Cours 4 Réponses et adaptations du système cardiorespiratoire à l’effort - PDF

24/01/2025 Cours 4 Réponses et adaptations du système cardiorespiratoire à l’effort Activité d’intégration : réponse intégrative du système cardiorespiratoire à...

24/01/2025 Cours 4 Réponses et adaptations du système cardiorespiratoire à l’effort Activité d’intégration : réponse intégrative du système cardiorespiratoire à l’effort 1 Partie 1 - Réponses aigues du système cardiorespiratoire à l’effort Cardiovas : -FC -VES -Q -PA -Débit sanguin -Sang Respiratoire : -Ventilation 2 1  24/01/2025 Question : Quelle est la définition du VO2max ? 3 -À ce stade, si on augmente l’intensité de l’effort, la consommation d’O2 n’augmente plus mais stagne en plateau ou diminue légèrement = indiquant l’atteinte de VO2max VO2max : définitions et applications V= volume ; O2= oxygène ; max= maximale Volume d’oxygène maximal qu’un individu peut par kg pour pouvoir comparer entre les individus consommer par minute, par kg de poids corporel – Noté : ml/kg/min Capacité maximale du système cardiorespiratoire à acheminer de l’O2 jusqu’aux muscles actifs, ainsi que la capacité des cellules musculaires à capter et utiliser l’O2 pour produire un travail mécanique. -Variabilité de VO2max entre individus est en fonction de Qmax et du vol des globules rouges 4 2  24/01/2025 Importance de l’apport d’O2 aux muscles = conditionne qté d’O2 qui Capacité d’extraction peut être éjectée par le coeur en 1 min de l’O2 par le muscle Le VO2max est représenté par l’équation de Fick : ** à connaître VO2max = Q x Diff a-vO2 Q = FC x VES FCmax restant la même ou diminuant légèrement avec l’entraînement, l’augmentation de VO2max dépend des adaptations du VES et de Diff(a-v)O2 Légende : Q : débit cardiaque Diff a-vO2 : Différence artério-veineuse en O2 FC : Fréquence cardiaque VES : Volume d’éjection systolique Donc, le VO2max d’une personne dépend de facteurs centraux (systèmes respiratoire et cardiovasculaire) et périphériques (caractéristiques des fibres musculaires. Le VO2max dépend également d’autres facteurs comme la tolérance à l’inconfort (i.e. cerveau) selon perception de l’effort 5 cest une valeur maximale = cest un plateau que la personne ne peut pas dépasser pour l’instant (“pour l’instant” car peut changer avec entrainement car VES peut augmenter à l’effort et Diff a-v02 aussi (voir formule)) VO2, FC et perception de l’effort normalement à VO2 max, VO2 M ax FC M ax j’atteins ma FC max 9 à 10/10 VO2Max FC repos : 60-80 bpm Effort perçu : 0/10 Intensité de l’effort (débit métabolique) Intensité correspondante à Repos VO2 max 6 3  24/01/2025 La consommation d’O2 La consommation d’O2 est une valeur qui correspond à la quantité d’O2 requise par l’organisme pour assurer ses fonctions au repos et à l’effort Plus l’effort est intense, plus la consommation d’O2 est importante car les muscles augmentent leur dépense énergétique Le VO2max est la plus haute valeur de consommation d’O2 à l’effort d’une personne, à un moment donné (plafond) 7 pas adapté à tous car problèmes de santé (asthme, obésité (ressent une difficulté plus mécanique mais FC normales), La perception de l’effort sert à guider les gens âge, qqun de très entrainée pas biaisé même si perception, car doit être bien expliquée outil très validé, mais doit etre bien compris par les gens qui l’utilisent McArdle 7th edition, 2010, p. 474 8 4  24/01/2025 tous des sports d’endurance = intensité élevée, volume d’entraînement élevé, système aérobie très dev Quelques exemples selon la discipline sportive ski de fond : -froid -utilise le haut du corps = on doit répartir consommation d’O2 dans plus de muscles actifs = augmente difficulté -aspect muscu ++ Plus haute Plus haute valeur jamais Kilian Jornet valeur jamais enregistrée chez (Ultra-Trail) enregistrée Marit Bjoergen un homme : 92ml/kg/min (Ski de fond) chez une Oskar Svendsen femme : Joan 72ml/kg/min (cycliste Benoit 78.6 norvégien) 97.5 ml/kg/min mL/(kg·min) (marathon) diff H et F : 9 -hormones sexuelles masculines favorisent plus de Hb -composition corporelle (H ont plus de masse muscu et moins de masse grasse et comme ce sont les muscles qui consomment le plus d’O2 = plus de tissus actifs) -ski de fond = valeurs de consommation d’O2 est plus élevée -athlétisme -vélo sports dans le milieu de la liste (soccer) : -sports intermittents https://inscyd.com/article/vo2max-charts-by-age-gender-sport/ 10 sports en bas de la liste (haltérophilie, basket, gymastique) = -un effort intense d’un coup -pas besoin d’augmenter consommation d’O2 pour produire une bonne performance car principalement musculaire 5  24/01/2025 Quel est l’intérêt de mesurer ou d’estimer le VO2max ? Indicateur de performance dans les sports d’endurance Indicateur de la condition physique Indicateur de santé cardiovasculaire chez la population générale Permet de mesurer le progrès suite à un programme d’entraînement 11 Mesure en laboratoire 8-12 min https://health.clevelandclinic.org/what-is-vo2-max-and-how-to-calculate-it 12 6  24/01/2025 augmentation de la vitesse de manière graduelle jusqu’à l’épuisement = épuisement = VO2max (voir graphique slide 6) Test léger navette : ça vous dit quelque chose? sert à estimer le VO2max des élèves stop n go = pas parfait même si test est validé demi Cooper = meilleure façon car en théorie, je peux tenir mon VO2 max pendant 5-6 min 13 Pas de ref pour les enfants car se tannent avant Valeurs de référence selon l’âge et le sexe ACSM’s Health-Related Physical Fitness Assessment Manual, 5 th edition 14 VO2 max diminue avec l’âge car baisse niveau d’AP (facteur qui a le plus d’impact) 7  24/01/2025 -Augmente même souvent avant le début de l’exercice. = réponse anticipée liée à la libération d’un neurotransmetteur, la noradrénaline par le SNS et d’une hormone, l’adrénaline -FC max = valeur la plus élevée qui peut être atteinte lors d’un exercice maximal jusqu’à épuisement Fréquence cardiaque d’exercice La FC augmente en proportion directe (linéairement) à l'augmentation de l'intensité de l’exercice La FC max est associée au VO2max ; la plupart du temps, atteindre sa FC max signifie atteindre son VO2max Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.197). Usage à des fins académiques seulement 15 Qu’est-ce que ça veut dire en pratique ? 1) Relation théoriquement linéaire entre intensité d’un effort, VO2 et FC. 2) VO2 et FC plafonnent au VO2Max (donc FC max = VO2max). Permet plusieurs choses : 1) Prédire le VO2Max à partir d’une épreuve d’effort terrain (p. ex : Léger-Navette ou Léger-Boucher) 2) Estimer l’intensité d’un effort selon un % de la FC max 3) Estimer la dépense énergétique plus je consomme de l’O2, plus je dépense d’E 16 8  24/01/2025 -VFC : variabilité de la FC = reflète la capacité d’adaptation du coeur au stress et est considérée comme le reflet de l’activité du SNautonome = analyse la fluctuation de l’intervalle entre deux battements, liée aux changements continus de la balance parasympathique-sympathique qui contrôle le noeud sinusal = analyse la régularité/irrégularité entre les battements -Lors de l’exercice aigu aérobie, l’augmentation de la température centrale, du tonus sympathique et de la fréquence respiratoire contribuent à augmenter la VFC -En récupération, la VFC reste aussi plus élevée qu’avant l’exercice La fréquence cardiaque d’équilibre Une VFC élevée indique = niveau optimal pour lequel la FC satisfait exactement aux besoins de l’exercice généralement un bon équilibre entre le SNS (associé au stress) intensité facile pour Lorsque la charge de travail est et le SNP (associé au repos moi = FC cardiaque constante et sous-maximale, la et à la récupération) stable = Vo2 max stable FC augmente jusqu'à atteindre un plateau Pour chaque augmentation de la plus l’exercice est charge de travail, la FC passera intense, plus long est le à une nouvelle valeur d'équilibre délai nécessaire à la en 2-3 minutes, si l’exercice stabilisation de la est en dessous du seuil fréquence cardiaque ventilatoire/lactique = sous-maximal L'entraînement diminue la FC d'équilibre pour une même charge de travail sous-maximal Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 4e édition, Éditions de Boeck. (p.107). Usage à des fins académiques seulement 17 FC plus faible après entrainement car VES plus gros donc besoin de battre moins vite car pour un meme débit cardiaque, VES est plus élevé -Une FC plus faible, pour un même niveau d’exercice, reflète un coeur plus efficace et une aptitude cardiorespiratoire meilleure Fréquence cardiaque de récupération/retour au clame ↓ FC après un effort : ± 10-12 bpm/min (normalement) – Peut varier selon si le retour au calme est passif (étirements) ou actif (jogging/marche) La vitesse de réduction de la FC après l’arrêt de l’effort s’améliore avec l’entraînement en endurance Bon indicateur de la santé cardiovasculaire et des effets de l’entraînement 18 9  24/01/2025 Changement des volumes cardiaques à l’exercice 1. Volume télédiastolique (après la diastole): car coeur devient plus élastique (VTD) (mécansime de Frank-Starling) et augmentation du retour veineux Ø Similaire ou plus élevé qu’au repos. (car plus de pompe muscu et pompe respiratoire) Pourquoi ? 2. Volume d’éjection systolique (VES) car coeur bat plus fort = plus de sang qui sort Ø Significativement plus élevé qu’au repos. Pourquoi ? 3. Volume télésystolique (après la systole): (VTS) car plus de sang sort du coeur donc moins de sang qui reste après la contraction Ø Plus faible qu’au repos. Pourquoi ? Image: https://www.geeksforgeeks.org/cardiac-cycle-phase-diagram/ 19 augmentation du VES linéraire jusqu’à 40-60% et à partir de là je ne peux pas augmenter plus mon VES POSITION DEBOUT donc je dois augmenter ma FC (selon formule débit cardiaque) -VES sujets actifs mais non entrainés passe de 50-60mL au repos à 120mL à l’exercice Volume d’éjection systolique dès que l’exercice dépasse 40% à 60% des possibilités max = VES plafonne = élévation -VES sujets entrainés en endurance de Q s’explique par accélération FC passe de80-100mL au repos à 160-200mL à l’exercice max Augmentation jusqu’à POSITION ALLONGÉE ± 40-60% VO2 = jusqu’à 40-60% des possibilités -VES augmente juste de 20 à 40% Max max de l’intensité d’exercice car allongé = sang ne s’accunule -Quand FC augmente = temps de remplissage se réduit —> malgré ça, pas dans les extremités = retour VES continue d’augmenter —> Comment? veineux facilité = précharge accrue Faibles niveaux -Loi de Frank Starling = augmentation précharge = augmentation intensités étirement parois vent. = plus la force de contraction est grande VES repos allongé > VES repos debout =augmentation supp VES à l’exercice -Plus C myocardique est étirée = plus nbr ponts d’union est ainsi plis limitée Intensités élevées actine-myosine augmente = plus la force développée est grande -Augmentation contracilité des fibres ventriculaires à cause d’une --> Essentiel de l’augmentation stimulation nerveuse et/ou augmentation des concentrations VES lors exercice intensité d’adrénaline et noradrénalines (=contraction élevée = VES élevé) faible à modérée = pour lutter Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.199). Usage à des fins contre la force de pesanteur académiques seulement (qui pousse le sang vers -Pam faible = VES plus élevé car résistance à l’écoulement dans les extrémités) l’aorte est faible 20 -élite -personne normale = peu de diff de FCmax et de D(a-v)O2 = c’est la capacité d’augmentation du -patient cardiaque VES à l’exercice max qui détermine principalement VO2max (selon formule) 10 PRESSION ARTÉRIELLE (phénomène prioritaire à l’exercice car assure la perfusion des tissus) -PAdias change peu même si intensité augmente -augmentation PAdias > 15mmHg = pathologique -PAsys augmente avec l’intensité (120mmHg repos à 200 ou plus à l’exercice) = augmentation PAM -car augmentation Q -car PA détermine qté de plasma qui quitte les capillaires pour entrer dans les tissus et satisfaire leurs besoins = augmente PAsys = approvisionnement des muscles actifs -exercice sous-max = PA atteint niveau équilibre (dont la valeur s’élève avec augmentation du palier) —> si exercice est prolongé = PAsys diminue légèrement car vasodilation des artérioles muscu = diminue résistances à l’écoulement (PA = Q x résistances périphériques) -PA plus élevée quand exercice membres sup vs membres inf -car masse musculaire sollicitée et le volume circulant sont plus faibles dans les territoires supérieurs =contribue à augmenter les résistances à l’écoulement du sang et donc augmentation PA destinée à vaincre ces résistances -Exercices de force = augmentation bcp plus marquée de PA (pendant un instant = 480/350 mmHg) -car manoeuvre de Valsalva = -on ferme la glotte (espace délimité par les cordes vocales) ; -on augmente la pression intra-abdominale en contractant le diaphragme et les muscles abdominaux ; -on augmente la pression intrathoracique en contractant les muscles respiratoires. = augmentation intrathoracique = augmentation PA dans le reste du corps car ciculation du sang doit vaincre la pression de la cage thoracique DÉBIT SANGUIN -redistribution sanguine (voir cours p.20) -dérive cardiovasculaire (cours 4 p.11)  24/01/2025 -Relation linéaire entre -Couché à debout = FC augmente car changement de posture = diminution VES Q et intensité car (car sang s’accumule dans les territoires inf à cause de pesanteur) = donc FC -FC augmente augmente pour maintenir constant Q -VES augmente -Marche à course = augmentation initiale de FC jusqu’à 100bpm = inhibition SNP = Q augmente pour satisfaire l’augmentation des (tonus vagal) ; augmentation FC > 100 bpm = stimulation SNS = augmentation Q besoins des muscles en O2 + VES augmente avec exercice = augmentation Q Débit Cardiaque -Plus débit cardiaque est Peut atteindre 35 à 40 litres chez les athlètes d’endurance élite élevé, plus je peux consommer d’O2 car plus la qté de sang total qui circule dans mes muscles en 1 min est grande, plus mes tissus ont accès à O2 Tiré de Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.201). Usage à des fins académiques seulement 21 = augmentation de la FC et diminution VES (Q est donc maintenu) lors exercice aérobie prolongé ou dans env chaud à intensité constante à cause de chaleur = perte d’eau par la sudation = vol plasmatique moins important = Dérive Cardiovasculaire masse sanguine plus faible = baisse du retour veineux Implications : Baisse du retour veineux Baisse du VTD et ↓ Raisons: mécanisme Frank- Starling Baisse du VES et de la PA Augmentation compensation de la FC donc pour maintenir le débit cardiaque Tiré de Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.206). Usage à des fins académiques seulement 22 Quand T augmente = redistribution sanguine vers peau pour évacuer chaleur + diminution vol plasmatique (car composé d’eau) = masse sanguine plus faible = diminue retour veineux = diminue VTD = diminue mécanisme de Frank Starling = diminution VES (car force de contraction moins importante + (VES = VTD - VTS) et VTD diminue donc VES diminue) = pour maintenir Q, coeur doit compenser diminution de VES par une augmentation FC -Si l’exercice doit être intense, FC atteint son maximum à un niveau plus faible que normalement, induisant une diminution des performances physiques 11 SANG -Contenu en O2 -au repos, Diff (a-v)O2 est de (20-14) = 6mL -à l’exercice, Diff (a-v)O2 augmente avec intensité -Qté d’O2 prélevés par les muscles actifs augmente = diminue qté O2 dans les veines -Volume plasmatique -pression hydrostatique : liée à l’augmentation de la PA -pression oncotique du sang : pression exercée par les protéines (principalement l’albumine) -À l’exercice, l’augmentation de la pression hydrostatique (liée à l’augmentation de pression sanguine) et l’augmentation de la pression oncotique tendent à faire sortir l’eau du secteur sanguin vers le secteur interstitiel, au travers de la paroi capillaire -exercice prolongé : volume plasmatique peut baisser de 10% à 15%, majoritairement durant les premières minutes de l’exercice -exercice de force : réduction du volume plasmatique proportionnelle à l’intensité de l’effort avec des pertes similaires de 10-15% -En cas de sudation importante associée, les pertes plasmatiques sont majorées -Réduction vol plasmique -compromet performance -car quand production chaleur = sang dérivé vers peau au détriment muscles actifs + diminution vol plasmatique = augmentation viscosité = ralentit débit sanguin = limite transport O2 (surtout quand hématocrite dépasse 60%) -entraine hémoconcentration = éléments figurés > vol plasmatique = améliore capacité transport O2 jusqu’à un certain point voir cours 2 p. 11 -Théorie de la commande centrale : centres moteurs et cadiovasc sont activés au même moment dans le cerveau dès le début de l’exercice -Réponses cardiovas sont modifiées par : -barorécepteurs : sensibles à l’étirement des parois artérielles = informent des variations de pression -chémorécepteurs : sensibles aux variations physico-chimiques dans le sang -mécanorécepteurs : sensibles à l’étirement muscles sq  2 phases : 24/01/2025 1- augmentation quasi immédiate : réponse anticipée = activité du cortex moteur stimule centre inspiratoire = augmentation ventilation 2- augmentation progegressive : résultat de l’activité métabolique induite par exercice = prod CO2 et H+ = favorise séparation O2 et Hb = augmente Diff(a-v)O2 // sang chargé en CO2 et H+ stimule chémorécepteurs = stimulent centres inspiratoires = augmentent Phase 1 débit et amplitude de la respiration Phase 2 Réponse ventilatoire à l’exercice Fin Début On respire plus de manière plus intense = on a tendance à augmenter la vitesse de respiration, pas à augmenter le volume courant McArdle, W. D., Katch, F. I., & Katch, V. L. (2010). Exercise physiology: nutrition, energy, and human performance. Lippincott Williams & Wilkins. Chapitre 14, p. 290 -Intensité moy-élevée : 23 -La ventilation augmente en fn de la demande énergétique (parfois jusqu’à des niveaux proche de son max) -Accélération fréquence respiratoire -Intensité faible : ventilation s’accroit grâce à l’augmentation du vol courant Réponse ventilatoire à l’exercice Le rythme respiratoire peut passer de 12 cycles (repos) à 40-60 à l’effort. Le volume courant peut passer de 500ml (au repos) à plus de 4000ml à l’effort La ventilation (L/min) peut donc atteindre jusqu’à 200L/min Les volumes respiratoires dépendent de la taille de l’individu, mais également du niveau d’entraînement et de la compliance des poumons (work of breathing). surtout la taille 24 12  24/01/2025 À l’arrêt de l’exercice, alors que la demande énergétique retourne très vite à sa valeur de repos, la ventilation reste élevée. Or, si la relation entre la demande énergétique et la respiration était parfaite, celle-ci devrait retourner aussi rapidement à ses valeurs basales. Au contraire, il lui faut pour cela plusieurs minutes. Ceci suggère que, lors de la récupération, ce sont plutôt le pH, la PCO2 et la température sanguine qui régulent la respiration Réponse ventilatoire à l’exercice À l’effort, l’augmentation du débit sanguin pulmonaire permet une diminution de l’espace mort physiologique car la pression est augmentée dans l’artère pulmonaire = plus d’alvéoles reçoivent du sang – Plus d’alvéoles participent aux échanges gazeux, comparativement au repos – Ceci augmente la capacité de diffusion de l’O2 À haute intensité, la majorité des individus augmentent leur fréquence respiratoire, sans changer leur volume courant À effort d’intensité très élevée : hyperventilation et respiration de surface -Quand ventilation excède les besoins en O2 -élimination excessive de CO2 = [H+] diminue = pH sanguin augmente (= fuck l’équilibre acido-basique du sang) = étourdissements, vertige… 25 -essoufflement traduit difficulté d’adaptation par manque d’entrainement = à différencier de la dyspnée (= essouf. pathologique) Différences associées à la croissance Est-ce que les enfants et les adolescents ont une réponse cardiorespiratoire à l’exercice différente de celle des adultes ? 26 13  24/01/2025 VO2max absolu tend à augmenter car corps grandit donc corps a besoin de plus d’O2, mais par rapport au poids corporel ??? Vo2max relatif tend à diminuer VO2max et croissance se stabilise chez gars et diminue chez filles car avec puberté = masse adipeuse se dev chez les filles et à l’exercice, masse adipeuse ne consomme pas d’O2 force, endurance = peuvent commencer à dev ça pendant puberté Absolu (L/min) Relatif (ml/kg/min) VO2 max : qté d’O2 total VO2 relatif : qté d’O2 relatif au poids corporel Wilmore et al. 2009 27 En l’absence d’entraînement, VO2max relatif diminue après la puberté VO2max moyen pour la population canadienne / groupe d’âge : Chez les personnes qui demeurent actives/les athlètes, le VO2max diminue très peu avant l’âge de ≈ 40-45 ans Statistiques Canada (2007 – 2009) 28 14  24/01/2025 La fréquence cardiaque d’exercice/maximale chez les enfants La FC d’un enfant augmente de la même manière que celle d’un adulte pendant un exercice d’intensité croissante La FC pour une même intensité d’effort diminue au cours de la croissance – Croissance du coeur – augmentation de la force de contraction – Augmentation du diamètre des ventricules – Augmentation du VES 29 Le débit cardiaque à l’effort chez l’enfant Le débit cardiaque maximal augmente au cours de la croissance pas besoin de connaitre les chiffres – Passe d’environ 12 à 21 L/min chez les garçons (en moyenne) – D’environ 10,5 à 15,5 L/min chez les filles (en moyenne) – Augmentation surtout entre l’âge de 10 et 20 ans L’augmentation du débit cardiaque est en lien avec l’augmentation de la surface corporelle – Peu de changement/différence avec les adultes si on annule l’effet de la surface corporelle 30 15  24/01/2025 Le débit cardiaque est plus faible chez l’enfant, au repos comme à l’effort VES inférieur chez les enfants par rapport aux adultes Cœur plus petit, moins grande capacité de remplissage FC supérieure chez les enfants par FC (bpm) rapport aux adultes (jusqu’à >200bpm) En réponse à un VES plus petit (compensation) Débit cardiaque = FC x VES Ratel & Martin (2014) 31 La ventilation à l’effort chez les enfants et les adolescents Avant la fin de la puberté, les enfants et les adolescents ont une ventilation à l’effort moins efficace que les adultes se normalise avec croissance car Poumons et cages thoraciques nbr d’alvéoles augmentent et moins développés qté d’Hb augmente sous l’effet Nombre d’alvéoles plus faible des hormones sexu Hémoglobine plus faible Résultat : fréquence respiratoire Cycles respiratoires selon l’âge plus élevée pour une même consommation d’oxygène Hyperventilation plus susceptible Ratel & Martin (2014) 32 16 ****pourquoi enfants ont une moins bonne capcité de transport et qu’est-ce qui s’améliore = qs d’exam (raisons et conséquence) 24/01/2025 Capacité de transport de l’O2 et différence artérioveineuse chez les enfants et les adolescents Capacité de transport inférieure en raison de : Adulte : - Une moins grande concentration PO 2 = 100 mmHg PO 2 = 40 mmHg d’hémoglobine (hématocrite) (210 mL d’O 2/L de sang) (150 mL d’O 2/L de sang) - Chez l’adulte à l’exercice, environ 210 mL d’O2 / L de sang - Chez l’enfant, autour de 160-180 mL d’O2/L de sang Enfant : PO 2 = 100 mmHg PO 2 = 40 mmHg - Une ventilation moins efficace* (180 mL d’O 2/L de sang) (140 mL d’O 2/L de sang) - Diminue aussi la saturation artérielle en O2 d’où pourquoi le VO2 max absolu s’améliore avec l’âge 33 *** Capacité de transport inférieure de l’O2 des enfants : raisons et conséquences Raison no. 1 : Ventilation moins efficace = moins d’O2 est acheminé vers la circulation Conséquence : fréquence respiratoire plus élevée que les adolescents pubères/adultes (parfois hyperventilation) Raison no. 2 : Plus petit VES = moins d’O2 est acheminé vers la circulation Raison no. 3 : Masse de l’hémoglobine plus faible = moins d’O2 transporté par le sang Conséquence : fréquence cardiaque plus élevée que les adolescents pubères/adultes 34 17  24/01/2025 Partie 2 - Adaptations à long terme des composantes du système cardiorespiratoire Cardiovas : -Dimensions du coeur Éléments susceptibles -D(a-v)O2 -Débit sanguin de limiter la capacité max -augmente avec entrainement car le sang veineux est plus pauvre en O2 car meilleure -PA de transport de l’O2 extraction de l’O2 pat tissus + meilleure distribution de la masse sanguine -Volume sanguin (= une plus grande partie va vers les muscles actifs) -VES -FC -Q -Meilleure extraction à cause de l’augm. de la capacité oxydative des fibres muscu des muscles entrainés 35 Quels sont les déterminants du VO2max ? pas besoin de savoir tout ça par coeur =juste savoir que cest influencé par plusieurs facteurs et ça ne se fait pas au même rythme Lundby, M ontero & Joyner. Acta Physiol 2017, 220, 218–228 36 18  Entrainement = augmentation retour veineux 24/01/2025 [car pompe muscu plus efficace + augmentation vol sanguin et plasmatique (= plus de sang qui revient) + coeur entrainé = pompe plus efficacement le sang = crée plus grande ∆ pression = favorise le retour veineux] = augmentation VTD [= meilleure remplissage ventriculaire ] car augm. vol. sanguin + dimin. FC = plus de temps de remplissage = force de contraction plus importante car hypertrophie myocarde + étirement paroi vent. (loi de Frank Starling) = diminution VTS amplifié par diminution PA (dûe à l’entrainement) = diminution résis. péri. (= dimin. résis. à l’écoulement du sang) = augmentation VES (loi de Frank Starling) = baisse FC repos et FC sous-max Débit cardiaque et volume d’éjection systolique : athlètes vs entraînés vs Résumé : Augmentation VES car sédentaires car VES peut augmenter jusqu’au VO2 max pour -hypertrophie vent. G personnes très entraînées -dimin. résis. péri. Personnes peu entraînées : Personnes très entraînées : -augm. vol sanguin VES de 50-60 ml (repos) à 120 ml de 80-110 ml (repos) à 160-200 ml Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.200). Usage à des fins académiques seulement À l’exercice : 37 -Augmentation FC et VES = augmentation Q -Si FC trop élevée = diastole réduite (remplissage car pas assez de temps entre ch battement) = dimin. VES -Si FC diminue = diastole allongée (= ventricules ont le temps de se remplir) = VES augmente = entrainement permet Q max avec FC inf = le coeur se contracte moins, mais avec plus de force = peut envoyer à moindre coût une plus grande qté d’O2 Fréquence cardiaque (FC) Les adaptations à l’entraînement aérobie provoquent : ↘ de la FC au repos/exercice sous-maximal et ↔ à l’exercice maximal FC sous-maximale : plus basses pour une même intensité FC maximale : pas de changement ↓ FC repos : car ↑ du VES, mais même débit cardiaque à cause du remodelage cardiaque au repos (≈4-6 L) Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (ch.11, p.267). Usage à des fins académiques seulement 38 -Q au repos après exercice aérobie : ne change pas -Q après exercice de même intensité sous-max : dimin. un peu [car augm. D(a-v)O2 (= meilleure extraction O2 par tissus) + dimin. consommation O2 [= meilleure efficacité mécanique) -Q exercice max : augmente [car augmentation VES (la FC ne change pas donc n’est pas un facteur ici)] = principal facteur responsable d’augm, VO2max 19  24/01/2025 plus je suis enteaine, plus ma FC est basse pour un même débit cardiaque c’est le VES qui induit le plus de changements Effet de l’entraînement sur FC, VES et débit cardiaque FC (b/min) x VES (ml/b) = Q ( l/min) REPOS SÉDENTAIRE 70 x 71 = 5.0 ENTRAÎNÉ 50 x 100 = 5.0 MAXIMAL SÉDENTAIRE 200 x 100 = 20.0 ATHLÈTE 190 x 160 = 30.0 ÉLITE 195 x 179 = 35.0 ENDURANCE SKIEUR 190 x 210 = 40.0 NORDIQUE car skieur utilise bras et jambes = plus de muscles à alimenter en O2 = 39 je dois augmenter mon débit sanguin en conséquence -FCmax d’un individu est assez stable = bradycardie induite à l’entraînement Diminution de la FC de repos et d’effort – pourquoi ? À l’effort : ↑ de l’épaisseur du ventricule gauche ; ↑ de la force de contraction du ventricule gauche – ↑ VES ; Donc le cœur peut battre à une plus faible fréquence pour maintenir un même débit cardiaque (plus efficace) – ↑ Élasticité du ventricule gauche ; ↑ capacité de remplissage = ↑ VES – Les muscles deviennent également plus efficaces dans leur utilisation de l’O2 Au repos : ↑ du tonus parasympathique (effet sur le nœud sinusal) et ↑ du VES car -augmentation tonus – Autres mécanismes méconnus à ce jour parasympa. -dimin. FC intrinsèque 40 (= du noeud sinusal) -À l’arrêt de l’exercice, FC ne retourne pas immédiatement à sa valeur de repos -Avec entrainement = FC revient plus vite à sa valeur de repos = indicateur aptitude cardioresp. (autres facteurs à prendre en considération comme chaleur, altitude, hyperactivité sympa. = augmentent le délai pour retrouver FC repos) 20 -Entrainement en force : 24/01/2025 -augmentation de la paroi du ventricule gauche car doit vaincre une forte pression (480/350mmHg) pour éjecter le sang = augmenter paroi = augmente contractilité -peu de modif du vol ventriculaire manoeuvre de Valsalva !!!Juste pour le ventricule gauche!!! Il y a aussi un remodelage cardiaque chez athlètes de force car même si effort de type force = je dois quand même augmenter ma Dimensions cardiaques : pression dans les artères = donc le coeur travaille quand même contre Hypertrophie du myocarde en réponse à l’augmentation de la charge de travail résistance Les adaptations à l’entraînement aérobie provoquent : ↗ de la force contractile du cœur et de la taille du ventricule gauche pourquoi cyclistes -car cyclistes ont des vol d’entrainement plus élevé -c’est pas un sport d’impact donc détruit moins de globules rouges Diamètre interne Épaisseur moyenne Masse ventriculaire ventricule gauche du mur gauche donc diminue VTS Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (ch.11, p.265). Usage à des fins académiques seulement -Entrainement aérobie : 41 -augmentation dimension cavité ventriculaire gauche (= vol ventriculaire) car entrainement = augmentation vol plasmatique = augmente VTD = augmente VES -épaissisement paroi myocardique comme entrainement force = baisse FC repos car augmentation tonus parasympa + baisse FC [ = augmentation contractilité] même intensité sous-max = augmentation du temps de remplissage Augmentation de la diffusion pulmonaire = échanges gazeux à travers barrière alvéolo-capillaire Effet de l’entraînement sur la diffusion pulmonaire – Au repos ↔ (ne change pas) – À l’exercice sous-maximal ↔ – À l’exercice maximal ↗ Lié à un plus grand flux sanguin vers les poumons (diminution de l’espace mort anatomique) = augm. perfusion pulmonaire physiologique 42 21  24/01/2025 peu de changements au niveau pulmonaire à part ventilation max plus élevée Ventilation pulmonaire RAPPEL : Ventilation = Fréquence respiratoire x Volume courant – Amélioration de la ventilation à l’exercice lié à ces 2 paramètres Effet de l’entraînement sur la ventilation – Au repos ↔ – À l’exercice sous-maximal Peut ↘ d’environ 20-30% pour une même intensité – À l’exercice maximal ↗ substantiellement Lié au renforcement des muscles respiratoires (↗ F.R. et ↗ V.C.) volume courant fréquence respiratoire 43 Volume sanguin et entraînement = augmente globules rouges et plasma = favorise le retour veineux Taux de renouvellement des globules -Augmentation du vol plasmatique rouges semble augmenter avec l’entraînement intense. L’entraînement aérobie augmente la production de globules rouges via l’érythropoïèse (grâce à l’érythropoïétine) Tiré de Kenney, Wilmore et Costill, Physiologie du sport et de l’exercice (2017), 6e édition, Éditions de Boeck. (p.271). Usage à des fins académiques seulement 44 -Si vol globules rouges augm. = vol plasmatique augm. encore plus = hématocrite dimin. [vol éléments figurés/vol sanguin total] = dimin. viscosité du sang = facilite circulation sanguine = améliore transport O2 -Athlète : hématocrite bas + vol plasmatique élevé + vol globules rouges au-dessus de la moy = dimin. viscosité + augm. transport O2 22  24/01/2025 L’entraînement aérobie augmente la masse de l’Hb (nombre ou concentration de globules rouges) L’exposition répétée à l’hypoxie (baisse des concentration d’O2 dans le muscle par l’effet de l’exercice) stimule l’érythropoïèse car est stimulée par baisse O2 (voir cours 2 p. 10) Améliore la capacité de transport de l’O2 La combinaison ↑ VES + ↑ masse Hb = – Augmentation de la quantité d’O2 acheminée vers les muscles 45 Augmentation du débit sanguin dans les muscles actifs Au niveau des muscles actifs : – Besoins en O2/nutriments ↗ à l'exercice – Débit sanguin doit ↗ pour répondre aux besoins 4 principaux facteurs résultant de l’entraînement cardiovasculaire permettent ↗ le -nouveaux capillaires = augm. débit sanguin : perfusion des tissus = augmentent la surface de diffusion de O2 = améliore 1. ↗ de la capillarisation (densité capillaire supérieure) échanges 2. ↗ du recrutement capillaire (inactif à fonctionnel) = augm. nbr de capillaires fonctionnels = augm. 3. ↗ la redistribution sanguine perfusion des muscles en activité = préférentiellement 4. ↗ du volume sanguin total dirigé vers muscles actifs 46 -s’explique par = favorise augm. VES -une augmentation du contenu en protéines plasmatiques (en provenance de la lymphe et d’une augmentation de leur synthèse) -et par l’implication des hormones conservatrices des fluides de l’organisme 23  24/01/2025 Adaptations musculaires Les adaptations musculaires suivantes favorisent la captation en O2 par le muscle : – Augmentation du nombre de capillaires musculaires et de leur capacité à se vasodilater – Augmentation du nombre et de la taille des mitochondries (cours 5) – Augmentation de l’activité des enzymes aérobies (cours 5) 47 Activité d’intégration – système cardiovasculaire ***qs d’exam*** En équipe de 5 à 6, à l’aide du schéma intégrateur et des icones #1 : Résumez les principales réponses et adaptations à l’effort #2 : Illustrez ou indiquez les éléments qui influencent le VO2max #3 : Résumez les principales différences entre enfants/adolescents et adultes ou associées avec la croissance Utilisez les icônes à la deuxième page pour vous inspirer. 48 24  ÉLÉMENTS QUI INFLUENCENT VO2 MAX : VO2 max = Q x D(a-v)O2 = FC x VES x D(a-v)O2 -Q : coeur plus fort peut pomper plus de sang par min = peut fournir plus d’O2 aux muscles Transport --> comme FCmax ne varit pas vraiment = VES fait plus varier (dans la formule) O2 [D(a-v)O2] -vol globules rouges/taux Hb : Hb transporte O2 dans sang donc taux élevé = plus d’O2 dispo -densité capillaire dans les muscles : plus elle est élevée = meilleure distribution O2 aux muscles -taille et nbr mitochondries : plus elles sont grandes et nbreuses = augmente capacité à utiliser O2 Utilisation O2 -enzymes oxydatives : permettent aux mitochondries d’utiliser O2 donc plus grande qté = amélioration de l’utilisation de l’O2 [D(a-v)O2] -types de fibres muscu : type I (lentes) plus efficaces pour utiliser O2 que type II (rapides) -âge : diminue avec âge car baisse de niveau d’AP (facteur le plus influant) -sexe : H = hormones sexu masc. favorisent plus Hb H = plus de masse muscu vs adipeuse que F et comme ce sont les muscles qui consomment plus d’O2 (tissus actifs) = plus grande D (a-v)O2 Autres -tolérance à l’inconfort (perception de l’effort) : plus effort est intense = plus la consommation d’O2 est grande -entraînement : induit adaptations  24/01/2025 Lectures pour la semaine prochaine Manuel de référence : Chapitre sur les substrats énergétiques et métabolisme aérobie Vidéo sur la respiration cellulaire 49 Réponses à l’effort Adaptations à l’effort CARDIOVAS CARDIOVAS -Augmente FC -Augmentation VES -Augmente le débit cardiaque -Hypertrophie du myocarde -Augmentation VES -Augmentation volume plasmique et globules rouges -Diminution de la FC au repos ou pour une même intensité sous-maximale RESPIRATOIRE -Augmentation ventilation RESPIRATOIRE 25