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20/01/16
PHYSIOLOGIE DE L’EXERCICE
[email protected]
2015-2016
Organisation du cours
6h de CM :
Documents sur le campus virtuel :
Ø 
Faculté des Sciences du Sport et de l’Education Physique
Ø 
Licence Kiné
Ø 
Physiologie de l’exercice
1
20/01/16
PLAN
Introduction
1. Adaptations cardio-circulatoires
2. Transport de l’oxygène
3. Adaptations ventilatoires
4. L’épreuve d’effort
Ressources bibliographiques
Physiologie de l’exercice
WilmoreetCos1ll–
Physiologiedusportet
del’exercicephysique
V.Billat–
Physiologieetméthodologie
del’entraînement
J.Weineck–
Biologiedusport
2
20/01/16
Introduction : le métabolisme
•  L’ATP constitue la seule source d’énergie
utilisable par le muscle pour sa contraction
HYDROLYSE
(catabolisme)
Travail + Chaleur
ENERGIE
ATP
ADP + Pi
Introduction : le métabolisme
Problème !!!
Pb : [ATP] très faible : 5 à 6 mmol.kg-1 de muscle
è Représente l’énergie nécessaire pour parcourir :
q 
1 à 1,20m
à v = 10 m.s-1 soit 36 km/h (10’’ au 100m)
q 
2,60 à 3,50m
à v = 7,1 m.s-1 soit 25,6 km/h (3’32 au 1500m)
q 
3,50 à 4,20m
à v = 6,3 m.s-1 soit 22,7 km/h (13’13 au 5000m)
q 
4,15 à 5,10m
à v = 5,6 m.s-1 soit 20,2 km/h (2h10 au marathon)
q 
7,80 à 9,60m
à v = 1,11 m.s-1 soit 4 km/h
3
20/01/16
Introduction : le métabolisme
Nécessité de resynthétiser de manière permanente
de nouvelles molécules d’ATP
HYDROLYSE
PHOSPHORYLATION
(catabolisme)
(anabolisme)
Aliments ingérés
Réserves
Travail + Chaleur
ENERGIE
ATP
ENERGIE
ADP + Pi
Introduction : le métabolisme
Selon l’urgence et l’intensité du travail musculaire,
le muscle renouvelle l’ATP via différentes voies métaboliques :
Sources d’énergie
immédiatement disponibles
Sources d’énergie
non immédiatement disponibles
Réactions sans O2 :
ATP et PCr
Glycogène
Réactions avec O2 :
G–L–P
è grande quantité d’énergie
libérée par unité de temps
è production de lactate
(+ acidose)
è Nombreuses réactions +
transport O2
Anaérobie Alactique
Anaérobie Lactique
Aérobie
4
20/01/16
Introduction : le métabolisme
L’utilisation préférentielle de chaque
voie métabolique dépend de :
q 
l’intensité et la durée de l’effort
q 
l’inertie propre à chacune des voies
Introduction : le métabolisme
Protéines
Polysaccharides
Lipides
Acides
aminés
Hexoses
Pentoses
Acidesgras
Acétyl-CoA
Cyclede
l’acide
citrique
Oxygène
Mitochondrie:
Phosphoryla1on
oxyda1ve
ATP
5
20/01/16
Introduction : la cascade d’O2
Utilisation
Transport
Poumons
Introduction : équation de Fick
VO2 = [FC x VES] x [CaO2 – CvO2]
Composantecentrale
Composantepériphérique
•  VO2 en L/min
•  FC en bpm et VES en L/battement
•  CaO2 et CvO2 en mL O2 / L sang
Adolf Eugen Fick (1 April 1828 – 21 August 1901)
6
20/01/16
Introduction : équation de Fick
Transition du repos à VO2max
VO2(L/min)
Repos
VO2max
0,3
3,6
Qc(L/min)
5
20
FC(bpm)
75
180
VES(ml/ba^ement)
66
111
Δa-vO2(mLO2/Lsang)
50
150
CaO2(mlO2/L)
200
200
CvO2(mlO2/L)
150
50
VO2 max = [FC x VES] x [CaO2 – CvO2]
x12 =
x4
x
x3
1. Adaptations cardio-circulatoires
1.  Le débit cardiaque
2.  La fréquence cardiaque
3.  Le volume d’éjection systolique
4.  La pression artérielle
5.  Distribution du débit sanguin à l’effort
7
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1.1 Le débit cardiaque
Cinétique du débit cardiaque lors d'un exercice
triangulaire
Débit cardiaque (L.min-1)
35
30
25
20
VO2 MAX
15
10
5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
VO2 (L.min-1)
3
3,5
4
4,5
Relation linéaire pouvant être estimée à partir de la formule :
Qc (L/min) = 5,5 [VO2 (L/min)] +[ 0,06 x poids corporel (kg)]
1.1 Le débit cardiaque
Effetsdel’entraînement:
Augmenta1onduVO2max
propor1onnelleàcelledudébit
cardiaque
8
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1.1 Le débit cardiaque
Répartition des volumes sanguins au repos :
•  Cœur : 250 mL
•  Circuit pulmonaire : 450 mL
Volume sanguin total = 4,7 L
•  Circuit systémique : 4000 mL
Veines systémiques : 2400 mL soit ∼ 50% du volume total
⇒ Augmentation du débit veineux dans les mêmes proportions
que celle du débit cardiaque
1.1 Le débit cardiaque
Facteurs favorisant le retour veineux :
1.  La pompe musculaire :
2.  La respiration :
Variation de la pression abdominale vs. thoracique
3.  L’aspiration cardiaque :
Systole ventriculaire
Diastole générale
9
20/01/16
1.2. La fréquence cardiaque
Cinétique d’ajustement lors d’un exercice rectangulaire
Réponse bi-phasique :
•  Phase rapide
Fc
cible
Léger
•  Phase plus lente
Modéré
Intense
Ajustement complet :
2/3 minutes
1
2
3
Tps
(min)
1.2. La fréquence cardiaque
Cinétique d’ajustement lors d’un exercice rectangulaire
Dérive cardiaque
Fc
Diminution du volume
Fc cible
plasmatique (10 à 20%)
15
30
45
Tps
(min)
10
20/01/16
1.2. La fréquence cardiaque
Cinétique d’ajustement lors d’un exercice incrémental
Fc max
Relation quasi linéaire
Fc
repos
1
2
3
VO2
(L/min)
1.2. La fréquence cardiaque
Ajustement de la fréquence cardiaque
2 étapes :
1.  Retrait vagal
2.  Stimulation
sympathique
11
20/01/16
1.2. La fréquence cardiaque
Régulation de la fréquence cardiaque
Information sensorielle
Information des centres
cérébraux supérieurs
Barorécepteurs
Chimiorécepteurs
Centre cardiovasculaire
Propriocepteurs
1.2. La fréquence cardiaque
Effets de l’entraînement
Sédentaire
Patient
Athlète
Fc
repos
1
2
3
VO2
(L/min)
% FC max
Fc
max
Sédentaire
Patient
Athlète
25
50
75
100
% VO2max
•  Relation FC-VO2 décalée vers la droite
•  Relation %VO2max-%FCmax indépendante de l’état d’entraînement
•  Possible utilisation de la relation FC – Puissance pour extrapoler VO2max (Tests
d’Astrand, PWC170)
12
20/01/16
1.3. Le volume d’éjection systolique
Cinétique d’ajustement lors d’un exercice incrémental
160
VES (mL)
140
120
100
80
60
40
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
VO2 (L.min-1)
Relation curvilinéaire :
1. 
2. 
3. 
Relation linéaire jusqu’à 30-50% de VO2max
Possible diminution en fin d’effort chez l’athlète
VESmax = ~1.6 x VES de repos
1.3. Le volume d’éjection systolique
Facteurs impliqués dans l’ajustement du VES
.
VO2(L/min):~1~2~3
Fc(ba:/min):122164182
Polineretal.Circ62:528,1980
13
20/01/16
1.3. Le volume d’éjection systolique
Facteurs impliqués dans l’ajustement du VES
120
Qs
VES(mL/batt)
(mL/Batt)
100
FE (%)
80
60
40
20
0
R
FE (%) = ( VES/ VTDVG ) x 100
SI
SII
PK
Poliner et al. Circ 62:528,1980
1.3. Le volume d’éjection systolique
La loi de Frank Starling
14
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1.3. Le volume d’éjection systolique
Volume
sanguin
Débit
cardiaque
Ionotropie
+
Contractilité
VES (mL)
Volume d’éjection systolique (mL)
La loi de Frank Starling
Starling
Débit cardiaque ou
retour veineux (L/min)
Retour
veineux
-
VVTDVG
+
Volume ventriculaire télédiastolique(mL)
1.3. Le volume d’éjection systolique
Facteurs impliqués dans l’ajustement du VES
Rappel : VES = Volume télédiastolique – Volume télésystolique
VES
Volume télédiastolique
Pression de remplissage
i.e. retour veineux
-
Compliance ventriculaire
i.e. fonction diastolique
Volume télésystolique
Post-charge
ventriculaire
Contractilité
15
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1.3. Le volume d’éjection systolique
Effets de l’entraînement
VES continue d’augmenter
1. Volume télédiastolique >
Athlètes élites
2. Vitesse de remplissage >
Sujets normaux
Martino et al. MSSE 34:966,2002
1.3. Le volume d’éjection systolique
Adaptations à l’entraînement
Augmentation du volume télédiastolique
Di Bello MSSE 28:190,1996
Augmentation de la vitesse de remplissage
Gledhill et al., MSSE, 26:1116,1994
16
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1.4. La pression artérielle
Ajustements de la pression artérielle systémique
Pression artérielle moyenne (PAM) = Qc x Résistance périphérique totale
250
PAM = (PAS + 2 x PAD)/ 3
Augmentation Qc (x 3 à 6) >
PAM (x1,25 à 1,5)
mmHg
200
Pression systolique max
= 1.6
X repos 1.6 (rest)
SBPmax=
150
PAM max =1.27
1.27(rest)
X repos
MAPmax=
100
50
0
0.00
DBPmax=
1.05
(rest)
Pression diastolique
max
= 1.05
X repos
1.00
2.00
3.00
4.00
VO2 (L/min)
1.5. Distribution du débit sanguin à l’effort
Résistance au débit :
•  Artérioles :
41%
•  Capillaires :
27%
Soit 2/3 des résistances
17
20/01/16
1.5. Distribution du débit sanguin à l’effort
Rôle de la vasodilatation du lit capillaire :
Diminution des résistances périphériques
1.5. Distribution du débit sanguin à l’effort
18
20/01/16
1.5. Distribution du débit sanguin à l’effort
Concurrence entre les muscles des jambes et des bras
2. Transport de l’oxygène
1.  Transport et utilisation périphérique
2.  Qualité des échanges pulmonaires
3.  Hématocrite – hémoglobine
4.  Volume sanguin
5.  Extraction musculaire
6.  Débit sanguin musculaire
7.  Facteurs déterminants de la consommation
maximale d’oxygène
19
20/01/16
2.1. Transport et utilisation périphérique
Sangartériel
VO2 = [FC x VES] x [CaO2 – CvO2]
2.2. Qualité des échanges pulmonaires
• 
Les échanges gazeux déterminent
la PaO2
PaO2
• 
CaO2 (mL/L) =
0.03 PaO2 + ( [Hb] x 1.34 x SaO2 )
CaO2
197,97
197,67
197,37
PaO2
100
90
80
Hb
150
150
150
Sat
0,97
0,97
0,97
20
20/01/16
2.3. Hématocrite – hémoglobine
Importance du contenu en
hémoglobine
Birkeland et al. Med Sci Sports Exerc. 2000 Jul;32(7):1238-43.
2.3. Hématocrite – hémoglobine
Effet de l’hématopoïèse induite par la prise d’EPO
Birkeland et al. Med Sci Sports Exerc. 2000 Jul;32(7):1238-43.
21
20/01/16
2.3. Hématocrite – hémoglobine
Carences en fer = réduction de la
capacité de fixation de l’O2 :
–  Diminution de la capacité de
transport de l’O2
–  A l t é r a t i o n d e l a r é p o n s e
cardiaque à l’exercice
2.4. Volume sanguin
Effet
entraînement
Relation VO2max – Volume sanguin
Jeunes athlètes
d’endurance
Sédentaires
50 ans
Effet
inactivité
22
20/01/16
2.5. Extraction musculaire
Évolution du débit cardiaque et de la différence artérioveineuse en O2 au cours d’une épreuve en rampe
(a-v)O2 (mL/L)
Qc (L/min)
200
40
180
35
.
.
VO2 = Qc x (a-v)O
2
160
30
140
25
120
20
100
Qc
(a-v)O2
15
10
5
0
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
0
VO2 (L/min)
2.5. Extraction musculaire
Évolution de la différence artério-veineuse en O2 au cours de l’exercice
SatO2(%)
98
Le contenu veineux en O2 (CvO2)
CvO2 (mL/L) = 0.03 PvO2 + ( [Hb] x 1.34 x SvO2 )
repos
max
CvO2
141,9
50,85
PvO2
40
20
Hb
150
150
La différence artério-veineuse en O2 (Da-vO2)
Da-vO2 = CaO2 – CvO2
repos
max
CaO2
198
198
CvO2
142
51
Da-vO2
56
147
Sang
artériel
70
Sat
0,7
0,25
x2,6
Sang
veineux
au repos
25
Exercice
20
40
PO2(mmHg)
100
23
20/01/16
2.5. Extraction musculaire
Facteurs influençant la dissociation hémoglobine – O2
Bohr Shift Hb-02 Curve
Effet Haldane
100
% Saturation of
Hemoglobin
+
↓[H ],↓CO2
↓Temp
80
Effet Bohr
Normal Hb
60
Bohr Shift
Effets musculaires de
↑[H+], ↑CO2, ↑Temp or DPG
40
l’exercice
20
0
0
20
40
60
80
100
PaO2 (mm Hg)
2.5. Extraction musculaire
Influence de l’intensité de l’exercice sur l’extraction
musculaire
Contenu en O2 (mL O2 . 100mL-1)
25
Sang artériel
Sang veineux
20
15
10
5
0
Repos
Faible
Modéré Intense Maximum Maximum
HN
Intensité de l’exercice
24
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2.5. Extraction musculaire
Extraction chez l’homme sain, entraîné et pathologique
Extraction périphérique (mL O2 / L sang)
Da-v repos
Da-v max
sédentaires
45-50
140-150
entraînés
45-50
145-155
athlètes endurance
45-50
170-180
patients (bas Qc)
50-55
160
Nb: le débit est aussi +
élevé
vs sédentaires
Extraction + élevée pour
compenser un bas débit
• 
Extraction maximale supérieure chez l’athlète vs. sédentaire
• 
Extraction élevée ou faible = signe pathologique
2.6. Débit sanguin musculaire
Saltin et al. Acta Physiol. Scand 162: 421-436, 2002
25
20/01/16
2.6. Débit sanguin musculaire
Régulation du débit sanguin musculaire :
Le débit est couplé à la demande énergétique musculaire
O2
O2O2
Adénosine
NO
O2
K+
O2O2
Pi
H+
O2
O2O2
ATP/ADP
Capillaire Interstitium
Muscle
2.7. Facteurs déterminants de la
consommation maximale d’oxygène
Débit sanguin
régional
Capillarisation
Typologie des
fibres
musculaires
Diamètre des
fibres
Densité
mitochondriale
O2
Fibre musc
mitochondries
Fibres musc
Propriétés
contractiles
capillaire
Ratio surface
capillaire/fibre
26
20/01/16
2.7. Facteurs déterminants de la
consommation maximale d’oxygène
Chèvre
Chien
Antilope
mL/kg/min
57
137
272
longueur
km/ kg muscle
244
453
653
volume
mL/kg muscle
4
7
10
hématocrite
%
30
50
46
VO2max
Capillaires
Mitochondries
quantité
% surface fibre
4
9
11
Volume
mL/ kg muscle
10
30
46
entraînement
3. Adaptations ventilatoires
1.  Rappels
2.  La ventilation pulmonaire
3.  VO2 et VCO2
4.  Les seuils
5.  L’équilibre acido-basique
6.  Mécanismes d’ajustement
27
20/01/16
3.1. Rappels
La ventilation a deux rôles
importants :
1.  Assurer les échanges
gazeux (O2 et CO2)
2.  Contribuer à la régulation
du pH
⇒ modification du régime
ventilatoire et des échanges
gazeux à l’exercice
Ventilation (VE) = Fréquence respiratoire (f) X Volume courant (VT)
(L d’air / min)
(cycles / min)
(L d’air)
3.1. Rappels
Ventilation (VE) = Fréquence respiratoire (f) X Volume courant (VT)
(L d’air / min)
(cycles / min)
(L d’air)
Spirographe
•  Volume courant (VC ou VT)
VRI
•  Volume de réserve inspiratoire (VRI)
•  Volume de réserve expiratoire (VRE)
CV
•  Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF)
•  Capacité vitale (CV)
•  Capacité totale (CT)
•  Volume résiduel (VR)
CT
VT
VRE
CRF
VR
28
20/01/16
3.2. La ventilation pulmonaire
L’exercice : un défi pour la ventilation :
•  Augmentation du métabolisme musculaire
•  La contrainte cardiaque
•  Augmentation de la ventilation
⇒ Augmenter la ventilation alvéolaire pour maintenir
une PAO2
– 
– 
VA trop importante = hypocapnie et alcalose
VA trop faible = hypercapnie, acidose et hypoxémie
3.2. La ventilation pulmonaire
VE (L BTPS)
Réponse ventilatoire
lors de l’exercice
incrémental
140
120
100
Seuil ventilatoire (SV)
Hyperpnée de
l’exercice
80
60
VE (L/min) = 22 x VO2 (L/min) + 5
40
20
Hyperventilation
VEmax (L/min) ~ 26,3 x CV – 34
0
0
50
100
150
watts
200
250
300
Figure de F. Péronnet
29
20/01/16
3.2. La ventilation pulmonaire
Réponse ventilatoire
lors de l’exercice
incrémental
f (resp/min)
50
VT (L BTPS)
3,0
40
2,5
Fréquence ventilatoire
2,0
• 
f de repos ~ 12 resp/min
• 
f max 35-40 resp/min
• 
Augmentation marquée surtout
après SV
1,5
Volume courant
1,0
• 
• 
Vc de repos ~ 0,5 L
Vcmax ~ 3.0 L i.e. ~60% de la
capacité vitale
• 
Augmentation surtout avant le SV
30
20
10
0,5
0
50
100
150
watts
200
250
300
Figure de F. Péronnet
3.2. La ventilation pulmonaire
•  VC de repos ~ 0,5-0,6 L
•  CV typique ~5 L
•  VCmax = (0,67 x CV) – 0,64
⇒ VTmax = 2,7 L (~3 L)
30
20/01/16
3.2. La ventilation pulmonaire
C
25
B
D
VE(L/min)
20
15
E
A
10
5
0
Exercice
Récupéra1on
Repos
0
2
4
6
8
Temps(min)
3.2. La ventilation pulmonaire
A : accrochage ventilatoire
Cortex moteur
Information
Centres respiratoires
Anticipation de l’exercice : augmentation de la VE
31
20/01/16
3.2. La ventilation pulmonaire
B : phase d’installation
•  Besoins O2 identifiés
•  Mécanismes nerveux
•  Mécanismes humoraux
•  Notion de durée d’ajustement
3.2. La ventilation pulmonaire
C : état stable
D : décrochage
ventilatoire
Adéquation consommation
d’O2 et besoins en O2
32
20/01/16
3.2. La ventilation pulmonaire
E : phase lente de récupération
•  Prédominance des facteurs
humoraux et chimiques
•  Évacuation des hormones en
circulation
•  Retour à l’équilibre chimique
•  Retour à température de
repos
3.2. La ventilation pulmonaire
Évolution de la ventilation, exercice au dessus du seuil
Ventilation
Dérive ventilatoire
Temps
33
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
1.  Rappels
2.  Fractions expirées
3.  QR et RER
4.  Equivalents respiratoires
5.  Pressions partielles
6.  Ajustements à l’exercice continu
7.  Ajustements à l’exercice incrémental
3.3. VO2 et VCO2
1. rappels
Rappels sur la mesure du VO2 et du VCO2
•  VO2 = (VI x FIO2) – (VE x FEO2)
•  VCO2 = (VI x FICO2) – (VE x FECO2)
VO2 = volume O2 consommé (L/min)
VCO2 = volume de CO2 produit (L/min)
VI = volume inspiré (L/min)
VE = Volume expiré (L/min)
FI = fraction inspirée (%)
FE = fraction expirée (%)
34
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
2. Fractions expirées
Les fractions expirées en O2 et CO2
FEO2
FECO2
0,048
0,175
Rappel des valeurs de repos:
0,046
•  FEO2 = 16%,
0,170
0,044
•  FECO2 = 4%
0,165
0,042
0,040
0,160
0,038
Figure de F. Péronnet
0
50
100
150
200
250
300
watts
3.3. VO2 et VCO2
2. Fractions expirées
L STPD / min
4,5
4,0
Rappel des valeurs de repos:
3,5
VO2
VCO2
3,0
•  VO2 = 3.6 ml/kg/min
2,5
•  VCO2 = 2.9 ml/kg/min
2,0
1,5
Croisement au
seuil ventilatoire
1,0
0,5
0,0
0
50
100
150
200
250
300
watts
Figure de F. Péronnet
35
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
3. QR et RER
Tissus :
Bouche :
Utilisation O2 – production CO2
Entrée O2 – Rejet CO2
Quotient respiratoire
Ratio d’Echange Respiratoire
VCO2/VO2
VCO2/VO2
3.3. VO2 et VCO2
3. QR et RER
Quotient respiratoire :
Acide palmitique :
C6H32O2 + 23 O2 + 135 ADP + 135P ➞ 16 CO2 + 16H20 + 135 ATP
QR = 16/23 = 0,7
Glycolyse :
38 ADP + C6H12O6 + 6 O2 ➞ 38 ATP + 6 CO2 + 6 H2O
QR = 6/6= 1
36
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
3. QR et RER
60
100
50
90
40
80
30
70
20
60
10
50
0
% Glucides
% Lipides
Influence de l’intensité : le cross-over concept
40
Repos
20
40
60
80
% VO2max
100
3.3. VO2 et VCO2
3. QR et RER
1,3
VE (L BTPS)
140
RER
120
1,2
Rappel des valeurs de repos:
•  RER (VCO2/VO2) = 0,8 - 0,85
100
1,1
80
60
1,0
40
0,9
20
Comment expliquer un QR > 1 ?
0,8
0
0
50
100
150
200
250
300
watts
Figure de F. Péronnet
37
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
3. QR et RER
Hyperventilation
3.3. VO2 et VCO2
4. Equivalents respiratoires
Les équivalents ventilatoires de l’O2 et du CO2
40
Valeurs de repos :
•  VE/VO2 ~ 25
•  VE/VCO2 ~ 31
(L BTPS/ min) / (L STPD / min)
38
36
34
VE/VO2
VE/VCO2
32
30
28
26
24
22
0
50
100
150
200
250
300
watts
38
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
5. Pressions partielles
Effet sur les pressions partielles en O2 et CO2
PCO2 (mmHg)
125 PO2 (mmHg)
Rappel des valeurs de repos:
120
PACO2 et PaCO2
38
115
•  PAO2 = 100-105 mm Hg
110
36
•  PaO2 = 95-100 mm Hg
•  ΔA-aO2 = 5-10 mm Hg
40
105
PAO2
ΔA-aO2
100
34
PaO2
95
32
0
50
100
150
200
250
300
watts
3.3. VO2 et VCO2
6. Ajustements à l’exercice continu
120%vVO2max
V > vVO2max
DEFICIT
Influence de l’intensité
d’exercice
épuisement
3min
Tps(min)
•  Déficit augmente avec
l’intensité
100%vVO2max
V = vVO2max
DEFICIT
épuisement
•  < vVO2max : atteinte d’un
état stable
4/8min Tps(min)
70%vVO2max
•  > vVO2max : pas d’état
stable
DEFICIT
V < vVO2max
3min
Tps(min)
39
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
6. Ajustements à l’exercice continu
VO2 (L/min)
Influence de l’entraînement
VO2 de
repos
EXERCICE
t inertie VO2 sédentaire
Temps (min)
t inertie VO2 entraîné
Début d’exercice
t récupération sédentaire
t récupération entraîné
Fin d’exercice
Fin de récupération
Intensité de l’exercice (u.a.)
Types d’exercice incrémental
Discontinu
Temps
Intensité de l’exercice (u.a.) Intensité de l’exercice (u.a.)
3.3. VO2 et VCO2
7. Ajustements à l’exercice incrémental
Continu par paliers
Temps
Continu en rampe
Temps
40
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
7. Ajustements à l’exercice incrémental
3.3. VO2 et VCO2
7. Ajustements à l’exercice incrémental
Relation linéaire entre intensité de l’exercice VO2
1 W ≈ 10,2 mL.min-1
3
VO2 (L/min)
2,5
2
Sujet : 70kg
Ech : 70W
Incrément : 20W/min
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Temps
41
20/01/16
3.3. VO2 et VCO2
7. Ajustements à l’exercice incrémental
Atteinte de la VO2max
DeltaVO2(mL)
On considère que l’on a atteint VO2 MAX
lorsque l’ì de VO2 est < à 150 mL
3.4. Les seuils
Méthode invasive :
le(s) seuil(s) lactique(s)
Méthode non invasive :
le(s) seuil(s) ventilatoire(s)
42
20/01/16
3.4. Les seuils
•  Seuil d’apparition du
lactate
•  Seuil d’adaptation
ventilatoire
•  En % de VO2max :
–  Sédentaire : 50%
ANAEROBIE
•  Seuil aérobie
Substrat
HCO3H+
H2CO3
H 2O
CO2
Energie
O2
AEROBIE
1er seuil ventilatoire :
CO2
Energie
–  Sportif en endurance : 75%
Cellule
Sang
3.4. Les seuils
•  Seuil d’accumulation du
lactate
•  Seuil de désadaptation
ventilatoire
•  En % de VO2max :
–  Sédentaire : 75%
–  Sportif en endurance : 85%
ANAEROBIE
•  Seuil anaérobie
Substrat
HCO3H+
H2CO3
H 2O
CO2
Energie
O2
AEROBIE
2ème seuil ventilatoire :
CO2
Energie
Cellule
Sang
43
20/01/16
3.5. L’équilibre acido-basique
Régulation du pH sanguin par la ventilation
H+ + HCO3- ⬄ H2CO3 ⬄ CO2 + H2O
Augmentation de la ventilation
Diminution de la ventilation
•  ↓ {HCO3-}
•  ↓ {H+}
•  ↑ {HCO3-}
•  ↑ {H+}
•  ↑ du pH
•  ↓ du pH
Alcalose ventilatoire
Acidose ventilatoire
3.5. L’équilibre acido-basique
24,4
H+ + HCO3- ⬄ H2CO3 ⬄ CO2 + H2O
7,45
SV
22,5
Alcalose ventilatoire
pH
OU
7,42
7,32
HCO3-
SV
Acidose métabolique
Puissance d’exercice (W)
FECO2
et PCO2
VCO2
SV
SV
Puissance d’exercice (W)
44
20/01/16
3.5. L’équilibre acido-basique
Diminution progressive du pH au cours d’un effort incrémental
Lactatémie (mmol/L)
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
watts
3.5. L’équilibre acido-basique
ATPmitochondrial
+
ATP non
mitochondrial
Glycolyse
ATP+H2O
ATP+H2O
ADP+Pi+H+
Pasd’accumula1ondeH+
→ ADP+Pi+H+
Accumula1ondeH+
Acidosemusculaire
Robergsetal.2004
45
20/01/16
3.5. L’équilibre acido-basique
+
ATPmitochondrial
ATP non mitochondrial
Glucose
Glucose
C6H12O6
ADP+Pi
C6H12O6
NAD+
ATP
NADH2
NAD+
ADP+Pi
NADH2
ATP
Pyruvate
Pyruvate
C3H3O3
C3H3O3
LDH
ADP+Pi
+
Pyruvate
ATP
Proton:H
LACTATE(C3H4O3)
3.5. L’équilibre acido-basique
Vitesses enzymatiques dans le quadriceps
(micromole・min-1・g-1 @ 25°C)
ATP mitochondrial
Ceto-glutaratedeshydrogenase=1,2
+
ATP non mitochondrial
Lactatedeshydrogénase(LDH)=121
Voienonmitochondrialfonc1onne100foisplusvite!!!
Jorfeldetal.1978
Poortmans1988
46
20/01/16
3.6. Mécanismes d’ajustement
1
Centresmoteurs
Centresrespiratoires
1
2
6
Commandemotrice
Commanderespiratoire
2
5
Exercice
7
Ajustements
finsVTetf
3
Modifica1onsmécaniqueset
métaboliques
3
Ajustements
grossiersde
VTetf
4
Méca-métaborécepteurs
musculaire+chémorécepteurs
47