Adaptation cardiovasculaire U.E 24: Adaptations physiologiques À l’exercice Adaptation cardiovasculaire À l’exercice CM3 Claire Vinel claire.vinel@inserm.fr

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 Passage du repos à l’exercice = augmentation des besoins Jusqu’à consommation maximale d’O2 (VO2max, ml/min) VO2= DCx(CaO2-CvO2) DC=FCxVES Diff artério-veineuse VO2max : volume maximal d’oxygène consommé en 1minute lors d’un exercice maximal, augmente jusqu’à un plateau.

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 1) Fréquence cardiaque (FC) Avec l’intensité de l’exercice, limitée par révolution cardiaque

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 1) Fréquence cardiaque (FC) Avec l’intensité de l’exercice, limitée par révolution cardiaque Début d’exercice: intensité faible ou modérée  SN parasympathique (n.X) FC Suite de l’exercice: intense  SN sympathique (n.cardiaques, adrenaline) FC

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 2) Volume d’Ejection Systolique( VES) Avec l’intensité de l’exercice VESmax ~ 2 x VESrepos VES augmente jusqu’à VO2max ~ 50%

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 2) Volume d’Ejection Systolique( VES) Contrôle intrinsèque responsable de l’↑ de VES Etirement du myocarde:  Influence le remplissage (VTD) Force de contraction du Myocarde influence le VTS

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 2) Volume d’Ejection Systolique( VES) Contrôle extrinsèque responsable de l’↑ de VES influence nerveuse : activation du SNSympathtique → sécrétion d’adrénaline influence hormonale : activation de la médullosurrénale → sécrétion d’adrénaline Syst neuro-adrénergique A l’exercice: synergie des 2 types de contrôles

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 2) Volume d’Ejection Systolique( VES) Ergocycle couché Ergocycle debout Au repos: VES couché > VES debout  Retour veineux  VTD VES A l’exercice: VES max couché < VES debout

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 3) Débit Cardiaque (DC) Avec l’intensité de l’exercice Indicateur de la capacité fonctionnelle du syst CardioVasc à satisfaire les besoins de l’organisme en O2. Début d’exercice: FC + VES  DC Exercice intense (> 60% VO2max): FC  DC Modification du DC d’autant plus efficace que la FCrepos est basse

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 3) Débit Cardiaque (DC) À VES égal, pour une FC max de 150 bpm (DC=FCxVES) Sédentaire : FC repos = 75 bpm, FC max x 2 et DC max x 2 Entraîné : FC repos = 50 bpm, FC max x 3 et DC max x 3 Exercice durera + longtemps

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 3) Débit Cardiaque (DC) ↑ fonction de taille, condition physique, niveau d’entraînement ↑ linéaire avec l’intensité de l’effort (DC ↑ pour satisfaire les besoins en oxygène).

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 4) Le sang a.Le volume plasmatique Change pendant l’exercice en fonction: -de la durée et de l’intensité de l’exercice -des conditions environnementales (ToC chaudes ou froides) Sudation associée à l’exercice → ↓ volume plasmatique HEMOCONCENTRATION( ↓vol plasma, ↑hématocrite) Concentration en hémoglobine Transport d’O2 Méceanismes de contrôle -ADH (Anti-Diuretic Hormon) sécrétée par hypophyse -Syst RENINE-ANGIOTENSINE-ALDOSTERONE

HEMOCONCENTRATION à l’exercice

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 4) Le sang b. Le pH (mesure l’acidité ou la basicité d’une solution) Au repos: pHsang= 7,4 A l’exercice modéré (<50% VO2max): pHsang varie peu A l’exercice intense (>50% VO2max): acide lactique pHsang

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 4) Le sang c. La différence artério-veineuse en O2 (augmente avec l’exercice) CaO2( varie peu) CvO2 Reflète la capacité des tissus à utiliser l’O2 transporté par le sang.

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 4) Le sang c. La différence artério-veineuse en O2 (augmente avec l’exercice) Au repos A l’exercice

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 5) Le débit sanguin régional Vasomotricité des petites artères et surtout artérioles → redistribution rapide du débit sanguin selon les besoins métaboliques des tissus. Au repos: 65% du DC dirigés vers foie, reins, cerveau 20% vers les muscles A l’exercice: 85% du DC dirigés vers les muscles

Système neuro-adrénergique ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 5) Le débit sanguin régional 2 mécanismes de contrôle Régulation générale Régulation locale Système neuro-adrénergique (SNS + glande médullosurrénale) Action des métabolites conséquente à l’activité de l’organe Exo: K+, ADP, acide lactique  pH, T° corporelle, PO2, PCO2 Légère vasodilatation

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU A- La consommation en O2 5) Le débit sanguin régional Récepteur α-adrénergique Vcons Adrénaline Noradrénaline Récepteur β-adrénergique Vdil Muscles Viscères Repos Vasoconstriction Vasodilatation Exercice Vasodilatation Vasoconstriction Récepteurs β-adré> α-adré β-adré< α-adré

ADAPTATION A L’EXERCICE AIGU B- La Pression Sanguine Artérielle Pour maintenir l’apport en O2 PSA = DC x RP Au repos: PSA= 120 mmHg Effort maximal: PSA= 200 mmHg (non entrainé) peu atteindre 250 mmHg (entrainement)

Adaptation cardiovasculaire à l’entrainement CM4

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT Entrainement= répétition d’exercices Adaptations cardiovasculaires Amélioration de l’endurance Transport + utilisation O2

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 1- Dimensions du coeur Volume Poids

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 1- Dimensions du coeur Entraînement en endurance Entraînement en résistance Non-athlètes Skieurs de fond, Marathoniens Sprint Haltérophilie Volume cavité VG = Epaisseur paroi VG =

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 2- Fréquence cardiaque (FC) FC avec l’entrainement aérobie Capacité à maintenir certaine intensité d’exercice sur une période de temps prolongée

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 2- Fréquence cardiaque (FC) FC avec l’entrainement aérobie Mécanismes impliqués Au repos tonus parasympathique tonus sympathique Bradycardie de l’athlète A l’exercice Sous-maximal VES

Indicateur de l’aptitude ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 2- Fréquence cardiaque (FC) Temps de récupération cardiaque Indicateur de l’aptitude cardiorespiratoire

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique VES avec l’entrainement aérobie - ↑ Masse et contractilité du VG VTD VTS, VES, FE (FE= VES/VTD x 100)

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique Augmentation du volume sanguin étire les parois ventriculaires et permet une meilleure restitution élastique. VDT et VTS VES

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique VES avec l’entrainement aérobie - Masse et contractilité du VG VTD VTS, VES, FE (FE= VES/VTD x 100) - des RP  PSA

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 3- Volume d’Ejection Systolique DCmax= FCmax x VESmax -Avec l’entrainement: VES permet d’atteindre DCmax avec FC plus faible VESmax  FCmax ou l’inverse ?

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 4- Débit Cardiaque (DC) DC= FC xVES DC inchangé au repos et à l’exercice sous-maximal DCmax entrainement endurant VESmax

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 5- Sang a) Volume plasmatique  Avec l’entrainement en endurance - Efficacité ADH et Aldostérone - Contenu en PROTEINES plasmatiques (albumine) 1er régulateur de la pression osmotique  Eau des tissus vers les vaisseaux

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 5- Sang b) Globules Rouges  Légère avec l’entrainement en endurance  Légère d’Hémoglobine  Légère O2 dans sang artériel

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 5- Sang Volume plasmatique Volume de GR Hématocrite Fluidité sang (transport O2) Erythropoiétine (EPO) = Volume plasmatique Volume de GR Hématocrite

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 5- Sang b) Différence artério-veineuse  Avec l’entrainement en endurance CaO2( varie peu) CvO2 avec l’entrainement

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 6- Débit sanguin régional  Avec l’entrainement en endurance - 3 mécanismes responsables de l’ du flux sanguin local - Ouverture de nouveaux capillairex par fibre musculaire - nombres de capillaires par fibre musculaire - Redistribution plus efficace Plus de sang artériel aux muscles actifs vasodilatation locale + vol sanguin

ADAPTATION A L’ENTAINEMENT A/ Consommation d’O2 7- Pression Sanguine Artérielle  Peu affectée par l’exercice sous-maximal  Constante ou légèrement diminuée à l’exercice maximal

Système cardio-vasculaire (10 points) SESSION 1 Système cardio-vasculaire (10 points) Cœur et sang (3,5 points) : 1-Quelle est l’action des nerfs vague (nerfs X) sur la fréquence cardiaque (FC) ? Ils ralentissent (freinent) la FC 2- Lors de la mise en jeu du système nerveux sympathique, le débit cardiaque (DC) est-il inchangé, diminué ou augmenté ? Augmenté 3) Lors d’une hémorragie, cites et détaillez chacun des systèmes permettant de compenser la diminution de la tension artérielle ? Court terme ; mécanisme nerveux : augmentation de la résistance périph. (vaso-constriction), augmentation du débit cardiaque (baroréflèxe artériel) Moyen terme ; mécanisme rénal : augmentation de la volémie (rénine-angiotensine), augmentation de la RP Long terme ; mécanisme hormonal : augmentation de la volémie (aldostérone + ADH)

4) Qu’est-ce que l’hématocrite ? la proportion d’éléments figurés (de globules rouges) du sang ou indice clinique de viscosité du sang 5) Quelle protéine portée par les globules rouges permet de fixer le dioxygène ? L’hémoglobine Vaisseaux (2 points) : Citez le nom des trois tuniques (ou couches) composant la paroi d’une artère ou d’une veine de l’extérieur vers l’intérieur : - adventice - média - intima 2) Parmi les facteurs de variations des résistances à l’écoulement du sang dans les vaisseaux, citez le facteur prédominant. - le rayon ou le diamètre du vaisseau

3) Quelle propriété de la paroi des petites artères et artérioles est plus particulièrement à l'origine de la régularisation du débit sanguin ? - la vasomotricité (capacité de vasoconstriction ou de vasodilatation) 4) Quel est le rôle des valves présentes dans les veines ? - système anti-retour (anti-reflux) du sang Exercice (4,5 points) : Un individu âgé de 40 ans, ayant au repos un volume télédiastolique (VTD) de 152 ml/ batt, un volume télésystolique (VTS) de 67 ml/batt et une fréquence cardiaque (FC) de 72 batt/min est soumis à un exercice physique sur bicyclette ergométrique. Au cours de cet exercice, le sujet atteint sa FCmax théorique et son débit cardiaque augmente de 3 fois par rapport à sa valeur de repos. 1) Donnez une définition du volume d’éjection systolique (VES). Volume de sang éjecté du ventricule lors de la systole ventriculaire.

Un individu âgé de 40 ans, ayant au repos un volume télédiastolique (VTD) de 152 ml/ batt, un volume télésystolique (VTS) de 67 ml/batt et une fréquence cardiaque (FC) Au cours de cet exercice, le sujet atteint sa FCmax théorique et son débit cardiaque augmentede 3 fois par rapport à sa valeur de repos. 2) Calculez son VES au repos et à l’effort (VESmax) en ml/batt. Formule de calcul : VES = VTD – VTS VESrepos = 152 – 67 = 85 ml/batt Formule de calcul :VESmax = DCmax/FCmax théorique DCmax= 3x DCrepos FCmax= 220- âge DCrepos = VES x FC = 85 x 72 = 6120 ml/min = 6,12 l/min Dcmax= 6,12 x 3 = 18,36 l/min FCmax = 220 – 40 = 180 batt/min VESmax = 18,36/180 = 0,102 l/batt = 102 ml/batt

3) Donnez une définition de la différence artério-veineuse en O2. Quantité (ou volume) d’O2 prélevé(e) dans le sang par les tissus et organes. 4) Calculez la consommation d'O2 (VO2) en l/min de cet individu au repos et à l’effort (VO2 max). La différence artério-veineuse est de 4 et 16 ml O2/100 ml sang, respectivement au repos et à l’effort. Formule de calcul : VO2= DC x (Ca – Cv) O2 Au repos: VO2 = 6,12 x 4 = 24,5 mlO2/min= 0,245 l O2/min À l’effort: VO2max = 18,36 x 0,16 = 2,94 l O2/min 5) Que constate-t-on ? La VO2 augmente au cours de l’exercice jusqu’à un maximum (VO2max) qui détermine le potentiel aérobie(ou l’endurance cardiorespiratoire) de l’individu.