AUGMENTATION DU RYTHME CARDIAQUE : Sommaire

AUGMENTATION DU RYTHME CARDIAQUE :
L’ADAPTATION DE L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE
OU CIRCULATOIRE
Sommaire
Introduction : la fonction circulatoire
A. La circulation
A1 . Le tissu sanguin
1. La composition
2. La fonction respiratoire du sang
A2 . Le cœur
1. Le cœur
2. Oreillettes et ventricules
A3 . Les vaisseaux sanguins
B. Les 2 circulations
1. La grande circulation
2. La petite circulation
C. Fonctionnement de l’appareil cardio-vasculaire
1. Le cœur
2. Hémodynamique
D. Les réponses circulatoires à l’APS
1. L’augmentation de la FC
2. La variation de la FC pendant l’effort
3. La redistribution compensatoire des débits locaux
4. Les modifications de la circulation pulmonaire
5. Les adaptations cardio-vasculaires à l’effort
a. Adaptation immédiate
b. Adaptation à long terme
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AUGMENTATION DU RYTHME CARDIAQUE :
L’ADAPTATION DE L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE
ou CIRCULATOIRE
Introduction : la fonction circulatoire
La plupart des cellules des êtres supérieurs ne sont pas au contact direct
avec l’environnement .
La diffusion est le seul moyen par lequel les gaz et certaines substances
traversent les membranes alvéolo-capillaires ( respiration pulmonaire ) et
cellulaire ( respiration cellulaire ) .
La circulation du sang permet leur transport rapide jusqu’aux cellules , et
inversement .
La fonction de l’appareil circulatoire est de mobiliser le tissu sanguin et de
favoriser son écoulement .
L’appareil cardio-vasculaire est composé schématiquement d’un moteur
ou ‘pompe’ ( le cœur ) qui assure la circulation d’un liquide ( le sang ) dans
une ‘tuyauterie’ ( artères , artérioles , capillaires , veines , veinules ) afin
d’irriguer les différentes parties de l’organisme .
Cet ensemble réalise un circuit fermé .
A . La circulation
A1 . Le tissu sanguin
1) La composition : ensemble de cellules spécialisées en suspension dans un
liquide , le plasma
a ) Les cellules spécialisées :
- Les globules rouges ou érythrocytes ou hématies
Ce sont des cellules anucléés ( sans noyau ) qui renferment
l’hémoglobine dont le rôle est le transport de l’oxygène et du CO₂ .
- Les globules blancs ou leucocytes
Leur rôle essentiel est l’immunité et la défense de l’organisme .
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- Les plaquettes
Elles interviennent essentiellement dans la coagulation .
b) Le plasma : liquide très complexe constitué de substances organiques et
de sels minéraux dissous . Ces substances organiques sont :
- Des protéines qui ne sont pas captées par les cellules
- Des substrats : glucose , acides gras libres et acides aminés qui
subviennent aux besoins énergétiques et métaboliques de la cellule
- Des déchets produits par le catabolisme ( dégradation des composés )
cellulaire → acide lurique , acide lactique , …
- Les sels minéraux : sodium ( Na ) , chlorure ( Cl ) , potassium ( K ) ,
phosphate ( Ph ) , magnésium ( Mg ) qui sont aussi nécessaires à la
cellule .
2 ) La fonction respiratoire du sang : essentiellement transport de l’oxygène
et du CO₂
a) Transport de l’oxygène
L’oxygène existe dans le sang sous forme dissoute et combinée à
l’hémoglobine . Il est dissous lorsqu’il est libéré de l’hémoglobine pour
permettre la diffusion cellulaire .
O₂ + hb ⇄ hbO₂
b ) Transport du CO₂
Comme pour l’oxygène , le CO₂ se trouve sous forme dissoute ou
combinée .
CO₂ + Hb
⇄
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HbCO₂
A2 . Le coeur
1) Le cœur
C’est un muscle creux ( myocarde ) divisé en 2 parties totalement
séparées par une cloison :
- Cœur droit , pour la circulation pulmonaire
- Cœur gauche , pour la circulation systémique
Chaque partie se subdivise en 2 cavités : oreillettes et ventricules
2) Les oreillettes et les ventricules
- L’oreillette droite reçoit le sang périphérique par les 2 veines caves
- L’oreillette gauche reçoit le sang des poumons par les 4 veines
pulmonaires
- Le ventricule gauche propulse le sang dans l’aorte
- Le ventricule droit propulse le sang dans l’artère pulmonaire
Oreillettes et ventricules communiquent entre eux par l’orifice auriculoventriculaire et sont séparés par les valves mitrales ( côté gauche ) et
tricuspides ( côté droit ) .
Elles empêchent le reflux du sang dans les oreillettes au moment de la
contraction ventriculaire .
Entre les ventricules et les artères afférentes , il existe aussi des valves qui
empêchent le retour du sang dans la cavité ventriculaire ( valves aortiques
et valves pulmonaires ) .
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A3 . Les vaisseaux sanguins
a. Les artères
L’aorte
C’est la plus grande et la plus grosse artère de l’organisme .
Elle apporte le sang oxygéné à toutes les parties du corps via la circulation
du sang excepté la circulation fonctionnelle du poumon (artère pulmonaire)
Rq : pathologie : anévrisme (dilatation) → risque de rupture de l’aorte
L’artère pulmonaire
Son rôle est de transporter le sang appauvri en oxygène du cœur vers les
poumons ; elle se divise en 2 pour se diriger vers chacun des poumons .
Rq : pathologie : embolie ( artère obstruée par un caillot )
Les artères se divisent en artérioles puis en capillaires au niveau des tissus
afin de faciliter la diffusion .
b. Les veines
Elles ramènent le sang des organes vers le cœur , pour la plupart
dépourvues de fibres élastiques .
Elles présentent , surtout au niveau des membres inférieurs , des valvules
qui aident la progression du sang et qui surtout empêchent le retour .
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c. Les capillaires
Ils assurent la continuité entre les artères et les veines .
C’est un réseau très dense qui permet au sang d’irriguer complètement les
tissus ( augmentation de la surface des échanges ) .
Au repos , une partie d’entre eux sont collabés et ne s’ouvrent que dans
certaines conditions ( contraction musculaire , augmentation de la
température , massage ) .
B. Les deux circulations
1) La grande circulation ou circulation systémique
Elle permet , depuis le ventricule gauche , l’aorte et ses multiples
arborisations , la circulation du sang riche en oxygène jusqu’aux tissus puis
aux cellules .
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Les capillaires font la jonction au niveau tissulaire puis le réseau veineux
ramène le sang appauvri en oxygène et riche en CO₂ aux veines caves qui
débouchent dans l’oreillette droite .
2) La petite circulation ou circulation pulmonaire
Au niveau du ventricule droit , le sang remonte par l’artère pulmonaire et
ses différentes ramifications jusqu’aux poumons où , par diffusion entre les
capillaires et les alvéoles le sang se débarrasse du CO₂et s’enrichit en O₂
puis revient dans l’oreillette gauche par les 4 veines pulmonaires .
C . Fonctionnement de l’appareil cardio-vasculaire
1) Le cœur
Il se contracte ( systole ) et se relâche ( diastole ) périodiquement suivant
une fréquence de 70 à 80 cycles par minute au repos ( FC : Fréquence
Cardiaque ) .
→ pendant la diastole le cœur se remplit
→ pendant la systole le cœur se vide
La quantité de sang éjectée par le ventricule à chaque systole s’appelle le
volume d’ejection systolique(VES).
Le débit cardiaque représente la quantité de sang éjectée par le cœur par
unité de temps :
Débit = FC ⨯ VES
Au repos , il est de 5 à 7 l par mn .
2) Hémodynamique
Dans les vaisseaux sanguins , la circulation dépend de 3 paramètres : le
débit , la pression et la résistance à l’écoulement du sang .
 Le débit
Il s’adapte aux besoins tissulaires .
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 La pression
C’est la force avec laquelle le sang sort du ventricule gauche .
L’effort intense provoque des modifications du débit de la Tension
Artérielle ( TA ) qui se mesure au niveau de l’artère humérale .
 Les résistances
Ce sont des forces qui s’opposent à l’écoulement du sang .
D. Les réponses circulatoires à l’APS
Au départ de l’APS , pour répondre aux besoins musculaires apparaissent
rapidement les modifications suivantes ;
- au niveau périphérique , vasodilatation des capillaires
- au niveau du coeur , élévation du débit cardiaque par augmentation
de la fréquence cardiaque et du volume d’éjection systolique
Ces 2 phénomènes vont entraîner l’augmentation de la consommation d’O₂ .
- au niveau général , une redistribution compensatrice de la masse
sanguine en faveur de la zone d’activité et une augmentation de la
vitesse du retour veineux
- au niveau pulmonaire , une élévation parallèle du débit cardiaque et
du débit sanguin pulmonaire qui permet une augmentation des
échanges gazeux
1) Augmentation de la FC
L’adaptation la plus fréquente et la plus immédiate lors d’un travail
musculaire est l’accroissement de la FC . Elle reflète fidèlement
l’augmentation du débit cardiaque et de la consommation d’oxygène .
Un sujet qui est à sa FC maximale atteint son volume d’oxygène maximal.
Le VO₂ max varie avec l’âge . Il dépend non seulement des facteurs
génétiques mais aussi du mode de vie et peut s’améliorer de 10 à 50 %
après quelques mois d’entraînement .
2) Variation de la FC pendant l’effort
D’une valeur normale comprise entre 60 et 80 ppm , elle diminue
progressivement de la naissance à l’âge adulte .
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⤇ Formule d’Astrand : FCmax = 220 – âge pour les hommes
(+ ou – 10 pulsations )
FCmax = 226 – âge pour les femmes
Avant l’exercice , la FC augmente de façon anticipée ( émotion ressentie ) ;
au cours de l’exercice elle augmente rapidement pour ensuite se stabiliser
progressivement si l’intensité de l’exercice est inférieure ou égale au seuil
aérobie .
Si elle est supérieure à ce seuil , elle augmente , atteint son maximum et s’y
maintient jusqu’à la fin du travail .
A l’arrêt de l’exercice , la FC décroît en 2 temps :
- d’abord rapidement ( 20 à 30 s ) → phase de ‘décrochage’
- puis beaucoup plus lentement → phase correspondant au
‘paiement de la dette’ d’O₂
Le travail musculaire nécessaire pour atteindre la FC max varie d’un
individu à l’autre .
Elle dépend de l’intensité , de la durée , de la nature du travail musculaire
mais aussi de la composante émotionnelle , de l’entraînement , de l’âge du
sujet , de la température et de l’hygrométrie ( humidité de l’air ) .
Le temps mis pour retrouver la FC de repos après un effort est un indice
de forme .
Les contractions statiques ou isométriques peuvent perturber le retour
veineux : accumulation des déchets métaboliques .
3. Redistribution compensatoire des débits locaux
Lors de l’APS , parallèlement à l’élévation du débit cardiaque , il y a une
redistribution des débits au niveau des organes qui permet un afflux de
sang supplémentaire aux muscles en activité .
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4. Modifications de la circulation pulmonaire
L’augmentation du débit cardiaque tend à élever la pression de l’artère
pulmonaire et l’hyperventilation à la diminuer .
Il en résulte une augmentation modérée de la pression artérielle
pulmonaire qui entraîne une vasodilatation des vaisseaux pulmonaires avec
recrutement des vaisseaux collabés au repos .
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5. Les adaptations cardio-vasculaires à l’effort
 Adaptation immédiate
- Augmentation du VES
- Augmentation de la FC : après l’effort , la FC chute assez rapidement
de 10 à 20 pulsations ( + ou – vite selon l’entraînement du sujet )
 Adaptation à long terme
Le cœur du sportif subit des modifications anatomiques et physiologiques :
- Hypertrophie du cœur – cavités plus grandes – parois plus épaisses ce
qui explique une augmentation du VES
- Ralentissement de la FC ( mais peut dépendre du facteur génétique )
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Augmentation du volume sanguin
- Augmentation de la capillarisation musculaire
- Retour plus rapide après l’effort à la FC de repos
L’ensemble de ces modifications permet un apport d’oxygène et de
nutriments plus important avec un retour plus efficace des déchets
métaboliques .
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