CAPESA EXT2012_Session Ep2_sport_bis

CONCOURS D'ACCÈS A LA 2ème CATÉGORIE DES EMPLOIS DE PROFESSEURS DES
ÉTABLISSEMENTS D'ENSEIGNEMENT AGRICOLE PRIVÉS
SESSION 2012
Concours : EXTERNE
Section
: Biologie - Écologie
ÉPREUVE N° 2
ÉTUDE DE THÈMES D'ENSEIGNEMENT
(Coefficient : 2 – Durée : 5 heures)
Aucun matériel ni document n'est autorisé
L’épreuve vise à évaluer le candidat sur :
La capacité à réinvestir les connaissances acquises dans les champs de la biologie et/ou
de l’écologie dans le contexte de l’enseignement agricole
La capacité d’analyse et de réflexion critique sur le thème
Elle doit permettre d’apprécier
L’exactitude scientifique et le niveau des connaissances exposées
La structuration de l’exposé, et la qualité de l’expression écrite
La pertinence des choix concernant les aspects à développer au regard du sujet et
l’illustration
La qualité de l’argumentation
La qualité de la compréhension, de l’analyse et de la synthèse des documents éventuels.
THÈME : Morpho-anatomie, physiologie humaine et activité physique
Sujet : LE CORPS EN MOUVEMENT
Dans la pratique d’un sport, l’entraînement, une alimentation adaptée,… améliorent les
performances. Les muscles grossissent, se contractent plus vite ou résistent mieux à la fatigue, la
récupération est améliorée. Des processus sont ainsi mis en jeu lors de l’adaptation de notre corps à
l’activité physique.
Les muscles, pour se contracter, ont besoin d’énergie.
1. À partir des documents 1, 2, et de vos connaissances, présenter les mécanismes de la
contraction des fibres musculaires squelettiques et les différentes voies énergétiques utilisées
selon le type d’effort.
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Lors d'
activités physiques le fonctionnement de l'
organisme est modifié pour répondre à de
nouvelles contraintes.
2. À partir de l'
exploitation approfondie et organisée des documents 3 à 9, expliquer les
adaptations du système cardio-respiratoire lors d'
une activité physique et les conséquences d’un
entraînement.
En phase de récupération, après l’effort, les muscles reconstituent leur stock d’énergie.
3. À partir de l'
analyse de chaque graphique du document 10, formuler des recommandations
nutritionnelles pour optimiser la reconstitution des stocks de glycogène dans le muscle.
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Document 1
Électronographie d'une portion de fibre musculaire striée squelettique
Source : biologie et physiologie cellulaire, Berkaloff, Bourguet, Favard, Guinnebault ; éditions Hermann (modifié)
Deux molécules
de la fibre musculaire
Biologie moléculaire de la cellule, Bruce ALBERTS & al.
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Document 2
Tableau 1 : Les trois types de fibres musculaires
Type I
Type IIA
Type IIB
Temps de contraction Long
Bref
Bref
Vitesse de contraction Lente
Rapide
Rapide
Métabolisme
anaérobie alactique
+
++
+++
Métabolisme
anaérobie lactique
+
++
+++
Métabolisme aérobie
+++
+
0
Glycogène
+++
++
+
Myoglobine
+++
+
0
Mitochondries
+++
+
0
Tableau 2 : Caractéristiques physiologiques liées au type de métabolisme
Métabolisme
énergétique
Type d'effort
Puissance
maximale /kg
(athlète)
Durée possible
d'utilisation
Source d'énergie
Anaérobie
alactique
Vitesse, détente
1200 à 1500 W
10 s.
PC + ATP
Anaérobie
lactique
Résistance
500 à 600 W
10 à 60 s.
Glycolyse
anaérobie
Aérobie
Endurance
300 à 400 W
Plusieurs heures
Respiration
Source: http://www.didier-pol.net/3MUSCLE2.html
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Document 3
Débit cardiaque et consommation d’O2
À gauche : exercices d’intensité croissante chez l’homme en position debout (d’après Flandrois et Lacour, 1976)
À droite : valeurs individuelles du débit cardiaque maximal (d’après Astrand et Rodahl, 1973)
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 ( modifié )
Document 4
Fréquence cardiaque en fonction de la consommation en dioxygène chez deux sujets d’aptitude
physique différente
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 ( modifié )
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Document 5
Fréquence cardiaque et son contrôle par les systèmes sympathique et parasympathique à l’exercice
Évolution de la fréquence cardiaque avec la puissance relative (% VO2 max) dans les conditions normales ( ), après blocage des
récepteurs cholinergiques par l’atropine ( ), après blocage des récepteurs adrénergiques par le propranolol ( ), et enfin après
blocage de tous les récepteurs ( )
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994
Document 6
Fréquence cardiaque (en pulsations / min) et Volume d'éjection systolique (en ml) d'hommes
entraînés et non entraînés, au repos et pour un effort maximum.
Hommes (20 ans – 70 kg)
Type
Non-entraînés
Entraînés
Niveau
FC (pls/min)
VES (ml)
Minimum
72
70
Maximum
200
110
Minimum
50
100
Maximum
190
180
Source : http://sportech.online.fr/spfr_mtx.html
Document 7
Évolution des résistances périphériques lors d’un exercice dynamique croissant et maximal
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994
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Document 8
Évolution du débit ventilatoire au cours d’un exercice musculaire d’intensité modérée
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994
Document 9
Débit ventilatoire en fonction de V0 pour des exercices d’intensité croissante
Courbes individuelles de 4 sujets d’aptitude différente. Les étoiles représentent des valeurs pour des athlètes de haut niveau
effectuant un exercice à la puissance maximale aérobie (d’après Saltin et Astrand, J. appl. Physiol., 1967, 23, 353-358)
Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994
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Document 10
Source : Récupération et performances en sport. coordonné par C. Hausswirth. INSEP.2010 (modifié)
Graphique 1 : Concentration musculaire en glycogène, à l’arrêt et 24h après la réalisation d'un exercice prolongé (2h à 75% de la
VO2 max), chez des cyclistes ayant consommé 10g de glucides par kg de poids corporel dans les 24h qui suivent l'exercice.
Graphique 2 : Suivi du stockage du glycogène musculaire 2h, 4h, 8h et 24h après l'effort chez deux lots de sportifs : un lot ingère
les glucides immédiatement après l'effort (ingestion rapide ), l'autre ingère les glucides 2 heures après l'effort (ingestion retardée)
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Graphique 3 : Vitesse de resynthèse du glycogène musculaire dans la période
de 4h qui suit l'arrêt de l'exercice. Chez des sujets ayant consommés 0,4 g de
glucides/kg de poids corporel, toutes les 15 min et chez des sujets ayant
consommée 1,5g de glucides/Kg de poids corporel toutes les 2 h.
Graphique 4 : Resynthèse du glycogène musculaire après
un exercice épuisant en fonction de la concentration en
glucides consommés (4 concentrations utilisées).
Graphique 5 : Réponse des concentrations
plasmatiques en insuline (à l'issue de 2h de
récupération) pour deux conditions d'ingestion après
l'exercice. (CHO : glucides,0,3g/kg/h; PRO :
protéines,0,2g/kg/h)
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