1. stabilite et variabilite des genomes et evolution (6 semaine
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COURS ELEVES 23/11/14 CHAPITRE 2 CORPS HUMAIN ET SANTÉ : L’EXERCICE PHYSIQUE La connaissance du mode de fonctionnement du corps peut aider à pratiquer un exercice physique en limitant les risques pour la santé. Nous essaierons de comprendre les mécanismes de base permettant d'assurer un effort physique sans se blesser. 2.1 Des modifications de fonctionnement des organes à l’effort 2.1.1 Modifications respiratoires A l'effort, on constate une augmentation: - de la fréquence ventilatoire (nombre de ventilations par minute) - du volume courant (volume inspiré à chaque ventilation) - donc du débit ventilatoire (volume d'air inspiré par minute) FV 12 ventilations/minute VC 0,5 litres =VC X FV = 6 litres/min Mesure du volume ventilé en fonction du temps chez un humain L'augmentation du débit ventilatoire permet d'avoir plus de dioxygène disponible au niveau des poumons chaque minute. Pour transporter ce dioxygène vers les muscles, la fréquence cardiaque augmente. Lorsque la fréquence cardiaque atteint son maximum (FC Max), la quantité de dioxygène transportée atteint elle même son maximum. Cette consommation maximale de dioxygène est appelée VO2max (en l/min). Plus la VO2max est élevée plus les capacités physiques sont importantes dans les sports d'endurance. 2.1.2 Modifications circulatoires Le dioxygène prélevé lors de la respiration doit être transporté jusqu'aux muscles en activité par le sang. Pendant l'activité, on constate donc une augmentation: - de la fréquence cardiaque (nombre de contractions par minute) FC 60 contractions/min (200) - du volume d’éjection systolique (quantité de sang envoyé par contraction) VES 70 ml (150) - donc du débit cardiaque (quantité de sang envoyée par le cœur par minute) FC.VES 4200 ml/min Exemple d'électrocardiogramme Electrocardiogramme d'un humain au repos L’organisation anatomique facilite cet apport privilégié. Il y a une limite à la fréquence cardiaque (FC Max) qui dépend de l'age. Un bon état cardiovasculaire et ventilatoire est donc indispensable à la pratique d’un exercice physique. 1 sur 5 COURS ELEVES 2.2 23/11/14 Exemple de la régulation de la pression artérielle : Le sang circule à sens unique dans les vaisseaux sanguins, artères, veines et capillaires. Le cœur envoie le sang dans les artères, le sang passe ensuite dans les capillaires des organes où se font les échanges entre le sang et les organes, il ressort par les veines puis retourne au cœur. Un circuit sanguin conduit vers les poumons où le sang est oxygéné (circulation pulmonaire), l'autre circuit conduit le sang dans les organes pour les alimenter en dioxygène et en nutriments (circulation générale). Les deux circuits fonctionnent en série. Dans la circulation générale, plusieurs circuits en parallèle alimentent les organes. 2.2.1 Les conséquences de l'effort sur la pression artérielle : Les modifications de la circulation constatées à l'effort, en particulier l'augmentation du débit circulatoire dans le muscle, entraînent une augmentation de la pression exercée par le sang sur la paroi des vaisseaux et en particulier sur les artères (pression artérielle). La pression artérielle est de 120/ 80 mm de mercure (Hg) au repos (120 = pression maximale, 80 = pression minimale). En cours d'activité la pression artérielle augmente. Technique de mesure de la pression artérielle Evolution de la pression artérielle selon l'activité 2.2.2 Mise en évidence du mode de régulation de la pression artérielle Les greffes cardiaques obligent à sectionner les nerfs innervant le cœur. Suite à cette section, on constate que lors d'un effort, la fréquence cardiaque varie moins et beaucoup plus lentement qu'avant la greffe. On peut donc penser que ce sont les nerfs qui accélèrent rapidement le cœur lors d'un effort. Cette régulation immédiate serait donc une régulation nerveuse. 2 sur 5 COURS ELEVES 23/11/14 2.2.3 Le mécanisme de régulation de la pression artérielle Pour déterminer le rôle précis des nerfs, il est possible de réaliser des expériences sur les nerfs : expériences de section des nerfs, expériences de stimulation après section … . ces expériences mettent en évidence différents éléments du système de régulation. - des capteurs sensibles à la valeur de la pression artérielle (barorécepteurs); - des nerfs transportant les messages des capteurs aux centres nerveux. - des centres nerveux intégrant les informations issues des capteurs et produisant les ordres. - des nerfs transportant les ordres du centre nerveux au cœur, ordres stimulateurs ou inhibiteurs. - un effecteur (organe qui effectue la réaction) réagissant aux ordres de manière à modifier la pression artérielle Au démarrage d'un effort, le débit sanguin augmente dans le muscle. Cela entraîne une baisse de la pression sanguine dans d'autres secteurs de l'appareil circulatoire. Les barorécepteurs détectent cette baisse de pression et envoient cette information via les nerfs à la moelle épinière. Les centres circulatoires envoient alors via les nerfs un ordre d'augmentation de la fréquence cardiaque. La boucle de régulation contribue à maintenir la pression artérielle dans d'étroites limites autour d'une certaine valeur. Malgré tout, à l’effort, l’organisme s’écarte de cette situation standard. Effecteurs Coeur Messagers Nerfs sympatiques + Centre de commande Bulbe rachidien Nerfs parasympatiques - nerfs Capteurs Sinus carotidien Pression artérielle Paramètre réglé Perturbation Schéma de régulation de la pression artérielle Type d'élément du système de régulation Organes 3 sur 5 COURS ELEVES 2.3 23/11/14 Pratiquer une activité physique en préservant sa santé, les problèmes mécaniques liés aux activités sportives. Les muscles striés squelettiques (responsables des mouvements volontaires) et les articulations sont utilisés en permanence pendant les activités physiques. Ils peuvent être détériorés si l'on n'y prend pas garde (accidents musculo-articulaires). Un exemple d'articulation : le coude Pour réaliser un mouvement, le muscle se contracte (se raccourcit), il tire sur le tendon qui provoque le déplacement de l'os où il est fixé. Le déplacement se fait au niveau de l'articulation que les ligaments maintiennent en place. Longueur du muscle et mouvement Au cours de la contraction musculaire, la force exercée par le muscle se raccourcissant tire sur les tendons et fait jouer une articulation, ce qui conduit à un mouvement. Les accidents musculo-articulaires s’expliquent par une détérioration: - du tissu musculaire (déchirure claquage) - des tendons (rupture) - des ligaments (rupture) - du tissu osseux (fracture) Un exemple d'accident musculo articulaire Conclusion : Des pratiques inadaptées ou dangereuses (exercice trop intense, dopage…) augmentent la fragilité du système musculo-articulaire et/ou provoquent des accidents. 4 sur 5
