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U.E 24: Adaptations physiologiques
À l’exercice
Adaptation cardiovasculaire
À l’exercice
CM3
Claire Vinel
[email protected]
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
Passage du repos à l’exercice = augmentation des besoins
Jusqu’à consommation maximale d’O2 (VO2max, ml/min)
VO2= DCx(CaO2-CvO2)
DC=FCxVES
Diff artério-veineuse
VO2max : volume maximal d’oxygène consommé en 1minute lors d’un
exercice maximal, augmente jusqu’à un plateau.
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
1) Fréquence cardiaque (FC)
Avec l’intensité de l’exercice, limitée par révolution cardiaque
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
1) Fréquence cardiaque (FC)
Avec l’intensité de l’exercice, limitée par révolution cardiaque
Début d’exercice: intensité faible ou modérée

SN parasympathique (n.X)
FC
Suite de l’exercice: intense

SN sympathique (n.cardiaques, adrenaline)
FC
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
2) Volume d’Ejection Systolique( VES)
Avec l’intensité de l’exercice
VESmax ~ 2 x VESrepos
VES augmente jusqu’à VO2max ~ 50%
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
2) Volume d’Ejection Systolique( VES)
Contrôle intrinsèque responsable de l’↑ de VES
Etirement du myocarde:
 Influence le remplissage (VTD)
Force de contraction du
Myocarde influence le VTS
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
2) Volume d’Ejection Systolique( VES)
Contrôle extrinsèque responsable de l’↑ de VES
-influence nerveuse : activation du SNSympathtique
→ sécrétion d’adrénaline
-influence hormonale : activation de la médullosurrénale
→ sécrétion d’adrénaline
Syst neuro-adrénergique
A l’exercice: synergie des 2 types de contrôles
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
2) Volume d’Ejection Systolique( VES)
Ergocycle couché
Au repos:
Ergocycle debout
VES couché > VES debout
 Retour veineux  VTD
A l’exercice: VES max couché < VES debout
VES
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
3) Débit Cardiaque (DC)
Avec l’intensité de l’exercice
Indicateur de la capacité fonctionnelle du syst CardioVasc à
satisfaire les besoins de l’organisme en O2.
Début d’exercice:
FC +
VES 
Exercice intense (> 60% VO2max):
DC
FC 
DC
Modification du DC d’autant plus efficace que la FCrepos est basse
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
3) Débit Cardiaque (DC)
À VES égal, pour une FC max de 150 bpm
(DC=FCxVES)
Sédentaire : FC repos = 75 bpm,
FC max x 2 et DC max x 2
Entraîné :
FC max x 3 et DC max x 3
FC repos = 50 bpm,
Exercice durera + longtemps
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
3) Débit Cardiaque (DC)
↑ fonction de taille, condition physique, niveau d’entraînement
↑ linéaire avec l’intensité de l’effort
(DC ↑ pour satisfaire les besoins en oxygène).
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
4) Le sang
a.Le volume plasmatique
Change pendant l’exercice en fonction:
-de la durée et de l’intensité de l’exercice
-des conditions environnementales (ToC chaudes ou froides)
Sudation associée à l’exercice → ↓ volume plasmatique
HEMOCONCENTRATION( ↓vol plasma, ↑hématocrite)
Concentration en hémoglobine
Transport d’O2
Méceanismes de contrôle
-ADH (Anti-Diuretic Hormon) sécrétée par hypophyse
-Syst RENINE-ANGIOTENSINE-ALDOSTERONE
HEMOCONCENTRATION
à l’exercice
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
4) Le sang
b. Le pH (mesure l’acidité ou la basicité d’une solution)
Au repos: pHsang= 7,4
A l’exercice modéré (<50% VO2max): pHsang varie peu
A l’exercice intense (>50% VO2max): acide lactique
pHsang
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
4) Le sang
c. La différence artério-veineuse en O2 (augmente avec l’exercice)
CaO2( varie peu)
CvO2
Reflète la capacité des tissus à utiliser l’O2 transporté par le sang.
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
4) Le sang
c. La différence artério-veineuse en O2 (augmente avec l’exercice)
Au repos
A l’exercice
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
5) Le débit sanguin régional
Vasomotricité des petites artères et surtout artérioles
→ redistribution rapide du débit sanguin selon les besoins
métaboliques des tissus.
Au repos:
65% du DC dirigés vers foie, reins, cerveau
20% vers les muscles
A l’exercice: 85% du DC dirigés vers les muscles
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
5) Le débit sanguin régional
2 mécanismes de contrôle
Régulation générale
Système neuro-adrénergique
(SNS + glande médullosurrénale)
Régulation locale
Action des métabolites conséquente
à l’activité de l’organe
Exo: K+, ADP, acide lactique
 pH, T° corporelle, PO2, PCO2
Légère vasodilatation
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
A- La consommation en O2
5) Le débit sanguin régional
Adrénaline
Noradrénaline
Récepteur α-adrénergique
Vcons
Récepteur β-adrénergique
Vdil
Muscles
Repos
Viscères
Vasoconstriction
Vasodilatation
Exercice
Vasodilatation
Vasoconstriction
Récepteurs
β-adré> α-adré
β-adré< α-adré
ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU
B- La Pression Sanguine Artérielle
Pour maintenir l’apport en O2
PSA = DC x RP
Au repos: PSA= 120 mmHg
Effort maximal: PSA= 200 mmHg (non entrainé)
peu atteindre 250 mmHg (entrainement)
Adaptation cardiovasculaire
à l’entrainement
CM4
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
Entrainement= répétition d’exercices
Adaptations cardiovasculaires
Amélioration de l’endurance
Transport + utilisation O2
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
1- Dimensions du coeur
Volume
Poids
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
1- Dimensions du coeur
Non-athlètes
Entraînement
en endurance
Skieurs de fond,
Marathoniens
Volume cavité VG
Epaisseur paroi VG
Entraînement
en résistance
Sprint
Haltérophilie
=
=
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
2- Fréquence cardiaque (FC)
FC
avec l’entrainement aérobie
Capacité à maintenir certaine intensité d’exercice sur une
période de temps prolongée
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
2- Fréquence cardiaque (FC)
FC
avec l’entrainement aérobie
Mécanismes impliqués
Au repos
tonus parasympathique
tonus sympathique
Bradycardie de l’athlète
A l’exercice
Sous-maximal
VES
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
2- Fréquence cardiaque (FC)
Temps de récupération cardiaque
Indicateur de l’aptitude
cardiorespiratoire
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
VES
avec l’entrainement aérobie
- ↑ Masse et contractilité du VG
VTD VTS,
VES, FE
(FE= VES/VTD x 100)
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
Augmentation du volume sanguin étire les parois ventriculaires
et permet une meilleure restitution élastique.
VDT et VTS
VES
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
VES
avec l’entrainement aérobie
- Masse et contractilité du VG
VTD VTS,
VES, FE
(FE= VES/VTD x 100)
- des RP 
PSA
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
3- Volume d’Ejection Systolique
DCmax= FCmax x VESmax
-Avec l’entrainement:
VES permet d’atteindre DCmax avec FC plus faible
VESmax  FCmax ou l’inverse ?
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
4- Débit Cardiaque (DC)
DC= FC xVES
DC inchangé au repos et à
l’exercice sous-maximal
DCmax
entrainement endurant
VESmax
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
5- Sang
a) Volume plasmatique

Avec l’entrainement en endurance
-
Efficacité ADH et Aldostérone
- Contenu en PROTEINES plasmatiques (albumine)
1er régulateur de la pression osmotique
 Eau des tissus vers les vaisseaux
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
5- Sang
b) Globules Rouges

Légère avec l’entrainement en endurance

Légère d’Hémoglobine  Légère O2 dans sang artériel
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
5- Sang
Volume plasmatique
Volume de GR
Hématocrite
Fluidité sang (transport O2)
Erythropoiétine (EPO)
= Volume plasmatique
Volume de GR
Hématocrite
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
5- Sang
b) Différence artério-veineuse

Avec l’entrainement en endurance
CaO2( varie peu)
CvO2
avec l’entrainement
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
6- Débit sanguin régional

Avec l’entrainement en endurance
- 3 mécanismes responsables de l’ du flux sanguin local
- Ouverture de nouveaux capillairex par fibre musculaire
- nombres de capillaires par fibre musculaire
- Redistribution plus efficace
Plus de sang artériel aux muscles actifs
vasodilatation locale + vol sanguin
ADAPTATION A L’ENTAINEMENT
A/ Consommation d’O2
7- Pression Sanguine Artérielle
 Peu affectée par l’exercice sous-maximal
 Constante ou légèrement diminuée à l’exercice maximal
SESSION 1
Système cardio-vasculaire (10 points)
Cœur et sang (3,5 points) :
1-Quelle est l’action des nerfs vague (nerfs X) sur la fréquence cardiaque (FC) ?
Ils ralentissent (freinent) la FC
2- Lors de la mise en jeu du système nerveux sympathique, le débit cardiaque (DC)
est-il inchangé, diminué ou augmenté ?
Augmenté
3) Lors d’une hémorragie, cites et détaillez chacun des systèmes permettant
de compenser la diminution de la tension artérielle ?
Court terme ; mécanisme nerveux : augmentation de la résistance périph. (vaso-constriction),
augmentation du débit cardiaque (baroréflèxe artériel)
Moyen terme ; mécanisme rénal : augmentation de la volémie (rénine-angiotensine),
augmentation de la RP
Long terme ; mécanisme hormonal : augmentation de la volémie (aldostérone + ADH)
4) Qu’est-ce que l’hématocrite ?
-la proportion d’éléments figurés (de globules rouges) du sang ou indice clinique
de viscosité du sang
5) Quelle protéine portée par les globules rouges permet de fixer le dioxygène ?
L’hémoglobine
Vaisseaux (2 points) :
1) Citez le nom des trois tuniques (ou couches) composant la paroi d’une artère ou d’une
veine de l’extérieur vers l’intérieur :
- adventice
- média
- intima
2) Parmi les facteurs de variations des résistances à l’écoulement du sang dans
les vaisseaux, citez le facteur prédominant.
- le rayon ou le diamètre du vaisseau
3) Quelle propriété de la paroi des petites artères et artérioles est plus particulièrement
à l'origine de la régularisation du débit sanguin ?
- la vasomotricité (capacité de vasoconstriction ou de vasodilatation)
4) Quel est le rôle des valves présentes dans les veines ?
- système anti-retour (anti-reflux) du sang
Exercice (4,5 points) :
Un individu âgé de 40 ans, ayant au repos un volume télédiastolique (VTD) de 152 ml/ batt,
un volume télésystolique (VTS) de 67 ml/batt et une fréquence cardiaque (FC)
de 72 batt/min est soumis à un exercice physique sur bicyclette ergométrique.
Au cours de cet exercice, le sujet atteint sa FCmax théorique et son débit cardiaque augmente
de 3 fois par rapport à sa valeur de repos.
1) Donnez une définition du volume d’éjection systolique (VES).
Volume de sang éjecté du ventricule lors de la systole ventriculaire.
Un individu âgé de 40 ans, ayant au repos un volume télédiastolique (VTD) de 152 ml/
batt,
un volume télésystolique (VTS) de 67 ml/batt et une fréquence cardiaque (FC)
Au cours de cet exercice, le sujet atteint sa FCmax théorique et son débit cardiaque
augmentede 3 fois par rapport à sa valeur de repos.
2) Calculez son VES au repos et à l’effort (VESmax) en ml/batt.
Formule de calcul : VES = VTD – VTS
VESrepos = 152 – 67 = 85 ml/batt
Formule de calcul :VESmax = DCmax/FCmax théorique
DCmax= 3x DCrepos
FCmax= 220- âge
DCrepos = VES x FC = 85 x 72 = 6120 ml/min = 6,12 l/min
Dcmax= 6,12 x 3 = 18,36 l/min
FCmax = 220 – 40 = 180 batt/min
VESmax = 18,36/180 = 0,102 l/batt = 102 ml/batt
3) Donnez une définition de la différence artério-veineuse en O2.
Quantité (ou volume) d’O2 prélevé(e) dans le sang par les tissus et organes.
4) Calculez la consommation d'O2 (VO2) en l/min de cet individu au repos et à l’effort
(VO2 max).
La différence artério-veineuse est de 4 et 16 ml O2/100 ml sang, respectivement au repos
et à l’effort.
Formule de calcul : VO2= DC x (Ca – Cv) O2
Au repos: VO2 = 6,12 x 4 = 24,5 mlO2/min= 0,245 l O2/min
À l’effort: VO2max = 18,36 x 0,16 = 2,94 l O2/min
5) Que constate-t-on ?
La VO2 augmente au cours de l’exercice jusqu’à un maximum (VO2max)
qui détermine le potentiel aérobie(ou l’endurance cardiorespiratoire) de l’individu.