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- EC T3331 Adaptations physiologiques à l’exercice

2ème partie

Adaptations
cardio-vasculaires

2ème partie
Adaptations cardio-vasculaires

Plan
1. Rappels/régulation
2. Le débit cardiaque
- au repos
- adaptations à l’exercice

3. La fréquence cardiaque
- adaptations à l’exercice
- facteurs d’influence

4. Le volume d’éjection systolique
- adaptations à l’exercice

5. Redistribution du débit cardiaque
- mécanismes neurologiques
- mécanismes métaboliques

6. Le retour veineux
7. Adaptations à l’entraînement
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Rappels généraux

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Rappels généraux
O2 CO2
O. droite

V. droit

POUMONS

O. gauche

V. gauche

TISSUS

Circulation
pulmonaire

Circulation
systémique
Artères : cœur → périphérie
(Bourbonnais, 2003)

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Veines : périphérie → coeur

Rappels généraux

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Rappels généraux

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Rappels généraux
(Keith & Flack)

(Aschoff-Tawara)

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Régulation

Le système nerveux autonome
Le cœur reçoit une innervation sympathique et une
parasympathique
Parasympathique =
syst cranio-sacral

Sympathique = système
thoraco-lombaire
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

2ème partie
Adaptations cardio-vasculaires

Plan
1. Rappels/régulation
2. Le débit cardiaque
- au repos
- adaptations à l’exercice

3. La fréquence cardiaque
- adaptations à l’exercice
- facteurs d’influence

4. Le volume d’éjection systolique
- adaptations à l’exercice

5. Redistribution du débit cardiaque
- mécanismes neurologiques
- mécanismes métaboliques

6. Le retour veineux
7. Adaptations à l’entraînement
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Qc max = Qc repos X 4
Qc max = Qc repos X 8
Activité
Course à pied
Vélo
Natation

Conditions

(sujet sédentaire)
(sujet entraîné)
Qc (l.min-1)

Repos

4.2

Exercice maximal

24.7

Repos

4.2

Exercice maximal

22.2

Repos

5.2

Exercice maximal

22.9

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice triangulaire

Leprêtre et al. 2004

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice rectangulaire

Leprêtre et al. 2004

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

1964

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Per-olof Astrand

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Distribution de Qc vers les différents organes

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Distribution de Qc vers les différents organes

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le débit cardiaque
Adaptations à l’exercice

Distribution de Qc vers les différents organes

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

2ème partie
Adaptations cardio-vasculaires

Plan
1. Rappels/régulation
2. Le débit cardiaque
- au repos
- adaptations à l’exercice

3. La fréquence cardiaque
- adaptations à l’exercice
- facteurs d’influence

4. Le volume d’éjection systolique
- adaptations à l’exercice

5. Redistribution du débit cardiaque
- mécanismes neurologiques
- mécanismes métaboliques

6. Le retour veineux
7. Adaptations à l’entraînement
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice
Effets du SNA
Cortex

Sympathique

Parasympathique
Ou vagale

Stimulation
Tachycardie

Moelle épinière

Inhibition
bradycardie

Noyau du
nerf vagal

Bulbe rachidien

Effet chronotrope
positif

Effet chronotrope
négatif
Myocarde

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Effets du syst endocrinien

Noyau du
nerf vagal

Hormone
Adrénaline

Moelle épinière

Bulbe rachidien

Effet chronotrope
positif
Myocarde

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Compétition de taekwondo

Entraînement de judo
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice triangulaire
Augmentation linéaire
avec l’intensité de
l’exercice…
… jusqu’à VO2max

Cependant la linéarité de
la relation FC/VO2 est
remise en question

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un triangulaire
Fréquence cardiaque maximale théorique peut être définie selon l’équation :
FCmax = 220 - âge (sédentaires de 5 à 60 ans) - Astrand (1954)
Cependant cette équation est plus approximative pour des populations
atypiques (personnes âgées, sportifs….). Il existe donc certaines variantes :
FCmax = 205,8 - 0,685 x âge (sédentaires de 15 à 75 ans) - InBar (1994)
FCmax = 208,754 - 0,734 x âge - Robers et Lanwher (2002)
FCmax = 226 - âge (femmes de 5 à 60 ans)

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice rectangulaire

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice rectangulaire

Fréquence cardiaque d’équilibre (steady-state) pour des intensités
sous-maximales et des exercices courts
Les sujets entraînés ont une FC plus basse à même intensité
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice rectangulaire

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Adaptations à l’exercice

Le cas d’un exercice rectangulaire

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

La température

A l’arrivée d’un marathon la
température rectale peut monter
jusqu’à 41,2°C

JO Los Angeles (1984)

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Ftaiti et al., 2005

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

La température

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

La température

L’hyperthermie entraîne une
déshydratation et donc une
hypovolémie
L’hypovolémie entraîne une
baisse du retour veineux et
donc du remplissage
cardiaque
Pour maintenir un débit
cardiaque adéquat la FC 

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Thèse de F. Ftaiti

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

La température

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

La température

L’augmentation de la t° corporelle entraîne également une
augmentation du débit sanguin cutanée
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

T° Cutanée

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

La température

Le fréquence cardiaque
Facteurs d’influence

L’altitude

La FC de repos augmente
avec l’altitude, cependant, la
FC maximale est similaire

VO2 (L.min-1)

A l’exercice, la FC est plus élevée pour une même
intensité d’exercice, sans augmentation du VES
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

2ème partie
Adaptations cardio-vasculaires

Plan
1.  Rappels/régulation
2.  Le débit cardiaque
- au repos
- adaptations à l’exercice

3. La fréquence cardiaque
- adaptations à l’exercice
- facteurs d’influence

4. Le volume d’éjection systolique
- adaptations à l’exercice

5. Redistribution du débit cardiaque
- mécanismes neurologiques
- mécanismes métaboliques

6. Le retour veineux
7. Adaptations à l’entraînement
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Rappels

Le volume d’éjection systolique correspond au volume de sang éjecté au
cours de chaque contraction ventriculaire (systole)
Les ventricules ne se vident jamais complètement au cours de leur
contraction
Volume télé-diastolique

Volume télé-systolique

VES = VTD - VTS = 70 mL
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Les déterminants du VES

Précharge (+++) : degré d’étirement du muscle myocardique
juste avant sa contraction (dépend de la quantité de sang)
Loi de Frank Starling : plus le volume de sang retourné au
cœur augmente et plus le VES augmente

Contractilité (+) : force de contraction du myocarde
-  hypertrophie
-  système sympathique et hormonal
Ø  diminution du volume télésystolique et donc ↑ de VES
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Les déterminants du VES

Postcharge (+) : pressions qui s’opposent à celle produite
par les ventricules lorsqu’ils éjectent le sang
-  valve
-  P° tronc pulmonaire

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Adaptations à l’exercice

VES (ml)

150

100

50

0
0

25

.

50

VO2 (%)

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

75

100

Le volume d’éjection systolique (VES)
Adaptations à l’exercice

Les sujets entraînés en
« endurance » ont des VES plus
élevés au repos et à l’exercice
Ex d’un sportif de haut niveau :
VES repos = 100-120 mL
VES max = 160-220 mL

De surcroît, chez les sportifs entraînés en « endurance », le VES
continu à augmenter jusqu’à des intensités élevées d’exercice
(environ 190 puls/min)
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Adaptations à l’exercice

Évolution de VTD et VTS (sédentaire)
200

VES (ml)

150

100

50

0
Repos

intensité faible
VTD
VTS

intensité moyenne
50%

VES

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

int.élevée

Le volume d’éjection systolique (VES)
Adaptations à l’exercice

- Le VTD augmente en début de l’exercice grâce à un retour veineux
accru, puis se stabilise
- 

Le VTS diminue au cours de l’exercice grâce d’une part :

1)  aux effets de la loi de Frank-Starling et par  de l’inotropisme
(stimulation des récepteurs adrénergiques)
2) et d’autre part à la diminution de la résistance à l’éjection
ventriculaire (post-charge) par baisse des résistances
périphériques

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Le volume d’éjection systolique (VES)
Adaptations à l’exercice

Intensités supérieures à 50% de VO2max

Accélération importante du rythme cardiaque
limite l’augmentation du VES

Temps de remplissage ventriculaire réduit
500 à 700 ms au repos – 150 ms pour une FC de 150 à 200 bpm

VES stabilisé à l’exercice maximal
Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Adaptation du débit cardiaque à l’exercice
synthèse
Débit cardiaque = VES x FC

Fréquence cardiaque (FC)
Volume d’éjection systolique (VES)

Volume ventriculaire
télédiastolique

Inotropisme

Hormone, adrénaline,
Récepteur ß adrénergique

Inotropisme
Loi de FrankStarling

Retour
veineux

Effet
chronotrope +

Activité sympathique
Acétylcholine -> Noradrénaline
Récepteur ß adrénergique
Contractilité

Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau

Effet chronotrope Activité parasympathique
Acétylcholine->
Acétylcholine
Récepteur nicotinique