Physiologie et biologie du sport

Physiologie et biologie du sport
Introduction : Physiologie et performance sportive
Dans toute pratique sportive , le sportif effectue un travail dont le résultat
est la performance motrice .
Celle-ci est réalisée en utilisant d’une part de l’énergie ( physiologie ) et
d’autre part les informations pour produire une réponse cohérente en
fonction des contraintes environnementales ( psychique ) .
I . L’organisme face à l’effort physique
Lorsqu’on passe d’un état de repos relatif ( dépense énergétique faible ) à
un état d’exercice plus intense ( dépense énergétique plus élevée ) ,
l’organisme doit s’adapter afin de compenser cette augmentation d’énergie .
Pour cela , il y a :
-
Augmentation du rythme respiratoire
Augmentation du rythme cardiaque
Production de chaleur
Coloration de la peau
II . Organisation des systèmes asservis à la fonction musculaire
III . Adaptation ventilatoire
1. L’appareil respiratoire
Il a pour rôle de fournir de l’oxygène au sang et d’expulser du corps des
déchets constitués principalement de CO₂ .
Ces échanges gazeux ont lieu au niveau des poumons .
( photo de l’AR )
2.La respiration
a. la respiration pulmonaire
La respiration correspond à 2 mécanismes :
L’inspiration qui fournit l’oxygène de l’air à l’organisme et l’expiration qui
permet d’éliminer le CO₂ .
Cet échange gazeux se produit au niveau des poumons , dans les alvéoles
pulmonaires , grâce à une différence de pression
( un gaz passe du milieu le plus concentré vers le moins concentré )
b. la respiration cellulaire
Elle correspond à la consommation d’oxygène au niveau de la cellule pour
dégrader le glucose et les lipides en produisant du CO₂ ( déchet de
dégradation ) .
L’échange gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires s’effectue par
diffusion ( dite ‘alvéo-capillaire’ ) grâce à un mécanisme appelé la
ventilation pulmonaire qui correspond à l’ensemble des mouvements
respiratoires assurant le renouvellement de l’air passant par les poumons .
⤇ La respiration est un phénomène automatique et inconscient .
3. Circulation et échanges gazeux
Lors de l’inspiration , l’air entre dans les poumons via la cavité nasale et la
trachée et l’oxygène contenu dans l’air passe à travers la paroi des alvéoles
pulmonaires .
Il se fixe alors dans les capillaires sanguins directement sur les globules
rouges ( hématies ) .
A l’inverse , le CO₂ dissous dans le plasma sanguin passe , lui , dans le sens
inverse du sang vers l’air pulmonaire pour être expulsé par l’expiration .
Rq : Au niveau de la cellule , grâce à la circulation sanguine , l’oxygène est
transporté jusqu’aux organes puis jusqu’aux cellules où se produit la
respiration cellulaire ( l’oxygène est consommé et le CO₂ produit ) .
Ce CO₂ produit est dissous dans le plasma sanguin puis est réacheminé vers
les poumons par la circulation sanguine veineuse pour être expulsé enfin
par le mécanisme d’expiration .
4. Adaptation à l’effort
Au repos , le débit ventilatoire est de 7 l/mn ; à l’effort il peut atteindre 60
à 70 l/mn .
a. Adaptation à court terme à l’effort d’endurance et de résistance
• En début d’exercice , l’augmentation de la ventilation se fait en 2
temps :
Première phase rapide
La puissance de l’exercice détermine une augmentation de la fréquence et
de l’amplitude des mouvements respiratoires .
Deuxième phase lente
Cette phase correspond à l’adaptation fine du débit ventilatoire .
L’augmentation des ions H+ ( libérés lors de la contractio musculaire )
sensibilise les récepteurs centraux qui , en réponse , augmentent le débit
ventilatoire permettant l’élimination du CO₂ .
L’élévation de la température augmente également la ventilation .
→ Lors d’un effort de type ‘endurance’
L’offre et la demande d’oxygène sont en équilibre : c’est le second souffle.
→ Lors d’un effort de type ‘résistance’
L’équilibre est rompu : le demande en oxygène est plus importante et la
production élevée de gaz carbonique provoque l’essoufflement .
• En fin d’exercice , on observe 2phases :
Première phase ( rapide )
La ventilation va chuter .
Deuxième phase
En début d’exercice , l’adaptation cardio-respiratoire demande une
certaine inertie et ne peut pas répondre immédiatement à la demande de
l’organisme . Il va se créer une ‘dette’ d’oxygène que l’organisme devra
payer .
Cette 2ème phase correspond au paiement de la dette .
Cette phase est d’autant plus longue que le déficit en oxygène est important
( filière anaérobie ) et que l’athlète est peu entraîné .
b. Adaptation à long terme à l’effort d’endurance et de résistance
Le système respiratoire s’adapte aux efforts auxquels il est soumis :
- Augmentation de la cage thoracique
- Augmentation de la résistance des muscles respiratoires
- Augmentation de l’équivalent respiratoire :
( rapport entre le nombre d’air ventilé par litre d’oxygène consommé )
→ Au repos il est de 20/1 ;pour des efforts modérés , il passe à 25/1
Pour des efforts maximum chez un sujet non entraîné , il passe à 30-35 .
Pour les athlètes d’endurance jusqu’à 40-45 .
- Augmentation de la capacité aérobie si travail spécifique pour
augmenter le VO₂ max .
5. VO₂ max
Chaque athlète devrait développer le système d’oxygène ( voie aérobie ).
Le VO₂ max atteint son maximum à la fin de la puberté et décroît ensuite
progressivement .
Le VO₂ max est un indicateur de performance et sert de base à tout
entraînement mais le test pour calculer le VO₂ max n’est pas facile à mettre
en pratique .
Il existe une corrélation entre le VO₂ max et la vitesse maximale aérobie
( VMA ) .
La VMA correspond à la consommation maximale d’oxygène .
Pour déterminer la VMA , il existe différents tests : Luc Léger , Cooper , ½
Cooper …
→ test de ½ Cooper : le sujet doit courir sur une piste d’athlétisme la plus
grande distance possible en 6minutes ( le départ ne doit être ni trop rapide
ni trop lent pour éviter de fausser les résultats du test .)
Une fois le test fini , il faut diviser cette distance par 100 .
6. Intérêt de l’échauffement et de la récupération active
L’échauffement permet d’atteindre progressivement un fonctionnement
optimal : équilibre aérobie .
Une récupération active assure la reconstitution des réserves d’oxygène et
le remboursement de la dette d’oxygène .