Variation des débits circulatoire et ventilatoire - Maxicours

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Variation des débits circulatoire et ventilatoire

Objectif
Lors d’un effort physique, l'apport en dioxygène aux muscles augmente.
Quels sont les mécanismes qui permettent cet apport plus important en dioxygène ?

1. Augmentation du débit cardiaque
Au cours de l’effort physique, le débit sanguin total de l’organisme augmente.
La circulation du sang est assurée par le fonctionnement du cœur : son activité doit donc s’adapter et être modifiée afin d’augmenter la quantité de sang et donc de dioxygène transporté.

L’activité du cœur peut être évaluée par le débit cardiaque(DC), correspondant au volume de sang éjecté par unité de temps en minute par chaque ventricule.
Il est égal au produit du volume d’éjection systolique (VES : volume de sang éjecté à chaque systole) par la fréquence cardiaque (FC : nombre de systoles par minute) :
DC = VES . FC          (unité : L . min-1).

Au cours d’un exercice, on note une augmentation de la fréquence cardiaque ainsi qu’une augmentation du volume d’éjection systolique. Il en résulte une augmentation du débit cardiaque et donc une augmentation du débit sanguin permettant un transport plus important du sang dans l’organisme.

2. Augmentation du débit ventilatoire
Lors d’un effort, les muscles prélèvent plus de dioxygène dans le sang.
La quantité de dioxygène prélevée peut être mesurée en calculant la différence entre les concentrations en O2 du sang artériel et du sang veineux.

On constate que la différence artério-veineuse en dioxygène augmente en fonction de l’intensité de l’exercice physique. Cela traduit un appauvrissement du sang  veineux en dioxygène. Cependant, les mesures indiquent que le sang qui part des poumons est, en toutes circonstances, toujours saturé en dioxygène.

La recharge en dioxygène du sang s'effectue au niveau des alvéoles pulmonaires. Le dioxygène gazeux présent dans ces alvéoles passe sous forme dissoute dans le sang en fonction de la pression en dioxygène dans l’air alvéolaire, elle-même dépendante du débit alvéolaire.

Le maintien d’une pression en dioxygène de l’air alvéolaire suffisante (c’est-à-dire assurant une saturation en dioxygène du sang quittant les poumons), n'est rendue possible que par une augmentation de la ventilation, donc une augmentation du débit ventilatoire.

Le débit ventilatoire(DV) est égal au produit de la fréquence respiratoire (FR) par le volume courant (VC) et correspond à la quantité d’air entrant dans les poumons par minute :

DV = VC x FR (unité : L . min-1).




3. Approvisionnement en dioxygène limité (rappel)
Lors d’un effort, la consommation en dioxygène d’un organisme atteint une limite, le VOmax, qui dépend des capacités d’approvisionnement des organes en dioxygène.
Le sang artériel ayant une teneur toujours maximale en O2, grâce à l’augmentation du débit ventilatoire, ce dernier ne constitue pas un facteur limitant le VO2 max.

En revanche, les capacités de transport du dioxygène sont liées aux capacités du cœur. Or, celui-ci possède une fréquence cardiaque maximale limitant l’augmentation du débit cardiaque. Le débit cardiaque constitue donc le facteur limitant le VO2  max.

L’essentiel

Au cours d’un exercice, l’augmentation du débit cardiaque permet un transport plus actif du dioxygène vers les muscles.
Dans le même temps, l’augmentation du débit ventilatoire permet le maintien d’une pression en dioxygène dans l’air alvéolaire suffisante pour assurer une saturation en dioxygène du sang quittant les poumons.

La capacité de consommation maximale de dioxygène par l’organisme correspond au VOmax, il est limité par la fréquence cardiaque maximale.

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