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Organisation du transport de l'énergieL'énergie est consommée par les cellules, lors de la respiration cellulaire. Cette énergie est obtenue à partir de la combustion des sucres et graisses (carburants) et de l'oxygène (comburant) pour rejeter du dioxyde de carbone et de l'eau (résidus). Le transport est assuré principalement par le réseau sanguin qui dessert chaque cellule et lui apporte les carburants (sucres, graisses) et le comburant (oxygène) qui sont nécessaires à la libération de l'énergie. Il sert également à évacuer les déchets de combustion. C'est le cœur qui sert de "moteur" principal à l'ensemble en assurant la circulation du sang.
Organisation de l'appareil circulatoireLe système cardiovasculaire de l'homme comporte le cœur, les artères et les veines. On peut comparer le cœur à une pompe aspirante/refoulante et le réseau de vaisseaux à des "canalisations" permettant l'irrigation et l'oxygénation des tissus et des organes. Les artères constituent le réseau des vaisseaux délivrant l'oxygène, les veines constituant le réseau dit "de retour" du sang au cœur et aux poumons.
Le système circulatoire est organisé de façon que le circuit forme une boucle. Le sang suit toujours le même trajet: il part du cœur par les artères, passe dans les capillaires et revient au cœur par les veines. Il existe deux circuits:
Anatomie du cœur
Le cœur est un muscle creux, situé au milieu de la poitrine et logé entre les deux poumons. Il a la forme d'une poire mesurant environ 13 centimètres de long sur 8 de large. Son poids chez un adulte moyen est d'environ 500 grammes. Il est recouvert d'un sac fibreux: le péricarde (14). Ses parois sont constituées de fibres musculaires et forment le myocarde (15). Les parois intérieures sont tapissées par l'endocarde (16). Chez l'homme, le cœur est constitué de deux parties ne communiquant pas entre elles: le cœur droit et le cœur gauche. Chaque cœur est constitué d'une cavité supérieure: l'oreillette (3-9), et d'une cavité inférieure: le ventricule (7-13). L'oreillette et le ventricule sont séparés par une valve (6-12). Dans l'oreillette droite (3) s'abouchent les veines caves inférieures (5) et supérieures (2). Dans l'oreillette gauche (9), les veines pulmonaires (10). Du ventricule droit part l'artère pulmonaire (4-8), du ventricule gauche (13), l'aorte (11-1). Le myocarde possède son propre système circulatoire: les artères et veines coronaires.
La mécanique cardiaqueLa révolution cardiaqueLe cœur est le siège de changements périodiques de forme. On constate une contraction des oreillettes suivie de celle des ventricules et enfin un repos général du cœur. La contraction des oreillettes ou des ventricules est nommée: systole, le repos: diastole. Ces phases se déroulent comme suit:
Ce cycle se répète continuellement. Durée et fréquence de la révolution cardiaqueChez l'homme elle est d'environ 120/130 pulsations par minute à l'âge de 1 an, et se fixe vers 75 à 20 ans (nettement moins chez un sportif). L'hémodynamique intracardiaqueLe cœur, par ses contractions, crée dans ses cavités des pressions, de sorte que sang suit toujours le même trajet. Le remplissage des cavitésIl s'accomplit pendant la diastole. Celui de l'oreillette commence dès le début de la systole ventriculaire. Celui du ventricule s'effectue à l'ouverture des valves auriculo-ventriculaires. Le ventricule reçoit du sang tout au long de la diastole et pas seulement au moment de la systole. Le débit cardiaqueLe débit du cœur est égal au volume de sang expulsé. Chez l'homme et au repos, le volume d'éjection systolique est en moyenne de 70 millilitres. A la fréquence cardiaque de 70/80 pulsations, le débit est alors de 5 à 6 litres par minute. Le débit cardiaque présente des variations physiologiques :
L'appareil cardiovasculaire à l'effortL'endurance est une aptitude physique de base. Elle consiste à faire supporter au système cardiovasculaire un effort prolongé avec une fréquence cardiaque aux environs de 150 pulsations par minute. D'acquisition longue, elle se maintient longtemps et permet à l'athlète de développer d'autres aptitudes physiques. Le système cardiovasculaire s'adapte à ce type de travail qui est un effort dynamique. Il est caractérisé par des contractions et relâchements musculaires ainsi que par une fréquence respiratoire élevée. Conséquence de l'endurance sur l'appareil cardiovasculairela fréquence cardiaqueAu début de l'effort, Le rythme du cœur s'accélère rapidement. L'accélération la plus importante se fait en moins d'une minute. Ensuite, pendant le travail, la fréquence cardiaque se stabilise. Si l'exercice est intense, une seconde accélération peut avoir lieu. La fréquence cardiaque maximum est égale à 220 pulsations par minute. la circulation veineuse et pulmonairePendant l'effort, le débit veineux augmente (effet dû à la vasoconstriction des veines). Au niveau des poumons, toutes les alvéoles pulmonaires se trouvant dans la partie supérieure (qui ne sont pas ventilées au repos) se mettent au travail, afin que le sang y subisse l'hématose (oxygénation du sang). Adaptation de l'appareil cardiovasculaire à l'effortau début de l'exerciceIl se produit une levée du frein vagal (diminution du système parasympathique et augmentation du système sympathique) le cœur va donc battre plus vite. Les influx nerveux proviennent des centres psychomoteurs avant d'atteindre le cœur. Cette phase est appelée 'accrochage cardiaque'. dans les premiers temps de l'exerciceAu niveau des muscles en activité, l'augmentation du métabolisme va dilater les artérioles et provoquer une ouverture de tous les capillaires sanguins. Au niveau des muscles au repos, les artérioles vont entrer en vasoconstriction. Pendant l'effort, le revêtement cutané entre en vasodilatation, afin d'augmenter le débit sanguin, ce qui facilite l'évacuation de la chaleur produite par la contraction musculaire. la phase d'entretienLe rythme cardiaque reste stable. La tachycardie est due à l'action des métabolites sur les centres chémorécepteurs. La chaleur agit directement comme cardio-accélérateur et localement comme vasodilatateur. Le retour au calmeA la fin de l'exercice, le cœur reprend son rythme normal en deux temps:
Variation de la pression artérielle à l'effortAu cours de l'effort, un régime tensionnel s'établit, un compromis entre l'hypertension du territoire en vasoconstriction et les à-coups freinateurs et hypotenseurs du système cardio-modérateur. mise en trainL'augmentation de la pression artérielle coïncide avec l'augmentation de la fréquence cardiaque et de la ventilation pulmonaire. La pression artérielle atteint 21/10 à 21/12 cm de mercure en 4 minutes. le second souffleAu bout de 10 minutes, la pression artérielle se stabilise autour de 18/11 cm de mercure. le retour au calmeUn athlète bien entraîné retrouve sa tension normale en 45 minutes pour une course de 5000 mètres. Si l'épreuve à été difficile, la tension maximum baisse légèrement et revient à la normale entre 2 et 4 jours. Effets de l'endurance à long terme sur le cœuraugmentation du volume cardiaqueLe cœur comme tout autre muscle est susceptible de grossir à l'effort. Le cœur du sportif est globuleux et témoigne de la bonne adaptation à l'effort. On constate souvent que le cœur gauche est hypertrophique par rapport au cœur droit, avec tendance à se coucher sur le diaphragme. Cette hypertrophie est due à un plus grand développement de sa musculature et à l'augmentation de ses cavités. A la cessation de l'entraînement, il reprendra sa grosseur initiale. la force des contractionsChez le sportif, la qualité du myocarde donne des contractions puissantes qui permettent un meilleur volume d'éjection systolique. la bradycardieC'est le paramètre le plus important, lors de l'acquisition de l'endurance. Elle entraîne une réduction de la fréquence cardiaque au repos, tout en gardant la fréquence cardiaque maximum. La différence, entre la fréquence maximum et minimum permet une fourchette d'utilisation plus grande. Cette différence a pour origine une augmentation du tonus vagal. Prise de poulsC'est le seul signe pratique sur le terrain qui permet de définir l'aptitude physique dans laquelle l'effort a été effectué. La prise de pouls fiable est la prise du pouls radial, car celle du pouls carotidien peut être faussée par l'écrasement de la veine jugulaire. Pour prendre le plus avec une plus grande précision, l'utilisation d'un cardiofréquencemètre est conseillée. Adaptation de l'appareil circulatoire à l'effort statiquePendant ce type d'effort, la cage thoracique est fixe, sur des poumons remplis d'air, la glotte étant fermée. La cage thoracique devient alors un point d'appui. Modifications de la circulation périphériqueA la contraction statique des muscles, la vitesse du sang est ralentie. Le sang artériel est refoulé et le retour veineux diminué. Le cœur recevant peu de sang augmente sa fréquence. A l'arrêt de l'exercice, il se produit un à-coup circulatoire. Une grande quantité de sang arrive au cœur, celui-ci augmente sa fréquence et la pression chute. Ensuite, tout se régularise, la pression remonte pour redescendre lentement lors du retour au calme. Ce coup de bélier est préjudiciable pour certains territoires amortisseurs comme le cerveau. Pendant l'effort, la vitesse circulatoire pulmonaire est ralentie du fait de l'importante pression intra-thoracique. Le cœur droit lutte contre cette pression accrue, ce qui lui est préjudiciable.
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