I. adaptation du débit cardiaque

ADAPTATIONS CARDIOVASCULAIRES
A L'EFFORT PHYSIQUE
La sollicitation des systèmes cardiaque et vasculaire nécessite, comme le système
respiratoire, un délai d'adaptation.
Les adaptations cardiovasculaires se font de manière concomitante (en même temps) avec
les adaptations ventilatoires.
Les adaptations cardiorespiratoires se font en synergie pour permettre un apport d'oxygène
au niveau des muscles en activité :
VO2 = Q (CaO2 - CvO2)
VO2 : consommation d'oxygène
Q : débit cardiaque (quantité de sang envoyée dans les artères par minute)
CaO2 : concentration artérielle en O2
CvO2 : concentration veineuse en O2
CaO2 - CvO2 = différence artério-veineuse en oxygène. Elle traduit le prélèvement
musculaire en oxygène.
La quantité d'O2 consommée par le muscle est égale à la quantité d'O2 dans les
artères (CaO2) moins la quantité d'O2 dans les veines (CvO2).
 Schéma :
Toute modification de la VO2 à l'exercice passe par des modifications au niveau du débit
cardiaque et de la différence artério-veineuse en oxygène.
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I. ADAPTATION DU DEBIT CARDIAQUE
L’augmentation du débit cardiaque est liée à l’augmentation de la puissance développée,
donc à l’intensité et au type d’exercice.
A. EXERCICE A INTENSITE CONSTANTE
La cinétique d’évolution du débit cardiaque suit à peu près la cinétique d’évolution
de la consommation d’oxygène.
Le débit cardiaque augmente rapidement au début de l’exercice, puis plus lentement avant
d’atteindre une stabilisation au bout de 2 minutes.
 Courbes :
B. EXERCICE A INTENSITE CROISSANTE
Le débit cardiaque augmente linéairement avec la puissance et la VO2 jusqu’à un
niveau d’effort correspondant à 80% de la VO2 max.
Lorsque l’exercice devient épuisant, le débit cardiaque cesse d’augmenter. La valeur la
plus élevée représente le débit cardiaque maximal (Q max.).
Contrairement à la ventilation, le débit cardiaque (Q) représente un des facteurs
limitant de l’exercice.
Rq : Il faut donc travailler l’aérobie chez les enfants pour augmenter ce débit cardiaque en
musclant les cavités intra-cardiaques.
La valeur de Q max. est un des paramètres physiologiques déterminant des possibilités
aérobies d’un sujet.
La VO2 max. est indirectement représentative du Q max.
 Valeurs de référence du débit cardiaque :
- au repos : 5 l/min.
- à exercice maximal :
o sédentaire : 25 l/min.
o sportif de VO2 max. à 6 l/min. : 35-40 l/min.
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 Schéma : Répartition du débit cardiaque dans les territoires périphériques.
Q=P/R
Q : débit cardiaque
P : pression
R : résistance
Le débit cardiaque peut augmenter par augmentation de la pression ou par diminution de la
résistance.
L’augmentation de la pression s’effectue par vasoconstriction. La diminution de la
résistance s’effectue par vasodilatation.
 Composantes du débit cardiaque
Le débit cardiaque peut aussi s’exprimer par :
Q = VES × FC
VES : Volume d’Ejection Systolique (= quantité de sang envoyée dans les artères à chaque
battement cardiaque)
FC : Fréquence Cardiaque (bat./min.)
La modification du débit cardiaque passe donc par des modifications importantes à
l’exercice du Volume d’Ejection Systolique et/ou de la Fréquence Cardiaque.
II. ADAPTATION DU VOLUME D’EJECTION SYSTOLIQUE
Volume d’Ejection Systolique (VES) = quantité de sang envoyée par le ventricule
dans les artères à chaque systole cardiaque.
A. EXERCICE A INTENSITE CONSTANTE
- Augmentation immédiate du volume d’éjection systolique en début d’exercice.
- Atteinte d’un plateau.
- Diminution immédiate à l’arrêt de l’exercice.
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B. EXERCICE A INTENSITE CROISSANTE
Pour les faibles intensités, le volume d’éjection systolique augmente proportionnellement
avec l’intensité de l’exercice.
Au-delà d’un niveau d’effort équivalent à 50% de la VO2 max., le volume d’éjection
systolique s’élève très peu et a tendance à se stabiliser par la suite.
L’augmentation du débit cardiaque est assurée uniquement par une augmentation de
la fréquence cardiaque (puisque le volume d’éjection systolique est limité à 50% de la
VO2 max.).
L’augmentation de la fréquence cardiaque avec l’intensité de l’effort est linéaire.
 Valeurs du volume d’éjection systolique :
- au repos :
o sédentaire : 70-90 ml
o sportif : 100-120 ml
- exercice maximal :
o sédentaire : 100-120 ml
o sportif : 170-200 ml
C. MECANISMES RESPONSABLES DE L’AUGMENTATION DU VES
Plusieurs facteurs sont responsables de l’augmentation du volume d’éjection systolique.
Il existe 2 types de contrôles :
- un contrôle intrinsèque : augmentation du retour veineux (débit retournant au cœur).
- un contrôle extrinsèque : action du système nerveux sympathique sur la contraction
myocardique.
1. LE CONTROLE INTRINSEQUE
Volume d’Ejection Systolique (VES) = volume de sang dans le ventricule en fin de
diastole (= relâchement cardiaque), qui correspond au volume télédiastolique, moins le
volume restant à la fin de la systole (= contraction cardiaque), qui correspond au volume
télésystolique.
Toute augmentation du volume télédiastolique est due à l’augmentation du retour veineux.
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L’augmentation du retour veineux est liée :
- aux contractions musculaires qui chassent le sang des vaisseaux vers le cœur.
- à une augmentation de la pression abdominale pendant l’inspiration due à
l’augmentation de la ventilation.
L’augmentation du retour veineux implique une augmentation du débit cardiaque en
distendant le ventricule, donc permet d’augmenter le volume d’éjection systolique.
- Intervention du contrôle intrinsèque dû à des propriétés propres au cœur : effet
STARLING.
Effet STARLING : Le muscle cardiaque (myocarde), comme tout autre muscle,
augmente sa force de contraction lorsqu’il est étiré.
Le retour veineux permet donc à la fois un bon remplissage et une meilleure vidange des
ventricules (ceci explique l’augmentation du volume d’éjection systolique).
2. LE CONTROLE EXTRINSEQUE
Le contrôle extrinsèque sur l’activité cardiaque est représenté essentiellement par
l’intervention du système nerveux autonome sympathique.
Le système nerveux sympathique est composé par le :
- parasympathique = ralentisseur de l’activité cardiaque
- orthosympathique ou sympathique = accélérateur de l’activité cardiaque.
L’exercice musculaire correspond à la fois :
- à une levée (ou plus exactement réduction) du frein parasympathique dominant au
repos
et
- à une augmentation de l’activité sympathique.
L’activité du système nerveux sympathique est assurée par des médiateurs, en particulier
la Noradrénaline.
La Noradrénaline a pour effet d’augmenter la contractilité du myocarde.
Toute augmentation de la contractilité du myocarde augmente le volume d’éjection
systolique.
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III. LA FREQUENCE CARDIAQUE
A. EXERCICE A INTENSITE CONSTANTE
- Augmentation brusque de la fréquence cardiaque dès le début de l’exercice.
- Stabilité en 2 à 3 min. qui dépend de l’intensité de l’exercice.
- Diminution de la fréquence cardiaque à l’arrêt de l’effort.
B. EXERCICE A INTENSITE CROISSANTE
La fréquence cardiaque augmente linéairement avec l’augmentation de l’intensité de
l’exercice jusqu’à l’atteinte de la fréquence cardiaque maximale (FC max.).
La fréquence cardiaque maximale est liée à l’âge.
 Formules d’estimation de la fréquence cardiaque maximale (FC max.) :
- chez le garçon : 220 - l’âge
- chez la fille : 200 - l’âge
- chez les 2 sexes : 210 - (0,65 × l’âge)
La fréquence cardiaque est d’autant plus importante que l’exercice est intense et que le
sujet est moins apte physiquement.
La fréquence cardiaque est aussi liée à l’entraînement :
Un sujet entraîné se caractérise par une fréquence cardiaque de repos plus basse, donc un
volume d’éjection systolique augmenté puisque le débit cardiaque au repos ne change pas
(Q = VES × FC)  le système cardiaque est donc plus efficace.
- Les réserves cardiaques (FC max. - FC repos) sont plus importantes puisque l’on
diminue la fréquence cardiaque de repos.
- La marge d’augmentation du débit cardiaque est plus grande.
- Le temps d’atteinte de la FC max. est prolongé.
- La valeur de la VO2 max. sera plus élevée.
 Schéma : La fréquence cardiaque en fonction de la puissance chez deux sujets
d’aptitudes physiques différentes.
Le 1er individu atteint sa FC max. beaucoup plus rapidement que le 2e sujet.
Pour une même intensité d’effort, le 1er individu a une fréquence cardiaque plus élevée que
le 2e individu.
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