Adaptation de l’organisme à l’effort physique








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titreAdaptation de l’organisme à l’effort physique
date de publication27.03.2017
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L’ORGANISME EN FONCTIONNEMENT


  1. Adaptation de l’organisme à l’effort physique


Rappels (collège), PPP réactions du corps à l’effort

Bilan :

L'effort physique est associé à la variation de l'activité des systèmes circulatoire et respiratoire. En permanence, le système circulatoire permet la distribution du dioxygène et des nutriments aux organes, et l'évacuation des déchets. Le sang se charge en nutriments et en dioxygène au niveau des surfaces d'échanges, intestin grêle et alvéole pulmonaire respectivement, grâce à la finesse et l'étendue des capillaires sanguins.
Rappel définitions 

Organisme = ensemble d’organes (rassemblés en appareils) constitués de tissus formés de cellules (plus ou moins spécialisées)

Nutriment :substance alimentaire résultant de la digestion, étant récupérée par les cellules dans la circulation sanguine et servant à fournir de l’énergie par respiration.

Dioxygène : gaz de formule O2 qui permet la respiration cellulaire dans les mitochondries.

Respiration : réaction cellulaire transformant les nutriments en énergie en présence de dioxygène.
A. Effort physique et activité cardio-respiratoire


  • Modification de l’activité respiratoire

TP mesure de la fréquence respiratoire et du volume respiratoire (spiro , respihom)









Volume courant :volume d’air échangé à chaque inspiration ou expiration.

Volume résiduel :volume d’air non mobilisable par ventilation pulmonaire.

Fréquence respiratoire :nombre de cycles inspiration-expiration par minute.

Expiration :action de faire sortir de l’air des poumons.

Inspiration :action de faire entrer de l’air dans les poumons.

Ventilation pulmonaire :processus d’inspirations et d’expirations qui assure le renouvellement d’air dans les poumons.

Débit ventilatoire : volume d’air échangé entre les poumons et le milieu extérieur par minute = fréquence respiratoire ×volume courant.
Bilan :

Au cours d’un exercice physique, la fréquence (= rythme) respiratoire augmente. Chez l’adulte, la fréquence au repos est de 17 cycles par minute. Inspiration et expiration constituent la ventilation pulmonaire Le débit ventilatoire peut être estimé en mesurant les volumes expirés pendant un temps donné. Le débit augmente également au cours d’un effort. Le volume échangé peut être augmenté lors d’une inspiration ou d’une expiration forcée.


  • Modification de l’activité cardiaque

TP mesure de la fréquence cardiaque et du temps de récupération après l’effort (chronomètre et stéthoscope)
Pouls :distension de la paroi artérielle suite aux battements cardiaques perçue par palpation au niveau du poignet ou du cou.

Stéthoscope :appareil permettant d’entendre les bruits du cœur.

Fréquence cardiaque :nombre de contractions cardiaques par minute.
Bilan :

Les battements du cœur témoignent de l’activité cardiaque. Elle peut être mise en évidence en prenant le pouls d’une personne ou en écoutant les battements du cœur à l’aide d’un stéthoscope. Au cours d’un exercice physique, la fréquence cardiaque augmente. Elle peut augmenter de manière importante mais ne peut cependant pas dépasser une valeur maximale propre à chacun mais qui dépend surtout de l’âge: on peut estimer cette valeur qui est voisine de«220 –âge (en années)»il s’agit de la fréquence cardiaque théorique maximale (FCTM).L’augmentation de la fréquence des battements cardiaques et de la fréquence respiratoire est simultanée lors d’un exercice physique.








http://fr.wikipedia.org/wiki/Électrocardiogramme

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:ECG_Principle_fast.gif

animation poumons

http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0028-2

Lors d'efforts physiques, on constate une augmentation des fréquences, et donc des débits, cardiaque et ventilatoire (= pulmonaire = respiratoire). Cette augmentation permet d'apporter davantage de dioxygène aux muscles en activité. L'augmentation du débit pulmonaire accroît les échanges air-sang, l'augmentation du débit cardiaque accélère les échanges air-sang et sang-muscle. On parle de Couplage cardio-respiratoire

B. Activité musculaire et consommation de dioxygène


  • Consommation de dioxygène en fonction de l’effort

TP mesure Exao







ExAO : Expérimentation Assistée par ordinateur. Elle nécessite un ordinateur et une interface adaptée.

Intensité respiratoire : quantité de dioxygène consommée par unité de temps et unité de masse. Elle s’exprime en L.min-1.kg-1.

VO2max :valeur maximale de consommation de dioxygène pour un organisme donné exprimé en litre par minute.
Bilan :

En situation de repos, l’organisme consomme en permanence du dioxygène. On peut mesurer cette consommation à l’aide d’un dispositif ExAO et évaluer l’intensité respiratoire (IR). C’est la seule donnée valable pour des comparaisons quel que soit l’effort effectué et sa durée ou la personne considérée. Pour un effort modéré, on observe un accroissement de la consommation de dioxygène. La valeur de l’intensité respiratoire augmente avec l’intensité de l’effort. Mais chacun a ses limites dans l’approvisionnement en dioxygène. La consommation en O2pour un effort intense est mesurée chez les sportifs sous contrôle médical. Elle augmente avec l’effort jusqu’à atteindre une valeur maximale, même si l’effort augmente. Cette consommation maximale est appelée VO2max et est exprimée en L/min. Le VO2max peut être amélioré par l’entraînement mais dépend également de plusieurs facteurs dont l’âge, le sexe et même certains facteurs génétiques.

- mesure ExAO de la consommation de dioxygène (H p 16-17)

Les cellules utilisent en permanence le dioxygène et les nutriments  pour produire de l'énergie pour leur métabolisme. L'augmentation de l'activité physique s'accompagne d'un accroissement de la consommation de dioxygène et de nutriments par les cellules musculaires.


  • Les besoins des cellules musculaires


Respiration

Glucose + Dioxygène→Dioxyde de carbone+ Eau + Énergie
Equation à équilibrer :

C6H12O6+ ---- O2→---- CO2 + ---- H2O + Énergie
Muscle :organe spécialisé capable de changer de taille par contraction ou relâchement et permettant de réaliser des mouvements.
Le dioxygène est transporté par le sang vers l’ensemble des cellules de l’organisme. Il est à98 % contenu dans les hématies piégé par l’hémoglobine et à2 % dissous dans le plasma sanguin. Dans la totalité du volume sanguin ( environ 5 L), la quantité de dioxygène est en moyenne de 850 mL. Dans les cellules musculaires, une molécule particulière existe : la myoglobine. Elle peut, comme l’hémoglobine, se fixer au dioxygène. Il existe donc dans les muscles une petite quantité de dioxygène piégé(150 mL dans la totalité des muscles), mais cela ne constitue pas une réserve. Un individu au repos consomme en moyenne 260 mL d’O2 par minute









Bilan :

Si l’organisme ne peut pas faire de réserve de dioxygène, il en va autrement pour les nutriments. Ces réserves sont localisées dans les cellules musculaires sous forme de glycogène (forme de réserve du glucose) et dans le tissu adipeux, sous forme de triglycérides.
















II. L’approvisionnement des muscles en O2 par le système circulatoire

  1. Fonctionnement du système circulatoire




  • Une double circulation



..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\ANIM'SVT COEUR







..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\PARCOURS DU SANG


..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\Circu.exe





p30 : double circulation

La disposition en série de la petite circulation pulmonaire et de la grande circulation générale permet la recharge en dioxygène de l'ensemble du volume sanguin.

p38 : place des organes dans le circuit

L'apport préférentiel de dioxygène aux muscles en activité résulte de la disposition en parallèle de la circulation générale associée à une vasoconstriction variable : les artérioles placées à l'entrée des organes se contractent ou se relâchent assurant la redistribution des débits sanguins en fonction des besoins de chaque organe.

  • Le cœur : moteur de la circulation sanguine

TP dissection cœur de dinde, bloc cœur poumon






..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\coeur 3.bmp

..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\coeur3.exe










..\..\..\cours college\5ème\5 cinquième\respiration circulation\CoeurAnat.exe


- TP dissection Coeur-poumon

schéma fonctionnel du coeur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Heart_numlabels.svg

schéma fonctionnel du coeur :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Heart_numlabels.svg

http://www.doctissimo.fr/html/sante/atlas/fiches-corps-humain/coeur.htm

logiciel anatomie cardiaque

http://www.ac-creteil.fr/svt/Tp/Tp5/CoeurAnat/fiche_prof.htm

logiciel coeur

http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/coeur/coeurpp.htm

http://artic.ac-besancon.fr/svt/tice/coeur2/coeur.htm

Les vaisseaux sanguins sont définis par rapport au cœur et non par rapport à la qualité du sang qu'ils transportent : les artères partent du cœur, les veines vont au cœur.

Le cœur est divisé en quatre parties : oreillettes et ventricules, droits et gauches.

La circulation du sang se fait dans un seul sens grâce aux valvules.

p35 : cycle cardiaque

Le cœur se remplit par les oreillettes et se vide par les ventricules. Il y a coordination des deux parties du coeur lors des phases de remplissage (diastole = dilatation), et d'éjection du sang (systole = contraction). Un cycle cardiaque comprend donc 4 phases : diastole auriculaire - systole auriculaire = diastole ventriculaire - systole ventriculaire.



  1. Recharge et décharge du sang en O2




  • Les échanges gazeux au niveau des poumons

  • Effort physique et débit sanguin




  1. Le contrôle nerveux des fonctions cardio-respiratoires

  2. TP virtuel sur la régulation nerveuse de la pression artérielle 

http://images.blog-24.com/910000/911000/910667.jpg







  1. Contrôle du rythme cardiaque




  • L’autonomie du muscle cardiaque

  • La régulation nerveuse du rythme cardiaque




  1. Le contrôle de la respiration pulmonaire




  • Les mouvements respiratoires

  • Le contrôle nerveux du rythme respiratoire


C. La synchronisation des activités cardiaque et respiratoire
Lors d'efforts physiques, on constate une augmentation des fréquences, et donc des débits, cardiaque et ventilatoire (= pulmonaire = respiratoire). Cette augmentation permet d'apporter davantage de dioxygène aux muscles en activité. L'augmentation du débit pulmonaire accroît les échanges air-sang, l'augmentation du débit cardiaque accélère les échanges air-sang et sang-muscle. On parle de Couplage cardio-respiratoire






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