1er regroupement - 1er degré Bejaïa Physiologie de l’activité physique 3 EXERCICE PHYSIQUE Présenté par: M r KHENE M A

Plan Les fibres musculaires Type de contraction musculaire Métabolisme à l’exercice Métabolisme énergétique VO2max d ’athlètes olympiques Adaptations cardiovasculaires Adaptations respiratoires Classification des sports Facteurs limitant la performance Effets de l’entraînement Perturbations de l’entraînement Exercice physique et ambiance thermique chaude Exercice physique et altitude La plongée Activités physiques et qualité de vie

Les fibres musculaires Fibres de type I: 10 à 180 fibres par motoneurone Vitesse de conduction nerveuse lente Vitesse de contraction (ms):50 Capacité aérobie (oxydative) élevée Capacité anaérobie (glycolytique) faible Activités d’endurance :prolongées et d’intensité modérée Adaptations cardiovasculaires

Les fibres musculaires Fibres de type IIa: 300-800 fibres par motoneurone Vitesse de conduction nerveuse rapide Vitesse de contraction:50 ms Capacité aérobie modérée Capacité anaérobie élevée Force de contraction importante Exercices explosifs

Les fibres musculaires Fibres de type IIb: 300-800 fibres par motoneurone Vitesse de conduction nerveuse rapide Vitesse de contraction:110 ms Capacité aérobie faible Capacité anaérobie élevée Force de contraction importante Exercices d’intensité importante et de longue durée

Les fibres musculaires Type de fibre et performance Marathon:muscles jumeaux 93 à 99 % de fibres I Sprint:muscles jumeaux 25% de fibre de type I

Type de contraction musculaire Concentrique: Le muscle se raccourcit Contraction dynamique Statique: La longueur du muscle ne varie pas Contraction isométrique Excentrique: Le muscle s’allonge Contraction excentrique et dynamique

Métabolisme à l’exercice Adénosine triphosphate ATP Sources d’énergie ATP Phospho-créatine Pcr Glycolyse anaérobie Glycolyse aérobie

Métabolisme à l’exercice Système ATP- Pcr Anaérobie Alactique 1 mole de Pcr 1 mole ATP Premières secondes d’un exercice musculaire intense (sprint)

Métabolisme à l’exercice Glycolyse anaérobie Glycogène musculaire glucose 6 phosphate glucose Formation d’acide pyruvique transformé en acide lactique qui est transformé en lactate 1 molécule de glycogène fourni 3 ATP 1 molécule de glucose 2 ATP

Métabolisme à l’exercice Glycolyse anaérobie: Premières minutes d’un exercice intense L’acidification des fibres musculaires inhibe la glycolyse anaérobie et le pouvoir contractile des fibres

Métabolisme à l’exercice Système oxydatif Glycolyse aérobie glycogène glucose oxydation Production d’acide pyruvique transformé en acétyl- Coenzyme A

Métabolisme à l’exercice Système oxydatif Glycolyse aérobie Incorporation de l’acétyl-CoA dans le cycle de Krebs qui est couplé à la chaîne de transport des électrons Énergie libérée: Glycogène 39 ATP Glucose 38 ATP

Métabolisme à l’exercice Système oxydatif: Oxydation des lipides b oxydation des acides gras libres Cycle de krebs et la chaîne de transport des électrons Production importante d’ATP:1 mole d’acide palmitique produit 129 ATP Exercice prolongé et d’intensité modérée

Métabolisme énergétique Système oxydatif: Métabolisme des protéines Acides aminés glucoformateurs transformés en glycogène Catabolisme de certains acides aminés pour former des protéines contractiles Utilisation très faible comme substrat énergétique sauf si l’exercice est très intense et prolongé

Métabolisme énergétique Consommation d’oxygène: VO2 Augmentation progressive au début de l’exercice État stable:proportionnelle au travail réalisé Consommation maximale d’oxygène:VO2max:consommation d’O2 qui atteint son maximum même si la puissance de l’exercice augmente

Métabolisme énergétique Consommation d’oxygène: VO2 Consommation maximale d’oxygène: Sédentaire :20 à 35 ml/min/kg Modérément actif: Homme:44 - 50 ml/min/kg Femme:38 - 42 ml:min/kg Athlète: Homme:80 - 95 ml/min/kg Femme: 60 - 75 ml/min/kg

VO2max d ’athlètes olympiques d ’après Saltin et Astrand, 1967

Métabolisme énergétique Consommation d’oxygène 1er minute:baisse rapide synthèse de l’ATP et de la Pcr 30 minutes:baisse lente,retour à la valeur de repos en une heure;resynthése du glycogène à partir de l’excès de lactate Exercice exhaustif:consommation d’oxygène élevée durant plusieurs heures

Métabolisme énergétique Le quotient respiratoire:QR Rapport entre le dioxyde de carbone relargué par l’organisme et l’oxygène consommé pour les dégradations métaboliques Utilisation des lipides:QR compris entre 0,70 -0,8 Utilisation du glucose:QR =1 Exercices intenses:QR> 1

Adaptations cardiovasculaire Repos: Débit cardiaque 5 l/min;15 - 20 % distribué vers les muscles squelettiques Exercice intense:25 l/min;80 % vont vers les muscles Perfusion du SNC non modifiée Baisse de la perfusion rénale et du système digestif

Adaptations cardiovasculaires Augmentation de la fréquence cardiaque Proportionnellement à l’intensité de l’effort Fréquence cardiaque maximale:220 - âge Augmentation du volume d’éjection systolique Limite 40 % de la VO2 max

Adaptations cardiovasculaires Augmentation de l’activité sympathique cardiaque Augmentation de la fréquence cardiaque Augmentation du débit cardiaque Vasodilatation des artérioles musculaires Vasoconstriction des artères viscérales sauf myocarde Amélioration du retour veineux

Adaptations cardiovasculaires Modification de la pression sanguine Exercice dynamique: Augmentation de la pression systolique Pression diastolique stable ou baisse modérée Baisse des résistances vasculaires périphériques

Adaptations cardiovasculaires Modification de la pression sanguine: Exercice statique: Augmentation des résistances périphériques Augmentation de la pression artérielle systolique ( 300 mm Hg) Augmentation de la pression artérielle diastolique ( 150 mm Hg)

Adaptations cardiovasculaires Modification du volume plasmatique: Diminution de VP Augmentation de la pression hydrostatique secondaire à l ’élévation de la pression artérielle Augmentation de la pression osmotique Si ambiance thermique chaude DÉSHYDRATATION

Adaptations cardiovasculaires Hémoconcentration induite par: Contraction splénique libérant 50 ml d’hématies Déshydratation AUGMENTATION DE LA CAPACITÉ DE TRANSPORT DE L’OXYGÈNE

Adaptations respiratoires Augmentation du débit ventilatoire en fonction de l’intensité de l’exercice Augmentation du volume courant Accélération de la fréquence respiratoire Valeurs de ventilation maximale dépendantes des dimensions corporelles 100 l/min pour les individus de petite taille 200 l/min pour les grands

Adaptations respiratoires Ventilation: Augmentation dès le début de l’exercice liée à la stimulation du cortex moteur qui stimule le centre inspiratoire Informations proprioceptives en provenances des muscles et des articulations

Adaptations respiratoires Ventilation lors d’un exercice progressivement croissant: Augmentation proportionnelle à l’intensité Augmentation brutale:Seuil Ventilatoire ou seuil lactique Vers 55 - 70 % de la VO2 max Augmentation plus importante que la consommation d’oxygène Début du métabolisme anaérobie

Adaptations respiratoire Ventilation lors d’un exercice progressivement croissant: Notion de 2ème seuil: Augmentation de la PCO2 qui stimule les centres respiratoires

Evolution de la VO2 en fonction de la puissance

Adaptations respiratoires Facteurs pouvant limiter la performance Activité des muscle respiratoires peut nécessité + de 15% de la consommation d’oxygène Muscles respiratoires moins fatigables que les muscles des membres

Adaptations respiratoires Facteurs ne limitant pas la performance Résistance des voies aériennes Diffusion des gaz Pathologies respiratoires restrictives ou obstructives:limitation de la performance

Adaptations respiratoires Régulation respiratoire de l’équilibre acido-basique: Acidose Altération de la contraction musculaire Altération de la production d’ATP Stimulation des centres inspiratoires d’ou augmentation du débit ventilé

Classification des sports Dynamique Statique A: faible (<40% Vo2max) B:moyenne (40-70% VO2 max) C:Forte (>70% VO2 max) I Faible (<20 % FMV) Bowling Cricket Golf Volley-ball Escrime Tennis de table Football Tennis Badminton Squash II Moyenne (20-50 % FMV) Tir à l’arc Equitation Sprint Rugby Basket-ball Ski de fond Natation III Forte (>50 % FMV) Haltérophilie Gymnastique Voile Lutte Ski alpin Aviron Boxe Cyclisme

Facteurs limitant la performance Variations entre individus: Âge Taille Sexe Patrimoine génétique Statut de santé Degré de motivation

Facteurs limitant la performance Notion de fatigue musculaire: Déplétion musculaire en glycogène et phosphocréatine Acidose métabolique Altération de la transmission nerveuse Limitation de la tolérance à la douleur:sensation subjective de fatigue qui précède la fatigue physiologique

Le facteur limitant de la fourniture d’énergie : l’oxygène

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance: aérobie Augmentation du nombre et de la taille des mitochondries Augmentation de volume des fibres de Type I Fibres de type IIb fibres II a Augmentation du contenu musculaire en myoglobine

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Augmentation de l’activité des enzymes oxydatives Amélioration du système de transport de l’oxygène Amélioration de la capacité de stockage du glycogène Amélioration du stockage des triglycérides Activité des enzymes de la -oxydation des AG augmentée

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Augmentation du volume du ventricule gauche Augmentation de la force de contraction du VG Augmentation du volume d’éjection systolique

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Diminution de la fréquence cardiaque (Fc) de repos Réduction de la fréquence cardiaque à l’exercice sous maximal Diminution rapide de Fc à l’arrêt de l’exercice

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Débit cardiaque au repos ou à l’exercice sous maximal inchangé Augmentation du débit cardiaque maximal Augmentation du débit sanguin musculaire Baisse modérée de la pression artérielle en cas d’hypertension artérielle

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Augmentation du volume sanguin Augmentation du volume plasmatique Augmentation du nombre des hématies Baisse de la viscosité sanguine

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Augmentation du volume courant Diminution légère de la fréquence respiratoire en cas d’exercice sous maximal Meilleure diffusion des gaz Meilleure extraction de l’oxygène

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Augmentation du seuil lactique Diminution du quotient respiratoire Augmentation de la VO2 Abaissement du QR pour un exercice sous maximal

Effets de l’entraînement Entraînement régulier permet un gain de VO2 max pendant plusieurs années Gain possible 25 % à 50 % Diminution de la capacité aérobie en fonction de l’âge V02 max inférieure de 10 % chez les athlètes féminines

Effets de l’entraînement Entraînement en endurance:aérobie Efficace si la dépense énergétique est > à 5000 kcal/semaine Intensité élevée Type d’entraînement: Discontinu Continu

Effets de l’entraînement Entraînement en force: anaérobie Stimule l’activité des enzymes ATP-Pcr et de la glycolyse anaérobie Gain de force musculaire Amélioration de l’efficacité du mouvement Augmentation du pouvoir tampon musculaire

Perturbations de l’entraînement Le surentraînement: Syndrome du surentraînement: Diminution de l’appétit Perte de poids Nausées Réactions allergiques Troubles du sommeil Augmentation de la fréquence cardiaque de repos et de la pression artérielle

Perturbations de l’entraînement Le surentraînement: Dépression du système immunitaire Diminution de la performance Le désentraînement Baisse de la force et de la puissance musculaire Atrophie musculaire

Perturbations de l’entraînement Le désentraînement:2 semaines d’arrêt Diminution de la performance de 25 % Diminution des capacités aérobie de 4% Perte de la souplesse Peu de modifications de la coordination Si période d’activité réduite il est faut s’entraîner au moins 3 fois par semaine à 70 % de l’intensité antérieure

Perturbations de l’entraînement Le réentraînement Si immobilisation:électrostimulation limite l’atrophie musculaire Limite la diminution de la capacité oxydative Rééducation précoce récupération musculaire rapide

Exercice physique et ambiance thermique chaude Réponse physiologique Vasodilatation des capillaires cutanés Sudation Problèmes liés à la chaleur Crampes Épuisement Coup de chaleur

Exercice physique et ambiance thermique chaude Epuisement lié à la chaleur: Fatigue extrême Vomissements Vertiges Hypotension artérielle Pouls faible et rapide

Exercice physique et ambiance thermique chaude Le coup de chaleur Élévation de la température centrale >40°C Absence de sudation Peau chaude et sèche Hypertension artérielle Comportement incohérent Perte de connaissance

Exercice physique et ambiance thermique froide Réponse physiologique: Frisson thermique Thermogenèse sans frisson Vasoconstriction périphérique Les risques Hypothermie Diminution du rythme et de l’amplitude respiratoire

Exercice physique et ambiance thermique froide Les risques: Fatigue musculaire qui apparaît plus rapidement Difficultés d’oxydation des acides gras Les gelures Apparaissent pour une température de l’air de -29°C Concernent le nez,les doigts et les oreilles

Exercice physique et altitude Augmentation de la synthèse des hématies Augmentation de la densité capillaire Amélioration de la capacité de transport de l’oxygène Amélioration des performances du fait de la diminution de la densité e l’air

Exercice physique et altitude Le mal aigu des montagnes: Apparaît entre 6 -96 h après l’arrivée Céphalées Nausées Vomissements Dyspnée Troubles du sommeil Œdème pulmonaire Œdème cérébral

La plongée Baisse de la fréquence cardiaque Dissolution des molécules de gaz dans les tissus Remontée trop rapide création d’embols Hypothermie

La plongée Les accidents Toxicité de l’oxygène Vasoconstriction des vaisseaux cérébraux Irritation des voies respiratoires Accidents de décompression Narcose à l’azote Pneumothorax spontané Rupture du tympan Emphysème médiastinal et sous cutané

Activités physiques et qualité de vie Améliore la minéralisation osseuse Réduit les risques des maladies cardio vasculaire Diabète et maladies métaboliques Obésité Maladies rhumatismales Les maladies nerveuses liées à l’âge