Ce que les muscles prélèvent dans le sang qui les traverse

Exercice de TD · niveau 2 · SVT (terminale), chapitre 12 — L'adaptation de l'organisme à l'effort

Énoncé

Ce que les muscles prélèvent dans le sang qui les traverse.

On mesure chez un sportif la teneur en $O X_{2}$ du sang qui entre dans les muscles squelettiques (sang artériel) et de celui qui en ressort (sang veineux), au repos puis lors d'un effort intense. On connaît également le débit sanguin qui traverse l'ensemble de la masse musculaire :

	Au repos	À l'effort
Teneur en $O X_{2}$ du sang artériel (mL $\cdot$ L $^{- 1}$ )	200	200
Teneur en $O X_{2}$ du sang veineux musculaire (mL $\cdot$ L $^{- 1}$ )	150	40
Débit sanguin musculaire total (L $\cdot$ min $^{- 1}$ )	$1$	$20$

On rappelle qu'au repos l'organisme entier consomme environ $0, 3 L \cdot mi n^{- 1}$ de $O X_{2}$ , et $3$ à $4 L \cdot mi n^{- 1}$ lors d'un effort intense.

Calculer, pour chaque litre de sang traversant les muscles, le volume de $O X_{2}$ cédé aux muscles, au repos puis à l'effort.
En déduire le volume de $O X_{2}$ consommé chaque minute par l'ensemble des muscles dans les deux situations, puis le facteur multiplicateur entre les deux.
Comparer ces valeurs à la consommation de l'organisme entier et commenter.
Identifier les deux mécanismes qui, d'après ces données, permettent cette augmentation.

Corrigé

Le volume cédé est la différence entre l'entrée et la sortie :

$au repos : 200 - 150 = 50 mL \cdot L^{- 1}, a ˋ l’effort : 200 - 40 = 160 mL \cdot L^{- 1} .$

Les muscles prélèvent donc $25 %$ du $O X_{2}$ transporté au repos, contre $80 %$ à l'effort.

On multiplie par le débit sanguin musculaire :

$au repos : 50 \times 1 = 50 mL \cdot mi n^{- 1};$

$a ˋ l’effort : 160 \times 20 = 3200 mL \cdot mi n^{- 1} = 3, 2 L \cdot mi n^{- 1} .$

Le facteur est $3200/50 = 64$ : la consommation musculaire de $O X_{2}$ est multipliée par $64$ .

Au repos, les muscles consomment $50 mL \cdot mi n^{- 1}$ sur les $300 mL \cdot mi n^{- 1}$ de l'organisme, soit environ le sixième du total : l'essentiel du $O X_{2}$ va aux autres organes. À l'effort au contraire, les $3, 2 L \cdot mi n^{- 1}$ des muscles représentent la quasi-totalité des $3$ à $4 L \cdot mi n^{- 1}$ consommés par l'organisme : le muscle en activité devient de très loin le premier consommateur de dioxygène.
Deux mécanismes se cumulent. D'une part le débit sanguin musculaire est multiplié par $20$ : c'est l'effet conjoint de l'augmentation du débit cardiaque et de la redistribution du sang vers les muscles actifs (vasodilatation de leurs artérioles). D'autre part les muscles extraient davantage de $O X_{2}$ de chaque litre de sang ( $160$ au lieu de $50 mL \cdot L^{- 1}$ , soit $\times 3, 2$ ), car leurs cellules, très actives, consomment le $O X_{2}$ au fur et à mesure. Le produit de ces deux facteurs donne bien $20 \times 3, 2 = 64$ .

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