Chap VI :  DES MODIFICATIONS PHYSIOLOGIQUES A L’EFFORT

Thème 1

CORPS HUMAIN ET SANTE

Restitution des acquis, savoir communiquer, savoir donner son avis

L’activité physique régulière est indispensable pour un bon fonctionnement du système cardio vasculaire et prévient certaines maladies comme l’obésité et le diabète

Rappels

  • Pendant l’effort, le fonctionnement de l’organisme est modifié pour répondre à de nouvelles contraintes parfois extrêmes donc la pratique d’un sport nécessite une bonne santé générale
  • Le sang apporte aux muscles l’énergie nécessaire à son fonctionnement O2 et nutriments. Les muscles rejettent dans le sang du CO2 (déchet)
  • L’O2 pénètre dans le sang au niveau des alvéoles pulmonaires des poumons.
  • Les nutriments sont des molécules issues de la digestion des constituants alimentaires. Ils passent par le sang au niveau de l’intestin grêle.
  • Le sang est propulsé par le coeur et circule dans un système clos.
  • Les muscles reçoivent des messages nerveux en provenance des centres nerveux. Ces messages sont véhiculés par des nerfs et commandent la contraction des muscles qui sont les effecteurs du mouvement.

Comment la connaissance du corps humain permet-elle d’améliorer les performances sportives ?

En quoi la pratique d’un sport est-elle bénéfique pour la santé ?

Quelles sont les limites de l’activité physique ?

ChapVI : le fonctionnement du corps humain à l’effort

Chap VII: la régulation de la pression artérielle : une boucle de régulation nerveuse

Chap VIII : pratiquer une activité physique en préservant sa santé

 

Chapitre VI :  DES MODIFICATIONS PHYSIOLOGIQUES A L’EFFORT

→ Rappel :

Quels sont les signes et les besoins du corps encours d’effort physique ?

Restituer des connaissances acquises dans les classes antérieures, communiquer, saisir des informations

  • Durant un effort physique, le fonctionnement de l’organisme est modifié. On observe des signes qui montrent ce fonctionnement : Essoufflement, palpitations, fatigue
  • Pour effectuer ce travail les muscles nécessitent de l’énergie

Problème :

Pb I :Comment l’organisme parvient-il à subvenir à ses besoins énergétiques lors de l’effort physique ?

 

 

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I- ORIGINE DE L’ENERGIE FOURNIE AU COURS DE L’EFFORT PHYSIQUE

I-A- quelle relation y a-t-il entre un exercice physique et l’apport en énergie ?

Saisir des informations, les relier au problème posé, savoir réaliser un calcul simple, apprendre à analyser divers documents

b-Quels sont les facteurs intervenants dans la dépense énergétique ? q1et 2  p185

  • Les caractéristiques physiologiques de l’individu (taille, masse…), la température du lieu, le degré d’activité, le sexe et l’âge sont autant de facteurs intervenant dans la dépense énergétique globale.
  • Un calcul simple utilisant la dépense journalière du document 1 conduit à estimer, à 39 jours de dépenses, les réserves théoriques du corps.
  • Doubler le rythme des flexions revient à la fois à doubler le travail réalisé et la puissance de l’effort.

Recenser des informations et raisonner

Bilan :

Un effort physique nécessite un travail musculaire.

Ce travail exprimé en Joules est une mesure de l’énergie mécanique utilisée par le muscles pour réaliser les mouvements du corps liés à l’effort.

b- quelles sont Les conditions nécessaires à la réalisation d’un effort physique ?: q 3 p185

Saisir des informations, les traiter – Expliquer des phénomènes

Bilan :

On qualifie l’intensité d’un effort physique en calculant sa puissance ( exprimée en W) c’et à dire le travail musculaire divisée par l’unité de temps

c-comment varie la consommation de O2 au repos et à l’effort ? doc1 p186

Savoir proposer des hypothèses, savoir adopter une démarche scientifique,Savoir adopter une démarche explicative

  • Les tests ExAO mettent en évidence une augmentation de la consommation d’O2 et l’échauffement des muscles au travail lors d’un effort.

→ tp avec dispositif exao : enregistrement de la consommation en O2 (VO2) au repos et à l’effort

d-: quelle est la source énergétique des muscles ?  doc 3 et 4 p187

Savoir proposer des hypothèses qui répondraient au problème posé

Savoir communiquer

Exploiter des données quantitatives concernant les modifications de la consommation de dioxygène et/ou de nutriments à l’effort.

  • L’oxydation respiratoire de ces nutriments produit de l’énergie qui ne se traduit pas entièrement par un travail correspondant.
  • La plus grande partie de l’énergie se dissipe sous forme de chaleur. Le rendement réel est ainsi compris entre 20 et 25 % seulement.

Bilan :

Plus l’effort est intense, plus l’apport d’énergie aux muscles doit être important et plus le volume de O2 consommé est élevé (= VO2)

Pb I-B-: l’organisme peut-il atteindre des limites lors d’un effort ?

I-B- Les limites de l’organisme à l’effort :

Quelle est la définition  du VO2max et quel son intérêt ? doc 1 et 2 p188-189

Exploiter des données quantitatives concernant les modifications de la consommation de dioxygène à l’effort . Mettre en relation des documents dans un but explicatif- Formuler une hypothèse

  • La V • O2 max renseigne sur la puissance maximale des efforts réalisables par un individu lors du test. Elle renseigne donc sur ses performances physiques à un instant donné.
  • Sur le graphique à analyser, la puissance maximale est comprise entre 300 et 350 W et la V • O2 max est voisine de 4 L par min.

Bilan :

Quand l’effort physique a atteint une certaine intensité, le volume de O2 consommé n’augmente plus : l’organisme a atteint sa consommation maximale de O2 on parle de VO2 max.

Cette consommation traduit l’effort physique limite que peut fournir l’organisme.

Le VO2 max varie d’une personne à l’autre suivant le sexe, l’âge, l’entrainement, le sport pratiqué…

Les limites que l’organisme peut atteindre lors d’un effort physique sont déterminées par le VO2 max et le rendement musculaire, ces limites peuvent être repoussées par l’entraînement.

Pb I-C: Comment la dépense accrue de nutriments au cours de l’effort physique permet-elle de lutter contre l’obésité ?

I-C: Exercice physique et lutte contre l’obésité : p 190-191

Exploiter des données quantitatives concernant les modifications de nutriments à l’effort, extraire des informations, rédiger un texte

  • Dans un effort de type marathon, après quelques secondes nécessaires à la mise en route des mécanismes respiratoires, ces derniers utilisent dans un premier temps (un peu moins de 2 minutes) majoritairement les glucides. Puis cette utilisation baisse au profit de celle des lipides (voire des protéines dans certains cas exceptionnels).
  • Chez le sujet couché, le QR est voisin de 0,83 : le sujet utilise à la fois des glucides et des lipides.
  • Lors d’un travail physique d’intensité moyenne, le QR est voisin de 0,96 : le sujet utilise de plus en plus de glucides.
  • Lors d’un travail physique de forte intensité, le QR est voisin de 0,99 : le sujet n’utilise quasiment que des glucides.
  • . La LIPOX max correspond dans l’exemple choisi à peu près à 0,4 g/min et à un effort de puissance égale à 50-60 % de la puissance maximale développée. Par conséquent, cette puissance modérée est la plus favorable à la perte de poids.

Bilan :

Plus l’effort physique est intense et plus la quantité de nutriments consommée sera élevée. Les glucides stockés dans le foie, les muscles et les graisses des tissus adipeux sont des réserves énergétiques majeures pour l’organisme. Le type de nutriment consommé dépend de l’intensité de l’effort pratiqué.

L’obésité est souvent la conséquence d’une suralimentation, c’est-à-dire d’un bilan énergétique positif afin d’éviter ceci une activité physique régulière est indispensable.

Schéma bilan

Pb II : comment les nutriments et le O2 sont –ils apportés aux muscles lors de l’effort physique ?

 

 

 

II- LES PARAMETRES MODIFIES AU COURS DE L’EFFORT PHYSIQUE :  doc 1 à 3 p201

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1-quelles sont les modifications respiratoires lors d’un effort ? Evolution de la Fréquence respiratoire

Savoir adopter une démarche explicative

 

Le passage du dioxygène dans le sang se réalise au niveau des alvéoles pulmonaires. L’augmentation des échanges respiratoires à l’effort permet un apport accru d’O2 à l’organisme.

2- quelles sont les modifications cardiaques au cours de l’effort ?

Evolution de la fréquence cardiaque à l’effort : doc 1-2, 3 et 4 p202-203

Savoir concevoir une expérience

 savoir adopter une démarche explicative

  1. La fréquence cardiaque s’adapte à l’effort physique par une accélération, mais cette accélération présente une limite, quelle que soit l’intensité de l’effort : on la qualifie de fréquence cardiaque maximale.
  2. Ressources complémentaires :

◾ Un site simple, complet et intéressant concernant la physiologie du sportif : http://physiomax.com.free.fr/index.htm

◾ Des exemples de protocoles expérimentaux et de résultats d’élèves lors d’activités EXAO portant sur le thème de l’adaptation à l’effort sur différents sites académiques.

  1. Comme cela a été défini dans le document 3, pour calculer le débit cardiaque il faut multiplier la fréquence cardiaque par le volume d’éjection systolique. On peut donc calculer ce débit dans les trois situations du document 4 :

– position debout : 65 batt/min × 65 mL = 4 225 mL/min (soit 4,225 L/min) ;

– jogging : 120 batt/min × 95 mL = 11 400 mL/min (soit 11,4 L/min) ;

– course : 152 batt/min × 125 mL = 19 000 mL/min (soit 19 L/min).

  1. Le débit cardiaque augmente en fonction de l’effort physique : cette augmentation est due à la fois à une augmentation de la fréquence cardiaque et une augmentation du VES.

Cette augmentation du débit peut être mise en relation avec les besoins accrus du

muscle en nutriments et en dioxygène au cours d’un effort physique.

Bilan :

On remarque que lors d’un exercice physique, la fréquence respiratoire et la fréquence cardiaque augmentent. Ces augmentations de fréquence sont dues à l’effort. C’est en fait l’effort physique qui entraîne ces variations de fréquence : il s’agit d’une relation de cause à effet.

3-l’Anatomie du cœur  et cycle cardiaque :  TP + page 204 à 207

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Télécharger le logiciel coeur utilisé en classe : 
Une animation :  comment fonctionne le coeur

 

Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations

– réalisation d’une dissection afin de comprendre le trajet du sang

– mettre en relation des informations

– mettre un titre et des légendes à un schéma

  • Les expériences du document 1 montrent qu’il n’y a jamais de mélange de sang entre le « cœur droit » et le « coeur gauche » : le support anatomique en est une cloison étanche séparant la moitié droite et la moitié gauche du coeur. Le coeur peut donc être assimilé à une double pompe, les deux pompes accolées fonctionnant de manière synchrone.
  • La circulation du sang à sens unique dans le coeur, et par voie de conséquence dans les vaisseaux, est imposée par les valvules cardiaques :
    • au cours de la systole auriculaire, le sang passe des oreillettes vers les ventricules : les valvules auriculo-ventriculaires sont ouvertes et les valvules artérielles sont fermées ;
    • au cours de la systole ventriculaire, le sang passe des ventricules vers les artères : les valvules auriculo-ventriculaires se ferment puis les valvules artérielles s’ouvrent ;
    • au cours de la diastole, les oreillettes se remplissent à partir du sang arrivant par les veines caves ou les veines pulmonaires puis les valvules auriculo-ventriculaires s’ouvrent à nouveau.
  • Les légendes à placer sur le dessin sont :
    • 1 : veines caves ;
    • 2 : aorte ;
    • 3 : artère pulmonaire ;
    • 4 : veines pulmonaires ;
    • 5 : valvules artérielles ;
    • 6 : valvules auriculo-ventriculaires.

 

Bilan :

Le cycle cardiaque

Le cœur  est un muscle creux dans lequel circule le sang. Il est cloisonné longitudinalement.

Chaque compartiment comporte 2 cavités pouvant communiquer entre elles :

  • la plus petite est l’oreillette et la plus grande est le ventricule.
  • Il existe donc une oreillette droite et un ventricule droit d’une part, une oreillette gauche et un ventricule gauche d’autre part.

Lorsque les ventricules se contractent à leur tour (systole ventriculaire) les valvules reprennent la position de la photo A. Le sang n’a alors plus d’autre issue que de passer par les artères.

C’est la poussée du sang qui provoque l’ouverture des valvules artérielles situées à l’entrée de ces vaisseaux.

Après le passage du sang ces valvules se referment et empêchent tout reflux vers les ventricules.

Les valvules permettent donc une communication à sens unique entre les différents compartiments.

L’oreillette droite reçoit du sang pauvre en O2 , le sang s’écoule dans le ventricule, les valvules auriculo-ventriculaires étant ouvertes.

L’oreillette droite se contracte, envoie du sang dans le ventricule droit.

Les valvules auriculo-ventriculaires se ferment.

Le ventricule droit se contracte et propulse le sang dans le tronc pulmonaire, les valvules artérielles se ferment.

Au cours de la diastole le sang oxygéné revient dans la partie gauche du coeur par les veines pulmonaires, s’écoule dans l’oreillette puis dans le ventricule gauche qui propulse le sang oxygéné dans l’artère aorte.

Les valvules artérielles se ferment.

Le sens de circulation du sang est déterminé par la structure du coeur, le cloisonnement et les valvules.

3-quel est l’effet d’une pratique sportive sur la  fonction cardio-respiratoire p 208-209

  • Il faut faire des recherches complémentaires pour répondre à des questions qui peuvent se poser dans le cadre de la classe.
  • Dans les activités précédentes, nous avons constaté une augmentation du débit ventilatoire au cours d’un effort, mais, d’autre part nous avons vu que le sang sortant des poumons était toujours saturé en dioxygène quel que soit l’intensité de l’effort.
  • Le débit ventilatoire ne constitue donc pas un facteur limitant de l’approvisionnement des muscles en dioxygène. Pour améliorer cet approvisionnement, c’est donc le débit cardiaque qui doit être augmenté (notamment par une augmentation du VES) au cours de l’entraînement.
  • Les facteurs influençant la V • O2 max mis en évidence dans le document 5 sont évidemment des facteurs génétiques puisque deux sportifs soumis au même entraînement peuvent avoir des V • O2 max très différentes.

Exercer sa responsabilité en matière de santé.

Schéma bilan

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