Pendant l'effort, les paramètres physiologiques sont modifiés
Objectif(s)
Connaître les mécanismes de la respiration.
Mettre en évidence les relations entre intensité physique et activité cardiaque et respiratoire.
Comment l’organisme s’adapte-t-il à un effort de plus en plus intense ?
Mettre en évidence les relations entre intensité physique et activité cardiaque et respiratoire.
Comment l’organisme s’adapte-t-il à un effort de plus en plus intense ?
Notre organisme fonctionne en réalisant
en permanence des échanges avec son
environnement :
- Il prélève du dioxygène et rejette du CO2 dans l’air au cours de la respiration.
- Il puise les nutriments dans les aliments.
- Il prélève du dioxygène et rejette du CO2 dans l’air au cours de la respiration.
- Il puise les nutriments dans les aliments.
Ces échanges permettent d’assurer
un métabolisme de base indispensable au
fonctionnement de tous les organes. Dans
certaines situations : activité physique,
stress, … l’organisme va devoir
répondre à un effort plus
intense.
1. La variation des échanges respiratoires
La respiration consiste en une succession
de mouvements respiratoires comprenant chacun une
inspiration et une expiration.
L’inspiration est l’action de
faire entrer de l’air dans nos
poumons. L’expiration est
l’action de faire sortir l’air de nos
poumons.
Approche expérimentale :
On soumet un individu à un effort
physique de plus en plus intense et on
mesure à l’aide d’un
spiromètre sa fréquence
respiratoire (nombre de mouvements respiratoires par
unité de temps) ainsi que le volume
d’air qui entre et sort des
poumons.
Ceci nous permet de déterminer son
débit ventilatoire (volume d’air qui
circule dans les poumons par unité de temps).
Résultats :
On constate qu’au cours de l’effort la
fréquence respiratoire augmente.
Le volume courant (volume d’air
renouvelé dans les poumons à chaque
mouvement respiratoire) augmente aussi. On peut
alors calculer le débit ventilatoire de
l’individu :
Débit ventilatoire = fréquence respiratoire
× volume courant

Document 1 : Débit ventilatoire en fonction
de la puissance de l’effort.
On constate que plus la puissance de
l’effort est importante, plus le
débit ventilatoire est
élevé. Ceci signifie que
l’individu fait circuler une plus grande
quantité d’air dans ses
poumons lors d’un effort
physique.
Analysons la composition chimique de cet air qui
circule dans les poumons.
Approche expérimentale :
L’individu réalise
l’exercice physique en respirant dans
un spiromètre relié à une
sonde oxymétrique permettant de
mesurer la quantité d'O2
présent dans l’air qui
circule.

Document 2 : Quantité de dioxygène
dans l’air circulant dans les poumons au cours
d’un effort physique
On constate que l’air qui quitte les
poumons est moins riche en
O2 que l’air qui
pénètre dans les poumons. La
quantité
d'O2prélevée
augmente avec l’intensité de
l’effort physique.
Conclusion :
Lors d’un effort physique,
l’organisme s’adapte en faisant
pénétrer plus d’air
dans les poumons, ce qui lui permet de
prélever une plus grande quantité
d'O2 en un minimum de temps.
2. La variation de l'activité cardiaque
Le cœur est un muscle qui se
contracte et se relâche selon une
fréquence cardiaque moyenne de 70
battements par minute.
La phase de relâchement correspond à la phase de remplissage du cœur ou diastole.
La phase de relâchement correspond à la phase de remplissage du cœur ou diastole.
La phase de contraction correspond à la
phase d’éjection du sang ou
systole.

Approche expérimentale :
On soumet un individu à un effort
d’intensité croissante et on mesure sa
fréquence cardiaque ainsi que la
pression artérielle systolique et la
pression artérielle diastolique à
l’aide d’un tensiomètre.
Résultats :
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :
Puissance de l'effort (en W) |
0 | 50 | 100 | 150 |
Fréquence cardiaque (en batt.min-1) |
85 | 98 |
136 |
150 |
Pression systolique (en cm de Hg) |
12 | 14 | 15,8 | 17 |
Pression diastolique (en cm de Hg) |
8 | 8,2 | 8,2 | 8,3 |
Tableau 1 : Mesures de différents
paramètres cardiaques au cours d’un effort
physique.
On constate que la fréquence cardiaque
augmente fortement avec l’intensité
de l’effort. La pression systolique
augmente aussi alors que la pression
diastolique reste constante.
La pression systolique rend compte de la force
d’éjection du sang vers les
organes.
Aussi, lorsqu’un individu réalise un
effort physique, son cœur bat plus
vite et propulse plus fortement le sang
dans la circulation générale.
Il est possible d’évaluer le
volume d’éjection systolique (VES,
quantité de sang qu’un ventricule
éjecte à chaque contraction) par
échographie.
On peut alors calculer le débit cardiaque selon la formule suivante :
On peut alors calculer le débit cardiaque selon la formule suivante :
Débit cardiaque = fréquence cardiaque x VES
Les résultats obtenus chez un individu au cours d’un exercice d’intensité croissante sont reportés dans le tableau suivant :
Puissance de l'effort (en W) |
0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 |
Fréquence cardiaque (en batt.min-1) |
50 | 80 | 92 | 125 | 130 | 132 |
Volume d'éjection systolique (en mL) |
70 | 128 | 132 | 132 | 128 | 112 |
Débit cardiaque (en L.min-1) |
3,5 | 10,24 | 12,14 | 16,5 | 16,64 | 14,78 |
Tableau 2 : Variation du débit cardiaque
chez un individu au cours d’un effort physique.
On constate que la fréquence cardiaque
augmente au cours de l’effort physique
jusqu’à atteindre une valeur
maximale. Cette valeur est propre à
l’individu et peut être
modifiée par
l’entraînement.
Le volume d’éjection systolique est
plus élevé lors d’un effort
physique qu’au repos. Par contre, il est
le même quelle que soit
l’intensité de l’effort. Ce
paramètre est strictement
dépendant de la morphologie du
cœur de l’individu. Il peut lui
aussi être amélioré par
l’entraînement.
Ainsi, le débit cardiaque augmente
fortement lors d’un effort physique
jusqu’à atteindre une valeur
maximale. Cette augmentation du DC va
être à l’origine de
l’augmentation de la pression
artérielle. Une plus grande quantité
de sang va quitter le cœur en
direction :
- des poumons où il va se
recharger en O2.
- des organes qui travaillent lors
de l’effort physique et qui
consomment une plus grande quantité de
O2.
L'essentiel
Lors d’un effort physique, les
paramètres respiratoires et cardiaques
vont être modifiés :
- la fréquence respiratoire augmente et donc par conséquent le débit ventilatoire. Ainsi, une plus grande quantité de O2 pénètre dans les poumons où vient se recharger le sang.
- la fréquence cardiaque et le débit cardiaque augmentent. Une plus grande quantité de sang circule rapidement dans les organes dont les poumons.
- la fréquence respiratoire augmente et donc par conséquent le débit ventilatoire. Ainsi, une plus grande quantité de O2 pénètre dans les poumons où vient se recharger le sang.
- la fréquence cardiaque et le débit cardiaque augmentent. Une plus grande quantité de sang circule rapidement dans les organes dont les poumons.

La combinaison de ces modifications conduit
à une meilleure prise en charge du
dioxygène par le sang au niveau des
poumons et à une meilleure
distribution de ce gaz aux organes qui
travaillent.
En retour, le sang se charge efficacement en CO2 au niveau des organes et le ramène aux poumons pour l'expirer.
En retour, le sang se charge efficacement en CO2 au niveau des organes et le ramène aux poumons pour l'expirer.

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