Fiche de révision : Physiologie cardio-respiratoire et performance

📋 Plan du Cours

1. Performance et filières énergétiques
2. Aptitude aérobie et VO₂max
3. Débit cardiaque et principe de Fick
4. Ventilation et échanges gazeux
5. Adaptations musculaires à l’effort
6. Tests progressifs et maximalité
7. Dérive cardiaque à l’effort prolongé
8. Évaluation respiratoire et ergométrique

📖 1. Performance et filières énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Performance : Billat V., Physiologie et méthodologie de l’entraînement – De la théorie à la pratique, 1998 — Fait de se mettre en action en optimisant le rapport entre ses capacités physiques et la tâche motrice à accomplir.

★ À maîtriser

📌 Le sprint sollicite principalement la filière anaérobie alactique, un effort très intense de quelques dizaines de secondes à environ 2-3 minutes sollicite fortement la glycolyse anaérobie, et un exercice de 5 minutes ou plus fait progressivement prédominer la voie aérobie.

• La glycolyse produit rapidement de l’énergie directement utilisable par le muscle et, lorsqu’elle est fortement sollicitée, s’accompagne d’une production de lactate dont l’accumulation participe à la fatigue lors des efforts très intenses.

Compléments

• La source d’énergie directement utilisable par le muscle est limitée à 2,54 g et permet surtout des efforts très courts comme un saut ou le fait de se relever d’une chaise.

• Lors d’un 200 m réalisé en environ 19 secondes, environ 1/4 de l’énergie peut être produit par le métabolisme aérobie.

💡 Astuce mémo

Sprint : phosphocréatine → glycolyse → aérobie

📖 2. Aptitude aérobie et VO₂max

🔑 Notions clés & Définitions

• VO₂max : Débit maximal d’oxygène que l’organisme peut prélever, consommer et utiliser au cours d’un exercice épuisant d’intensité croissante.

★ À maîtriser

• La VO₂max est exprimée en L·min⁻¹ ou en mL·min⁻¹·kg⁻¹ et dépend notamment de la capacité de l’organisme à utiliser l’oxygène.

• Les patients présentant la VO₂pic la plus élevée ont le pourcentage de survie le plus important, quelle que soit leur pathologie.

Compléments

📌 La VO₂pic correspond à une consommation maximale d’oxygène observée en l’absence de plateau, notamment lorsque le maintien de la consommation maximale n’est pas obtenu.

💡 Astuce mémo

Meilleure aptitude aérobie → meilleure survie

📖 3. Débit cardiaque et principe de Fick

🔑 Notions clés & Définitions

• Débit cardiaque : Quantité de sang éjectée par le cœur en une minute et produit de la fréquence cardiaque par le volume d’éjection systolique.

• Extraction musculaire : Quantité d’oxygène extraite par les muscles entre le sang artériel qui arrive et le sang veineux qui repart.

★ À maîtriser

📐 Formule — Selon le principe de Fick, $VO_2 = Débit\\ cardiaque \times (CaO_2 - CvO_2)$, avec un débit cardiaque égal à $FC \times VES$.

Compléments

• Au repos, le débit cardiaque est d’environ 3,5 à 5,5 L/min.

📖 4. Ventilation et échanges gazeux

★ À maîtriser

📐 Formule — Selon la transformation de Haldane simplifiée, $VO_2 = VE \times (FiO_2 - FeO_2)$.

📐 Formule — La ventilation minute vérifie $VE = VC \times FR$, où VC est le volume courant et FR la fréquence respiratoire.

Compléments

• La diffusion pulmonaire dépend notamment de la solubilité de l’oxygène dans les liquides, qui est favorisée par une température plus chaude et moins favorisée par le froid.

📖 5. Adaptations musculaires à l’effort

★ À maîtriser

• Lorsque l’effort augmente, les besoins énergétiques musculaires augmentent, la consommation d’oxygène s’élève et les vaisseaux des muscles actifs se dilatent davantage afin d’augmenter leur débit sanguin.

Compléments

• Au repos, le muscle consomme relativement peu d’oxygène parce que ses besoins énergétiques sont faibles et qu’il produit moins d’ATP par le métabolisme aérobie.

💡 Astuce mémo

Repos : vaisseaux peu dilatés ; effort : muscles actifs davantage perfusés

📖 6. Tests progressifs et maximalité

📝 Points essentiels

• Un exercice en rampe augmente la charge progressivement et continuellement, tandis qu’un exercice en créneaux augmente l’intensité par paliers successifs visant chacun un état stable.

• Un test d’une durée inférieure à 6 minutes est généralement trop court pour estimer correctement la VO₂max ou la VO₂pic, car les réponses cardiovasculaire et aérobie n’atteignent pas toujours leur maximum.

• Pour évaluer l’aptitude aérobie, la durée d’exercice est généralement préférable entre 6 et 12 minutes afin de laisser fonctionner suffisamment le système aérobie tout en limitant la dérive cardiaque.

💡 Astuce mémo

6 minutes minimum → réponse aérobie ; 12 minutes maximum → dérive cardiaque

📖 7. Dérive cardiaque à l’effort prolongé

🔑 Notions clés & Définitions

• Dérive cardiaque : Augmentation progressive de la fréquence cardiaque nécessaire pour maintenir le débit cardiaque malgré la déshydratation et l’augmentation de la température corporelle.

📝 Points essentiels

• Lors d’un effort prolongé, la sudation diminue le volume sanguin, ce qui réduit le volume d’éjection systolique et conduit le cœur à augmenter sa fréquence cardiaque pour maintenir le débit cardiaque.

💡 Astuce mémo

Sudation → volume sanguin diminué → fréquence cardiaque augmentée

📖 8. Évaluation respiratoire et ergométrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Spirométrie : Mesure notamment les volumes et les débits pulmonaires afin d’évaluer la quantité d’air mobilisable et la capacité à expirer rapidement.
• Ergomètre à frein mécanique : Contrôle la puissance de pédalage grâce à une résistance créée par un système mécanique, la puissance dépendant notamment de la résistance et de la cadence.

📝 Points essentiels

• Avec un ergomètre à frein mécanique, la puissance maximale théorique utilise un coût énergétique estimé de 12 mL d’O₂/W/min à environ 60 tours par minute.

• Avec un ergomètre à frein électromagnétique, le coût énergétique utilisé pour calculer la puissance maximale théorique est de 10,3 mL d’O₂/W/min.

💡 Astuce mémo

Frein mécanique : 12 ; frein électromagnétique : 10,3

📊 Tableaux de synthèse

Types de tests progressifs