TD physiologie n°3

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1. Décrire le cheminement de l’oxygène dans le système cardio-respiratoire.
 Etape ventilatoire
L’air (composé de 21% d’O2) entre par le nez et la bouche lors de l’inspiration. Puis il
circule à travers la trachée, les bronches, les bronchioles et arrive dans les alvéoles.
 Etape de diffusion
Lors de cette étape, l’oxygène passe à travers la paroi alvéolo-capillaire et se fixe sur
l’hémoglobine.
 Etape circulatoire
Fixé à l’hémoglobine, l’oxygène circule dans le sang.
 Etape tissulaire
L’oxygène est utilisé par la cellule musculaire pour fournir de l’énergie sous forme d’ATP.
2. Décrire les adaptations globales de la fonction respiratoire lors d’un exercice à
charge constante.
Lors d’un exercice physique, les muscles actifs vont augmenter leurs besoins en énergie.
Cette énergie leur est fournie par la dégradation de différents substrats (glucides, lipides
voire protides), la plupart du temps en présence d’oxygène, la filière aérobie étant la voie
royale car la quantité d’énergie est quasi-inépuisable.
Le système cardio-respiratoire va donc devoir s’adapter à la demande de l’organisme en
lui fournissant une quantité d’oxygène plus importante et de manière plus rapide car la
présence d’oxygène est nécessaire à la dégradation des substrats par la filière aérobie.

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Afin d’évaluer les adaptations globales de la fonction respiratoire au cours de l’exercice,
nous pouvons mesurer les variations de VO2 chez le sujet (la VO2 étant la quantité
d’oxygène consommée par les muscles).
On peut observer sur ce schéma l’évolution de la VO2 en litres par minute, en fonction du
temps, au cours d’un exercice à charge constante.
On peut observer sur ce schéma 3 phases distinctes :
- une phase d’installation pour laquelle on observe une augmentation de la VO2 vers
une valeur pour laquelle la VO2 va se stabiliser.
- une phase d’équilibre où la VO2 reste à une valeur constante jusqu’à la fin de
l’exercice.
- une phase de récupération où la VO2 chute rapidement, puis plus lentement pour
revenir aux valeurs de repos.
La phase d’installation correspond à un temps d’adaptation nécessaire de la fonction
respiratoire à l’exercice, appelé temps de latence.
Pendant cette phase d’installation, on travaille en dette d’oxygène puisque le système
aérobie ne fonctionne pas de manière optimale. L’organisme va donc puiser de l’énergie
dans d’autres systèmes :
- métabolisme oxydatif : utilisation de l’O2 transporté par l’hémoglobine et la
myoglobine.
- système anaérobie :
 utilisation de l’ATP et de la phosphocréatine
 glycolyse anaérobie (qui produit de l’acide lactique).
Durant la phase d’équilibre, le système respiratoire apporte autant d’oxygène qu’en
demandent les muscles.
Dans la phase de récupération, on distingue 2 parties :
- une phase alactique durant laquelle les réserves musculaires en ATP et en
phosphocréatine sont reconstituées.
- une phase lactique durant laquelle l’oxygène consommé permet d’oxyder l’acide
lactique créé lors de la phase d’installation (l’acide lactique étant défavorable à
l’effort physique à cause de l’acidose, il faut l’éliminer).

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3. Décrivez l’adaptation de la ventilation et de ses composantes lors d’un exercice
d’intensité progressivement croissante.
Précisez les mécanismes sous-jacents et l’intérêt pratique qui découle de ces
adaptations.
A basse intensité, on se situe dans la phase d’accrochage ventilatoire pour laquelle la
ventilation augmente de façon linéaire avec l’intensité de l’exercice.
A haute intensité, on a une augmentation exponentielle de la ventilation pulmonaire (VE =
quantité d’air inspirée par minute).
A une certaine intensité d’effort, la VE va atteindre un palier appelé seuil ventilatoire qui
correspond à l’utilisation maximale de la filière aérobie. Le seuil ventilatoire est atteint car
à cette intensité le sang circule tellement vite pour fournir plus d’oxygène que l’oxygène
n’a plus le temps d’être capté par l’hémoglobine. A l’atteinte de ce seuil ventilatoire, les
filières anaérobies vont prendre le relais pour fournir de l’énergie complémentaire
nécessaire à l’augmentation de l’intensité de l’exercice. Ce seuil ventilatoire est un indice
de la capacité d’un individu à résister à un effort : plus le seuil ventilatoire sera élevé, plus
le temps d’intervention des filières anaérobies sera reculé et donc l’individu sera capable
d’atteindre une intensité d’effort plus élevée.