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Adaptationsàl’effort

Coursdephysiologiehumaine – DEUST STAPS

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A l’exercice, la demande énergétique de l’organisme augmente.

Alors, l’organisme s’adapte en modifiant temporairement saphysiologie.

Au fil des j ours/mois, si le stimulus est répété (entrainemen t),l’organisme s’adapte en modifiant durablement sescaractéristiques morphologiques (poum ons, cœur, vaisseaux,muscles) et physiologiques.

En fonction de la pratique sportive (entrainem ent :endurance/force), donc de la nature du stimulus, les adaptationsmorphologiques sont différentes : travail de l’entraîneur

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Déterminants de l’Activité physique

Activité Physique:

Tout mouvement corp orel produit par les muscles squelettiques

et se traduisant par une dépense d’énergie (travail, sport, loisirs,

domestique…)

Cette dépense d’énergie s’ajoute à celle du métabolisme de base,

quantité d’énergie dont l'organisme a besoin pour remplir ses

fonctions vitales (travail des organes).

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5Lemétabolismedebasedépenddeparamètrespersonnels

Le coût énergétique d’une activité

physique dépend de paramètres

personnels tels que la masse, la taille, le

sexe, l’âge, l’état général etc. et du type

d’activité effectuée, notamment de son

intensité et de sa durée

L’estimation de la puissance et du travail

fournis sont de bons indicateurs de ce coût.

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Déterminants de l’Activité physique

Dépense Energétique quotidienne :

Métabolisme de repos (60-75%)

+ thermogénèse ind uite par l’alimentation (10%) + dépense

énergétique induite par l’AP (15-30% chez le sédentaire)

On définit une nouvelle unité :

1 MET = métabolisme de base

8Lacouverturedesbesoinsénergétiqueslorsd’uneffortphysique

La dépense énergétique est couverte par les nutriments, molécules

organiques présentes dans nos aliments :glucides,lipides,et protides.

Une fois dégradés, les nutriments libèrent de l’énergie, utilisée ensuite par

l’organisme.

Lors d’une activité physique modérée ou longue,ce qui correspond à la plupart

des activités quotidiennes, la respiration cellulaire permet la libération de

l’énergie des nutriments.

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9 10Lesmodificationsdel’activitérespiratoire

La succession des inspirations et expirations assure la ventilation

pulmonaire, ce qui permet le renouvellement de l'air dans les

poumons.

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Le dioxygène de l'air présent dans les alvéoles des

poumons passe alors dans le sang qui le distribue aux

cellules qui le consomment.

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Au cours de l'effort, les échanges gazeux sont modifiés.

Les muscles fonctionnant plus, ils ont besoin d'un apport plus

important en dioxygène et rejettent une quantité plus

grande de dioxyde de carbone, ce qui permet d'assurer les

besoins de l'organisme.

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On appelle débit ventilatoire le volume d’air qui circule dans les poumonspar unité de temps

Ce débit est égal :

Ø au volume d’air courant (c’est à dire le volume d’air circulant dans l’appareil respiratoire

lors d’une inspiration ou d’une expiration)

Ø par la fréquence ventilatoire (c’est à dire le nombre de cycles inspiration-expiration par

unité de temps, généralement une minute).

Débit ventilatoire =

volume d’air courant x fréquence ventilatoire

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Sur le graphique ci-contre,on observe

que cette consommation de

dioxygène est d‘autant plus forte que

l’effort est important.

La consommation en dioxygène est

mesurée en volume d’air consommé.

On la note VO2.

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Quand l’effort s’accentue ou dure plus

longtemps, la VO2 augmente

progressivement jusqu’à ce que le

sujet atteigne la limite de ses capacités

respiratoires.

Cette consommation maximale de

dioxygène est la VO2 max.

L’efficacité de la respiration dépend de la capacité d’un sujet à consommer le

dioxygène, cette consommation se nommant la VO2.

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Si la personne veut continuer à intensifier son effort physique, d’autres phénomènes que la

respiration cellulaire vont prendre le relais dans la cellule en conditions anaérobie et donc sans

dioxygène.

A ce moment, la respiration

cellulaire, qui est un phénomène

se déroulant en aérobie (en

présence de dioxygène), est à son

maximum.

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Cette valeur est primordiale pour les sportifs de haut

niveau qui essaient sans cesse d’augmenter leurs capacités

physiques.

C’est pour cela que certains utilisent des produits

dopants, qui permettent d’augmenter artificiellement

la valeur de leurVO2 max.

Cependant cette pratique est illégale car est très néfaste

pour la santé et contraire à l’éthique sportive.

22Consommationdenutriments

Comme le dioxygène, les nutriments sont essentiels à la cellule pour réaliser

la respiration cellulaire.

Un nutriment est une petite molécule qui provient de la digestion des aliments.

Les nutriments sont constitués dans le corps par l'ensemble des

composés organiques et inorganiques nécessaires à l'organisme pour

entretenir la vie.Le processus d'assimilation des nutriments est la nutrition.

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Une fois produit dans le système

digestif, un nutriment passe dans le

sang où il est véhiculé jusqu'aux

cellules qui le consomment.

Le glucose, les acides gras et les

acides aminés sont des nutriments.

Lors d'un effort physique, la

consommation en nutriments par

les cellules augmente.

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Le glucose est présent dans les muscles

sous forme de glycogène, qui est un

assemblage de nombreuses molécules

de glucose.

Si l'effort est prolongé, les cellules

utilisent aussi les réserves lipidiques

(graisses).

Pour cela, l'activité physique est un

moyen de combattre le surpoids et

l'obésité.

En particulier le glucose et les acides gras, qui constituent les principaux nutriments

des cellules musculaires.

27Lesmodificationsdel’activitécardiaque

Le cœur est un mu scle possé dant des cavité s, divisé en de ux part ies in dé pen dante s selo n

un axe bilatéral.

Chacune de ces parti es (droi te et gauche) e st com posée de de ux c avités, une ore ille tte

et un ventr icule , qui comm uniquent entre ell es par des va lvules a uriculo -

ventriculaires.

On retrouve deux types de vaisseaux sanguins que sont :

Ø Les veines, dans lesquelles le sang est ramené depuis les organes vers le cœur.

Ø Les artères, dans lesquelles le sang circule depuis le cœur vers les organes.

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Le cœur agit comme une pompe, ce qui permet de

mettre en mouvement le sang, assurant sa circulation

dans l'ensemble de l'organisme.

Cette pompe fonctionne grâce à des contractions

successives des différentes parties le constituant.

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Ainsi, au cours d'un cycle cardiaque, les oreillettes se contractent en premier :

c'est la systole auriculaire.

Lors de cette étape, le sang est chassé des oreillettes vers les

ventricules..

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Ensuite les ventricules se contractent : c'est la

systole ventriculaire, qui permet au sang de partir des ventricules vers les

artères..

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Enfin, oreillettes et ventricules se relâchent : c'est la diastole générale , au cours de

laquelle le sang venant des veines permet le remplissage des oreillettes.

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On appelle débit cardiaque le volume de sang éjecté dans les

artères par l’un ou l’autre des ventricules et par unité de temps (par

exemple en minute).Ce débit est égal au produit :

Ø du volume d’éjection systolique (volume de sang éjecté à

chaque systole)

Ø par la fréquence cardiaque (nombre de systoles par minute).

Débit cardiaque =

volume d’éjection systolique x fréquence cardiaque

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La fréquence cardiaque

À l’exercice on observe

une augmentation rapide

de FC proportionnelle à

l’intensité de l’exercice

(vitesse ou puissance)

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On peut estimer la fréquence cardiaque maximale à partir de

formules :

Ø FCmax = 220 – âge

Ø FCmax = 208 – (0,7 x âge) (Londeree et Moeschberger)

Ces formules ne sont qu’indicatives.

Différence valeur réelle / valeur estimée peut dépasser 10 bpm

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Le VES augmente avec

l’intensité de l’exercice mais

stagne à partir de 50 ou 70%

de VO2max

40Unapprovisionnementprivilégiédesmusclespendantl’effort

La circulation pulmonaire

est le trajet qu'effectue le

sang, du cœur vers les

poumons et des poumons

vers le cœur.

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41 42Lamaintiend’unesaturationenO2dusang

artérielLe sang envoyé aux poumons par le cœur droit est d’autant plus

pauvre en dioxygène que l’effort physique est intense.

Pourtant, lorsqu’il ressort des poumons, il est toujours saturé en

dioxygène.

L’augmentation du débit ventilatoire ainsi que la disposition

« en série » de la circulation pulmonaire et de la circulation

générale permettent donc de recharger en dioxygène la totalité

du débit sanguin, quelque soit l’effort fourni.

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L’organisation interne du cœur empêche tout

mélange entre le sang peu oxygéné et le sang riche

en dioxygène.

C’est donc un sang saturé en dioxygène qui est

distribué à tous les organes par la circulation

générale.

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Ladifférence

artério-veineuse

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Contenu artériel en O2 : stable en

conditions normoxiques (O2 = 21%)

Contenu veineux en O2 : diminue avec

l’intensité de l’exercice (VO2 sur le

schéma)

D’où une (a-v) O2 diff qui augmente avec

l’intensité de l’exercice

Ladifférenceartério-veineuse 46Uneredistributiondudébitsanguinau

niveaudesorganesOutre l’augmentation du débit sanguin total, l’effort physique

s’accompagne d’une nouvelle répartition du flux sanguin

entre les différents organes.

En effet l’irrigation sanguine des organes est réalisée « en

parallèle » : cela signifie que l’artère aorte, qui distribue le

sang à l’ensemble des organes, se ramifie en nombreuses

artères irriguant chacune un territoire précis de l’organisme.

Cette disposition permet une redistribution des débits

sanguins locaux.

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Au repos, la majeure partie du volume sanguin

est distribuée aux viscères (organes internes).

Lors d'un effort physique, les muscles ont

besoin de consommer plus de dioxygène.

Le volume sanguin est alors redistribué en

faveur des muscles.

48Ces variations de volume de sang fourni aux différents organes sont notamment

possibles grâce à la disposition en parallèl e des vaisseaux sa nguins au sein de la

circulation générale.

Au cours de l'effort physique, il se produit une vasoconstricti on des vaisseaux sanguins irriguant les

viscères, et à l'inverse une vasodil atati on des vaisseaux sanguins irriguant les muscles. Cela provoque une

augmentation du débit sanguin dans ce vaisseau

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La pression artérielle est ainsi définie comme la pression exercée

par le sang contre la paroi des artères.

Augmentationdelapressionartérielle50Lamesuredelatensionartérielle

Le médecin enregistre alors deux valeurs :

• Une pression maximale ou systolique (liée à la contraction

ventriculaire ou systole)

• Une pression minimale ou diastol ique (liée a u relâchem ent du

muscle cardiaque ou diastole)

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Augmentationdelapressionartérielle

Exercice maximaux aérobie :

PA systolique peut atteindre 240,

250mmHg

C’est l’augmentation du

Q qui est responsable de

l’augmentation de la PA

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Réponse cardiovasculaire à l’exercice aigu

L’équation de Fick

VO2 =Q x (a-v)O2 diff

VO2 =FC x VES x (a-v)O2 diff

Facteurs centraux

Facteur périphérique

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