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2.4 – Le cœur et les
poumons au travail
Chapitre 6
p. 109 - 127
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1
Fitness cardiovasculaire

Courir est considéré comme le programme le plus
populaire de fitness cardiovasculaire.
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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.
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3
Les principaux rôles du système
cardiovasculaire
1. Transporter l’oxygène des poumons aux tissus.
2. Transporter le dioxyde de carbone des tissus aux
poumons.
3. Transporter les nutriments du système digestif aux autres
parties du corps.
4. Transporter les déchets des sites de production aux sites
d’excrétion.
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4
Le cœur
Structure :

Composé de muscles striés assurant la circulation du sang dans le corps
humain

Composé de 4 cavités :
– Deux ventricules (gauche et droit)  pompent le sang dans tout
l’organisme
– Deux oreillettes (gauche et droite)  reçoivent le sang des organes
périphériques et le pompent vers les ventricules

Ventricule gauche  pompe le sang vers le reste de l’organisme (est plus
large et possède des parois musculaires plus fortes que le ventricule droit)

Ventricule droit  pompe le sang vers les poumons
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5
Le cœur
Trajet du flux sanguin :

L’oreillette droite reçoit le sang désoxygéné des veines
caves inférieure et supérieure.

Le sang va de l’oreillette droite au ventricule droit et est
pompé jusqu’aux poumons.

L’oreillette gauche reçoit le sang oxygéné des poumons et
le pompe jusqu’au ventricule gauche.

Le sang est maintenant riche en oxygène et est transporté
vers le reste de l’organisme via l’aorte.
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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
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7
Cœur divisé en deux côtés :
Artères
pulmonaires
Cœur droit
Veines
caves
Veines
O2 CO2
Poumons
Veines
pulmonaires
Cœur gauche
Organes
Aorte
Artères
Artères : cœur  organes
Veines : organes  coeur
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8
O2 CO2
O. D.
V. D.
POUMONS
O. G.
V. G.
TISSUS
Circulation
pulmonaire
Circulation
systémique
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9
Le cœur
(a) Cavités et valves du coeur
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(b) Pompe sodium-potassium
10
Le cœur
Fonction :

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 un amas de fibres nerveuses situé dans la paroi de
l’oreillette droite.

Le nœud sinusal génère des charges électriques que l’on appelle potentiel
d’action. Le potentiel d’action assure la contraction des parois musculaires du
cœur. 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.
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11
Le cycle cardiaque finement ajusté
p. 112
(a) Lorsque le cœur se relâche (diastole),
les oreillettes et les ventricules se
remplissent simultanément de sang.
(b)Les valves mitrale et tricuspide
s’ouvrent et la contraction de l’oreillette
(systole) force le passage du sang vers
les ventricules.
(c) Lorsque les ventricules se
remplissent de sang, ils se
contractent, éjectant ainsi le sang
vers les poumons et l’organisme.
(d) L’oreillette se relâche à nouveau et
se remplit à nouveau de sang.
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12
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. La Diastole - 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. La Systole - 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.
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13
Mesurer la pression sanguine

Médecin prenant la pression sanguine d’un patient
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14
Le cœur
Volume systolique :
 Quantité de sang pompée par le ventricule gauche
à chaque battement cardiaque.
 Mesuré en millilitres.
 Le volume systolique typique pour un cœur
normal est d’environ 70 millilitres de sang par
battement.
Débit cardiaque :
 Quantité de sang pompée chaque minute par le
cœur dans l’aorte.
 Débit cardiaque (ml/bpm) = volume systolique
(ml) x fréquence cardiaque (bpm).
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15
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.
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16
Le cœur
Le rythme cardiaque :

Nombre de battements du cœur en une minute, mesuré en battements
par minute (bpm).

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 40
bpm chez un athlète très entraîné à 70 bpm chez une personne
normale.

Lors d’un exercice intense, la fréquence cardiaque peut augmenter
jusqu’à 200 bpm.
Fréquence cardiaque maximale = 220 – âge (années)
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17
p. 114
Le circuit du cœur et du système
cardiovasculaire
Illustration de
l’intégralité du
système
cardiovasculaire :
cœur, poumons,
circulation
systémique.
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18
Le cœur
La circulation systémique :

Le système circulatoire périphérique 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 contraction et du relâchement
de ces derniers.

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.
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19
Le cœur
La circulation systémique :



Les vaisseaux transportant le sang à partir
du cœur sont appelés artères.
Les artères se ramifient en petits vaisseaux
appelés artérioles.
Les artérioles se divisent en vaisseaux de
plus en plus petits appelés capillaires.
Artères
Artérioles
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Capillaires
20
Le cœur
La circulation systémique, artères

Capillaires :
– Permettent les échanges d’oxygène et de nutriments du sang
vers les muscles et les organes.
– Favorisent l’élimination des déchets et du dioxyde de carbone
résultant du métabolisme.
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21
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 veinules.

Les veinules se rassemblent à leur tour pour former des
vaisseaux plus larges nommés veines.
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22
Le cœur
La circulation systémique, veines (suite)


Contrairement aux artères, les veines possèdent
des valves qui s’ouvrent pour faciliter
l’acheminement du sang vers le cœur, et qui se
referment pour empêcher le reflux du sang dans la
direction opposée.
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.
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23
p. 115
La pompe du muscle squelettique
 Le sang allant vers le cœur
ouvre les valves.
 Le sang partant du cœur
ferme les valves.
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24
Le cœur
Les globules rouges



Aussi appelés érythrocytes.
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%).
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25
Les globules rouges

Le globule rouge ou
érythrocyte
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26
Le cœur
Hémoglobine






Molécule formée de protéines et de fer.
Chaque molécule peut créer un lien avec quatre molécules d’oxygène
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 4 à 5 ml O2/l, tandis qu’à
l’exercice la différence a-v O2 peut augmenter jusqu’à 15 ml O2/l.
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27
Le cœur
Hémoglobine




Les nouveaux globules rouges ou réticulocytes sont produits
dans la moelle osseuse.
L’érythropoïetine (EPO), une hormone en circulation, est le
principal stimulateur de la formation de nouveaux globules
rouges.
L’EPO est secrétée en réponse à une faible concentration en
oxygène (quand un individu se trouve en altitude) et aussi en
réponse à l’exercice, augmentant ainsi le pourcentage de
nouveaux globules rouges dans l’organisme.
Les nouveaux globules rouges contiennent plus d’hémoglobine
que les vieux globules rouges et peuvent ainsi transporter une
plus grande quantité d’oxygène.
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28
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.
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29
Le transport du dioxyde de carbone


Le CO2 est un déchet métabolique 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. Un faible pourcentage du CO2 produit est dissout dans le plasma
sanguin.
2. Le CO2 se lie à la molécule d’hémoglobine.
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
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H+ + HCO330
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) : mesure utilisée afin d’évaluer le
volume maximal d’oxygène pouvant être
consommé par l’organisme.
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31
Test de la consommation d’oxygène maximale

Test de la puissance maximale aérobie (VO2max).
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32
La consommation d’oxygène



Une modification de l’hématocrite (concentration de
globules rouges dans le sang) 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 (différence a-v
O2) affecte directement la consommation d’oxygène.
L’augmentation de la différence a-v O2 est attribuée soit à
une augmentation du nombre de mitochondries dans le
muscle, soit à l’efficacité des enzymes dans les tissus
activés.
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33
La consommation d’oxygène

Une augmentation de la capillarisation (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.
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34
Résumé de l’anatomie
cardiovasculaire
VO2max = débit cardiaque x différence a-v O2

La composante centrale a trait principalement à l’efficacité du cœur.
Les facteurs périphériques comprennent :
1. la capacité des poumons à oxygéner le sang ; et
2. la capacité de l’organisme à extraire l’oxygène.

L’entraînement physique peut augmenter la consommation maximale
d’oxygène du corps humain. Ces mécanismes physiologiques seront
présentés dans la prochaine section.
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35
Anatomie Respiratoire
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36
Les rôles principaux du système respiratoire sont de :
1. distribuer de l’air oxygéné au sang ; et
2. éliminer le dioxyde de carbone, déchet métabolique, du
sang.
Le système respiratoire comprend :
1. les poumons ;
2. plusieurs voies de passage de l’extérieur vers les
poumons ; et
3. les muscles responsables des mouvements mécaniques
permettant le passage de l’air dans les poumons.
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37

La respiration humaine s’effectue selon plusieurs
mécanismes :
1. La ventilation (respirer) ;
2. L’échange gazeux (survient entre l’air et le sang
dans les poumons et entre le sang et les tissus
dans l’organisme) ;
3. L’utilisation de l’oxygène par les tissus pour la
respiration cellulaire.
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38
Les poumons

Situés dans la cage thoracique (la poitrine).

Les poumons sont asymétriques. Le poumon droit est plus
large que le poumon gauche 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. La zone de conduction
2. La zone respiratoire
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39
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 ajusté à la température du
corps dans la trachée.
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40
La zone de conduction

La trachée se divise en bronches principales
droite et gauche qui pénètrent dans les poumons
et continuent à se diviser en tubes de plus en plus
petits appelés bronchioles et, finalement, en
bronchioles terminales.

Le système à l’intérieur des poumons prend la
forme d’un arbre inversé appelé communément
« l’arbre respiratoire ».
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41
La zone respiratoire

Région où s’effectuent les échanges gazeux.

Les unités fonctionnelles des poumons prennent la
forme de petits sacs appelés alvéoles.

Les alvéoles sont regroupées en paquets, telles des
grappes de raisin, avec une ouverture commune
sur le conduit alvéolaire appelée sac alvéolaire.
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42
La structure du système respiratoire
p. 121
Nez
Bouche
Trachée
Bronches
Bronchioles
Poumon gauche
Bronchiole terminale
Alvéole
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43
Les alvéoles
Bronchiole
Capillaires
alvéolaires
Bronchiole terminale
Alvéole
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44
p. 119
Ventilation et échange gazeux
Sortie du
dioxyde de
carbone
Entrée
de l’oxygène
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45
La ventilation
 La ventilation comprend deux phases :
l’inspiration et l’expiration.
 Les échanges gazeux entre le sang et les autres
tissus ainsi que l’utilisation de l’oxygène par les
tissus sont communément appelés respiration
interne.
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46
La ventilation

Comprend le mouvement de l’air vers l’intérieur
(inspiration) et vers l’extérieur (expiration) 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.
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47
La ventilation

Les muscles entourant la cage thoracique qui permettent
son changement de taille sont :
 le diaphragme ;
 les muscles intercostaux externes (expiration) ; et
 les muscles intercostaux internes (inspiration).
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48
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.
La pression extérieure élevée force l’air à aller
dans les poumons.
Durant l’expiration, la taille de la cage thoracique
diminue via la relaxation des muscles.
La pression extérieure élevée force l’air à sortir
des poumons.
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49
Les échanges gazeux dans les
poumons

Les échanges gazeux entre l’air et le sang, dans
les poumons, ont lieu dans les alvéoles.

Chaque alvéole est entourée d’un vaste réseau
de capillaires pulmonaires.

L’air atmosphérique qui est acheminé jusqu’à
chaque alvéole est riche en oxygène.
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50
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 C02 et l’O2 permet d’obtenir les
conditions idéales pour la diffusion des gaz.

La diffusion est le mouvement des molécules (gaz) d’une
concentration élevée à une concentration faible.

L’oxygène est ainsi diffusé de la membrane alvéolaire vers
les capillaires pulmonaires désoxygénés.
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51
Les échanges gazeux dans les
poumons

Le dioxyde de carbone 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.
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52
Les échanges gazeux dans les
alvéoles
p. 121
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
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Alvéole
53
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.

Il assure également l’élimination de la
chaleur et des déchets métaboliques
générés par les muscles.
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54
p. 123
Les effets de l’entraînement aérobie sur les
systèmes cardiovasculaire et respiratoire
Augmentation de la taille
du cœur
Augmentation de la
capillarisation
Augmentation de la
quantité d’oxygène,
extraite du sang, en
circulation dans le muscle
en contraction
Amélioration de
l’efficacité des échanges
gazeux
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55
Les effets de l’exercice sur les systèmes
cardiovasculaire et respiratoire (suite)
Fréquence cardiaque
L’augmentation de la taille du cœur est
un des effets bénéfiques pouvant résulter
de l’entraînement en endurance.
1. Des ventricules et oreillettes plus larges
permettent qu’une plus grande quantité
de sang soit pompée chaque fois que le
cœur bat.
2. L’augmentation de l’épaisseur des parois
du coeur (muscle cardiaque) augmente
la contractibilité (taux de contraction).

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56
Les effets de l’exercice sur les systèmes
cardiovasculaire et respiratoire (suite)
Approvisionnement capillaire
 L’augmentation de la capillarisation est un autre profit
pouvant résulter de l’entraînement en endurance.

L’augmentation de la capillarisation permet :
1. d’agrandir la surface de vascularisation et de
réduire la distance entre le sang et les tissus ;
2. d’augmenter la capacité de diffusion de l’oxygène
et du dioxyde de carbone ; et
3. de faciliter les transport des nutriments vers les
cellules.
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57
Les effets de l’exercice sur les systèmes
cardiovasculaire et respiratoire (suite)
Approvisionnement capillaire (suite)
 La différence a-v O2 de l’organisme peut aussi être
améliorée grâce à l’entraînement en endurance.
 L’entraînement en endurance augmente la circulation
sanguine 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.
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58
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 (formation de
nouveaux globules rouges) dans la
moelle osseuse.
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59
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 6 L / min au repos à
150 L/min durant un exercice d’intensité
maximale, et à plus de 200 L/min durant une
respiration volontaire maximale.
La pratique continue d’activités influe sur
l’efficacité des échanges gazeux dans les poumons.
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60
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.
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61
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.
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62
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 ?
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63
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 ?
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