Transcript cours 2 Effets systémiques de l’activité physique

Physiologie du travail – cours 2
Effets systémiques de l’activité physique
-contrôle neuro-musculaire du mouvement
-fonction cardio-respiratoire et performance
-système endocrinien et exercice
-thermorégulation et exercice
-environnement hypobare et exercice
Fonction cardio-respiratoire et performance
A- Les réponses cardio-vasculaires à l’exercice
B- Les réponses respiratoires à l’exercice
C- Les adaptations cardio-respiratoires à l’entraînement
D- L’hypoxémie induite par l’exercice
1- Réponses cardio-vasculaires à l’exercice
Terminologie
- Cycle cardiaque
- Volume d ’éjection systolique (Vs)
Vs = VTD - VTS
60-80ml
- Fraction d ’éjection (FE)
FE = (Vs/VTD) x 100
60%
- Débit cardiaque (Q)
Q = FC x Vs
4,8-6,4L/min
Distribution du débit cardiaque au repos et lors
de l’exercice
5L/min
25L/min
700ml
200ml
900ml
1L
/ min
Viscosité sanguine
 nb G.R   possibilités transport O2
 viscosité
ralentissement du Q sanguin
Hématocrite : seuil des 60% …
Don de sang ...
A-Réponses C-V à l ’exercice
Adaptations :
1. F.C
2. Vs
3. QC
4. Q sanguin
5. PA
6. sang
Objectif:
optimiser les conditions
de transport de l’O2
1- FC et effort
….
… FCM
suppression du tonus vagal
stimulation sympathique
1- FC et effort
échantillon large
-variabilité parmi la population normale
-influence de l’âge
-médicaments
V O2 /FC (pouls d’O2) et effort
reflète la force d’éjection systolique
niveau max: dépend du niveau athlétique du sujet
2-
x2
2. Volume d ’éjection systolique
Un des déterminants principaux de la capacité
d’endurance cardio-respiratoire
Fonction de 4 facteurs :
a- le retour veineux
b- la capacité de remplissage ventriculaire
c- la contractilité ventriculaire
d- la P sg dans l ’ao et le tronc art. pulm.
Variations VTD -VTS -Vs au repos et lors d’un exercice
d’intensité croissante
position couchée
- Application de Franck-Starling
-  contractilité des cellules ventriculaires
position debout
3DC = Vs x FC
x5
Valeurs absolues
DC repos:fonction des caract.
anthropométriques
DC effort: …+ fonction des
caract. de l’effort
! importance des dimensions
corporelles sur la performance
physique(…capacité au travail)
Proportionalité entre poids du
cœur (ou VO2/FC)et poids du corps
(ou Hgb tot,ou vol sg tot)
Poids du cœur(reflet du DC max)
= fraction fixe du poids corporel
4. Le débit sanguin régional
Fonction du territoire …
Redistribution sanguine = « balancement circulatoire »
Muscle : 15-20%
80-85%
Mécanismes en jeu ?
- SN sympathique
- modifications physico-chimiques locales
5. Pression artérielle à l’exercice
+ 50 à 70 mmHg
Travail des bras !
> 200 mmHg !
+ 15 mmHg = patho !
2’post-effort:nl°
Conséquences physiologiques de la
manœuvre de Valsalva
a)respiration normale
b)exercice de force avec Valsalva
c)PA avant et pendant un exercice de force
Expiration
forcée
… irrigation
cérébrale
6. Adaptations au niveau sanguin lors de
l’exercise
15 g Hgb/100ml sang
1 g Hgb 1, 33 ml O2=
1,33 x 15 = 20 ml O2/100 ml sg
x3
Adaptation utile mais…
6. Le sang
1. Le contenu en oxygène
CaO2 - CvO2  progressivement
2. Le volume plasmatique
fuite du liquide plasmatique
mécanismes :  PA
accumulation produits métaboliques
Performance ?
3. L’ hémoconcentration
la part relative occupée par les éléments figurés du sang  par
rapport à celle du volume plasmatique
Capa transport de l ’O2 
4. Le pH sanguin
au repos ± 7,4
exercice : intensité < 50%  pH stable
intensité > 50%  pH + acide
mécanisme : métabolisme anaérobie
B-Réponses respiratoires à l’exercice
1 – Rappels
2 – Réponses à l’exercice
3 – Facteurs limitants de la performance
4 – Coût énergétique de la respiration
2- 1 Réponses respiratoires à l’execice
Les pressions partielles des gaz
1. Loi de Dalton
air : 79,04% N2 - 20,93% O2 - 0,03% CO2
P atm : 760 mmHg
 PpO2 = 20,93% x 760 = 159 mmHg
 PpN2
= 79,04% x 760 = 600,7 mmHg
 PpCO2 = 0,03% x 760 = 0,3 mmHg
2. Loi de Henry
dissolution d ’un gaz dans un liquide : fonction de
- Pp
- solubilité
- T°
2 – 1 Capacité de diffusion de l ’oxygène
Vitesse à laquelle l ’O2 diffuse de l ’alvéole vers le sang
Au repos : ± 20-23 ml O2/100 ml
1 min
circulation sanguine
A l ’exercice : VO2 augmente :  Q sanguine -  PA
 amélioration perfusion pulmonaire
 augmentation CDO2
2 – 1 Courbe de dissociation de l’ oxyhémoglobine
une m Hgb – quatre m O2
Fixation O2 sur Hgb :
-Pp02
-affinité Hgb pour O2
Effet Bohr
2 – 1 Facteur influençant la saturation en O2 de l’ hémoglobine:
la température du sang
2 – 1 Les échanges gazeux musculaires
1. La CaO2 - CvO2
4-6 ml Repos  15-18 ml Exercice
2. Facteurs influençant la fourniture et la VO2
a- [O2] sanguine
b- débit sanguin
c- conditions locales
3. L ’élimination du CO2
!
2 – 1 Régulation de la ventilation
CR:situé dans le tronc cérébral
4 mécanismes :
- Contrôle nerveux autonome
- Facteurs chimiques
- Facteurs mécaniques
- Contrôle volontaire
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
généralités
3
2
1
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
à propos de la ventilation pulmonaire
- FR – Vt
- 6L/min
+ de 100L/min
x17…30
-le débit ventilatoire ne reflète pas toujours le débit alvéolaire !
une partie de l’air inspiré n’atteint pas les alvéoles…
espace mort anatomique
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
à propos des volumes pulmonaires
VA
70
Vc , FR
85% débit ventilatoire
…ajustements involontaires.
Chaque individu possède son
« style »de respiration…
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
VE et intensité de l’effort
-réponse ventilatoire normale
-notion de capacité ventilatoire maximale théorique:VMM;équations(ex:VEMSx35)…
-sujet sain utilise à l’effort max entre 50 et 75% de sa capacité ventilatoire
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
FR et intensité de l’effort
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’exercice :
Vt et intensité de l’effort
2 – 2 Réponses ventilatoires à l’ exercice :
résumé
-contraction + puissante
du diaphragme
-intervention m IC externes
2 – 3 Facteurs respiratoires limitants de
la performance ?
- Coût  du travail musculaire
2%
15%
- Ventilation maximale non atteinte
- Déplétion du glycogène dans les muscles respiratoires
- Résistance des voies aériennes
- Diffusion des gaz
 la ventilation pulmonaire n ’est pas un facteur limitant de
la performance, même lors d ’un effort maximal ...
chez un sujet sain ...
2 – 4 Coût énergétique de la
respiration
Repos-exercice léger:
1,9 à 3,1 ml O2 /L.air ventilé
(2-4% dépense  totale)
5 à 10 ml O2 /L.air ventilé
(exercice modéré)
Exercice
sous-maximal
2 – 4 Coût énergétique de la respiration et pathologie
obstructive
…40 % de la VO2 max
Revalidation pulmonaire
Relation cigarette / performance physique
(abstinence)
Physiologie du travail
2- Effets systémiques de l’exercice physique
-contrôle neuro-musculaire du mouvement
-fonction cardio-vasculaire et performance
-fonction respiratoire et performance
-système endocrinien et exercice
Régulation hormonale à l’exercice
Exercice = stress physiologique le plus important pour un sujet en B.S.
Ajustements :
- c-v
- métaboliques
- hormonales
Objectifs :
- apport O2
- apport substrats
!! S nerveux
!! S endocrinien
Sources de substrats intra- et extra cellulaires durant l’exercice
Principales hormones « de stress » et activité physique intense
1- SA catécholamines
2- HPAA messagers
3- EOPs messagers
4- HM hormones
1- le système sympatho-adrénergique
I: 60-70%
VO2 max
-I-D effort
-{glucose}plasm
-T° externe
Effets métaboliques des catécholamines
A:
- stimule la glycogénolyse dans le foie et
dans le muscle
- stimule la lipolyse dans les tissus adipeux
et musculaires
Nad: - pas ou peu de stimulation de la
glycogénolyse
- stimule ++ lipolyse dans le tissu adipeux
- stimule + lipolyse dans le tissu musculaire
2- le pancréas endocrine
I: 60-70% VO2 max
 métabolisme oxydatif
…hypoglycémie :
 riposte hormonale
Objectifs?
modification du
substrat
I < 60% VO2 max – 4 h
AGL=substrat de remplacement du
glucose
Réponses hormonales et
métaboliques en fonction
de l’état de jeûne ou non
…réserves énergétiques
Exercice aérobie haute intensité (80%VO2 max)
Diminue en fonction de la durée de l’effort - pourquoi ?
Effets cellulaires similaires - pourquoi ?
3- le cortex surrénalien
Secrétion de cortisol : fonction du rythme circadien-repas-intensité effort
Pic important
90 min
50%VO2 max
Pas de secrétion additionnelle
Rôle du cortisol dans le décours de
l’effort physique
1. Stimuler la gluconéogenèse
2. Augmenter la mobilisation des AGL
3. Diminuer l ’utilisation du glucose par le muscle
4. Stimuler le catabolisme protéique
5. Exercer un effet anti-inflammatoire
6. Diminuer les réactions de défense immunitaire
7. Stimuler la vasoconstriction induite par l ’Ad,…
8. Stimuler les fonctions rénales (GFR,Na rétention)
9. Stimuler ou inhiber certaines fonctions cérébrales