Fonctionnement de l’organisme et effort

La fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire : du repos à l'effort

La fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire peuvent être mesurées par l’intermédiaire de machines. Au niveau du cœur, on peut placer des électrodes qui permettront de mesurer la FC. Pour la FR, il suffit de respirer dans une machine avec des tuyaux qui vont mesurer l’air qui rentre et qui sort et ainsi à quelle fréquence on respire.

Si on fait des mesures de la FC et de la FR avant, pendant et après l’effort physique, on va constater une augmentation importante de ces deux fréquences au moment de l’effort.

 

 

Avant

Pendant

Après

FC (bpm)

65

130

85

FR (mpm)

14

29

22

 

La fréquence cardiaque

Avant l’effort, elle est d’environ 65 bpm (la valeur standard étant comprise entre 60 et 70). Pendant l’effort, si celui-ci est important, la FC va dépasser les 100 bpm, même si cette valeur peut varier d’un individu à l’autre et elle sera d’autant plus faible selon si l’individu est sportif, en bon santé, jeune, etc. Dans l’exemple pris dans le schéma, l’individu monte à 130 bpm pendant l’effort et il va redescendre lentement après l’effort vers sa valeur standard. Si la mesure est faite quelques minutes après l’effort, on sera à 85 bpm.

 

La fréquence respiratoire

La FR au repos a une valeur standard comprise entre 12 et 15 mouvements par minute. Dans l’exemple choisi, l’individu avait 14 mouvements par minute au repos. Cette fréquence peut doubler voire même plus. Pendant l’effort, l’individu va respirer beaucoup plus vite et il va avoir des mouvements respiratoires plus amples. Dans l’exemple, on a mesuré une valeur de 29 mouvements par minute, et après l’effort la FR va redescendre lentement vers sa valeur de repos. Une ou deux minutes après l’effort, on sera autour de 22 mouvements par minute.

 

Conclusion

 

Ces deux fréquences présentent une valeur au repos qui est relativement standard et elles augmentent fortement pendant l’effort puis elles redescendent progressivement vers leurs valeurs de repos.

L’augmentation de la FC va permettre de distribuer le sang plus vite vers les organes pendant l’effort physique, et l’augmentation de la FR va permettre d’approvisionner mieux le corps en dioxygène au niveau des poumons.

 

Les limites à l'approvisionnement de l'organisme et des muscles

I. Besoins des muscles

 

Pour fonctionner, les muscles consomment de l’énergie. Ils ont donc des besoins. Ils ont besoin de dioxygène (O2) qui circule dans le sang grâce à la respiration, et ils ont besoin de notre alimentation qui permet un approvisionnement en nutriments qui circulent dans le sang. La circulation sanguine permet ainsi d’irriguer les muscles et de leur apporter l’O2 et les nutriments qui leur permettent d’avoir de l’énergie et de se contracter.

Lorsque l’on fait du sport, les besoins du muscle augmentent. Y a-t-il une limite à cet apport de dioxygène et de nutriments ou est-ce qu’on peut apporter toujours plus aux muscles pour qu’ils se contractent ?

 

II. Augmentation du rythme respiratoire

 

Si on veut avoir plus d’O2 dans le corps, on respire plus vite. L’augmentation du rythme respiratoire permet d’absorber plus de dioxygène depuis l’air extérieur et de faire parvenir plus d’O2 aux muscles.

 

Cette courbe représente le volume de dioxygène consommé par l’organisme. Il est évalué en millilitres par minute et par kilogramme (ml/min/kg) en fonction de la puissance d’un effort qu’on demande à quelqu’un qui réalise un exercice physique.

Cette puissance est notée dans une unité qu’on appelle les watts (W). Ici l’exercice varie entre 100 et 400 W et on suit donc la consommation du dioxygène. Au début de l’exercice, lorsqu’il est moins puissant, on consomme de plus en plus de dioxygène, mais lorsqu’on arrive à une certaine puissance (autour de 200 à 300 W) on remarque que le volume d’O2 consommé stagne et la courbe est horizontale. Cela signifie que même si on augmente la puissance de l’effort, le corps n’est pas capable de consommer plus de dioxygène. Il a atteint le VO2 max, c’est-à-dire le volume de dioxygène maximal que le corps est capable de consommer en millilitres par minutes et par kilogramme. Il existe donc une limite : on ne peut pas toujours continuer à consommer de l’O2. Cette limite est liée à notre appareil respiratoire : nos poumons ne peuvent pas fonctionner plus vite et se gonfler encore plus que ce que le corps permet.

Il existe aussi une limite à l’alimentation des muscles en nutriments. En effet, notre alimentation qui permet l’apport de nutriments est discontinu puisqu’on mange au moment des repas et non en continu. Ce que nous mangeons est digéré et passe dans la circulation générale, cela va donc être partagé pour aller en partie vers les muscles mais aussi vers les autres organes.

Les limites à l'effort physique

Peut-on augmenter indéfiniment la force produite par nos muscles et la qualité et quantité de notre effort musculaire ? La réponse est non : on a tous des limites qui dépendent de notre âge, de notre sexe et notre entraînement. Certaines particularités de notre organisme expliquent ces limites.

 

I. Approvisionnement des muscles

 

Un approvisionnement en dioxygène (O2) et en nutriments permet aux muscles de produire leur propre énergie. Lorsqu’on fait du sport, l’approvisionnement des muscles augmente grâce à l’augmentation du rythme respiratoire (la fréquence respiratoire). Par contre, cet approvisionnement connaît une limite qui est le volume maximal de dioxygène que le corps est capable de consommer par minute (VO2 max).

La consommation de nutriments qui se trouvent dans notre sang grâce à notre alimentation mais aussi le fait de puiser dans les réserves qu’on a dans les tissus gras, dans les muscles, etc., sont limitées. Lorsqu’on fourni un effort violent ou prolongé, le corps va puiser dans ses réserves de nutriments mais il ne pourra pas le faire indéfiniment : il existe une limite.

 

II. Fonctionnement du corps

 

Lorsque l’on fait un effort physique, le rythme ou la fréquence cardiaque s’accélère ou augmente. Cela permet au sang de circuler plus vite puisque le cœur est le moteur de la circulation sanguine. Cependant, il existe aussi une limite puisque notre cœur ne peut pas s’accélérer indéfiniment.

Il existe une fréquence cardiaque maximale (FC max) qui dépend de l’âge. Chez les filles comme chez les garçons, la formule est à peu près la même.

– Pour les filles : 226 – âge = FC max en battements par minute (bpm). 

– Pour les garçons : 220 – âge = FC max en battements par minute (bpm).

Par exemple, un garçon de 15 ans a une fréquence cardiaque maximale de 220 – 15 = 205 bpm. Cette FC max n’est pas exactement donnée par cette formule et elle peut varier d’un individu à l’autre.

 

Aussi bien dans l’approvisionnement du corps que dans le fonctionnement du corps avec la mise en mouvement du sang grâce au cœur, notre corps est limité. Nos muscles, de par leur taille, leur forme ou leur utilisation ont aussi des limites. Finalement, la force musculaire que nous sommes capables de produire est aussi limitée. Pour chaque effort d’une personne donnée dans un état de santé donné, il y a un effort maximal possible que cette personne ne pourra pas dépasser au risque de se blesser.