L'adaptation de l'organisme à l'effort
Cours · SVT (terminale), chapitre 12 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'activité physique sollicite intensément l'organisme. Lors d'un effort musculaire, les muscles squelettiques voient leurs besoins en dioxygène () et en nutriments fortement augmenter, tandis que la production de déchets métaboliques, notamment le dioxyde de carbone (), s'accroît. Pour répondre à ces nouvelles exigences, l'organisme met en place un ensemble d'adaptations coordonnées : le système cardiovasculaire augmente le débit sanguin et le redistribue vers les organes actifs, le système ventilatoire intensifie les échanges gazeux, le tout sous le contrôle conjoint du système nerveux autonome et du système hormonal.
Ce chapitre étudie les mécanismes physiologiques qui permettent à l'organisme de s'adapter à l'effort, les bénéfices d'un entraînement régulier, ainsi que les limites de ces adaptations et les dangers liés aux pratiques abusives, en particulier le dopage.
12.1 Les besoins accrus des muscles à l'effort
12.1.1 La consommation musculaire de dioxygène et de nutriments
Lors d'un effort, les cellules musculaires intensifient leur activité contractile, ce qui nécessite un apport important d'énergie sous forme d'ATP. Cette énergie est produite majoritairement par la respiration cellulaire, qui consomme du dioxygène et des nutriments (glucose, acides gras).
La respiration cellulaire est l'ensemble des réactions d'oxydation des nutriments organiques, en présence de dioxygène, aboutissant à la production d'ATP. Le bilan simplifié de l'oxydation complète du glucose s'écrit :
Plus l'effort est intense, plus la consommation de dioxygène augmente. On définit ainsi un indicateur clé de la capacité physique d'un individu.
La max (consommation maximale de dioxygène) est le volume maximal de dioxygène qu'un organisme peut consommer par unité de temps lors d'un effort intense. Elle s'exprime en et constitue un bon indicateur de l'aptitude à l'effort d'endurance.
Au repos, un adulte consomme environ de . Lors d'un effort intense, cette consommation peut atteindre à chez un sujet entraîné, soit une multiplication par un facteur 10 ou plus. Parallèlement, la production de et de chaleur s'élève dans les mêmes proportions.
12.1.2 Le devenir des déchets métaboliques
Lorsque l'apport en dioxygène devient insuffisant pour couvrir les besoins (effort très intense), les cellules musculaires complètent leur production d'ATP par la fermentation lactique, qui produit de l'acide lactique (lactate).
La fermentation lactique est une voie métabolique anaérobie (sans dioxygène) qui dégrade partiellement le glucose en produisant du lactate et une faible quantité d'ATP. Son bilan simplifié est :
L'accumulation de lactate participe à la fatigue musculaire.
12.2 Les adaptations cardiovasculaires
12.2.1 L'augmentation du débit cardiaque
Pour acheminer davantage de dioxygène et de nutriments vers les muscles, le cœur augmente le volume de sang qu'il éjecte par unité de temps : c'est le débit cardiaque.
Le débit cardiaque () est le volume de sang éjecté par le cœur (ventricule gauche) en une minute. Il est le produit de la fréquence cardiaque () par le volume d'éjection systolique () :
où s'exprime en , en battements par minute () et en litres (ou millilitres) par battement.