Adaptation circulatoire à l’effort

ADAPTATION CIRCULATOIRE ADAPTATION CIRCULATOIRE A LA L’’EFFORTEFFORT

Capacité de Médecine du Sport

Docteur Didier POLIN

Docteur Didier POLIN – Institut Régional de Médecine du Sport

RAPPELS

• Fréquence Cardiaque (FC)

• Volume d’Ejection Systolique (VES)

• Débit cardiaque (°Q)

I. La FrI. La Frééquence Cardiaquequence Cardiaque


1. Conditions de mesure de la FC1. Conditions de mesure de la FC

–– Au ReposAu Repos»» AllongAllongéé 3030’’

–– A lA l’’efforteffort»» Dans la position dDans la position d’’attente de lattente de l’’efforteffort»» PuisPuis……

–– En continueEn continue

Didier POLIN – Institut Régional de Médecine du Sport

2. Facteurs de variations de la FC2. Facteurs de variations de la FC

–– LongitudinauxLongitudinaux»» De la vie embryonnaireDe la vie embryonnaire»» ÀÀ ll’’extrême vieillesseextrême vieillesse

–– EnvironnementauxEnvironnementaux»» Froid/chaudFroid/chaud»» Altitude/plongAltitude/plongééee»» Repos/stressRepos/stress

–– PosturauxPosturaux»» OrthostatismeOrthostatisme//clinostatismeclinostatisme»» Accroupissement/sommeilAccroupissement/sommeil


2.Facteurs de variations de la FC (suite) 2.Facteurs de variations de la FC (suite)

–– ExtExtéérieursrieurs»» Tabac/alcool/DroguesTabac/alcool/Drogues»» Alimentation/hygiAlimentation/hygièène de viene de vie»» LL’’entraentraîînement +++nement +++

–– PathologiquesPathologiques»» FiFièèvre/Anvre/Anéémiemie»» Dysfonction thyroDysfonction thyroïïdienne/Diabdienne/Diabèètete»» DDéénutrition/carencesnutrition/carences


3. Variations de la FC en fonction de l3. Variations de la FC en fonction de l’’âgeâge

–– Chez le Chez le foetusfoetus»» 120 120 àà 160/160/mnmn»» NN’’augmente pas avec les efforts de la maugmente pas avec les efforts de la mèèrere

–– AprAprèès la naissances la naissance»» Diminution rDiminution rééguligulièère et progressivere et progressive

»» DDééveloppement neurovveloppement neurovééggéétatif (tatif (εε et et paraparaεε))

–– A lA l’’âge adulteâge adulte»» Rôle de lRôle de l’’entraentraîînement nement

»» Inhibition du tonus Inhibition du tonus εε de repos (hypertonie para de repos (hypertonie para εε))


FrFrééquence Cardiaque de repos en quence Cardiaque de repos en fonction de lfonction de l’’âge et de lâge et de l’’entraentraîînementnement


ValeursValeursde de FC/FC/mnmn

EmbryonEmbryon Enfant de Enfant de 6 6 àà 11 ans11 ans

Adulte Adulte sséédentairedentaire

Adulte Adulte sportifsportif

BassesBasses 120/120/mnmn 60/60/mnmn 60/60/mnmn 35/35/mnmn

HautesHautes 160/160/mnmn 120/120/mnmn 100/100/mnmn 85/85/mnmn

FrFrééquence Cardiaque en fonction de la quence Cardiaque en fonction de la posture chez lposture chez l’’adulteadulte


ValeursValeursde de FC/FC/mnmn

DDéécubituscubitus OrthostatismeOrthostatisme Tilt testTilt test

BassesBasses 50/50/mnmn 60/60/mnmn 80/80/mnmn

HautesHautes 80/80/mnmn 100/100/mnmn 120/120/mnmn

4. Variation de FC au cours de l4. Variation de FC au cours de l’’efforteffort

LL’é’évolution de FC dvolution de FC déépend de :pend de :–– De la puissance imposDe la puissance imposééee–– Du niveau dDu niveau d’’entraentraîînementnement

Elle Elle éévolue linvolue linééairement avec la puissanceairement avec la puissance–– La pente dLa pente déépend du degrpend du degréé dd’’aptitudeaptitude–– Sauf si Sauf si éévaluvaluéée en puissance relativee en puissance relative


FC max

VO2

60

100

180

1,2 l/mn2,15 l/mn

FC en fonction de la puissance chez 2 sujets d’aptitude différente

4,3 l/mn2,4 l/mn

130

100% 100%

FC max

%VO2 max

60

100

180

50%

FC en fonction du % de la puissance maximale aérobie

100%

5. Variation de FC 5. Variation de FC maxmax

Diminution de FC Diminution de FC max max avec lavec l’’âgeâge

FC FC maxmax = 220= 220--âge (sâge (séédentaire)dentaire)

FC FC maxmax = 210= 210--(60% de l(60% de l’’âge)+/âge)+/-- 10 (sportif)10 (sportif)

FC de rFC de rééserve = FC serve = FC max max –– FC de reposFC de repos

Variable selon lVariable selon l’’ergomergomèètre utilistre utiliséé


FC max

VO2

60

100

180

1,2 l/mn2,15 l/mn

FC en fonction de la puissance chez 2 sujets d’aptitude différente

4,3 l/mn2,4 l/mn

130

100% 100%

FCR = FC max - FC repos

140 = 200 – 60

50% de FCR = 70 au dessus de FC repos = 130

6. 6. Physiologie IntrinsPhysiologie Intrinsèèque du rythme sinusalque du rythme sinusal

RRéévvéélléée si blocage e si blocage ε ε et et paraparaεε ((β β bloquants et atropine)bloquants et atropine)

FCI=activitFCI=activitéé automatique du pace maker sinusalautomatique du pace maker sinusal

LL’’entraentraîînement diminue FCI (composante non nement diminue FCI (composante non autonome de la bradycardie du sportif):autonome de la bradycardie du sportif):–– Facteurs mFacteurs méétaboliques amtaboliques amééliorant lliorant l’é’énergnergéétiquetique–– Facteurs mFacteurs méécaniques licaniques liéés s àà ll’’hypertrophie hypertrophie


7.) Physiologie extrins7.) Physiologie extrinsèèque de la FCque de la FC

Tonus vagal de base diminue la FCITonus vagal de base diminue la FCI

Le vague contrebalance le sympathiqueLe vague contrebalance le sympathique

Principaux rPrincipaux réécepteurs:cepteurs:–– MuscariniquesMuscariniques M2 (vague)M2 (vague)–– β β adradréénergiques (sympathique)nergiques (sympathique)–– DD’’autres compliquent le systautres compliquent le systèème, mais ajustent me, mais ajustent

subtilement la variabilitsubtilement la variabilitéé de FC (de FC (angiotensineIIangiotensineII, NAF, , NAF, hormoneshormones……))


II.) Volume II.) Volume dd’’Ejection Ejection SystoliqueSystolique


1. M1. Mééthodes de mesuresthodes de mesures

Estimation Estimation –– RadiographieRadiographie–– EchographieEchographie–– IRMIRM

CalculCalcul–– Principe de Principe de fickfick–– DDéébit mbit mèètre sur ltre sur l’’aorteaorte


2. Variations du VES2. Variations du VES

InfluencInfluencéées par es par –– LL’’intensitintensitéé de lde l’’activitactivitéé–– La positionLa position–– LL’’entraentraîînementnement

LL’’augmentation pendant laugmentation pendant l’’efforteffort–– Proportionnelle jusquProportionnelle jusqu’à’à 50% de PMA50% de PMA–– Environ 50% de la valeur de reposEnviron 50% de la valeur de repos


Variation du VES avec la posture, en Variation du VES avec la posture, en fonction de lfonction de l’’entraentraîînementnement


SSéédentaire dentaire au repos au repos deboutdebout

Sportif au Sportif au repos repos

deboutdebout

SSéédentaire dentaire couchercoucher

Sportif Sportif couchercoucher

VESVES 7070 100100 100100 130130

Variation du VES avec lVariation du VES avec l’’intensitintensitéé de de ll’’effort et le niveau deffort et le niveau d’’entraentraîînementnement


SSéédentaire dentaire au reposau repos

SSéédentaire dentaire àà ll’’efforteffort

Sportif au Sportif au reposrepos

Sportif Sportif ààll’’efforteffort

VESVES 7070 105105 9898 147147

%% + 50%+ 50% +50%+50%

Variation du VES avec lVariation du VES avec l’’intensitintensitéé de de ll’’effort et le niveau deffort et le niveau d’’entraentraîînementnement


PMA

VES

+50%

50%

50%

3. M3. Méécanismes dcanismes d’’adaptation du VESadaptation du VES

InfluencInfluencéées par es par –– LL’’augmentation du retour veineuxaugmentation du retour veineux–– LL’’action de pompe des muscles des membresaction de pompe des muscles des membres–– La distension des ventriculesLa distension des ventricules–– La Loi de La Loi de StarlingStarling::

»» LL’’augmentation pendant laugmentation pendant l’’efforteffortDe la vitesse de raccourcissement des fibres De la vitesse de raccourcissement des fibres myocardiquesmyocardiquesDe la contractilitDe la contractilitéé du myocarde lidu myocarde liéée e àà la tachycardiela tachycardie


Variation du VES en fonction du VTD et Variation du VES en fonction du VTD et du niveau ddu niveau d’’entraentraîînementnement


PMA

VTD

60% 72 ml50%

50%

120ml75% 90 ml

180 ml85% 153 ml

60% 108 ml

III. Le DIII. Le Déébit Cardiaquebit Cardiaque

Docteur Didier POLIN - Institut Régional de Médecine du Sport


Estimation Estimation –– Applicable Applicable àà ll’é’état dtat d’é’équilibrequilibre–– EchographieEchographie

CalculCalcul–– °°Q = VES x FC Q = VES x FC –– Principe de Principe de fickfick °°VO2 = VO2 = °°Q x (Ca O2Q x (Ca O2--CvO2)CvO2)–– DDéébit mbit mèètre sur ltre sur l’’aorteaorte


2. 2. Evolution Evolution du Ddu Déébit Cardiaquebit Cardiaque

Au repos Au repos –– IndIndéépendant de lpendant de l’’entraentraîînementnement–– SSéédentaire= Sportif= Haut niveau dentaire= Sportif= Haut niveau

A lA l’’efforteffort–– VES augmente en premierVES augmente en premier–– Puis la FC augmentePuis la FC augmente–– Puis la diffPuis la difféérence rence artartéériorio--veineuse en O2 baisseveineuse en O2 baisse


3. Diff3. Difféérence de Drence de Déébit Cardiaque bit Cardiaque ààll’’effort effort max max chez le schez le séédentaire et le sportifdentaire et le sportif

Au repos Au repos °°Q = VES x FC Q = VES x FC –– SSéédentaire: dentaire: °°Q = 70ml x 70/Q = 70ml x 70/mn mn =4900ml/=4900ml/mnmn–– Sportif: Sportif: °°Q = 98ml x 50/Q = 98ml x 50/mn mn =4900ml/=4900ml/mnmn–– Haut niveau:Haut niveau: °°Q = 140ml x 35/Q = 140ml x 35/mnmn=4900ml/=4900ml/mnmn

A lA l’’effort effort max max –– °°QmaxQmax == VESmaxVESmax x x FcmaxFcmax–– La diffLa difféérence provient du VTD et de la FErence provient du VTD et de la FE


DDéébit cardiaque du sbit cardiaque du séédentairedentaire


VTDVTD FEFE VESVES FCFC QQ

Au Au reposrepos 117ml117ml 60%60% 70,2 ml70,2 ml 70/70/mnmn 4940 4940

ml/ml/mnmn

A A ll’’efforteffort 117ml117ml 75%75% 87,75ml87,75ml 200/200/mnmn 17550 17550

ml/ml/mnmn

DDéébit cardiaque du sportifbit cardiaque du sportif


VTDVTD FEFE VESVES FCFC QQ

Au Au reposrepos 164 ml164 ml 60%60% 98,4 ml98,4 ml 50/50/mnmn 4920 ml4920 ml

A A ll’’efforteffort 164 ml164 ml 80%80% 131,2 ml131,2 ml 200/200/mnmn 26240 ml26240 ml

DDéébit cardiaque du haut niveaubit cardiaque du haut niveau


VTDVTD FEFE VESVES FCFC °°QQ

Au Au reposrepos 234 ml234 ml 60%60% 140,4 ml140,4 ml 35/35/mnmn 4914 4914

ml/ml/mnmn

A A ll’’efforteffort 234 ml234 ml 85%85% 198,9 ml198,9 ml 200/200/mnmn 39780 39780

ml/ml/mnmn

ADAPTATION RESPIRATOIRE ADAPTATION RESPIRATOIRE A LA L’’EFFORTEFFORT



RAPPELS

•Volume Courant (VC)

•Fréquence Respiratoire (FR)

• Ventilation (°V)

Valeurs normalesValeurs normales

Volume courantVolume courant–– Repos : 0,3 Repos : 0,3 àà 0,5 l0,5 l–– Effort: 1,5 Effort: 1,5 àà 2 l2 l

FrFrééquence respiratoirequence respiratoire–– Repos: 6 Repos: 6 àà 15/15/mnmn–– Effort Effort maxmax: 45/: 45/mnmn

Ventilation:Ventilation:–– Repos: 3 Repos: 3 àà 5 L/5 L/mnmn–– Effort Effort maxmax: 70 : 70 àà 100 L/100 L/mnmn



I. Influence de l’entraînement sur la mécanique ventilatoire

1. Les Volumes Pulmonaires1. Les Volumes Pulmonaires

CPT est inchangCPT est inchangéée par le par l’’entraentraîînementnement–– CV augmente peuCV augmente peu–– VR baisse peuVR baisse peu

Volume courant aprVolume courant aprèès entras entraîînementnement–– Non modifiNon modifiéé au reposau repos–– Non modifiNon modifiéé àà ll’’effort sous effort sous maxmax–– SS’é’éllèève un peu pour des efforts proches du ve un peu pour des efforts proches du maxmax


2. La Fr2. La Frééquence Respiratoirequence Respiratoire

AprAprèès entras entraîînementnement–– + basse au repos+ basse au repos–– + basse pour des efforts sous + basse pour des efforts sous maxmax

A lA l’’effort effort maxmax–– SS’é’éllèève un peu pour des efforts proches du ve un peu pour des efforts proches du maxmax


3. La Ventilation3. La Ventilation

AprAprèès entras entraîînementnement–– identique au reposidentique au repos–– + basse pour des efforts sous + basse pour des efforts sous maxmax

A lA l’’effort effort maxmax–– SS’é’éllèève en raison du VC>3 l et de la FR>50ve en raison du VC>3 l et de la FR>50–– JusquJusqu’à’à plus de 200 l/plus de 200 l/mnmn



RAPPELS

• Diffusion (DL02 et DLCO2)

• Différence Alvéolo-Capillaire

- (PAO2-PcO2) et (PACO2-PcCO2)

Valeurs normalesValeurs normales

DLO2DLO2–– Repos : 25ml/Repos : 25ml/mnmn/Torr/Torr–– Effort: 50 ml/Effort: 50 ml/mnmn/Torr/Torr

DLCO2DLCO2–– Repos: 400 ml/Repos: 400 ml/mnmn/Torr/Torr–– Effort : augmente sans limiteEffort : augmente sans limite

PPAAO2O2--PcO2:PcO2: PPAACO2CO2--PcCO2:PcCO2:–– Repos: 15 TorrRepos: 15 Torr ----: +6 Torr: +6 Torr–– Effort: 65 TorrEffort: 65 Torr ----: : -- 35 Torr35 Torr



II. Influence de l’entraînement sur les échanges gazeux

1. La Diffusion Pulmonaire1. La Diffusion Pulmonaire

AprAprèès entras entraîînementnement–– identique au reposidentique au repos–– identique pour des efforts sous identique pour des efforts sous maxmax

A lA l’’effort effort maxmax–– SS’é’éllèève en raison du flux sanguinve en raison du flux sanguin–– Nombre dNombre d’’alvalvééoles impliquoles impliquéées plus importantes plus important


2. La Diff2. La Difféérence rence AlvAlvééoloolo--capillairecapillaire

PPAAO2 O2 –– PcO2PcO2–– Passe de 15 Torr Passe de 15 Torr àà 6565–– Facilite la diffusion alvFacilite la diffusion alvééoles vers capillairesoles vers capillaires

PPAACO2CO2 –– PPCCCO2CO2–– Passe de 6 Torr Passe de 6 Torr àà –– 3535–– Il nIl n’’y a pas de limitation y a pas de limitation àà la diffusion du CO2la diffusion du CO2


La Consommation dLa Consommation d’’OxygOxygèènene



Estimation Estimation –– IndirecteIndirecte–– Abaques Abaques

CalculCalcul–– Principe de Principe de fick fick

»» °°VO2 = VO2 = °°Q x (Ca O2Q x (Ca O2--CvO2)CvO2)

–– PneumotachographePneumotachographe»» °°VO2 = VO2 = °°Ve x (FIO2Ve x (FIO2--FEO2)FEO2)


2. R2. Réésultatssultats

Hommes Hommes –– SSéédentaires : 35 dentaires : 35 àà 50 ml/kg/50 ml/kg/mnmn–– EntraEntraîînnéés: 45 s: 45 àà 85 ml/kg/85 ml/kg/mnmn

FemmesFemmes–– SSéédentaires: 25 dentaires: 25 àà 40 ml/kg/40 ml/kg/mnmn–– EntraEntraîînnéées: 40 es: 40 àà 75 ml/kg/75 ml/kg/mnmn

EnfantsEnfants–– JusquJusqu’à’à 10 ans 10 ans éégal chez les gargal chez les garççons et les fillesons et les filles–– Max:17 ans pour les garMax:17 ans pour les garççons ons –– 13 pour les filles13 pour les filles


3. Variation du potentiel a3. Variation du potentiel aéérobierobieHHéérrééditditéé : 25 : 25 àà 50% selon les 50% selon les éétudestudes

Age: Baisse de 0,7%/an aprAge: Baisse de 0,7%/an aprèès 30 ans s 30 ans

Le sexe: 25% infLe sexe: 25% inféérieure chez les femmesrieure chez les femmes

LL’’entraentraîînabilitnabilitéé : variation de 0 : variation de 0 àà 40%40%

LL’’entraentraîînement: spnement: spéécificitcificitéé


4. 4. EvolutionEvolution de la VO2 avec lde la VO2 avec l’’exerciceexercice

Triangulaire: IntensitTriangulaire: Intensitéé constanteconstante–– VO2 augmente progressivementVO2 augmente progressivement

»» Constitution du dConstitution du dééficit en O2ficit en O2»» Utilisation des rUtilisation des rééserves dserves d’’O2 sur la myoglobineO2 sur la myoglobine»» Utilisation dUtilisation d’’ATPATP et de CPet de CP

–– StabilitStabilitéé: Plateau d: Plateau d’é’équilibrequilibre»» Couverture des besoins Couverture des besoins éénergnergéétiquestiques»» Niveau du plateau proportionnel Niveau du plateau proportionnel àà ll’’intensitintensitéé

–– RRéécupcupéérationration»» Progressive en trois phasesProgressive en trois phases


Health & Medicine

Adaptation circulatoire à l’effort