BIO / PHY - ADAPTATION PHYSIOLOGIE A L'EFFORT - MODULE 17

Question 1

Différencier les fibres musculaires lentes et rapides en comparant leurs caractéristiques structurales
et fonctionnelles

Answer 1

Fibres de type I
* Ont un petit diamètre (moins de myofibrilles)
* Sont peu fatigables
* Bénéficient d’une bonne irrigation sanguine
* Sont riches en myoglobine et en mitochondries
* Privilégient la filière aérobie (métabolisme oxydatif)
Elles permettent des contractions lentes et durables, d’intensité modérée.

Fibres de type II
* Ont un gros diamètre (plus de myofibrilles)
* Sont fatigables
* Bénéficient d’une innervation optimale
* Sont moins riches en myoglobine et en mitochondries
* Privilégient la filière anaérobie (métabolisme glycolytique)
Elles permettent des contractions d’intensité maximale mais de courte durée.

Question 2

Citer les 3 filières énergétiques

Answer 2

Système ATP - Créatine phosphate : phase anaérobie alactique
Le système glycolytique : phase anaérobie lactique
Le système oxydatif : phase aérobie

Question 3

Détailler leur fonctionnement, avantages et inconvénients, identifier les voies métaboliques mises en
jeu et les bilans énergétiques respectifs ; les associer à des types de sport
Système ATP - Créatine phosphate : phase anaérobie alactique

Answer 3

FONCTIONNEMENT :
Pas d’utilisation d’oxygène : anaérobie / pas de production d’acide lactique : alactique.
Créatine P + ADP <Créatine> Créatine + ATP</Créatine>

ADV :
l’ATP emmagasiné dans les muscles est consommé en moins de 5 sec => énergie immédiate
Resynthèse rapide
n’a pas besoin d’oxygène pour fonctionner

INC :
réserves de créatine phosphate sont épuisées en 10 à 15 sec
Effort de courte durée

VOIES META :
Anaérobie

BILAN ENERGETIQUE :
1 molécule d’ATP régénérée pour chaque molécule de CP utilisée.

TYPE DE SPORTS :
Sprint
Haltérophilie
Arts mariaux

Question 4

Détailler leur fonctionnement, avantages et inconvénients, identifier les voies métaboliques mises en
jeu et les bilans énergétiques respectifs ; les associer à des types de sport
Le système glycolytique : phase anaérobie lactique

Answer 4

FONCTIONNEMENT :
Pas d’utilisation d’oxygène : anaérobie mais production d’acide lactique : lactique.

ADV :
n’a pas besoin d’oxygène pour fonctionner

INC :
accumulation d’acide lactique dans les muscles et les compartiments liquidiens de l’organisme : blocage de la contraction musculaire et risque d’acidose métabolique

VOIES META :
Filière qui utilise la dégradation du glucose sans oxygène → glycolyse anaérobie

BILAN ENERGETIQUE :
Le gain net en ATP de ce système est de 2 ATP à partir du glucose plasmatique et de 3 ATP à partir du
glucose issu de la glycogénolyse.

TYPE DE SPORTS :
Football
Natation
Hockey sur glace

Question 5

Détailler leur fonctionnement, avantages et inconvénients, identifier les voies métaboliques mises en
jeu et les bilans énergétiques respectifs ; les associer à des types de sport
Le système oxydatif : phase aérobie

Answer 5

FONCTIONNEMENT :
Utilisation de l’oxygène et de différents substrats, qui seront oxydés de façon complète

ADV :
Le système oxydatif fournit une quantité importante d’ATP, ce qui permet une endurance prolongée lors d’activités de longue durée.
Il utilise efficacement les réserves de graisses corporelles pour fournir de l’énergie, ce qui est bénéfique pour les activités de longue durée.

INC :
Le système oxydatif est relativement lent pour produire de l’énergie par rapport aux systèmes anaérobies, ce qui le rend moins adapté aux activités de haute intensité et de courte durée.
Il dépend de l’oxygène pour fonctionner efficacement, ce qui limite son utilisation dans des environnements à faible disponibilité d’oxygène, comme en haute altitude.

VOIES META :
La respiration cellulaire se déroule dans les mitochondries → production d’acétylCoA qui est le composé
central de ce système. Son oxydation fournit de l’énergie grâce au cycle de Krebs et à la phosphorylation
oxydative au niveau des chaînes respiratoires mitochondriales

BILAN ENERGETIQUE :
Le bilan énergétique net du système oxydatif est d’environ 36 à 38 molécules d’ATP par molécule de glucose et encore plus élevé lors de l’utilisation des acides gras

TYPE DE SPORTS :
Cyclisme sur route
Course de fond

Question 6

Définir la VO2 max

Answer 6

c’est le volume maximal d’oxygène
qui peut être consommé en une minute lors d’un exercice
maximal. Elle est exprimée en l/min ou en ml/min/kg.

Question 7

Définir la dette en oxygène

Answer 7

La dette en oxygène se définit comme la quantité d’O2 consommée en excès pendant la période de
récupération par rapport à la période de repos. L’importance de cette dette d’O2 est fonction de l’intensité et
de la durée de l’effort ayant entraîné ce déficit. Plus l’effort sera violent plus long sera le temps de
récupération.

Question 8

Présenter les adaptations cardio-vasculaires à l’entraînement

Answer 8

Les dimensions du coeur
Un entraînement aérobie engendre une augmentation du volume du coeur, principalement du ventricule
gauche, avec épaississement de la paroi (force
de contraction).

La fréquence cardiaque
La hausse de la FC est liée à l’augmentation de la stimulation sympathique au niveau du coeur.

Volume d’éjection systolique
augmentation du volume d’éjection systolique Vs

Le débit cardiaque

Le débit sanguin
La demande en oxygène et en nutriments augmente à l’exercice → pour la satisfaire, il faut augmenter le
débit sanguin au niveau des muscles actifs

La pression artérielle
La pression artérielle systolique augmente proportionnellement avec l’intensité de l’effort (passant de
120 mm Hg au repos à plus de 200 mm Hg)

Le sang et le volume sanguin
sang:
Contenu en oxygène
pH plasmatique
volume sanguin :
La volémie diminue proportionnellement avec la puissance de l’exercice

Question 9

Justifier l’augmentation du volume du coeur

Answer 9

Augmentation du retour veineux
Augmentation de la contractilité cardiaque : Sous l’effet de l’activation du système nerveux sympathique pendant l’exercice, la contractilité du muscle cardiaque augmente => H. VES
Augmentation de la fréquence cardiaque : Pendant l’effort, le système nerveux sympathique stimule le cœur pour augmenter sa fréquence de battement => H. débit cardiaque

Question 10

Justifier l’augmentation de la fréquence cardiaque durant un effort physique

Answer 10

Les besoins en oxygène et en nutriments (+ élimination des déchets) des muscles actifs augmentent avec
l’effort → la FC reflète le travail qui doit être fourni par le coeur, pour répondre à cette hausse des besoins →
elle augmente proportionnellement avec l’intensité de l’exercice

La hausse de la FC est liée à l’augmentation de la stimulation sympathique au niveau du coeur.
A l’arrêt de l’effort, la FC ne retourne pas de suite à sa valeur de repos ; elle revient progressivement à sa
valeur de base. Cela permet d’éliminer les déchets du métabolisme, principalement le CO2 et le lactate, et de
reconstituer les stocks de CP et d’ATP.

Question 11

Justifier l’augmentation du VES durant un effort physique

Question 12

Justifier l’augmentation du DC durant un effort physique

Question 13

Justifier l’augmentation du débit sanguin au niveau des muscles actifs, du coeur et de la peau

Question 14

Définir le balancement circulatoire et expliquer les mécanismes impliqués

Question 15

Justifier la baisse du pH plasmatique lors d’un effort et présenter la réponse adaptative de
l’organisme

Answer 15

pH plasmatique : À l’exercice, le pH plasmatique diminue. L’acidose résulte du métabolisme
anaérobie qui s’accompagne d’une libération d’acide lactique, et ce d’autant plus que l’intensité
est forte

Question 16

Justifier la baisse de volémie à l’effort et présenter la réponse adaptative de l’organisme

Answer 16

Le volume plasmatique : Il y a une baisse de la volémie à l’effort. Trois facteurs y contribuent :
o L’augmentation de la pression artérielle donc de la pression hydrostatique qui s’exerce
contre la paroi des capillaires → tend à faire sortir l’eau du sang vers le liquide interstitiel au
travers de la paroi capillaire
o L’accumulation de sous-produits métaboliques dans les muscles actifs → élève la pression
osmotique → appel d’eau du sang vers le muscle

Question 17

Définir le débit ventilatoire

Answer 17

Le débit ventilatoire (en L par min) est égal à : Volume courant * Fréquence ventilatoire

Question 18

Citer le stimulus majeur de l’hyperventilation au cours de l’effort et justifier l’intérêt physiologique
de cette hausse

Answer 18

Au début de l’exercice la ventilation augmente très rapidement, puis se stabilise, formant un plateau. Ce sont
les chimiorécepteurs centraux sensibles au CO2 qui sont à l’origine de l’hyperventilation (CO2 produit par
l’activité métabolique du muscle actif, cycle de Krebs).
A l’arrêt de l’exercice une diminution rapide de la ventilation survient, puis une diminution lente et
progressive vers sa valeur de repos, qui s’explique par une baisse progressive de la pCO2.

Question 19

Présenter le rôle du système nerveux lors de l’adaptation de l’organisme à l’effort physique

Answer 19

Activation du système nerveux central (SNC) :
Avant même le début de l’exercice, le SNC reçoit des signaux sensoriels provenant des muscles, des articulations, et d’autres parties du corps, ainsi que des centres supérieurs du cerveau.
Ces signaux permettent au cerveau d’évaluer la situation et de préparer une réponse appropriée en anticipant les besoins énergétiques et en coordonnant les actions musculaires.

Activation du système nerveux sympathique :
Lorsque l’effort physique débute, le système nerveux sympathique est activé, déclenchant la libération d’adrénaline et de noradrénaline par les glandes surrénales.
Ces hormones augmentent la fréquence cardiaque, la force de contraction du cœur et la dilatation des vaisseaux sanguins vers les muscles, augmentant ainsi le débit sanguin vers les tissus musculaires actifs.

Contrôle de la respiration :
Le système nerveux régule également la respiration pour répondre à l’augmentation de la demande d’oxygène et à l’élimination du dioxyde de carbone produit pendant l’exercice.
Il stimule l’augmentation de la fréquence respiratoire et de la profondeur des respirations pour optimiser les échanges gazeux dans les poumons.

Régulation de la température corporelle :
Pendant l’exercice, le système nerveux contribue à la régulation de la température corporelle en contrôlant la sudation et la redistribution du flux sanguin vers la peau pour dissiper la chaleur excédentaire générée par l’activité musculaire.

Coordination motrice :
Le système nerveux central coordonne les mouvements musculaires en envoyant des influx nerveux aux muscles via les voies motrices.
Il ajuste également le tonus musculaire pour maintenir la posture et l’équilibre pendant l’exercice, en tenant compte des variations de terrain et des changements de direction.
Régulation de la perception de la fatigue et de la douleur :

Le système nerveux joue un rôle dans la régulation de la perception de la fatigue et de la douleur pendant l’exercice, ce qui peut influencer la tolérance à l’effort et la motivation.

Question 20

Citer les hormones mises en jeu lors de l’effort musculaire

Answer 20

• Catécholamines
• Glucagon
• Cortisol
• Hormones de l’équilibre hydrominéral (ADH et aldostérone).

Question 21

Mettre en évidence sur ce schéma la coopération des organes afin de répondre à cette situation

Answer 21

Système musculaire : Les muscles squelettiques sont activés pour produire des contractions, ce qui génère du mouvement.

Système respiratoire : Les poumons fournissent de l’oxygène aux muscles en augmentant la fréquence et la profondeur de la respiration pour répondre à la demande accrue d’oxygène.

Système cardiovasculaire : Le cœur pompe le sang riche en oxygène et en nutriments vers les muscles actifs. Les vaisseaux sanguins se dilatent pour augmenter le débit sanguin vers les muscles.

Système nerveux : Le système nerveux contrôle l’activation des muscles, la coordination des mouvements, la perception de la fatigue et la régulation de la respiration et de la circulation sanguine.

Système endocrinien : Les glandes endocrines, telles que les glandes surrénales, libèrent des hormones telles que l’adrénaline pour augmenter la disponibilité d’énergie pendant l’effort.

Système digestif : Pendant l’effort, le flux sanguin est réduit vers le système digestif pour rediriger l’énergie vers les muscles en activité.

Système thermorégulateur : Le corps régule sa température en transpirant pour évacuer la chaleur produite par l’activité musculaire.

Question 22

Présenter le rôle du glucagon, de l’adrénaline et du cortisol dans les métabolismes glucidiques et
lipidiques à l’exercice

Answer 22

Plusieurs hormones permettent d’augmenter la quantité de glucose plasmatique : glucagon, adrénaline et
cortisol.

Sécrétion glucagon → n’agit jamais sur les muscles
négoglucogénèse hépatique
glycogénolyse hépatique
lipolyse adipocitaire
glécérol pour la néoglycogénese & AG pour l’NRJ direct

Sécrétion adrénaline → => agit sur les muscles
glycolgénolyse hépatique et musculaire
lipolyse adipocitaire
glycolyse musculaire
néoglucogénese hépatique

Sécrétion de cortisol (si exercice prolongé) →
protéolyse => AA glucoformatieur - substrat pour la néoglucogénèse hépatique
synthétise les enz de la néoglucogénese

LIPIDIQUES
La mobilisation des TG adipocytaires (lipase hormono-sensible) libère :
*glycérol => foie => néoglucogénèse
*AGNE =>
Cette lipolyse adipocytaire est rendue possible par l’activation de la lipase hormonosensible, stimulée par
l’adrénaline, le glucagon, le cortisol et les hormones thyroïdiennes.
La fibre musculaire dégrade également ses triglycérides de réserve.
Ensuite, l’oxydation des AG, via la β-oxydation produit de l’acétylCoA, puis de l’énergie grâce au cycle
de Krebs et à la phosphorylation oxydative.

Question 23

Présenter le rôle du cortisol lors de l’effort physique prolongé

Answer 23

Sécrétion de cortisol (si exercice prolongé) →
protéolyse => AA glucoformatieur - substrat pour la néoglucogénèse hépatique
synthétise les enz de la néoglucogénese

Question 24

Présenter le rôle de l’ADH et de l’aldostérone dans l’équilibre hydrominéral à l’effort

Answer 24

ADH à voir sur la vidéo

ALDOSTERONE
La baisse de perfusion sanguine rénale durant l’effort est détectée par les barorécepteurs de l’artériole
afférente glomérulaire → les reins synthétisent alors une enzyme, la rénine, qui convertit l’angiotensinogène
en angiotensine I, puis en angiotensine II, qui active la libération d’aldostérone par la glande
corticosurrénale.
L’aldostérone favorise alors la réabsorption rénale du sodium au niveau du TCD et du tube collecteur,
ce qui augmente la natrémie, donc la volémie.

Question 25

Citer le centre thermorégulateur de l’organisme

Answer 25

L’hypothalamus est le centre thermorégulateur, il est informé par :
* Les thermorécepteurs périphériques cutanés sur la température extérieure
* Les thermorécepteurs centraux hypothalamiques sur la température interne.

Question 26

Définir la thermogénèse et la thermolyse

Answer 26

En ambiance froide
L’équilibre thermique se maintient grâce à la thermogenèse, par vasoconstriction cutanée qui diminue les
pertes de chaleur par la peau (c’est à dire une “fermeture” des capillaires sanguins de la peau, ce qui a pour
effet de “dérouter” le sang et sa chaleur vers les organes internes).
La thermogenèse s’obtient aussi par le frisson, l’augmentation du tonus musculaire et du métabolisme.
L’adrénaline et les hormones thyroïdiennes stimulent cette réponse.
* En ambiance chaude
La peau joue un rôle essentiel dans les réactions de thermolyse.
Les pertes de chaleur sont favorisées par la vasodilatation cutanée et l’activation des glandes sudoripares
ce qui augmente la sudation

Question 27

Présenter les mécanismes impliqués dans la régulation thermique de l’organisme lors d’un effort
physique

Answer 27

L’augmentation de l’activité musculaire élève la température en raison de la production d’énergie
métabolique. Pour dissiper cette chaleur, il y a plusieurs moyens :
* Augmentation du débit sanguin vers la peau + vasodilatation cutanée
* Refroidissement par évaporation : sudation

Question 28

Justifier l’utilisation de l’EPO pour favoriser l’augmentation de la performance sportive

Answer 28

Prise d’EPO
Action sur l’organe cible (MOrouge / Moelle hématogène / Moelle hématopoïétique
Augmentation érythropoïèse
Augmentation d’érythrocytes
Augmentation transport d’O2
Augmentation de la livraison d’O2 au muscle
Davantage d’énergie au niveau des chaines respiratoires
Augmentation de la performance