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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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