Poumons et sport

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Poumons et Sport
Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport Paris 6 et 13
Agnès BELLOCQ
22 mars2013
PLAN
Implication de l’organe pulmonaire dans la physiologie de l’exercice
- étape Ventilation
- étape Echanges Gazeux intra-pulmonaires (O2, CO2)
- étapes limitantes
impact du Vieillissement pulmonaire
Ré-entraînement à l’exercice des muscles respiratoires chez le sportif
Asthme à l’exercice, Bronchoconstriction induite à l’exercice
Pollution atmosphérique et sport
Pathologies pulmonaires et sport ou activité physiques adaptées
Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq
Physiologie de l’exercice et Poumons
Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq
Physiologie de l’exercice et Poumons
Hématose
Ventilation
Le maintien de PAO2et PACO2
constantes exige une ventilation
adaptée aux besoins
L’adaptation ventilatoire permet
d’apporter l’O2nécessaire au
métabolisme des muscles et
d’éliminer le CO2produit
UE Biologie et Physiologie de la Respiration Agnès Bellocq 3 avril 2012
Etape contrôlée : adaptée aux besoins

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Etapes de l’apport tissulaire d’O2
1 - Convection Ventilatoire
2 - Diffusion alvéolo-capillaire
3 - Convection circulatoire
4 – Diffusion capillaro-tissulaire
Métabolisme tissulaire
VO2= VIx FIO2– VE x FEO2
VO2= DLO2x (PAO2– PCO2)
VO2= DTO2x (PCO2– PTO2)
MO2
VO2= QCx (CaO2– CVO2)
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Adaptation ventilatoire pendant une épreuve
progressivement croissante en intensité (EFX)
Capacité et DU Médecine et Biologie du Sport 22 mars 2013 A .Bellocq
Wassermann et col
Repos Exercice
VE
(L/min)
VCO2
(L/min)
VO2
(L/min)
(W)
Recrutement ventilatoire préférentiel
en volume courant pour les exercices modérés
VT
FR
Intensité VT augmente au dépend des
réserves inspiratoire et expiratoire
FRVV
T
E
×
=
&
VTmax limité à 50 – 60 % de la CV FR max de l’ordre de 35 à 40 / min
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Réserve expiratoire
Réserve inspiratoire
Recrutement ventilatoire à l’exercice
Le volume courant augmente dans les volumes de réserve inspiratoire et expiratoire
Ventilation (L/min)
Volumes pulm. (% CPT théo)
VT
↑CI
↓VPTE
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Résistances des voies aériennes à l’exercice
• Turbulences maximales au
niveau des VA supérieures surtout
en ventilation nasale
• Bronchodilatation adrénergique
par voie essentiellement humorale
•Augmentation du calibre
bronchique par majoration de la
traction radiaire ?
• Bronchoconstriction favorisée
par l’air froid et sec, la pollution,
les irritants.
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Coût énergétique de la ventilation
∆
∆∆
∆P
∆
∆∆
∆P
∆
∆∆
∆V
∆
∆∆
∆V
P
V
CL
∆
∆
=
B.Whipp R.Pardy
A haut volume pulmonaire,
le même volume courant
nécessite de développer
une pression (travail diaphragmatique)
plus importante
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Pic VO2 des muscles respiratoires = 6 % (5-8%) pic VO2 total
peut augmenter si distension dynamique
Compliance pulmonaire
Limitation ventilatoire à l’exercice ?
Réserve ventilatoire à l’exercice maximal
VEcontinue d’augmenter alors même que la VO2max. plafonne
RV = 30% environ (15-45%) VMM (35 à 40 x VEMS)
Volume courant commence tout juste à plafonner
FR < 40 /minute
Débits et pressions nettement infra maximaux
Courbes débit/volume loin de l’enveloppe maximale
P inspiratoires d’environ 15 à 30 % PImax.
P expiratoires au maximum de l’ordre de 3 % PEmax.
Pas de signe EMG de fatigue des muscles respiratoires
..
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Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
Au repos, temps de contact
important par rapport au temps
d’équilibration
A l’exercice, l’augmentation du débit
cardiaque réduit le temps de contact
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Diminution du temps de contact à l’exercice

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Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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VO2= DL,O2 x (PAO2-PcapO2)
Transfert intrapulmonaire d’oxygène
↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑
↑↑
↑
↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2à
l’exercice
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Gradient alvéolocapillaire de pression d’oxygène
Repos
• PAO2100 mmHg
• PvO240 mmHg
• SvO275 %
Exercice max
• PAO2120 mmHg
↑
↑↑
↑VE> ↑
↑↑
↑VO2
• PvO220 mmHg
utilisation tissulaire
• SvO220 à 25 %
∆P varie peu : nécessité d’une augmentation importante de DLO2
VO2 = DL,O2 x (PAO2-PcapO2)
↑
↑↑
↑
∆100
∆60
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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VO2 (l.min-1)
D
L,CO
(ml.min
-1
.mmHg
-1
)
Q pulmonaire (ml.min
-1
)
Clark et al 1985
liée au recrutement de la perfusion capillaire pulmonaire
80
60
40
20
01 2 3 4
P.Cerretelli and
P.E. di Prampero 1997
DO2
DCO
D
L,O2 et CO
(ml.min
-1
.torr
-1
)
VO2 (l.min-1)
Capacité de transfert de O2
VO2 = DL,O2 x (PAO2-PcapO2)
100 ↑ ↑
↑ ↑↑ ↑
↑ ↑ ↑
↑↑
↑
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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Capacité de transfert de O2
Recrutement : "marée montante" Protrusion des capillaires dans
l’alvéole
Augmentation PAP
↑
↑↑
↑perfusion capillaire pulmonaire à l’exercice par :

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Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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Diminution de l’espace mort
VA
VD
VT
par augmentation du VTsurtout au profit du VA
VDVT
VA
par une meilleure répartition de la perfusion pulmonaire
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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Diminution de l’espace mort
donc meilleur rendement ventilatoire
B.Whipp S.Ward
K.Wassermann 1986 modifié
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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Échanges gazeux à l’exercice
Repos
PAO2 100 mmHg
PaO2 90 mmHg
10 mmHg
Exercice maximal
85 à 90 mmHg
115 à 120 mmHg
30 mmHg
Chez le sujet sain : pas d’hypoxémie notable
augmentation du gradient alvéolo-artériel de PO2
pas de diminution du CaO2
Adaptation des échanges alvéolo-capillaires d’O2
à l’exercice
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Échanges gazeux à l’exercice
J.A.Dempsey et al 1984
DAaO2à 20 - 25 mmHg au seuil
anaérobie et 30 à la VO2max
Si DAaO2 élevée, 3 hypothèses :
• Shunt vrai
• Augmentation de l’hétérogénéité
ventilation / perfusion
• Trouble de transfert
.