.

La réponse d'urgence de type « » décrite par W. Cannon, était considérée comme la

en fonction de la situation.

longtempsconsidéré système monolithique, agissant « en masse »

fight or flight

réponse type plus moins intense

du système sympathique,

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Evolution des idées sur le fonctionnement

du système sympathique

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Organescibles

Système sympathiqueTronc

Cérébral

TélencéphaleDiencéphale

Les études anatomiques et physiologiques récentes démontrent que le système sympathique est organisé en voies fonctionnellement individualisées, sous la c o m m a n d e d e c e n t r e s n e r v e u x encéphaliques spécifiques.

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Organescibles

TroncCérébral

TélencéphaleDiencéphale

Différentes combinaisons de stimulation et/ou d'inhibit ion des structures sympathiques permettent des réponses homéostatiques non plus globales et stéréotypées mais spécifiques de la situation.

Système sympathique

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Organescibles

TroncCérébral

TélencéphaleDiencéphale

La réponse sympathique n'est pas uniquement quantitative mais aussi qualitativement différente selon la situation.

Système sympathique

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Effets de l’activation sympathiquependant l’exercice

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La fréquence des battements du tissu nodal en particulier du nœud sinusal et à un degré moindre du nœud auriculo-ventriculaire est sous le contrôle du système nerveux végétatif :

effet chronotrope négatif (ralentissement) du système parasympathique cholinergique,

effet chronotrope positif (accélération) du système sympathique (effet béta de la noradrénaline et de l’adrénaline).

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noeudsinusal

Effet du parasympathique

freinage cardiaqueeffet chronotrope négatif

Effet du sympathique

accélération cardiaqueeffet chronotrope positif

Effet des systèmes sympathique et parasympathique sur la fréquence des battements du noeud sinusal et de la fréquence cardiaque.

Contrôle

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L’activation du système sympathique augmente le (VES) par son action sur la myocardique (effet inotrope positif) et la vitesse de myocardique (facilitation du remplissage ventriculaire).

Volume d’Ejection Systoliquecontractilité

relâchement

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10,5temps (s)

0

tensionnoradrénaline

Contrôle , 60 bpm

Contraction isométriqueeffet de la noradrénaline

augmentation - de la force de contraction - de la vitesse de contraction - de la vitesse de relaxation

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Exercice physique S. parasympathique

Système sympathique

fréquence cardiaque

Motricité etsécrétionsdigestives

Vasoconstriction rénale,intestinale,hépatique,cutanée et musculaire

Tachycardie renforcement de lacontraction cardiaque

Sécrétion de rénine

glycogénolyse

Angiotensine2

Aldostérone

ADH

Reinnéoglucogenèse

Foie

glycogénolyse

lipolyseMuscle

lipolyse Adipocyte

glycogénolyse Insuline

Glucagon

Pancréas

Surrénales

Hypothalamus

Activité des nerfs sympathiques

Activité des glandesmédullo-surrénales

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Origines de l’activation sympathique et de l’inhibition parasympathique

- Co-activations centrales

- Afférences musculaires

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

- Co-activations centrales

Origines de l’activation sympathique et de l’inhibition parasympathique

- Afférences musculaires

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

Page 65: Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice … · La réponse d'urgence de type « » décrite par W . Cannon, était considérée comme la en fonction de la situation. longtemps

Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Mécanismes neurologiques

- Co-activations centrales

- Afférences musculaires

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Mécanismes neurologiques

- Co-activations centrales

- Afférences musculaires

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

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Vers les motoneurones

Aires motrices corticales

Co-activation centrale (irradiation corticale)

Centre subthalamique

Levée du freinage parasympathique

Centres cardio-vasculairesdu tronc cérébral

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% V maxO2

40 60 80 100200

Parasympathique

Activité du système parasympathique au cours de l'exercice musculaire.

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Vasodilatation ! ?

Stimulation du système sympathique

vasoconstriction

généralisée

Vasoconstrictiondes muscles inactifs

Vasoconstrictiondu territoire splanchnique

Vasoconstriction

rénale des muscles actifs

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% V maxO2

40 60 80 100200

Sympathique

Activité du système sympathique au cours de l'exercice musculaire.

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

- Afférences musculaires

Origines de l’activation sympathique et de l’inhibition parasympathique

- Co-activations centrales

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

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Afférences musculaires mécanorécepteurs de type III

+Afférences musculaires

chémorécepteurs de type IV

Système nerveux central

Augmentation de l'activité sympathique

Vasoconstriction

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Force

0

10

20

minutes

10 2 3

L’activité des nerfs sympathiques musculaires augmente au cours d’un exercice isométrique

(microneurographie du nerf péroné)

D’après Vissing et al. J Physiol. 2001

Maintien isométrique de 30% FMV

Augmentation de l’activité sympathique

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Force

0

10

20

minutes

10 2 3

Activité des nerfs sympathiques musculaires (microneurographie du nerf péroné)

Contrôles (n = 6)

McArdle (n = 6)

30

% F

MV

Récupération (min)

0 10 20 30

Lactates (mM)

0

2

4

6 L’acidose lactique n’est pas nécessaire à l’augmentation réflexe de l’activité des nerfs sympathiques musculaires car elle est observée, aussi, chez les sujets présentant une maladie de McArdle (dé f i c i ence en phosphory lase musculaire).

Mc Ardle

D’après Vissing et al. J Physiol. 2001

Maintien isométrique de 30% FMV

Augmentation de l’activité sympathique

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

- Déplacement du point de consigne des reflexes barorécepteurs

Origines de l’activation sympathique et de l’inhibition parasympathique

- Co-activations centrales

- Afférences musculaires

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La fréquence cardiaque varie en fonction de la pression artérielle et de l’activité des baro-récepteurs carotidiens et aortiques. Les centres du bulbe rachidien en rapport avec la régulation de la pression artérielle reçoivent des influx en provenance de ces baro-récepteurs. Les écarts de la valeur de la pression artérielle par rapport à la valeur consigne (set point) sont corrigés par une action conjuguée des systèmes parasympathique (nerfs vagues) et sympathique.

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100

80

60

40

20

0

120

140

Potentiels d’action dans les nerfs des sinus carotidiens

Pression dans les sinus carotidiens (mm Hg)

Les baro-récepteurs sont sensibles non seulement à la valeur de la pression artérielle mais aussi à ses variations.

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VaisseauxCoeur

NA

NTSr VLMc VLM

Barorécepteurs

neurones GABAergiques

Bulbe

Moelle

Adapté d’après Potts in Exp. Physiol. 2006

colonne intermedio-lateralis

ganglionslatéro-vertébraux

SystèmeSympathique

SystèmeParasympathique

r VLM : Ventro-lateral Medullapartie rostrale

c VLM : Ventro-lateral Medullapartie caudale

NTS noyaux du faisceau solitaire

NA : noyaux ambigus

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Noyau du faisceau solitaire

Centre cardio-pneumo-entérique

Centre cardio-accélérateur

Centre vaso-presseurCentre vaso-dilatateur

Centres vaso-moteurs bulbaires

Centres sympathiques médullaires

Nerfs sympathiques(artères, artérioles et veines)

Effet inotrope

Effet chronotrope

noeudsinusal

Barorécepteurs aortiques et carotidiens

Nerfs vagues

Nerfs sympathiques cardiaques

Régulation de la pression artérielleCentres bulbaires

Effet chronotrope

+

+

_

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Noyau du faisceau solitaire

Centre cardio-pneumo-entérique

Centre cardio-accélérateur

Centre vaso-presseurCentre vaso-dilatateur

Centres vaso-moteurs bulbaires

noeudsinusal

Barorécepteurs aortiques et carotidiens

Nerfs vagues

Nerfs sympathiques cardiaques

Réactions à une diminution de la pression artérielle

Centres sympathiques médullaires

Nerfs sympathiques(artères, artérioles et veines)

Effet inotrope

Effet chronotrope

Effet chronotrope

+

+

_

Vasoconstriction active

Noyau du faisceau solitaireCentres bulbaires

Tachycardie

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100

20

40

60

80

100

20

40

60

80

100 200 3000Pression dans le sinus carotidien (mm Hg)

Fréquence des potentiels d'action des barorécepteurs

Point consigne

Activité du système sympathique

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Pression artérielle (mm Hg)

80 120 160 200400

Activité sympathique

Repos

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l’exercice

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.

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Noyau du faisceau solitaire

Centre cardio-pneumo-entérique

Centre cardio-accélérateur

Centre vaso-presseurCentre vaso-dilatateur

Centres vaso-moteurs bulbaires

noeudsinusal

Barorécepteurs aortiques et carotidiens

Nerfs vagues

Nerfs sympathiques cardiaques

Réactions à une augmentation de la pression artérielle

P

Centres sympathiques médullaires

Nerfs sympathiques(artères, artérioles et veines)

Effet inotrope

Effet chronotrope

Effet chronotrope

+

+

_

Noyau du faisceau solitaireCentres bulbaires

Vasodilatation passiveBradycardie

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Pression artérielle (mm Hg)

80 120 160 200400

Activité sympathique

Repos

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l’exercice

La pression artérielle est élevée à l’exercice.

’activité du réflexe barorécepteur devrait donc s’accompagner d’une diminution de l’activité sympathique, .

Contrairement à ce qui est observé, l

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Pression artérielle (mm Hg)

80 120 160 200400

Activité sympathique

Repos

Exercice

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l’exercice

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Pression artérielle (mm Hg)

80 120 160 200400

Activité sympathique

Déplacement du point consigneRepos

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l’exercice

A l’exercice, le point consigne serait déplacé vers une valeur de pression plus élevée.

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Pression artérielle (mm Hg)

80 120 160 200400

Activité sympathique

Repos

Exercice

Réponse sympathique des barorécepteurs au repos et à l’exercice

Bien que la pression artérielle soit augmentée à l’exercice, le réflexe barorécepteur agit donc comme s’ i l y avait une hypotension

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VaisseauxCoeur

NA

NTSr VLMc VLM

MusclesMuscles

Barorécepteurs

neurones GABAergiques

Bulbe

Moelle

Adapté d’après Potts in Exp. Physiol. 2006

colonne intermedio-lateralis

ganglionslatéro-vertébraux

SystèmeSympathique

SystèmeParasympathique

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Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice dynamique

Mécanismes

- Métaboliques

- Neurologiques

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Vasodilatation ! ?

Stimulation du système sympathique

vasoconstriction

généralisée

Vasoconstrictiondes muscles inactifs

Vasoconstrictiondu territoire splanchnique

Vasoconstriction

rénale des muscles actifs

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0

20

40

60

80

100

120

140

Aorte Artère Artériole Sphincter Veinule Veine Veine cave

Capillaire

Pression (mm Hg)

VG

Les résistances à l’écoulement du sangsont localisées au niveau des artérioles.

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Commande motrice

Contraction musculaire

Production localede métabolitesvasodilatateurs

Vasodilatationplus ou moins importante

des muscles actifs

Vasoconstrictiondes muscles inactifs

Vasoconstrictiondu territoire splanchnique

Vasoconstriction

rénale

Inhibition de la vasoconstriction sympathique par les métabolites

au niveau des muscles actifs

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Vasodilatationplus ou moins importante

des artérioles des muscles actifs

Production localede métabolitesvasodilatateurs

Ordre de vasoconstriction

généralisée

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Commande motriceIrradiation corticale

Contraction musculaire

Production localede métabolitesvasodilatateurs

Vasodilatationplus ou moins importante

des muscles actifs

Stimulation du système sympathique

Ordre de vasoconstriction

généralisée

Vasoconstrictiondes muscles inactifs

Vasoconstrictiondu territoire splanchnique

Vasoconstriction

rénale

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Mécanismes vasodilatateurs des métabolites musculaires

Effets directs sur les fibres musculaires lisses artériolaires

Diminution de l’action vasoconstrictrice sympathique (sympatholyse fonctionnelle).

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Adénosine +K +H Hypoxie CO2 etc...

Métabolites musculaires potentiellement vasodilatateurs

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Sympatholyse fonctionnellependant l’exercice(functional sympatholysis)

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innervation sympathiquerécepteurs alpha vasoconstricteursrécepteurs bêta vasodilatateurs

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La noradrénaline libérée par les extrémités des fibres nerveuses sympathiques se fixe sur les récepteurs alpha 1 et 2 et béta des fibres musculaires lisses vasculaires.

Fibre musculaire lisse artérielle

Cellule endothéliale

Noradrénaline

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MétabolitesMétabolites

Fibre musculaire lisse artérielle

La diminution de l’effet vasoconstricteur de la noradrénaline au niveau des muscles actifs pourrait correspondre à une baisse de sensibilité des récepteurs alpha 2 et non pas à l’activation des récepteurs béta.

Cellule endothéliale

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Le (NO) a un effet . Une augmentation de la production de NO pourrait participer au mécanisme de sympatholyse fonctionnelle (action au niveau des récepteurs ?).

Le (NPY) a un effet vasoconstricteur et est avec la noradrénaline. La concentration sanguine

du NPY augmente au cours de l’exercice.

La des récepteurs des vaisseaux des muscles actifs diminuerait au cours de l’exercice, ce qui participerait à la sympatholyse.

monoxyde d’azote vasodilatateur

neuropeptide Ycolibéré

sensibilité NPY Y1

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Fibre musculaire lisse artérielle

La diminution de l’effet vasoconstricteur de la noradrénaline au niveau des muscles actifs pourrait correspondre à une action sur les canaux potassique ATP-dépendant des fibres musculaires lisses ou des fibres sympathiques (inhibition pré-synaptique).

MétabolitesMétabolites

KATP

KATP

Cellule endothéliale

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Vasodilatation ascendante

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Vasodilatation ascendante

vasodilatationartères

situées en amont des muscles actifs

la concerne non seulement les vaisseaux intramusculaires mais aussi les

comme par exemple l’artère fémorale pour un exercice réalisé avec un membre inférieur. Ce phénomène est appelé “vasodilatation ascendante”.

Cette vasodilatation ne peut pas être expliquée par l’unique action de métabolites vaso-dilatateurs provenant des muscles actifs et transportés par la grande circulation sinon les autres artères se dilateraient elles aussi.

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contrainte de cisaillement sur la paroi

flux sanguin élevé

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

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dilatation vascualaire

baisse de production de NO

Effet de l’élévation du flux sanguin sur la production de monoxyde d’azote ( NO) par les cellules endothéliales

diminution des vitesses

diminution des contraintes

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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

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Effets de la durée d’exercicesur

les paramètres cardio-vasculaires

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140

100

160

180

120

80

60

40

20

0

4

3

2

1

0

Fréquence cardiaqueVO2 (L/min)

Dérive de la fréquence cardiaque et de la consommation d’oxygène

Exercice de pédalage réalisé à 60 % de VO2max

0 20 40 60 80 100 120 min

d’après Vautier 1994

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10 20 30 40 50 min0

0

- 10

- 20

10

20

Fréq. Cardiaque

VO2

d’après Ekelund et Holmgren 1964

Variations (% de la valeur à 10 min)

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10 20 30 40 50 min0

0

- 10

- 20

10

20

Diff A-V O2

VO2

Débit cardiaque

d’après Ekelund et Holmgren 1964

Variations (% de la valeur à 10 min)

Page 124: Adaptations cardio-vasculaires pendant l'exercice … · La réponse d'urgence de type « » décrite par W . Cannon, était considérée comme la en fonction de la situation. longtemps

10 20 30 40 50 min0

0

- 10

- 20

10

20

VES

Fréq. Cardiaque

Débit cardiaque

d’après Ekelund et Holmgren 1964

Variations (% de la valeur à 10 min)

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+ -1[K ] mmol.L ,sang veineux

FC

60

40

20

0

4,0 5,0 6,0

Exercice dynamique

Exercice isométrique

Une élévation de la kaliémie s ’ a c c o m p a g n e d ’ u n e accélération de la fréquence cardiaque..

d’après Sjogaard 1987

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0 1 2 3 4

Noradrénaline

ng/ml

0,5

1,0

1,5

heures

Evolution des concentrations sanguines en noradrénaline au cours d’un exercice de

longue durée à puissance faible et constante

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10 20 30 40 50 min0

0

- 10

- 20

10

20

VES

Vol. sanguin

Fréq. Cardiaque

Débit cardiaque

d’après Ekelund et Holmgren 1964

Variations (% de la valeur à 10 min)