SVT : CORPS ET HUMAIN, L'EXERCICE PHYSIQUE

PARTIE 1

CORPS HUMAIN ET SANTÉ : L’EXERCICE PHYSIQUE

Chapitre 1 : des modifications physiologiques lors d'un effort

Problème : comment évolue la consommation d'O2 et de nutriments au cours d'un effort physique ?

1 - LA RESPIRATION, UNE SOURCE D'ENERGIE POUR LES MUSCLES

Pour réaliser un effort physique, les muscles ont besoin d'énergie. Cette énergie provient de la respiration.

Schéma de la respiration

[pic 1]

A) La consommation de dioxygène au cours de l'effort

Plus l'effort physique est intense, plus les muscles ont besoin d'énergie et plus le volume d'O2 consommé (ou VO2) est important.
Mais quand l'effort atteint une certaine intensité, le volume d'O2 consommé n'augmente plus : l'organisme a atteint sa consommation maximale de dioxygène (ou VO2 max).

B) La consommation de nutriments au cours de l'effort
Les glucides et les lipides sont des réserves énergétiques pour l'organisme. Plus l'effort physique est intense, plus la quantité de nutriments consommés est importante. La pratique d'exercices physiques réguliers contribue donc à lutter contre l'obésité

2) Les adaptations de l'organisme à l'effort (voir TP2)

Problème : comment notre organisme s'adapte-t-il pour répondre à ses besoins lors d'un effort ?

A) L'AUGMENTATION DES ECHANGES RESPIRATOIRES PENDANT L'EFFORT

Au cours d'un effort physique, la fréquence ventilatoire (FV) et le volume courant (VC) augmentent. Par conséquent, le débit ventilatoire (DV) s'accroît. L'augmentation des échanges respiratoires à l'effort permet un apport accru d'O2 pour l'organisme.

DV = FV x VC

FV = nombre de cycles inspiration-expiration par unité de temps (ex : 32 cycles par minute)

VC = volume d'air dans l'appareil respiratoire lors d'une inspiration ou d'une expiration

DV = volume d'air dans l'appareil respiratoire par unité de temps (ex : 16 L par minute)

B- L'AUGMENTATION DE L'ACTIVITE CARDIAQUE PENDANT L'EFFORT
Au cours d'un effort physique, la fréquence cardiaque (FC) et le volume de sang éjecté à chaque contraction (volume d'éjection systolique, VES) augmentent.
Ainsi, le débit cardiaque DC (= volume de sang expulsé par le cœur chaque minute) s'accroit.
DC = FC x VES

Pbl : comment fonctionne le cœur ?

3) Organisation générale du cœur (voir TP3)

Le cœur est constitué d'un muscle creux (le myocarde) creusé de 4 cavités : 2 oreillettes et 2 ventricules. Les veines amènent le sang au cœur qui se remplit pendant la diastole (= relâchement du coeur). La systole (= contraction) des oreillettes fait passer le sang vers les ventricules. La systole des ventricules assure l'expulsion du sang par les artères.
Le cloisonnement du cœur et le fonctionnement des valvules cardiaques permettent une circulation sanguine à sens unique.

Voir schéma du cœur dans le TP3

[pic 2]

4- LES MODIFICATIONS DE LA CIRCULATION SANGUINE PENDANT L'EFFORT  (voir TP4)

Dans la circulation générale, le sang circule simultanément dans les différents organes : on parle d'une circulation en parallèle. En effet, l'artère aorte, qui distribue le sang à l'ensemble des organes, se ramifie (se divise) en de nombreuses artères plus petites qui irriguent chacune un territoire précis de l'organisme. Ceci permet à l'ensemble des organes de recevoir un sang riche en O2 et en nutriments.
La répartition du débit sanguin entre les différents organes est modifiée lors d'un effort physique : les muscles reçoivent beaucoup plus de sang qu'au repos, alors que d'autres organes en reçoivent moins.
La disposition en série de la circulation sanguine entre le cœur et les poumons permet la recharge en dioxygène de la totalité du sang.

Un bon état cardio-vasculaire et ventilatoire est donc indispensable à la pratique d'un exercice physique

Schéma bilan : les adaptations de l'organisme à l'effort[pic 3]

Chapitre 2 : la régulation de la pression artérielle

Dans le chapitre précédent, nous avons montré que plusieurs paramètres physiologiques (FC, FV ...) varient lors d'un effort.

Pbl : qu'est ce que la pression artérielle et comment varie-t-elle lors d'un effort ?

1- La pression artérielle (PA), un paramètre physiologique régulé (TP5 partie 1)

Le sang circule sous pression dans les artères. La mesure de la pression (ou tension) artérielle consiste à évaluer la pression régnant dans l'artère du bras à l'aide d'un tensiomètre. Le médecin enregistre alors 2 valeurs :
- une pression maximale ou systolique (liée à la contraction ventriculaire)
- une pression minimale ou diastolique (liée au relâchement du cœur ou diastole).
Les valeurs normales sont pour un adulte de moins de 14 cmHg (centimètres de mercure) pour la pression systolique et de moins de 8 cmHg pour la pression diastolique.

PA peut varier en fonction de différents facteurs (effort physique, stress...).
Ces variations sont rapidement corrigées car une hypotension ou une hypertension trop importante présentent des dangers pour l'organisme.
On dit que la pression artérielle est régulée.

Pbl : Comment est régulée la PA ?

2- RELATION entre PRESSION ARTERIELLE et FREQUENCE CARDIAQUE (TP5 partie 2 et 3)

• La pression artérielle dépend de plusieurs paramètres dont la fréquence cardiaque (FC).
  Au cours d'un effort, FC augmente avec pour conséquence une augmentation de la PA.
  Dans l'organisme, la FC est modulée par voie nerveuse.
  Le cœur reçoit en effet des fibres nerveuses provenant du bulbe rachidien :
  - Le nerf parasympathique (ou nerf X) qui a un effet inhibiteur (freinateur) sur PA et FC
  - Le nerf sympathique qui passe par la moelle épinière avant de rejoindre le cœur a un effet accélérateur sur PA et FC.

3- LA REGULATION DE LA PRESSION ARTERIELLE, UNE BOUCLE NERVEUSE REFLEXE

• La régulation de PA est assurée par les variations de FC grâce à une boucle nerveuse réflexe (= mécanisme involontaire et rapide) faisant intervenir plusieurs acteurs :
  - des barorécepteurs (= capteurs situés dans le sinus carotidien et sensibles aux variations de la pression artérielle)
  - un centre nerveux intégrateur, le bulbe rachidien
  - un effecteur, le cœur
  - des voies nerveuses (= nerfs) reliant ces trois éléments.

Quand la PA s'éloigne de la valeur normale, un mécanisme réflexe de régulation est mis en œuvre.
Dans le cas d'une hypertension, les barorécepteurs sont stimulés ce qui se traduit par une augmentation des messages nerveux transmis au bulbe rachidien (= messages afférents). Ce dernier élabore une réponse adaptée en augmentant l'activité des nerfs parasympathiques et en diminuant celle des nerfs sympathiques (messages efférents). En conséquence, FC diminue. Le débit cardiaque va donc lui aussi diminuer ce qui va abaisser la pression artérielle, la ramenant ainsi à sa valeur normale, dite "valeur de référence" ou "valeur seuil".

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