★ À maîtriser
📐 Formule - L’équation de Fick exprime , et le débit cardiaque vaut .
La consommation maximale d’oxygène dépend des systèmes circulatoire, respiratoire et musculaire.
Chez une personne sédentaire, la consommation maximale d’oxygène diminue d’environ 10 % par décennie après 30 ans et le déclin est plus rapide après 70 ans, tandis qu’il est plus lent chez les personnes actives.
Compléments
La marche consomme environ 10 à 15 mL·kg⁻¹·min⁻¹, et les activités de la vie quotidienne deviennent difficiles à réaliser seul en dessous de 15 à 18 mL·kg⁻¹·min⁻¹. - Paterson et al. (1999). Med Sci Sports Exerc ; Fleg et al. (2005). Circulation, 1999
La baisse de la fréquence cardiaque maximale et du volume d’éjection à l’effort réduit le débit cardiaque maximal avec l’âge.
Avec l’âge, la sarcopénie ainsi que la diminution des mitochondries et des capillaires musculaires réduisent l’extraction de l’O₂.
Chez le sujet sain, les poumons limitent peu la consommation maximale d’oxygène, mais le coût ventilatoire de l’effort augmente.
★ À maîtriser
📌 Le cœur droit reçoit le sang pauvre en O₂ et l’envoie vers les poumons, tandis que le cœur gauche reçoit le sang oxygéné et l’éjecte dans l’aorte.
Compléments
📐 Formule - La pression pulsée est égale à la pression artérielle systolique moins la pression artérielle diastolique : .
Le cycle cardiaque comprend la diastole, durant laquelle le ventricule se relâche et se remplit, puis la systole, durant laquelle il se contracte et éjecte le sang dans l’aorte.
En début de diastole, 70 à 80 % du remplissage ventriculaire est passif et la systole auriculaire complète le remplissage.
📐 Formule - Le volume d’éjection systolique est égal au volume télédiastolique moins le volume télésystolique, soit environ 70 mL chez l’adulte jeune : .
📐 Formule - La fraction d’éjection est le rapport du volume d’éjection systolique au volume télédiastolique et vaut environ 60 % chez l’adulte jeune : .
★ À maîtriser
Avec l’âge, les artères deviennent plus larges, plus longues et tortueuses, et leur paroi s’épaissit au niveau de l’intima et de la média.
Le vieillissement artériel entraîne :
📐 Formule - La compliance artérielle correspond à la variation de volume divisée par la variation de pression : .
Lors de la systole, l’aorte se distend et stocke de l’énergie, puis, lors de la diastole, elle restitue cette énergie et contribue au maintien de la pression artérielle diastolique.
Une artère rigide amortit moins le pic systolique, ce qui augmente la pression artérielle systolique, et restitue moins d’énergie en diastole, de sorte que la pression diastolique reste stable ou diminue.
Compléments
Le nombre de capillaires diminue avec l’âge, phénomène appelé raréfaction capillaire.
La glycation est accentuée par une glycémie élevée en permanence, comme dans le diabète.
📌 Le vieillissement peut associer un os déminéralisé par ostéoporose ou carence en calcium à des artères calcifiées par des dépôts de phosphate de calcium, ainsi qu’à des calculs rénaux.
📐 Formule - La distensibilité artérielle correspond à la compliance divisée par le volume de l’artère : .
Dans l’exemple illustratif, une artère souple présente une pression de 120/80 mmHg et une pression pulsée de 40 mmHg, tandis qu’une artère rigide présente 155/75 mmHg et une pression pulsée de 80 mmHg.
Avec l’âge, la dysfonction endothéliale réduit les substances vasodilatatrices monoxyde d’azote et prostacycline, et augmente les substances vasoconstrictrices endothéline et angiotensine II.
L’aorte est un ballon qui amortit la poussée systolique puis restitue son énergie en diastole.
★ À maîtriser
Le vieillissement cardiaque associe : une hypertrophie de la paroi du ventricule gauche et du septum, moins de cardiomyocytes mais plus volumineux, une fibrose, une dilatation de l’oreillette gauche, une calcification des valves, notamment aortique
Le ventricule gauche se relâche moins bien avec l’âge, ce qui ralentit son remplissage.
Les modifications structurelles, fonctionnelles, cellulaires et génétiques du cœur vieillissant s’associent pour diminuer la réponse à l’effort.
Au repos, le débit cardiaque est conservé en l’absence de maladie, tandis que la pression artérielle systolique augmente et que le remplissage du ventricule ralentit d’environ 35 %.
📐 Formule - La fréquence cardiaque maximale estimée selon la formule de Tanaka est . - Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 2001
Compléments
La masse du cœur augmente légèrement avec l’âge, d’environ 1 à 1,5 g par an.
L’oreillette gauche compense le remplissage ventriculaire ralenti par une contraction auriculaire plus importante.
Les cardiomyocytes vieillissants deviennent moins nombreux par apoptose, tandis que ceux qui restent s’hypertrophient.
Avec l’âge, les mitochondries des cardiomyocytes deviennent moins efficaces, ce qui s’accompagne d’un stress oxydatif, et la gestion du calcium ralentit, retardant la relaxation.
Le tissu de soutien cardiaque vieillissant présente :
La sénescence touche :
Chez la personne âgée, l’effort entraîne une moindre augmentation du volume d’éjection et une adaptation plus lente, ce qui rend nécessaire un échauffement plus long.
L’hypotension orthostatique chez la personne âgée est favorisée par un baroréflexe émoussé, la rigidité artérielle, la déshydratation et certains médicaments, notamment les antihypertenseurs et les diurétiques.
Pour limiter les effets du changement de position, la personne s’assoit au bord du lit avant de se lever et l’on surveille les vertiges, la pâleur ou le malaise.
Chez les femmes, la pression artérielle systolique augmente plus tôt et plus vite au cours de la vie; chez les femmes sédentaires, la rigidité artérielle s’accentue après la ménopause. - Ji et al. (2020). JAMA Cardiol ; Weiss et al. (2006) ; Seals et al. (1999)
Baroréflexe émoussé → adaptation posturale moins efficace
★ À maîtriser
Dans l’athérosclérose, des dépôts de cholestérol forment une plaque dans la paroi artérielle, rétrécissent la lumière et réduisent l’apport d’oxygène; un caillot sur la plaque peut ensuite obstruer brutalement l’artère et provoquer un infarctus ou un accident vasculaire cérébral.
Une pression artérielle élevée impose un effort accru au ventricule gauche, qui s’épaissit pour compenser; à long terme, le muscle épaissi et rigide se remplit mal puis s’épuise, pouvant entraîner une décompensation cardiaque.
📌 L’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (≥ 50 %) est associée à un ventricule épaissi et rigide qui se remplit difficilement, tandis que la forme à fraction d’éjection réduite (≤ 40 %) comporte un ventricule affaibli et dilaté qui éjecte mal.
Compléments
L’insuffisance cardiaque est la première cause d’hospitalisation après 65 ans.
Les signes d’insuffisance cardiaque comprennent l’essoufflement à l’effort puis au repos, la fatigue, les œdèmes des membres inférieurs et la prise de poids rapide.
La forme à fraction d’éjection préservée est la plus fréquente chez la personne âgée, surtout chez la femme, et est associée à l’hypertension artérielle et au rétrécissement aortique.
L’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection réduite survient le plus souvent après un infarctus d’origine ischémique et parfois en cas de cardiomyopathie sans cause retrouvée.
Les signes de décompensation comprennent une prise de poids d’environ 2 kg en 3 jours, l’augmentation des œdèmes des chevilles, un essoufflement nouveau ou aggravé, le besoin de dormir plus redressé, une fatigue inhabituelle ou une toux nocturne.
La classe fonctionnelle NYHA I correspond à l’absence de limitation et la classe II à une limitation légère lors d’efforts importants; la classe III correspond à une limitation marquée lors d’efforts modestes et la classe IV à des symptômes au moindre effort ou au repos. - New York Heart Association
Pression élevée → ventricule épaissi → remplissage difficile → décompensation
★ À maîtriser
Compléments
📌 En séance, un pouls irrégulier, des palpitations ou un essoufflement inhabituel doivent être signalés.
★ À maîtriser
L’exercice ne réduit pas l’épaisseur intima-média de la carotide chez les personnes actives et n’inverse pas le remodelage structurel des artères lié à l’âge, mais il améliore leur fonction endothéliale et leur vasodilatation. - Vaitkevicius et al. (1993) ; Seals et al. (1999) ; Ashor et al. (2015) ;
En cas d’hypertension, l’exercice recommandé est une activité aérobie modérée à 40–60 % de la consommation d’oxygène de réserve, pendant au moins 30 minutes par jour la plupart des jours. - Pescatello et al. (2004). ACSM
L’hypertrophie du cœur entraîné résulte de surcharges intermittentes, avec des cardiomyocytes plus gros mais en nombre préservé et une fonction contractile préservée ou améliorée; le remodelage du cœur vieilli ou hypertendu résulte d’une surcharge de pression permanente, avec moins de cardiomyocytes, de la fibrose et une paroi rigide. - Nystoriak & Bhatnagar (2018). Front Cardiovasc Med ; Fagard (2001) ;
Compléments
Chez les athlètes d’endurance âgés, la vitesse de l’onde de pouls et la pression artérielle systolique sont plus basses. - Seals et al. (1999), 1999
Après la ménopause, la rigidité artérielle augmente chez les femmes sédentaires, mais pas chez les femmes entraînées. - Seals et al. (1999), 1999
Le potentiel de coagulation diminue après 9 à 36 mois d’entraînement aérobie.
Après 10 jours d’entraînement, la consommation maximale d’oxygène augmente, mais la fonction endothéliale et la rigidité artérielle ne sont pas modifiées; une amélioration endothéliale nécessite au moins 10 semaines. - Baynard et al. (2009) ; Spina et al. (2004)
Une marche rapide peut améliorer la fonction endothéliale, tandis qu’un exercice trop intense pourrait réduire le bénéfice par le stress oxydatif; l’existence d’un excès d’exercice chez les marathoniens reste sans consensus. - O’Keefe et al. (2012)
Un entraînement sur ergocycle 5 fois par semaine pendant 3 mois augmente les vasodilatateurs. - Maeda et al. (2004), 2004
Chez le cœur entraîné, les fonctions systolique et diastolique sont meilleures, le débit cardiaque augmente et le risque d’arythmie diminue.
Trois à cinq séances d’exercice par semaine abaissent la pression artérielle de 3,4/2,4 mmHg en moyenne. - Nystoriak & Bhatnagar (2018). Front Cardiovasc Med ; Fagard (2001) ;
L’exercice modifie surtout la fonction artérielle, pas l’architecture
★ À maîtriser
📌 En cas de douleur thoracique, d’essoufflement inhabituel, de malaise ou de palpitations, l’activité doit être arrêtée et l’équipe alertée.
Compléments
Le kinésithérapeute assure la réadaptation cardiaque par réentraînement à l’effort et surveille la fréquence cardiaque, l’échelle de Borg et les signes d’alerte.
L’ergothérapeute accompagne la reprise des activités quotidiennes, l’économie d’énergie, l’organisation des tâches et les aménagements qui limitent les efforts inutiles.
Après un accident vasculaire cérébral, l’orthophoniste prend en charge l’aphasie et les troubles de la déglutition, tandis que l’orthoptiste intervient pour les troubles du champ visuel et de l’oculomotricité.
★ À maîtriser
À l’inspiration, le diaphragme assure 60 à 75 % de la variation de volume et les intercostaux externes 25 à 40 %; l’augmentation du volume thoracique abaisse la pression alvéolaire et fait entrer l’air selon la loi de Boyle.
Le développement pulmonaire s’achève à la fin de l’adolescence, la fonction pulmonaire atteint son maximum vers 20-25 ans et son déclin progressif devient visible vers 50 ans.
Compléments
📌 Au repos, l’expiration est passive et résulte du relâchement des muscles inspiratoires, tandis qu’à l’effort ou pour tousser les muscles expiratoires, notamment les abdominaux et les intercostaux internes, sont sollicités.
📐 Formule - La capacité pulmonaire totale correspond à la capacité vitale plus le volume résiduel, et le rapport de Tiffeneau est .
Un rapport de Tiffeneau inférieur à 0,7 est abaissé et indique une obstruction; en spirométrie, le volume expiré en une seconde est mesuré lors d’une expiration forcée.
Les facteurs qui compliquent l’étude du vieillissement pulmonaire sain sont :
Le vieillissement respiratoire touche trois niveaux :
Volume thoracique ↑ → pression alvéolaire ↓ → air entrant
★ À maîtriser
La calcification des cartilages costaux et des articulations costo-vertébrales réduit la mobilité et la compliance de la cage thoracique.
L’atrophie des muscles respiratoires, liée à la sarcopénie et à la dénutrition, affaiblit la musculature ventilatoire.
La force du diaphragme est réduite d’environ 25 % chez les personnes de 65-74 ans par rapport aux personnes de 19-29 ans. - Tolep et al., 1995
Compléments
La cyphose dorsale et le tassement des disques donnent au thorax une forme « en tonneau », et l’ostéoporose peut aggraver ces changements par des fractures vertébrales.
Parmi 100 radiographies de personnes âgées de 75 à 93 ans, 25 % montraient une cyphose sévère liée à des fractures vertébrales et 43 % une cyphose modérée. - Edge et al., 1964
Les pressions inspiratoire et expiratoire maximales sont corrélées à la masse maigre et au poids; la dénutrition réduit la force respiratoire et la ventilation maximale. - Enright et al., 1994
La cyphose et la distension thoracique aplatissent et raccourcissent le diaphragme, qui produit alors moins de force selon la relation longueur-force.
La faiblesse des muscles respiratoires et l’altération de la géométrie thoracique diminuent la réserve ventilatoire, rendent la toux moins efficace et accélèrent la fatigue respiratoire lors d’une infection.
Thorax rigide et diaphragme affaibli → réserve ventilatoire diminuée
★ À maîtriser
Compléments
Avec l’âge, les fibres élastiques pulmonaires se réorganisent et se fragmentent, phénomène qualifié d’« emphysème sénile », et le réseau capillaire se raréfie.
La diminution du recul élastique du poumon élève le volume d’équilibre entre le poumon et le thorax, ce qui augmente la capacité résiduelle fonctionnelle.
La fermeture précoce des petites voies aériennes piège de l’air et augmente le volume résiduel; elle survient dès environ 65 ans en position assise et plus tôt en position couchée. - Janssens et al., 1999
Le rapport VEMS/CV diminue légèrement avec l’âge même en l’absence de maladie.
La capacité pulmonaire totale restant stable alors que le volume résiduel augmente, la capacité vitale diminue et le volume mobilisable est moindre.
★ À maîtriser
Au repos, la ventilation-minute reste comparable à celle d’un adulte jeune, mais le volume courant diminue et la fréquence respiratoire augmente.
Chez les personnes âgées, la réponse de la commande ventilatoire diminue d’environ 50 % face à l’hypoxie et 60 % face à l’hypercapnie. - Kronenberg & Drage, 1973
📌 Le vieillissement seul ne provoque pas de dyspnée au repos; toute dyspnée au repos doit être explorée.
Compléments
📌 Pour repérer une détresse respiratoire chez une personne âgée, il ne faut pas se fier au seul ressenti : il faut observer, compter la fréquence respiratoire et mesurer la saturation en oxygène.
Les causes possibles de la dyspnée comprennent : les maladies respiratoires, notamment la bronchopneumopathie chronique obstructive et la pneumopathie, les maladies cardiaques, notamment l’insuffisance cardiaque, l’anémie, le déconditionnement musculaire
L’échelle de dyspnée classe l’essoufflement en cinq stades (Bestall et al., 1999) :
L’échelle de Borg modifiée, graduée de 0 à 10, évalue l’intensité de l’essoufflement pendant l’effort. - SPLF, Item 203 – Dyspnée, 2023
Le tabac est le principal facteur de la bronchopneumopathie chronique obstructive; la pollution et les expositions professionnelles sont également en cause.
La sénescence cellulaire et l’inflammation chronique participent à la bronchopneumopathie chronique obstructive, qui constitue un modèle de vieillissement accéléré du poumon.
Les conséquences possibles de la bronchopneumopathie chronique obstructive sont :
Ressenti atténué chez la personne âgée, mais dyspnée au repos toujours à explorer
★ À maîtriser
Dans la cohorte anglaise ELSA, rester actif ou le devenir est associé, après 8 ans de suivi, à une capacité vitale forcée et à un volume expiré en 1 seconde plus élevés. - O’Donovan & Hamer, The association between leisure-time physical activity and lung function in older adults: ELSA, 2018
L’activité physique ne rajeunit pas le poumon, mais préserve la réserve pulmonaire et améliore la tolérance à l’effort.
Chez 69 personnes âgées d’au moins 65 ans vivant à domicile au Japon, une toux réduite est associée à moins de temps consacré à une activité physique modérée à vigoureuse. - Kaneko et al., Relationship of cough strength…, 2019
Chez deux groupes de 13 femmes d’environ 64 ans, un entraînement avec dispositif à résistance respiratoire améliore le débit expiratoire de pointe et la ventilation volontaire maximale. - Watsford & Murphy, The effects of respiratory-muscle training on exercise in older women, 2008
Compléments
L’étude ELSA comprend 2 966 participants âgés de 63 ± 7 ans ; au départ, 14 % sont inactifs, 50 % pratiquent une activité modérée et 36 % une activité vigoureuse. - O’Donovan & Hamer, The association between leisure-time physical activity and lung function in older adults: ELSA, 2018
Dans l’étude ELSA, le rapport de cotes d’une fonction pulmonaire anormale chez les personnes restées actives par rapport aux personnes restées inactives est de 0,31 pour la capacité vitale forcée (IC à 95 % : 0,17-0,55) et de 0,43 pour le volume expiré en 1 seconde (IC à 95 % : 0,26-0,72). - O’Donovan & Hamer, The association between leisure-time physical activity and lung function in older adults: ELSA, 2018
Un rapport de cotes inférieur à 1 indique un risque plus faible ; dans l’étude ELSA, les rapports observés correspondent à environ 2 à 3 fois moins de risque de fonction pulmonaire anormale chez les personnes restées actives que chez celles restées inactives.
Le débit de pointe à la toux est lié au volume pulmonaire et à la force inspiratoire. - Kaneko et al., Relationship of cough strength…, 2019
L’entraînement des muscles respiratoires améliore leur force et leur endurance chez la femme âgée. - Watsford & Murphy, 2008
Rester actif ou le devenir → fonction pulmonaire mieux préservée
★ À maîtriser
Le kinésithérapeute intervient par : la kinésithérapie respiratoire (désencombrement et toux assistée), la réhabilitation respiratoire en cas de bronchopneumopathie chronique obstructive, le renforcement des muscles respiratoires
L’orthophoniste intervient face aux troubles de la déglutition pour prévenir les pneumopathies d’inhalation, et peut aussi agir sur la voix et le souffle.
Compléments
L’ergothérapeute aide à : économiser l’énergie, adopter un positionnement adapté, organiser les activités, utiliser des aides techniques pour limiter l’essoufflement
L’orthoptiste est peu concerné directement par la réadaptation respiratoire, mais un trouble visuel peut accroître la peur de chuter et la sédentarité.
★ À maîtriser
Avec l’âge, une pression artérielle systolique légèrement accrue et un débit cardiaque conservé au repos sont attendus, tandis qu’une hypertension non contrôlée, un malaise ou une douleur thoracique doivent alerter.
À l’effort, une fréquence cardiaque maximale diminuée et une adaptation plus lente sont attendues, tandis qu’un essoufflement disproportionné, des palpitations ou un pouls irrégulier doivent alerter.
Une adaptation un peu plus lente au changement de position est attendue avec l’âge, tandis que des vertiges, une hypotension orthostatique ou une chute doivent alerter.
Compléments
Au repos, une fréquence respiratoire légèrement accrue et une pression artérielle en oxygène légèrement diminuée sont attendues, tandis qu’une dyspnée de repos, une saturation basse ou une cyanose doivent alerter.
À l’effort, l’essoufflement lors d’efforts importants est attendu, tandis qu’une dyspnée pour des efforts modestes ou récemment aggravée doit alerter.
Une toux moins efficace est attendue avec l’âge, tandis que des pneumopathies répétées ou une toux pendant les repas doivent alerter.
Essoufflement à l’effort important : attendu ; au repos ou pour un effort modeste : alerte
| Forme | Fraction d’éjection | Mécanisme | Associations |
|---|---|---|---|
| Préservée | ≥ 50 % | Ventricule épaissi et rigide, remplissage difficile | Âge, surtout femme; hypertension, rétrécissement aortique |
| Réduite | ≤ 40 % | Ventricule affaibli et dilaté, éjection difficile | Souvent après infarctus; parfois cardiomyopathie sans cause retrouvée |
| Situation | Attendu avec l’âge | Doit alerter |
|---|---|---|
| Cœur au repos | Pression systolique un peu accrue, débit cardiaque conservé | Hypertension non contrôlée, malaise, douleur thoracique |
| Cœur à l’effort | Fréquence maximale diminuée, adaptation plus lente | Essoufflement disproportionné, palpitations, pouls irrégulier |
| Changement de position | Adaptation un peu plus lente | Vertiges, hypotension orthostatique, chute |
| Respiration au repos | Fréquence un peu accrue, pression en oxygène un peu diminuée | Dyspnée de repos, saturation basse, cyanose |
| Respiration à l’effort | Essoufflement pour les efforts importants | Dyspnée pour efforts modestes ou récemment aggravée |
| Défenses | Toux moins efficace | Pneumopathies répétées, toux pendant les repas |
Teste tes connaissances sur Vieillissement cardiovasculaire et exercice avec 10 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Lors d’un effort, le débit cardiaque maximal est de 18 L·min⁻¹ et la différence artério-veineuse en O₂ de 150 mL·L⁻¹. Quelle consommation maximale d’oxygène l’équation de Fick donne-t-elle ?
2. Quel trajet décrit correctement la circulation du sang dans les deux côtés du cœur ?
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Qu’est-ce que la consommation maximale d’oxygène ?
La quantité maximale d’O₂ que l’organisme peut prélever, transporter et utiliser par unité de temps.
Quelle équation relie le VO₂max au débit cardiaque maximal et à la différence artério-veineuse en O₂ ?
Quels éléments composent le système cardiovasculaire ?
Le cœur et les vaisseaux sanguins.
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