Les effets de l`exercice sur les systèmes cardiovasculaire et
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Le cœur et les poumons au travail Chapitre 6 Sport Books Publisher 1 Fitness cardiovasculaire Courir est considéré comme le programme le plus populaire de fitness cardiovasculaire. Sport Books Publisher 2 Objectifs 1. Permettre une compréhension des organes et des composants du corps humain qui constituent les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. 2. Comprendre les caractéristiques des systèmes cardiovasculaire et respiratoire ainsi que leurs fonctions pour maintenir une santé physique et des performances optimales. 3. Prendre connaissance des outils utilisés pour évaluer et décrire les composantes des systèmes cardiovasculaire et respiratoire. 4. Comprendre les effets de l’entraînement sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. Sport Books Publisher 3 Les principaux rôles du système cardiovasculaire 1. _____________________________________________ _______________________________________________ 2. _____________________________________________ _______________________________________________ 3. _____________________________________________ _______________________________________________ 4. _____________________________________________ _______________________________________________ Sport Books Publisher 4 Le cœur Structure : Composé de muscles striés assurant la circulation du sang dans le corps humain Composé de 4 cavités : – _______________________(gauche et droit) pompent le sang dans tout l’organisme – _______________________(gauche et droite) reçoivent le sang des organes périphériques et le pompent vers les ventricules ________________________ pompe le sang vers le reste de l’organisme (est plus large et possède des parois musculaires plus fortes que le ventricule droit) ________________________ pompe le sang vers les poumons Sport Books Publisher 5 Le cœur Trajet du flux sanguin : L’oreillette droite reçoit le sang désoxygéné des ________ ________________________________ Le sang va de ________________ au ________________ et est pompé jusqu’aux poumons. ___________________ reçoit le sang oxygéné des poumons et le pompe jusqu’au _____________________. Le sang est maintenant riche en oxygène et est transporté vers le reste de l’organisme via _________________. Sport Books Publisher 6 Le cœur Trajet du flux sanguin : Veine cave inférieure Veine cave supérieure OREILLETTE DROITE Valve tricuspide VENTRICULE DROIT Veines Valve de tronc pulmonaire Artère pulmonaire Capillaires Poumons Veine pulmonaire Artères OREILLETTE GAUCHE Désoxygéné Oxygéné Valve bicuspide VENTRICULE GAUCHE Valve aortique Aorte Sport Books Publisher 7 Fonction : Le cœur Le cœur se contracte à un rythme constant, qui peut accélérer ou diminuer en fonction des besoins en sang (et en oxygène) de l’organisme. Le battement cardiaque est régulé par une impulsion électrique automatique générée par le nœud sinusal. Le nœud sinusal est _______________________________________________ __________________________________________________________________ Le nœud sinusal génère des charges électriques que l’on appelle __________ _______________. Le potentiel d’action assure ________________________ ____________________________________. Ce potentiel d’action traverse les deux oreillettes et les deux ventricules via le nœud a-v et les fibres de Purkinje. L’oreillette se contracte avant les ventricules, ce qui permet le passage rapide du sang de l’oreillette au ventricule. Sport Books Publisher 8 Le cycle cardiaque finement ajusté (a)_________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ (c)__________________________________ _________________________________ _________________________________ __________________________ (b)_____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ (d)__________________________________ _________________________________ _________________________________ ________________________________ Sport Books Publisher 9 Le cœur Pression sanguine : C’est une importante mesure de la fonction cardiaque. Il y a deux composantes pour la mesure de la pression sanguine : 1. ___________________- Utilisée pour décrire la pression dans le cœur quand les ventricules sont relâchés et remplis de sang. Indicateur de la pression sanguine périphérique (la pression du sang à l’extérieur du cœur). 2. ___________________- Pression à l’intérieur des ventricules lorsqu’ils se contractent afin de faire circuler le sang dans l’organisme. PVI : La pression normale dans l’oreillette pendant la diastole est d’environ 80 mmHg et d’environ 120 mmHg pendant la systole. Sport Books Publisher 10 Mesurer la pression sanguine Médecin prenant la pression sanguine d’un patient Sport Books Publisher 11 Le cœur Volume systolique : Quantité de sang pompée par le ventricule gauche à chaque battement cardiaque. Mesuré en millilitres. ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ Débit cardiaque : Quantité de sang pompée chaque minute par le cœur dans l’aorte. ________________________________________ ________________________________________ Sport Books Publisher 12 Mesurer la fréquence cardiaque On prend sa fréquence cardiaque en posant ses doigts sur le cou ou le poignet. (a) Sentir les pulsations à l’artère carotide. (b) Sentir les pulsations à l’artère radiale. Sport Books Publisher 13 Le cœur Le rythme cardiaque : _________________________________________________________ _________________________________________________________ La contraction rythmique des parois du cœur est communément appelée le battement cardiaque. La fréquence cardiaque normale d’un adulte au repos peut varier de _________________________________________________________ _________________________________________________________ Lors d’un exercice intense, la fréquence cardiaque peut augmenter jusqu’à 200 bpm. Fréquence cardiaque maximale = 220 – âge (années) Sport Books Publisher 14 Le circuit du cœur et du système cardiovasculaire Illustration de l’intégralité du système cardiovasculaire : cœur, poumons, circulation systémique. Sport Books Publisher 15 Le cœur La circulation systémique : Le système ___________________________comprend les vaisseaux qui amènent le sang du cœur aux muscles et aux organes (poumons, cerveau, estomac, intestins), et ceux qui ramènent le sang vers le cœur. Tous les vaisseaux de l’organisme sont formés de cellules de muscles lisses génératrices de la _________________________ ___________________________________________________ Les propriétés contractiles des muscles lisses permettent aux vaisseaux sanguins de la circulation systémique de réguler et de modifier la circulation du sang dans tout l’organisme. Sport Books Publisher 16 Le cœur La circulation systémique : Les vaisseaux transportant le sang à partir du cœur sont appelés ________________. Les artères se ramifient en petits vaisseaux appelés _____________________. Les artérioles se divisent en vaisseaux de plus en plus petits appelés _____________. Sport Books Publisher 17 Le cœur La circulation systémique, artères Capillaires : – __________________________________________________ __________________________________________________ – __________________________________________________ __________________________________________________ Sport Books Publisher 18 Le cœur La circulation systémique, veines Lorsque le sang est acheminé vers le cœur, les capillaires se rejoignent pour former des vaisseaux plus larges nommés _____________________. Les veinules se rassemblent à leur tour pour former des vaisseaux plus larges nommés __________________. Sport Books Publisher 19 Le cœur La circulation systémique, veines (suite) Contrairement aux artères, les veines possèdent des ___________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ Le sang peut être poussé dans la veine par les muscles lisses entourant celle-ci, par la contraction de certains muscles squelettiques ou, dans une moindre mesure, par le pompage du cœur. Sport Books Publisher 20 La pompe du muscle squelettique Le sang allant vers le cœur ouvre les valves. Le sang partant du cœur ferme les valves. Sport Books Publisher 21 Le cœur Les globules rouges Aussi appelés ____________________. La fonction principale des globules rouges est le transport de l’oxygène des poumons jusqu’aux tissus de l’organisme et du dioxyde de carbone vers les poumons. Ils sont capables d’assurer cette fonction grâce à une substance nommée hémoglobine. Dans le sang, on trouve également les globules blancs et un fluide clair appelé plasma. Le volume occupé par les globules rouges par rapport à la quantité de sang total se nomme hématocrite (environ 45%). Sport Books Publisher 22 Les globules rouges Le globule rouge ou érythrocyte Sport Books Publisher 23 Le cœur Hémoglobine ______________________________________________. Chaque molécule peut créer un lien avec _____________________ __________________afin de les transporter. La quantité d’oxygène pouvant être transportée par le sang dépend de la pression partielle d’oxygène (PO2). La différence entre la quantité d’oxygène présente dans le sang lorsqu’il quitte les poumons et lors de l’acheminement du sang vers les poumons se nomme la différence artério-veineuse d’oxygène (différence a-v O2), mesurée en ml d’oxygène par dl de sang (ml O2/l). Si la différence a-v O2 augmente, alors l’organisme utilise plus d’oxygène. Une différence a-v O2 typique est d’environ _________O2/l, tandis qu’à l’exercice la différence a-v O2 peut augmenter jusqu’à __________O2/l. Sport Books Publisher 24 Le cœur Hémoglobine Les nouveaux globules rouges ou réticulocytes sont produits dans ______________________. L’érythropoïetine (EPO), une hormone en circulation, est le principal stimulateur de la formation de nouveaux globules rouges. ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ Les nouveaux globules rouges contiennent plus d’hémoglobine que les vieux globules rouges et peuvent ainsi transporter une plus grande quantité d’oxygène. Sport Books Publisher 25 Production d’EPO La haute altitude (faible concentration en oxygène) influe sur la production de l’EPO qui génère à son tour une plus grande quantité de globules rouges. Sport Books Publisher 26 Le transport du dioxyde de carbone Le CO2 est un ________________________produit par l’organisme. Le CO2 est acheminé de la cellule vers le sang par lequel il est transporté vers les poumons via l’un des trois mécanismes suivant : 1. _____________________________________________________ _____________________________________________________ 2. _____________________________________________________ 3. Le CO2 se combine à la molécule d’eau (mécanisme premier) pour former des molécules de bicarbonate qui sont ensuite transportées dans tout l’organisme. La réaction suivante illustre les mécanismes décrits ci-dessus : CO2 + H2O H2CO3 Anhydrase carbonique Sport Books Publisher H+ + HCO327 La consommation d’oxygène Quantité d’oxygène utilisée par l’organisme via le métabolisme aérobie. Mesurée en volume d’oxygène consommé (VO2) pendant une période de temps définie, habituellement une minute. La consommation d’oxygène augmente en fonction de la quantité d’énergie requise pour satisfaire les demandes énergétiques de l’activité physique. (VO2max) : ______________________________ __________________________________________ ________________________________________ Sport Books Publisher 28 Test de la consommation d’oxygène maximale Test de la puissance maximale aérobie (VO2max). Sport Books Publisher 29 La consommation d’oxygène Une modification de l’hématocrite (_________________ ___________________________) peut aussi modifier la consommation d’oxygène en augmentant ou en diminuant la quantité d’oxygène distribuée aux tissus effectuant le travail. La capacité des tissus à extraire l’oxygène (___________ ________________) affecte directement la consommation d’oxygène. L’augmentation de la différence a-v O2 est attribuée soit à une ___________________________________________ ______________________, soit à l’efficacité des enzymes dans les tissus activés. Sport Books Publisher 30 La consommation d’oxygène ________________________________________( nombre de capillaires dans le tissu) peut également altérer la capacité du système circulatoire à placer les globules rouges à proximité des tissus utilisant de l’oxygène. Ce phénomène permet d’augmenter la capacité des tissus à extraire l’oxygène requis, la distance de diffusion étant alors réduite. ________________________________________ ________________________________________ Sport Books Publisher 31 Résumé de l’anatomie cardiovasculaire La composante centrale a trait principalement à l’efficacité du cœur. Les facteurs périphériques comprennent : 1. _______________________________________________ ; et 2. __________________________________________________ L’entraînement physique peut augmenter la consommation maximale d’oxygène du corps humain. Ces mécanismes physiologiques seront présentés dans la prochaine section. Sport Books Publisher 32 Anatomie Respiratoire Sport Books Publisher 33 Les rôles principaux du système respiratoire sont de : 1. _________________________________________; et 2. ____________________________________________ ____________________________________________ Le système respiratoire comprend : 1. _____________________________; 2. _____________________________________________ ________________________________ ; et 3. _____________________________________________ _____________________________________________ Sport Books Publisher 34 La respiration humaine s’effectue selon plusieurs mécanismes : 1. La ______________________ (respirer) ; 2. L’_____________________(survient entre l’air et le sang dans les poumons et entre le sang et les tissus dans l’organisme) ; 3. L’_________________________par les tissus pour la respiration cellulaire. Sport Books Publisher 35 Les poumons Situés dans la cage thoracique (la poitrine). Les poumons sont asymétriques. ____________________ ________________________________ en raison de la place importante occupée par le cœur du coté gauche. Le passage de l’air dans le système respiratoire est divisé en deux aires fonctionnelles : 1. _________________________ 2. _________________________ Sport Books Publisher 36 La zone de conduction Structure anatomique par laquelle l’air circule avant d’atteindre la zone respiratoire. L’air pénètre par le nez et/ou la bouche, où il est filtré et humidifié. Il est ____________________ ______________________ dans la trachée. Sport Books Publisher 37 La zone de conduction La trachée se divise en ____________________ droite et gauche qui pénètrent dans les poumons et continuent à se diviser en tubes de plus en plus petits appelés _____________________ et, finalement, en ___________________________. Le système à l’intérieur des poumons prend la forme d’un arbre inversé appelé communément « l’arbre respiratoire ». Sport Books Publisher 38 La zone respiratoire Région où s’effectuent les échanges gazeux. Les unités fonctionnelles des poumons prennent la forme de petits sacs appelés _________________. Les alvéoles sont regroupées en paquets, telles des grappes de raisin, avec une ouverture commune sur le conduit alvéolaire appelée _____________. Sport Books Publisher 39 La structure du système respiratoire Sport Books Publisher 40 Les alvéoles Sport Books Publisher 41 Ventilation et échange gazeux Sortie du dioxyde de carbone Entrée de l’oxygène Sport Books Publisher 42 La ventilation La ventilation comprend deux phases : l’________________ et l’_________________. Les échanges gazeux entre le sang et les autres tissus ainsi que l’utilisation de l’oxygène par les tissus sont communément appelés ____________ ____________________________. Sport Books Publisher 43 La ventilation Comprend le mouvement de l’air vers l’intérieur (______________) et vers l’extérieur (______________) des poumons. Une modification de la taille de la cavité thoracique, et ainsi des poumons, nous permet d’inspirer et d’expirer l’air. Les poumons sont normalement légers, doux et spongieux, ce qui permet leur expansion dans la cavité thoracique. Sport Books Publisher 44 La ventilation Les muscles entourant la cage thoracique qui permettent son changement de taille sont : ___________________________; ______________________________(expiration) ; et _______________________________(inspiration). Sport Books Publisher 45 La ventilation Durant l’inspiration, la cage thoracique prend de l’expansion sous l’effet de la contraction musculaire, ce qui entraîne une diminution de la pression de l’air à l’intérieur des poumons. ________________________________________ ________________________________________ Durant l’expiration, la taille de la cage thoracique diminue via la relaxation des muscles. ________________________________________ ________________________________________ Sport Books Publisher 46 Les échanges gazeux dans les poumons Les échanges gazeux entre l’air et le sang, dans les poumons, ont lieu dans les alvéoles. ______________________________________ ______________________________________ L’air atmosphérique qui est acheminé jusqu’à chaque alvéole est riche en oxygène. Sport Books Publisher 47 Les échanges gazeux dans les poumons Le sang contenu dans les capillaires pulmonaires contient une certaine quantité de dioxyde de carbone. La différence de concentration entre le ____ et l’____ permet d’obtenir les conditions idéales pour la __________________________. La ___________________ est le mouvement des molécules (gaz) d’une concentration élevée à une concentration faible. L’_______________ est ainsi diffusé de la membrane alvéolaire vers les capillaires pulmonaires désoxygénés. Sport Books Publisher 48 Les échanges gazeux dans les poumons Le _____________________ se diffuse dans la direction opposée: du sang pulmonaire riche en dioxyde de carbone vers l’alvéole. Le sang oxygéné suit la circulation pulmonaire pour atteindre le cœur (ventricule droit) et être distribué via la circulation systémique. Le dioxyde de carbone est exhalé. Sport Books Publisher 49 Les échanges gazeux dans les alvéoles L’échange gazeux dans les alvéoles Alvéoles Afflux sanguin Capillaire Globule rouge Oxygène pris par le sang Dioxyde de carbone libéré du sang Éjection du sang Vaisseau sanguin L’oxygène de l’alvéole entre dans le sang Le dioxyde de carbone pénètre dans l’alvéole Sport Books Publisher Alvéole 50 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire Le système cardiovasculaire permet d’assurer un approvisionnement en sang suffisant aux muscles contractés, au cerveau et au cœur. ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Sport Books Publisher 51 Les effets de l’entraînement aérobie sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ Sport Books Publisher 52 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Fréquence cardiaque ________________________________ est un des effets bénéfiques pouvant résulter de l’entraînement en endurance. 1. ________________________________ permettent qu’une plus grande quantité de sang soit pompée chaque fois que le cœur bat. 2._________________________________ _________________ (muscle cardiaque) augmente la contractibilité (taux de contraction). Sport Books Publisher 53 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Approvisionnement capillaire ___________________________est un autre profit pouvant résulter de l’entraînement en endurance. L’augmentation de la capillarisation permet : 1. _________________________________________ ___________________________________________; 2. _________________________________________ _________________________________________; et 3. _________________________________________ ____________________________________________ Sport Books Publisher 54 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Approvisionnement capillaire (suite) __________________________de l’organisme peut aussi être améliorée grâce à l’entraînement en endurance. L’entraînement en endurance ____________________ __________________________ vers les capillaires situés à proximité des fibres musculaires. Une augmentation de la capillarisation survient aussi dans le muscle cardiaque, réduisant le risque de maladie cardiaque et de crise cardiaque. Sport Books Publisher 55 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Volume sanguin L’augmentation du volume sanguin total va de pair avec le nombre et le volume total de globules rouges. Cela se produit grâce à la stimulation de l’érythropoïèse (______________ ___________________) dans la moelle osseuse. Sport Books Publisher 56 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Ventilation Augmente avec l’exercice afin de répondre aux exigences élevées en échanges gazeux. La ventilation peut passer de __________ au repos à ___________ durant un exercice d’intensité maximale, et à plus de ___________ durant une respiration volontaire maximale. La pratique continue d’activités influe sur l’efficacité des échanges gazeux dans les poumons. Sport Books Publisher 57 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Extraction d’oxygène Semblable à la ventilation du fait que l’augmentation de la quantité d’air permet plus d’échanges gazeux. De plus, durant l’exercice, la température corporelle augmente. Cette augmentation favorise l’extraction de l’oxygène, phénomène connu sous le nom d’effet Bohr. Sport Books Publisher 58 Les effets de l’exercice sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire (suite) Résumé L’entraînement en endurance favorise plusieurs modifications positives du système cardiovasculaire. Il est crucial que les professionnels de la santé comprennent ces modifications afin de partager ces connaissances avec le commun de la population permettant ainsi à chacun de bénéficier d’une bonne santé et d’une meilleure qualité de vie. Sport Books Publisher 59 Image synthèse 60 Anatomie et physiologie cardiovasculaire Questions à débattre 1. Décrivez le processus et toutes les étapes liées au cheminement d’une molécule d’oxygène, des poumons jusqu’à la cellule musculaire. 2. Décrivez le processus et toutes les étapes liées au cheminement d’une molécule de dioxyde de carbone, de la cellule musculaire jusqu’aux poumons. 3. Nommez et définissez les unités utilisées pour la pression sanguine, la fréquence cardiaque, la puissance cardiaque, le volume systolique et la différence artério-veineuse d’oxygène. 4. Quelles sont les améliorations apportées à l’efficacité des systèmes cardiovasculaire et respiratoire à la suite de l’entraînement ? Sport Books Publisher 61 Anatomie et physiologie cardiovasculaire Questions à débattre (suite) 5. Décrivez les deux composantes de la pression sanguine. Que mesurent-elles ? 6. Qu’est-ce que l’hémoglobine ? Où la trouve-t-on ? Quelle est sa fonction ? 7. Que sont les érythrocytes et les réticulocytes ? Où sont-ils fabriqués ? 8. Qu’est-ce que l’hématocrite ? 9. Décrivez le processus de transport du dioxyde de carbone dans le sang. 10. Qu’est-ce que la VO2max ? Quels facteurs influencent cette mesure ? Comment est-elle affectée par l’entraînement ? Sport Books Publisher 62
