SVT (terminale) · Chapitre 12 · Application directe du cours

Problème — Suivre la récupération après un effort

L'adaptation de l'organisme à l'effort · niveau 1 (application)

Énoncé

Problème — Suivre la récupération après un effort.

Un coureur court $10$ minutes à vive allure, puis s'arrête et reste assis. On enregistre sa fréquence cardiaque, son débit ventilatoire et sa concentration sanguine en lactate à partir de l'arrêt de l'effort ( $t = 0$ ) :

Temps après l'arrêt (min)	0	1	3	5	10	20	30
Fréquence cardiaque (bpm)	180	150	120	100	85	75	70
Débit ventilatoire (L $\cdot$ min $^{- 1}$ )	100	70	45	30	18	10	8
Lactate sanguin (mmol $\cdot$ L $^{- 1}$ )	$9, 0$	$8, 5$	$7, 0$	$5, 5$	$3, 5$	$1, 8$	$1, 2$

Avant l'effort, ce coureur présentait au repos une fréquence cardiaque de $70 bpm$ , un débit ventilatoire de $8 L \cdot mi n^{- 1}$ et un lactate de $1, 2 mmol \cdot L^{- 1}$ .

Décrire l'évolution de la fréquence cardiaque après l'arrêt de l'effort et indiquer au bout de combien de temps elle retrouve sa valeur de repos.
Faire de même pour le débit ventilatoire.
Sachant que le volume d'éjection systolique vaut $120 mL$ à l'arrêt de l'effort et $70 mL$ au repos, calculer le débit cardiaque dans ces deux situations.
Relever l'évolution du lactate sanguin. Quelle voie métabolique a produit ce lactate pendant la course ?
Expliquer pourquoi le cœur et la ventilation restent longtemps au-dessus de leurs valeurs de repos alors que le coureur est assis et ne fournit plus aucun effort.

Corrigé

La fréquence cardiaque chute d'abord très vite ( $180$ bpm à l'arrêt, $120$ bpm à $3$ minutes) puis de plus en plus lentement ( $85$ bpm à $10$ minutes, $75$ à $20$ minutes). Elle retrouve sa valeur de repos, $70 bpm$ , au bout de 30 minutes.
Le débit ventilatoire suit la même allure : $100 L \cdot mi n^{- 1}$ à l'arrêt, $45$ à $3$ minutes, $18$ à $10$ minutes. Il revient à sa valeur de repos, $8 L \cdot mi n^{- 1}$ , lui aussi au bout de 30 minutes.
On applique $Q_{c} = F_{c} \times V_{es}$ après conversion du volume en litres :

$a ˋ l’arr e ˆ t : Q_{c} = 180 \times 0, 120 = 21, 6 L \cdot mi n^{- 1};$

$au repos : Q_{c} = 70 \times 0, 070 = 4, 9 L \cdot mi n^{- 1} .$

Le débit cardiaque est donc encore environ $4, 4$ fois supérieur à sa valeur de repos au moment où la course s'arrête.

Le lactate, très élevé à l'arrêt ( $9, 0 mmol \cdot L^{- 1}$ , contre $1, 2$ au repos), diminue progressivement : $5, 5$ à $5$ minutes, $3, 5$ à $10$ minutes, et il revient au voisinage de sa valeur de repos vers $20$ à $30$ minutes. Il a été produit pendant la course par la fermentation lactique, voie anaérobie utilisée par les muscles lorsque l'apport de $O X_{2}$ ne suffit plus à couvrir leurs besoins.
Le retour au repos n'est pas immédiat parce que l'organisme n'a pas fini son travail à l'arrêt de la course : il doit encore réapprovisionner les muscles en $O X_{2}$ , éliminer le $CO X_{2}$ accumulé et surtout faire disparaître le lactate, qui met une vingtaine de minutes à revenir à son niveau initial. Tant que la composition du milieu intérieur reste modifiée, les chimiorécepteurs continuent d'informer le centre bulbaire, qui maintient une activité sympathique élevée : le cœur et la ventilation restent accélérés. Ils ne reviennent à leur valeur de repos qu'une fois l'équilibre rétabli, ce que confirme la décroissance parallèle des trois paramètres.

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