Adaptation à l’effort physique et Adaptation à l’effort physique et à altitude… à altitude…
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Pr Lotfi ACHOURPr Lotfi ACHOUR
2012-20132012-2013
22éme éme Année Licence FondamentaleAnnée Licence Fondamentale
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Altitude en mètresPression
atmosphérique en mmHg
Pourcentage de dioxygène restant
0 760 100
1000 674,1 88,7
2000 596,3 78,5
3000 526 69,2
3500 493,4 64,9
4000 462,5 60,9
4500 432 56,8
5000 405,4 53,3
6000 354,2 46,6
7000 308,3 40,6
8000 267,4 35,2
8848 236,3 31,1
Effet de l’altitude sur la pression et Effet de l’altitude sur la pression et l’oxygène atmosphérique l’oxygène atmosphérique
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L’ Environnement en altitudeL’ Environnement en altitude
Paramètres atmosphériques
Rayonnements UV 4% par 300 m
Problème Cutanés/ophtalmiques
T de 1°C par 150 m (à l’ombre). Thermorégulation
Humidité avec l’altitude Hyper réaction bronchique
Patm. avec l’altitude de façon exponentielle Stress hypoxique
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Effet de l’hypoxie Effet de l’hypoxie
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La baisse des performances avec l’altitude La baisse des performances avec l’altitude
Comment s’adapter aux différentes altitudes ? :On peut noter ces règles d’or pour le sportif :
-ne pas monter trop vite, trop haut,
-pour les sommets, monter suffisamment haut pour s’acclimater,
- ne pas rester trop haut, trop longtemps.
IntroductionIntroduction
Exercice physique = stress
Besoins métaboliques (énergétiques) accrusAugmentation de la consommation d’O2
Adaptations
du système respiratoire
du système cardiovasculaire
du système endocrinien66
L’effet de l’effort physiqueL’effet de l’effort physique
Consommation d’O2
Au repos: 250-300 ml/min
Activité modérée : 0,3 –1 l/min
Activité soutenue : 1 –2 l/min
Activité intense : > 2 l/min
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Adaptation endocrinienneAdaptation endocrinienneà l’exerciceà l’exercice
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Adaptations endocriniennes à l’exercice
Le problème: exercice
1- Accumulation de produits métaboliques
2- Mouvements d’eau entre les différents compartiments
Sollicitation du système endocrinienpour maintenir l’homéostasie
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2- La sudation entraîne une diminutiondu volume plasmatique: hémoconcentrationet augmentation de l’osmolarité
3- L’augmentation de l’osmolarité sanguine stimule l’hypothalamus
4- L’hypothalamus stimule la post-hypophyse
5- La post-hypophyse sécrète l’ADH (Anti-diuretic hormone)
6- Effet de l’ADH sur les reins : augmentation de la réabsorption de l’eau
7- Effet sur la volémie par action sur les sorties et correction de l’osmolarité
1- L’activité musculairedéclenche la sudation
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Antéhypophyse
GH : hormone de croissance
TSH :hormone thyréotropeFSHLHProlactine
ACTH : adrénocorticotrope
Anabolisant : stimulation
* de la croissance musculaire
* activation du métabolisme des lipides (lipolyse)
* sécrétion augmentée par l’exercice
Exercice
1111
Thyroïde
T3 et T4 : contrôle du métabolisme
* + synthèse protéique
* + taille et nombre des mitochondries
* + entrée du Glc dans les cellules
* + + glycolyse et de gluconéogénèse
* ++ mobilisation des lipides
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Glandes parathyroïde
Homéostasie phosphocalcique
Parathormone (PTH)
L’exercice stimule donc la formation osseuse, -par stimulation de l’absorption intestinale du Ca2+
-par inhibition de l’excrétion urinaire
Exercice
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Glandes surrénalesExercice
Médulla surrénalienne
Adrénalinenoradrénaline
activité de force de contraction du cœur de la pression artérielleVasodilatation des vaisseaux musculaires et vasoconstriction des vx cutanés et viscéraux
ventilation
du niveau métabolique Glycogénolyse (foie et muscle) de la libération de Glc et des AGL
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Glandes surrénalesExercice
Cortex surrénalien (corticostéroïdes)
Minéralocorticoïdes (aldostérone: réabsorption de Na+ et d’eau)
Glucocorticoïdes (régulation de la glycémie, épargne du Glc…)
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de la sensibilité à l’insuline
(nombre de récepteurs)Chez les sujets entraînés
Evolution durant 3h de pédalage
Insuline
Pancréas endocrine
Régulation de la glycémie
Sujet entraînés
Sujet non entraînésChute de la glycémie
glucagon
1616
Production des globules rouges (érythropoïèse) contrôlée par l’hormone érythropoïétine (EPO) produite par les reins.
voir adaptation à l’altitude
EPO prise illégalement par certains athlètes1717
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L’énergie nécessaire a la contraction provient, de l’hydrolyse de l’ATP à partir des phosphagénes, mais ne permet que des exercices de courte durée, c’est la glycolyse anaérobie et aérobie qui vont assurer l’énergie tant que les stocks de glucose et glycogène(hépatique et musculaire) ne sont pas épuisés.
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Lors d’exercices de plus longue durée, et pour épargner les stocks de glycogène, ce sont les lipides qui vont être sollicités. Au cours d’un exercice, l’énergie provient donc de la glycolyse en premier, puis de la glycogénolyse, puis de la lipolyse, et enfin de la néoglucogenèse.
Les hormones qui interviennentdonc au niveau du foie pour augmenter la glycogénolyse et la néoglucogenèse de façon àmaintenir une glycémie normale malgré la captation de glucose par les muscles ; elles interviennent aussi au niveau de la lipolyse (cellules adipeuses) pour augmenter la captationdes AGL et leur utilisation.
Adaptation circulatoireAdaptation circulatoireÀ l’effort physiqueÀ l’effort physique
2020
L’adaptation à l’effort du système cardio-vasculaire consiste en une augmentation du débit cardiaque et en une variation de la distribution de la circulation.
1- Mécanismes neurovégétatifs « généraux »
2- Mécanismes régulateurs « locaux »
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1- Mécanismes neurovégétatifs « généraux »
Débit cardiaque passe de 5L/ min à 25 L/min
Zones de l’hypothalamus
Cortex
SNA
Système parasympathique
Système orthosympathique
Activité augmentéeActivité atténuée
Activité cardiaque Activité cardiaqueet vasculaire
Tronc cérébral
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AV
Débit cardiaque = Fréquence cardiaque (Fc) x Volume d ’Ejection (VE)débit normal au repos : 5L/min Fc= 72bpm et VE = 70ml
F parasympathiques
(nerf X)
F sympathiques
Fc Fc
vitesse de conduction
(AV)
de la contractilitéau niveau
atrial
vitesse de conduction
(AV)
de la contractilitéau niveau
atrial etventriculaire
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2- Mécanismes régulateurs « locaux »
Redistribution de la circulation
2424
Régulation respiratoireRégulation respiratoiredurant l’exercice physiquedurant l’exercice physique
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Bulbe générateur de rythme
Augmentation du rythme durant l’exercice
Stimulation des M
respiratoires
2626
Réponse ventilatoire selon l’intensité de l’exercice
5 min d’exercice2727
Ventilation et variation des PressionsPartielles d’O2 et de CO2
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Adaptation de l’organisme à l’altitudeAdaptation de l’organisme à l’altitude
2929
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L'altitude se traduit par une baisse de la pression atmosphérique (en millibars ou en millimètre de mercure); plus on monte, plus la pression baisse; par exemple à 0 m d'altitude elle est de 760 mmHg, alors qu'à 4808 m elle est de 416.3 mmHg et à 8846 m de 236.3 mmHg.
La pression à une certaine altitude diffère selon le climat et la saison: la pression est plus élevée en été qu'en hiver (c'est dû à la température).
L'altitude se traduit aussi par la baisse de la pression d'O2 dans l'air ambiant : il y a toujours 21% d'O2 mais la quantité d'O2 baisse, car la pression atmosphérique baisse ; en altitude la température baisse aussi, jusqu'à plus de 40°C en dessous de zéro à plus de 8000 m d'altitude.
Qu'est-ce Que L'altitude ?Qu'est-ce Que L'altitude ?
La fréquence cardiaque augmente-t-elle au repos en fonction de l’altitude?
Adaptation de l’organisme à l’altitude Adaptation de l’organisme à l’altitude
La fréquence cardiaque a-t-elle un retour à la normale à la fin du séjour?
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Chez l'homme, l'altitude agit surtout sur l'organisme par - la diminution de la pression partielle de l'oxygène dans l'air inspiré, - la diminution de l'air totale, - l'abaissement de la température.
Il s'en suit une hyperventilation, c'est à dire une augmentation de la respiration, une tachycardie, augmentation de fréquence cardiaque, et une augmentation du nombre de globules rouges dans le sang (polyglobulie), à cause de l'hypoxie.
Les effets de l'altitude sur l'hommeLes effets de l'altitude sur l'homme
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La diminution de la pression d'oxygène dans l'air inspiré en altitude est compensée,
à court terme, par l'augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire et la rétention des fluides dans le corps,
à long terme, par une redistribution sanguine, augmentation considérable du nombre de globules rouges permettant le transport d'oxygène par le sang, des modifications intracellulaires mal connues permettant aux cellules de s'adapter.
Au-delà de 5 500 m environ, la compensation ne permet plus la survie permanente : on observe progressivement une perte des poids avec fonte musculaire, disparition de l'appétit, insomnies, maux de tête, nausées, œdème pulmonaire ou cérébral, perte de conscience.
Modifications physiologiquesModifications physiologiques
L’altitude entraîne un changement dans le fonctionnement
de l’organisme, au niveau cardiaque. Cela correspond bien
à une adaptation de l’organisme suite à un changement de
milieu. Cela permet de compenser le manque de dioxygéne
qui accompagne l’augmentation d’altitude.
L’altitude modifie la fréquence cardiaque au repos en
haute altitude et à la fin du séjour la fréquence cardiaque
retourne à la normale.
Chaque fois que l’altitude augmente la fréquence cardiaque augmente.
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FINFIN
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A cœur ouvert ...A cœur ouvert ...
le myocardeDroite Gauche
O.D. O.G.
V.D. V.G.
Veine cave sup.
Veine cave inf.
Veines pulmonairesArtères pulmonaires
Artère aorteet ramifications
Valvules
Valvules
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Cœur divisé en 4 cavitésCœur divisé en 4 cavités• Oreillettes droite et gauche
• Ventricules droit et gauche
Le cœur droit est complètement séparé du cœur gauche
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Les orifices de communications entre les oreillettes et les ventricules, à savoir orifice tricuspide à droite et orifice bicuspide à gauche sont munis de valvules.
Il existe un troisième type de valvule à la sortie des ventricules, dites valvules sigmoïdes, à la naissance de l’aorte (VG) et de l’artère pulmonaire (VD).
Valvule cardiaqueValvule cardiaque
Les cellules cardionectrices génèrent spontanément des potentiels d’action qui se propagent à toutes les cellules du cœur.
Les cellules cardionectrices génèrent spontanément des potentiels d’action qui se propagent à toutes les cellules du cœur.
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Circulation dans le coeur
POUMONS
O2 CO2Artères pulmonaires
O. gauche V. gauche
Veines pulmonaires
Aorte
Artères
O. droite V. droit
TISSUSVeines
Veines caves
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Innervation extrinsèque du coeurInnervation extrinsèque du coeurInnervation extrinsèque du coeurInnervation extrinsèque du coeur
Influx sympa (centre cardioaccélérateur) augmentation de la fréquence et de la force des contractions
Influx para (centre cardio-inhibiteur) baisse de la fréquence et de la force des contractions
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Schéma général de la circulationSchéma général de la circulationSchéma général de la circulationSchéma général de la circulation
Circulation systémique
Circulation pulmonaire
Cœur droit
Cœur gauche
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Variations de pression détectées par des récepteurs nerveux situés dans les carotides et l’aorte : les barorécepteurs.
Les barorécepteurs envoient des influx nerveux au centre cardiovasculaire, centre nerveux du tronc cérébral qui contrôle la pression.
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Anatomie: situationAnatomie: situation
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• Chaque poumon est recouvert de la plèvreChaque poumon est recouvert de la plèvre Feuillet viscéral Feuillet viscéral Feuillet pariétalFeuillet pariétal Cavité pleuraleCavité pleurale
Poumon et PlèvrePoumon et Plèvre
4646
Espace intra pleuraleEspace intra pleurale
- Pression intra pleurale = - 5 mm Hg / pression atmosphérique
- Mince couche de liquide intra pleurale
Épanchement d’air dans la cavité pleurale = Pneumothorax
Épanchement air sang = Hémothorax
Épanchement liquide air = Pleurésie
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L’appareil respiratoire ou l’appareil de L’appareil respiratoire ou l’appareil de ventilation pulmonaireventilation pulmonaire
4848
• Du nez aux bronchiolesDu nez aux bronchioles
Nez, cavité nasaleNez, cavité nasalePharynx, LarynxPharynx, LarynxTrachéeTrachéeBronches Bronches Bronchioles Bronchioles
• Fonctions:Fonctions:Acheminer l’airAcheminer l’airFiltrer l’airFiltrer l’airRéchauffer l’airRéchauffer l’airHumidifier l’airHumidifier l’air
Zone de conductionZone de conduction
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Zone respiratoireZone respiratoire
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Zone respiratoireZone respiratoire
• Fonctions: Echanges gazeuxFonctions: Echanges gazeux
Bronchioles terminalesBronchioles terminalesAlvéoles et sacs alvéolairesAlvéoles et sacs alvéolaires
• 3 couches constituent la MAC:3 couches constituent la MAC:
Membrane alvéolo-capillaireMembrane alvéolo-capillaire
La mb alvéolaireLa mb alvéolaire Paroi capillaireParoi capillaire Lame basaleLame basale
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Volumes d'air échangés lors d'une respiration normale, d'une inspiration forcée et d'une expiration forcée
réserve inspiratoire(3 L)
capacité vitale(5 L)
volume pulmonaire
total(6 L)
volume courant= volume renouvelé (0,35 L)+ espace mort contenu aux niveau des voies aériennes (0,15 L)(0,5 L)
réserve expiratoire(1,5 L)
Volume résiduel(1 L)
Volumes respiratoiresVolumes respiratoires
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Phase inspiratoirePhase inspiratoire
Contraction des m. insp.Contraction des m. insp. (( Diaphragme + Intercostaux ext.)
Volume cage thoraciqueVolume cage thoracique
Volume pulmonaireVolume pulmonaire
pression intraalvéolaire (ppression intraalvéolaire (palvéolaire alvéolaire < p< patm atm ))
Ecoulement de l’air des zones Ecoulement de l’air des zones de hautes p (envir) vers zone basses p (poumons)de hautes p (envir) vers zone basses p (poumons)
500ml, Volume courant (V500ml, Volume courant (Vcc))
Si inspiration forcée:Si inspiration forcée:Contraction volontaire (MI)
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Phase expiratoirePhase expiratoire
Relâchement des muscles inspiratoiresRelâchement des muscles inspiratoires
Volume alvéolaire (élasticité pulmonaire)Volume alvéolaire (élasticité pulmonaire)
pression intrapulmonaire pression intrapulmonaire (palvéolaire > patm )(palvéolaire > patm )
Ecoulement de l’air hors des poumonsEcoulement de l’air hors des poumons
phénomène passifphénomène passif
Sauf si expiration forcée:Sauf si expiration forcée:Abdominaux, Intercostaux IntAbdominaux, Intercostaux Int
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Régulation de la ventilation au reposRégulation de la ventilation au repos
• Au repos, Ventilation minute = 6 l.mnAu repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1-1
Ventilation mn = Vc x FrVentilation mn = Vc x Fr
Vc: Volume courant, 0,5 lVc: Volume courant, 0,5 lFr: Fréquence respiratoire, 12Fr: Fréquence respiratoire, 12
AmplitudeAmplituderespiratoirerespiratoire
Rythme Rythme respiratoirerespiratoire
Centres respiratoiresCentres respiratoiresDu bulbe rachidien et pontDu bulbe rachidien et pont
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Générateur de rythme
bulbe
Régulation de la respiration
Mécanorécepteurs
Chémorécepteurs
pO2, pCO2 et pH