Bioénergétique et exercices musculaires (suite)
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Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. Bioénergétique et exercices musculaires (suite) 1. Bioénergétique 1.1 Composition générale de l'organisme a. L'eau b. Matières organiques et minérales 1.2 Composition corporelle a. Méthodes de détermination de la composition corporelle b. Variations de la composition corporelle c. Contrôle du poids 1.3 Détermination de la dépense énergétique a. Méthodes de mesures de la dépense énergérique b. La dépense énergétique de base – Métabolisme de base – La dépense énergétique de repos (DER) – La dépense énergétique réglable c. Les facteurs de variations de la dépense énergétique – Thermorégulation – Apport alimentaire – Uncoupling protein et EPOC – Exercice physique 2. Bioénergétique musculaire 2.1 ATP et exercice 2.2 Les différentes sources d'énergie du muscle 2.3 Les différents types de fibres musculaires 3. Dépense énergétique et aptitude physique 4. Adaptation cardio-respiratoire à l'exercice 1.3 Détermination de la dépense énergétique b. La dépense énergétique de base - Métabolisme de base Il apprécie le minimum des besoins vitaux d'un organisme.La dépense énergétique varie (elle peut augmenter et diminuer)par rapport à la valeur de référence (100 %). La « dépense énergétique de base » est inférieure à la DER Le métabolisme de base varie au cours de la journée. Il varie selon des rythmes circadiens, avec un 1 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. minimum entre 3h et 5h du matin. C'est la valeur en-dessous de laquelle il ne faut pas descendre pour ce qui est des apports alimentaires. C'est très important dans le cas où on diminue les apports (régimes hypocaloriques): si les apports sont inférieures aux dépenses dues au métabolisme de base, il y a danger, d'où la nécessité d'en encadrement très rigoureux pour ce type de régimes. - La dépense énergétique de repos C'est la valeur de référence, mesurée sur 24h. Elle est constante pour un individu donné, car prend en compte les variations circadiennes du métabolisme de base. Elle permet donc de comparer les individus. Contraintes: - elle doit être mesurée en neutralité thermique (25°C pour un individu au repos) - Le sujet doit être allongé sur le dos (décubitus dorsal), non stressé, à jeun depuis plus de 12h (avec une alimentation la plus légère possible la veille au soir), et ne doit pas se lever avant la mesure. Résultats: – La DER est proportionnelle au poids à la puissance ¾ – Elle peut être rapportée à la surface cutanée (environ 40kcal/m2/h chez l'homme). On peut l'apprécier en valeur absolue ou en pourcentage par rapport à une norme (à âge et sexe donnés) – Le mieux est de la rapporter à la masse maigre (la valeur de référence, minimum vital, est fixée à 30 +/- 3,5 kcal/kg de masse maigre) – On peut l'exprimer en consommation d'o2, soit environ 150 à 300 mL d'O2 par minutes pour un individu au repos – On peut enfin la rapproter à 24h : avec des valeurs d'environ 1400 kcal (5500 kJ) chez la femme de 40 ans, 65kg, 1m60 contre 1800 kcal (7500kJ) chez l'homme de 40 ans, 80kg,1m75 La dépense énergétique de repos (DER) varie avec l'âge et le sexe : elle diminue avec l'âge, dans les mêmes proportions chez l'homme et chez la femme. Pour ce qui est du sexe, les différences sont liées aux proportions de masse maigre : si l'on rapporte la DER à la masse maigre, on obtient les mêmes courbes. Ces variations sont à prendre en compte en cas de régime alimentaires, et devraient l'être lors de la consammation quotidienne (généralement inchangée au cours du vieillissement, ce qui explique la prise de poids!) Cette dépense énergétique minimum peut varier. - La dépense énergétique réglable Selon les conditions, internes ou externes à l'organisme (ex: stress, croissance, grossesse, froid, digestion...), la dépense énergétique de repos (DER) va augmenter. L'augmentation est de 10 à 20% selon les vacteurs. La proportion de la dépensé énergétique globale est variable selon les organes: – foie: 27% (presque 1/3 de la DER – cerveau: 20% – muscle au repos: 18% (mais les muscles peuvent détourner jusqu'à 80% en cas d'exercice) – reins:10% 2 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. coeur: 7% reste des viscères: 19% Rq: Rapportées à la taille des organes, ces porportions sont en fait à peu près identiques. – – c. Facteurs de variations de la dépense énergétique - Thermorégulation La dépense énergétique augmente principalement lors de la lutte contre le froid. Dans ces conditions, le métabolisme peut être accéléré par l'augmentation de la sécrétion de certaines hormones : catécholamines et hormones thyroïdiennes qui vont stimuler le métabolisme. Si le froid est intense, vont s'ajouter les frissons thermiques: contractions musculaires qui ne produient ni mouvement ni force, mais chaleur. Il faut également noter le rôle isolant du tissu adipeux - Apport alimentaire Il entraine une augmentation de 10 à 15% de la DER dans les 3 à 6h suivant un repas. Cette augmentation dépend de la quantité mais aussi de la qualité des aliments, quantifiée par l'ADS (Activité dynamique spécifique) des aliments, qui représente le coût énergétique de stockage. Par exemple, à calories égales, le fait de prendre un repas riche en protéines augmente beaucoup plus la DER qu'un repas riche en glucides. - Uncoupling protein et EPOC (Exces post oxygen consommation) Il existe une part facultative de la dépense énergétique post-prandiale. Certaines personnes vont dépenser plus d'énergie en post prandial que d'autres (part faculative de la DE plus faible que d'autres personnes). Cela vient de ce qui se passe dans la période de récupération d'un exercice, appelée l'EPOC (consommation d'oxygène dans la période post exercice : normalement, elle augmente pendant l'exercice, puis met un certain temps à revenir à la valeur de repos. Cette diminution se fait en 2 temps : une première pente due à la reconstitution du stock d'énergie et une deuxième très variable selon les individus. Cette variabilité serait due aux protéines de découplage de l'énergie, protéines qui vont faire s'emballer le métabolisme cellulaire. Il peut y avoir des cycles futiles (cycles métaboliques qui produiront rien d'autre que de l'énergie, énergie qui se verra sur l'augmenttation de la consommation d'O2, nécessaire au fonctionnement de ces cycles futiles). On considère qu'il existe de grandes variations individuelles dans cette sensibilité de la part facultative de la dépense énergétique post-prandiale. Ce serait une des causes de la génèse de l'obésité chez certains sujets par rapport à d'autres. Il existe un autre élément de variation : le degré d'entraînement. Plus on est entrainé, plus on sollicite ces cycles futiles (le métabo énergétique tournant plus): on stimule ces protéines de découplage, ce qui aide le sportif à maintenir son poids stable malgré des apports caloriques importants. Mais si on arrête de s'entrainer, ça s'arrête: il grossit: il a l'habitude de manger beaucoup et brûler beaucoup par l'exercice et par ce phénomène. Si il baisse seulement les calories liées à la dépense lors de l'exercice, il restera ces 5 à 10% liés à ce phénomène. Il faut donc baisser plus l'apport alimentaire que de ce qui était utilisé par l'exercice. 3 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. - L'exercice physique Chez un sédentaire (vie normale, pas d'activité physique régulière), le facteur d'augmentation de la dépense énergétique lors de l'exercice est de 10 à 12 fois la DE de repos. Ca peut monter à plus de 20 fois la DE de repos chez un sportif. L'exercice musculaire est le facteur le plus important qui va faire varier la dépense énergétique 2. Bioénergétique musculaire Le muscle strié squelettique est l'effecteur de l'exercice. Les fibres musculaires sont généralement représentées en coupe transversale. Elles sont très longues(toute la longueur du muscle). Toutes les cellules sont entourées de capillaires qui rapportent l'02 nécessaire. Au sein de la fibre musculaire, on a 2 protéines contractiles: la myosine qui est un filament: les molécules de myosine vont se polymériser pour former un filament épaix, et l'actine,protéine globulaire qui vont se polymériser pour faire un filament plus fin d'actine. Cet arrangement sous forme de filaments imbriqués les un des autres est responsable de l'aspect strié de la fibre. Entre ces 2 protéines contractiles, lors de la contraction par l'irruption d'ion CA 2+ au sein de la fibre musculaire, le Ca va se fixer au niveau du site ATPase, un pont va être réalié entre la tête d'une molécule de myosine et un élément globulaire du filament d'actine (ces 2 éléments sont détachés au repos). L'énergie nécessaire à cette fixation actine-myosine est apportée par l'ATP, seule source d'énergie du muscle. 2.1 ATP et exercices L'ATP, c'est de l'adénine-ribose (adénosine) et 3 phosphates inorganiques qui ont entre chacun une liaison riche en énergie, dont la lyse va apporter l'énergie nécessaire à la contraction. L'ATP, en présence d'enzymes de l'ATPase va donner de l'ATP plus un phosphate inorganique, et surtout de l'énergie, qui va être utilisée par le muscle pour se contracter. 2 types de réactions sont possibles par le muscle: - Une contraction avec déplacement (mouvement): la contraction isotonique: la tension reste constante mais la longueur varie. - Une contraction avec développement d'une force : la contraction isométrique : la tension va augmenter et produire la force du muscle, alors que la longueur reste constante. Quelle que soit la contraction, le rendement musculaire est très faible (entre 22 et 23%). Les caractéristiques de l'ATP: - Source exclusive d'énergie pour le muscle – Rendement faible (énergie libérée sous forme de chaleur à un peu moins de 80%) – Paradoxalement, bien que source exclusive d'énergie du muscle, les réserves sont très faibles ( 5 mmol/kg de muscle, ce qui représente l'ATP nécessaire à un exercice de 2 à 4 secondes – Le muscle l'utilise peu: la déplétion maximum (au maximum, ce que le muscle va perdre) est de 40% au repos => Il y a donc en permanence resynthèse d'ATP au cours d'un exercice. Fin au 28.09 (Le WEI c'est trop cool, l'alcool c'est trop bon, les routes de montagne en marche arrière c'est dément, les santards sont des conna*** (je déconne, j'adore l'oignon et la sardine). Vive les perches, Vive les oeufs, la bièrobeurre, la verveine..Snif c'est déjà fini. 4 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. 2.2 Les différentes sources d'énergie du muscle 2 voies métaboliques vont tout au long de l'exercice produire de l'énergie: – – le métabolisme anaérobie - alactique (produit pas d'acide lactique) - lactique:la glycolyse anaérobie le métabolisme aérobie Le métabolisme anaérobie alactique dépend d'une molécule riche en énergie: la phosphocréatine PC. Il va y avoir transfert d'énergie: l'ADP va prendre à la PC son groupement phosphate riche en énergie : ADP+PC --> C+ATP . La phosphocréatine est ainsi une source d'énergie immédiatement disponible comme ATP (une PC fournit un ATP). Les réserves en PC sont faibles (seulement 3 à 5 fois supérieures à celles de l'ATP). On a déplétion totale des réserves lors d'un exercice supra-maximal. Le métabolisme anaérobie lactique (glycolyse anaérobie lactique) part du glycogène musculaire, dégradé en l'absence d'O2 en acide lactique (acide pyruvique réduit en lactate par la lactate deshydrogénase). 3 ATP sont synthétisés lors de ces réactions. L'accumulation d'acide lactique (H+) va cependant si elle a lieu entraîner une acidose musculaire pouvant entraîner un arrêt de la contraction musculaire (qui survient si pH intra-musculaire < 6,4 ). Après l'effort, l'acide lactique produit lors de l'exercice est oxydé (et ainsi détruit). Cette dégradation est plus rapide si un exercice de faible intensité (35-65%) est réalisé pendant la récupération. Le métabolisme est en effet stimulé et la dégradation plus rapide. Cette dégradation peut être améliorée en fournissant de l'02 (nécessaire à l'oxydation). Le métabolisme aérobie nécessite de l'oxygène, en présence duquel les substrats énergétiques sont oxydés dans le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire (dans la mitochondrie). – L'oxydation des hydrates de carbone (à partir du glycogène) fournit 39 ATP (en vrai c'est 38 car la glycolyse fournit que 2 ATP ). Les stocks de glycogène (600 à 800g) peuvent fournir 1200 à 2000 kcal (10000kJ) correspondant à un exercice d'environ 20mn. – L'oxydation des graisses fournit en moyenne 140 ATP. Les stocks de graisse (environ 7000g) peuvent fournir entre 70000 et 75000 kcal (350000 kJ) soit 70h d'exercice ininterrompu. Cependant, l'oxydation des graisses nécessite plus d'O2 (Quotient Respiratoire QR=0,7 inférieur au QR des glucides:1)et le rendement est donc moindre. On a donc ici une source d'énergie inépuisable, mais dont la qualité énergétique est moindre. – 10% de l'énergie va pouvoir être prélevée dans les stocks protéiques, entraînant une production d'azote et l'élimination d'urée. La source protéique n'est utilisée que dans les exercices de longue durée. Métabolisme anaérobie Métabolisme aérobie Energie immédiatement disponible Source d'énergie quasi inépuisable Rendement faible (1à3 ATP fournis) mais pas de Rendement très élevé (39 à 140 ATP) déperdition d'énergie Efforts de courtes durées (environ 30s, 30s-3mn Métab. Privilégié de l'exercice de longue durée pour la glycolyse) Rq: lors d'un exercice épuisant de 2mn, les 2 métabolismes sont autant sollicités. 5 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. 2.3 Les différents types de fibres musculaires Si l'on réalise une biopsie musculaire (introduction d'un troccard dans le muscle, souvent le vaste externe du quadriceps, et prélèvement d'un morceau de muscle, coloré par différentes coloration histo-enzymatiques), on remarque que le muscle est un tissu homogène, constitué de fibres musculaires. Cependant si on colore les fibres musculaires (en les incubant dans des solutions à pH différents), on va révéler des différences de comportements entre les fibres. Ainsi, à pH acide, certaines fibres seront extrêmement colorées, alors que d'autres pas. On obtient la situation inverse à pH basique. Le muscle est donc un tissu homogène à pH basique, mais les incubations acido/basiques révèlent différents types de fibres (2 principalement): – les fibres I : fibres lentes (contraction lente)et résistantes à la fatigue(R), ce qui rappelle le métabolisme aérobie, avec un potentiel d'oxydation très élevé – les fibres II : on en distingue 2 types: - II B (ou FF) : rapides et fatiguables, ce qui rappelle le métabolisme anaérobie. Le potentiel d'oxydation est moindre, avec un très fort potentiel glycolytique(anaérobie lactique). - II A (ou FR) : rapides mais équipement enzymatique mixte: aérobie et anaérobie. Résistantes à la fatigue. – quelques fibres II C , présentes surtout chez l'enfant lors de la croissance. – – Pour ce qui est de la répartition des fibres musculaires dans le muscle, on distingue: les muscles spécialisés (avec d'un côté les muscles comme le diaphragmme ou les muscles posturaux qui ne doivent pas être fatiguables : plus de 80% de fibres de type I ; d'un autre côté les muscles très rapides, comme les muscles oculaires, avec essentiellement des fibres II) les muscles faisant partie de la musculature générale, avec une proportion à peu près égale (5050) de fibres I et II. Cet équilibre est variable selon la pratique sportive, avec par exemple développement d'un potentiel aérobie pour les sports d'endurance. L'équilibre qui s'instaure entre les fibres I et II peut varier. Les formes A et B des fibres II sont « interconvertibles », et il peut y avoir conversion entre les fibres I et II par l'intermédiaire des fibres II C, qui sont en fait des formes de transition entre les fibres I et II. Ainsi, un entraînement en endurance occasionera un déplacement de l'équilibre vers les fibres I. Ce même déséquilibre sera observé avec le vieillissement, responsable d'une disparition des fibres II: on aura donc relativement plus de fibres I. D'où un déplacement plus lent avec l'âge, puisqu'on a perte de la potentialité de contraction rapide. A l'inverse, un entraînement en force et en vitesse sera responsable d'une transformation des fibres I en fibres II. Déséquilibre retrouvé dans les cas d'immobilisation (plâtre...), avec également diminution du potentiel de fibres I par rapport aux fibres II. 3. Dépense énergétique et aptitude physique L'aptitude physique est une caractéristique de l'individu, évaluée par la consommation d'oxygène de l'individu lors d'un exercice. Au repos, le sujet consomme la valeur minimale (150 à 300 mL). Lors de l'exercice, on observera une augmentation de la consommation pour atteindre entre 3 et 5 minutes une valeur plateau qui va se maintenir pendant l'exercice. 6 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. Sur un graph consommation d'O2 en fonction du temps, 1/ la zone d'augmentation correspond à la « dette en O2 », durant laquelle on a utilisation des substrats anaérobie. 2/ Au bout de quelques minutes, le système de transport d'O2 a apporté suffisament d'oxygène, la consommation d'O2 ne varie plus (valeur plateau), on a alors exclusivement intervention du métabolisme aérobie. 3/ A l'arrêt de l'exercice, la conso d'O2 revient progressivement à sa valeur de repos: c'est l'EPOC, durant laquelle l'organisme va resynthétiser ce qu'il avait prélevé (avec notamment oxydation du lactate), d'où la diminution progressive de la consommation. Rq: La valeur plateau correspond à l'intensité de l'exercice: plus ce dernier est intense, plus la consommation d'O2 est importante: c'est le principe du rendement musculaire, qui est identique pour TOUS les individus (approximation). Ce qui différencie les individus, c'est le niveau jusqu'auquel on peut aller : c'est à dire l'aptitude physique (possibilité qu'a le métabolisme aérobie de fournir un débit d'oxygène plus important). – Un sujet jeune pourra augmenter son système transporteur d'oxygène jusqu'à 3L. – Un sujet plus sportif pourra fournir un exercice de plus forte intensité. – Au contraire, certains sujets ne pourront pas atteindre la consommation d'oxygène de 3L, et s'arrêteront lors d'un exercice non intense. On va donc déterminer cette consommation maximale d'O2 (VO2 max), caractéristique d'un individu à un moment donné. Elle varie : – avec le sexe (du fait de la différence de composition corporelle: si la VO2 max est rapportée à la masse maigre la différence disparaît). – Avec l'âge (car vieillissement des fonctions métaboliques): l'aptitude physique diminue d'environ 10% tous les 10 ans. – Avec l'environnement: on a ainsi une baisse des performances physiques en altitude. – Avec l'activité physique pratiquée: la VO2 max augmente évidemment avec la pratique sportive, et diminue avec l'âge et l'inactivité physique(stimulus 3 fois plus important que l'activité physique, soit 3 ans pour rattraper un an de P1 pourquoi jsuis carré :/ ? ) – – – – – Quelques valeurs: VO2 de repos: 300mL/mn soit 4 mL/mn/kg VO2 max homme sédentaire: 3L/mn soit 40 mL/mn/kg VO2 max femme sédentaire: 2L/mn soit 35 mL/mn/kg VO2 max sportif: 6L/mn VO2 max minimum(nécessaire pour assurer une vie autonome)= « Seuil de dépendance » = « Seuil de décompensation » : 15 mL/mn/kg soit 3 à 4 met (unité de dépense d'énergie) Entre 20 et 80 ans, l'aptitude physique(exprimée en conso max d'O2) va diminuer de 10% tous les 10 ans à partir de 40mL/mn/kg. Si l'activité physique est normale à 20 ans (condition nécessaire pour la valeur mentionnée), l'aptitude physique est donc normalement supérieure au seuil de dépendance à 80 ans. Cependant, certaines personnes vieillissant plus vite que d'autres, on trouvera des personnes qui à 70 ans se trouveront déjà au-dessous du seuil. Il faut noter que le stress, la maladie ou encore un accident peuvent entraîner une chute de l'aptitude physique, avec une atteinte plus rapide du seuil de décompensation. On peut ainsi assimiler l'aptitude physique aux réserves fonctionnelles de la personne. 7 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. Actuellement, avec le développement de l'inactivité physique (facteur d'obésité juvénile)dans les pays anglo-saxons notamment, on retrouve des patients de 20 ans dont l'aptitude physique est nécessairement inférieure à 40 (~30) . Ces personnes vieillissant normalement, elles atteindront la dépendance avant l'âge de fin de vie. On observe ainsi une augmentation de la dépendance des personnes agées. A tout moment, en s'entraînant, on peut augmenter l'activité physique. Plus l'entraînement est réalisé jeune, plus il est efficace. C'est notamment obeservé en cas de maladie, qui entraîne on l'a vu une décompensation: suite au déconditionnement occasioné, on peut aider le patient à retrouver sa courbe antérieure par le réentraînement: c'est tout le principe de la réadaptation fonctionelle, réalisée en milieu médicalisé. Systèmes d'échanges gazeux et VO2 max Les échanges gazeux sont assurés par une succession de fonctions qui vont permettre l'apport d'O2 et le rejet du CO2 produit: – Etape ventilatoire (caractérisée par le débit inspiratoire ): c'est l'étape de convection ventilatoire – Puis l'02 va traverser par diffusion la paroi alvéolo-capillaire – Il est ensuite pris en charge par le sang (étape de convection circulatoire) – Puis diffusion à travers les parois capillaires, puis cellulaires – Consommation d'O2 : VO2 (mesurée par la différence de concentration entre le sang artériel et le sang veineux)et production de CO2 (VCO2) Ce système doit s'adapter lors de l'exercice. La VO2 max est le facteur limitant, la limite d'adaptation du système transporteur d'O2. On peut la mesurer par thermochimie respiratoire, qui mesure la différence entre l'O2 entrant et l'O2 sortant. C'est un exercice triangulaire: échauffement puis on demande au sujet de pédaler, à des charges de plus en plus importantes jusqu'à l'épuisement physique (la consommation d'O2 augmente alors linéairement, proportionellement à l'intensité.) Il existe pour cela des critères d'atteinte de la VO2 max: – Epuisement du sujet (subjectif, objectivé par des scores) – Fréquence cardiaque maximale voisine de la fréquence cardiaque théorique (220-âge) – QR>1,1 (on rappelle que QR=VCO2/VO2 : un QR positif révèle donc un rejet de CO2 supérieur à la consommation d'O2) – Plafonnement des échanges gazeux (la consommation d'O2 finit par ne plus augmenter: on peut aller au delà en mobilisant les réserves anaérobie) – Lactacidémie > 9mM (met en évidence cette mobilisation des réserves anaérobies) Si ces critères ne sont pas atteints, on parle de « VO2 Symptoms Limited »≠ VO2 max. C'est par exemple le cas d'un sujet en insuffisance respiratoire chronique: l'exercice sera maximal pour lui, mais pas de façon physiologique. Il faut vérifier que le rendement musculaire(VO2/puissance) est correct: on regarde la courbe théorique(physiologique). Ce rendement peut être diminué (jamais augmenté) par un certain nombre de pathologies: les valeurs seraient alors en-dessous de la normale. 8 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. 4. Adaptation cardio-respiratoire à l'exercice Adaptation ventilatoire Elle intervient sur la FuO2 (fraction utilisée d'O2) VO2 = VE x FuO2 (FeO2;FeCO2) avec VO2 consommation d'O2 VE : débit air (en L/mn) FeO2 et FeCO2 (fraction de ces gaz dans l'air expiré : qui est l'air de fin d'expiration) qui interviennent dans le calcul de la FuO2 On enregistre ces 3 paramètres (débit ventilatoire VE, FeO2 et FeCO2) pour mesurer la VO2, qui augmente avec l'activité physique Le débit ventilatoire augmente de façon linéaire avec l'intensité de l'exercice. Le débit ventilatoire maximum (VE max) est d'environ 100 à 120 L/mn chez le sujet sédentaire. Il augmente jusqu'à 150 à 200 L/mn chez le sujet entrainé. Le VE augmente grâce à l'adaptation de ses 2 composantes: VT et FR VE = VT x FR Le VT (volume courant) augmente du début au milieu de l'exercice (mobilisation d'un volume plus élevé à chaque cycle respiratoire). La fréquence cardiaque augmente de façon linéaire pendant tout l'exercice. On peut citer l'exemple de consultations où les patients se plaignent d'une gêne pendant l'exercice (essouflement rapide): ce sont des patients qui vont avoir une augmentation très importante de la fréquence respiratoire alors que le VT ne bouge pas. Le débit ventilatoire augmente donc normalement mais la ventilation ne concerne alors que l'espace mort, sans renouvellement de l'air alvéolaire. Il faut alors leur «apprendre » à respirer. L'augmentation du débit ventilatoire en fonction de l'intensité n'est en fait pas strictement linéaire. On observe à un moment donné une cassure de la courbe (hyperventilation relative): l'augmentation devient plus élevée que prévu: c'est le franchissement du seuil ventilatoire. C'est en fait le témoin de la mise en route du métabolisme anaérobie lactique, qui entraîne une augmentation de la concentration en ions H+, stimulants de la ventilation. Le seuil ventilatoire du sujet sédentaire est d'environ 50 à 55% de la VO2 max (aérobie stricte jusqu'à cette valeur). Il augmente avec l'entraînement en endurance (développement des qualités aérobies), avec un déplacement de la courbe vers la droite. Le sujet ainsi entraîné peut alors effectuer des exercices plus intenses sans production d'acide lactique, donc sans fatigue. Chez le sujet normal, la ventilation n'est pas un facteur limitant de l'exercice (inférieur au débits maximum réels en expiration forcée). A l'inverse, en pathologie respiratoire obstructive, la VE max devient un facteur limitant. 9 Physiologie Cours du 28/09 et 01/10 GB PCEM2 Thibault M.- Aulnay B. Adaptation cardio-circulatoire VO2 = Q x (CaO2-CvO2) La CaO2 reste stable (hémoconcentration) La CvO2 diminue avec l'intensité de l'exercice. Le débit cardiaque augmente, comme le débit ventilatoire. Qmax ~ 25L/mn chez le sujet non entraîné, il peut aller jusqu'à 40L/mn chez le sportif Q = Pression artérielle / Résistances La pression augmente dans des proportions relativement faibles (120 mmHg au repos, 200 mmHg à l'exercice). Ce sont surtout les résistances (résistances vasculaires périphériques) qui diminuent. Les débits locaux vont se répartir différemment lors de l'exercice: – Vasodilatation musculaire (c'est essentiellement le rôle de l'échauffement: évite les à-coups tensionnels) – Vasoconstriction des viscères (peut être dangereux au niveau du rein, avec risque hémuries) – Débit constant au niveau du cerveau Au niveau musculaire : – Vasodilatation – Ouverture des shunts capillaires – Multiplication des capillaires à plus long terme Q = Volume systolique x fréquence cardiaque Le volume systolique augmente pour les exercices de faible intensité, jusqu'à 50%. Quand l'exercice devient trop intense, l'augmentation du débit n'est due qu'à l'augmentation de la FC. Ce qui va varier en fonction de l'aptitude physique (la FC elle-même ne variant qu'avec l'âge), c'est la pente d'adaptation de la FC: plus rapide si l'aptitude physique est faible. On peut donc enregistrer la FC lors d'un exercice pour déterminer indirectement l'aptitude physique. On mesure alors une évolution linéaire de la FC avec l'intensité, contre une évolution biphasique du débit. On pourra déterminer la FC au seuil (FC cible): FC à laquelle il faudra réaliser l'exercice pour augmenter ses capacités aérobies. The end (01.10). Les diapos du cours sont normalement dispos sur Spiral. 10
