Chapitre 3 : Satisfaire les besoins des muscles

Quand on fait un effort physique, la consommation en O2 et en glucose (ou autre nutriment) augmente. Ces deux éléments sont prélevés dans le sang par les muscles, l’O2 vient des échanges qui ont lieu au niveau des poumons alors que glucose provient de l’alimentation.

apport 02 et nutriments.png

Comment satisfaire les besoins des muscles ? Comment le corps fait pour apporter suffisamment d’O2 et de glucose aux organes qui en ont besoin ?

a) Les modifications du corps à l’effort

TP4 :les modifications cardiaques et respiratoires lors de l’effort physique

Nous allons nous intéresser à l’O2. L’O2 provient de l’air et il passe dans le sang au niveau des poumons. Le sang est mis en mouvement par le cœur ce qui permet de transporter l’O2 des poumons vers les muscles. Quand on fait un effort les muscles consomment plus d’O2.

O2 consommation et exercice

Objectif : On cherche à comprendre comment l’organisme modifie son fonctionnement pour assurer l’apport en O2 aux muscles.

Comment s’adaptent-ils ? Quels sont les changements dans votre corps ?

1- Proposer une hypothèse et concevoir un protocole pour vérifier cette hypothèse.

(hypothèse : quelles sont les modifications dans le corps pendant cet effort ; protocole : quelles expériences faire pour le montrer?)

1-Hypothèses :

-Je pense que le cœur va battre plus vite pour que le sang circule plus vite et amène plus d’O2 aux muscles.

-Je pense que la ventilation est modifiée pour amener plus d’O2 dans le sang.

Comment tester les hypothèses ?

2-Protocole : ce que je fais, pourquoi je le fais, ce que je pense avoir comme résultat

-Nous allons calculer le pouls avant/pendant/après un effort = fréquence cardiaque

-Nous allons calculer la ventilation avant/pendant/après un effort = fréquence ventilatoire

Distribution de la fiche protocole correction.

Qu’est-ce que la FC : nombre de battements par minute

FC.png

Qu’est-ce que la FV : nombre de cycle inspi/expi par minute

FV

On peut calculer la FV mais on peut aussi changer autre chose dans la façon de respirer : plus vite et plus profondément (volume d’air plus important)

VV: volume ventilé= VC volume courant

On utilise à nouveau le débit-mètre, pour la FV et la VV ; on utilise un nouvel appareil : câble électrique avec électrodes qui mesurent les signaux électriques (le cœur en activité a une activité électrique) donc l’activité du cœur.

3-Les expériences : réalisation du protocole

Un cobaye s’équipe, suivre les étapes du protocole, la mesure dure 5min40. L’autre règle les paramètres.

Calculons grâce aux résultats notre FC, notre FV et notre VC pour comprendre les modifications du corps à l’effort.

Sur ce graphique, nous pouvons lire a fréquence cardiaque pour différentes conditions :

FV FC

La courbe grise correspond à la FC (Unité : nombre de battements du cœur par minute)

La courbe rouge correspond à la FV → quand on expire, l’air passe dans le tuyau donc la courbe augmente puis quand on inspire on arrête de souffler donc la courbe diminue : donc un pic = cycle expiration+inspiration= cycle ventilatoire. (Unité : nombre de cycle ventilatoire par minute)

cycle inspi expi.png

 

Étapes

Repos

1 flexion toute les 20s

1 flexion toute les 10s

1 flexion toute les 5s

FC (bpm) 70 80 100 110
VES (mL) 75 150
DC (L/min)
FV (cpm) 14 18 21 24
VV = VC (L) 0,5 0?7 1 1,5
DV (L/min)

Donc d’après le tableau la FC, la FV et le VV augmentent avec l’effort.

Débit = V x F (volume x fréquence)

Par exemple, pour le cœur, le débit cardiaque correspond au volume expulsé par le cœur multiplié par le nombre de battements du cœur. Il se calcule en L/min.

DC = V sang éjecté x FC

DC = VES x FC

Pour la ventilation, le débit ventilatoire correspond au volume d’air courant (VC) multiplié par le nombre de cycle ventilatoire. DV = VC x FV

Le débit est calculé en l/min.

Étapes

Repos

1 flexion toute les 20s

1 flexion toute les 10s

1 flexion toute les 5s

FC (bpm)

80

110

120

130

VES (ml)

75

X

X

150

DC (L/min)

6

X

X

19,5

FV (cpm)

9

13

14

20

VV (L)

0,3

0,5

0,6

0,8

DV (L/min)

2,7

6,5

8,4

12,8

Le DV et le DC augmentent de manière très importante (plus importante que les valeurs seules).

Bilan :

Au niveau de l’activité pulmonaire, on observe :

  • une augmentation de la fréquence ventilatoire (FV = nombre de cycle ventilatoire par minute : cpm)
  • une augmentation du volume ventilé (= Volume Courant) (VC = Volume d’air entrant et sortant des poumons à chaque cycle ventilatoire : L)
  • le débit ventilatoire (DV = FV x VC = Volume d’air ventilé à chaque minute : L/min)

Cela permet d’augmenter l’apport en O2 au corps.

Au niveau de l’activité cardiaque, on observe :

  • une augmentation de la fréquence cardiaque (FC = nombre de battements du cœur par minutes : bpm)
  • une augmentation du volume de sang éjecté (VES = Volume d’éjection systolique : L)
  • une augmentation du débit cardiaque (DC = FC X VES = Volume de sang éjecté par le cœur par minute : L/min)

b) Les modifications de la circulation sanguine

Nous venons de voir les modification du débit ventilatoire et cardiaque au cours de l’effort.

Ces modification permettent un apport plus important en 02 aux muscles.

Quelles sont les modifications de la circulation sanguine qui permettent de répondre aux besoins des muscles à l’effort ?

TP n°5- Les modifications de la circulation sanguine lors d’un effort

Lors d’un effort physique l’augmentation des débits cardiaque et ventilatoire permettent en partie de faire face à l’augmentation des besoins des muscles. Mais ce ne sont pas les seuls paramètres à se modifier : les modalités de la circulation sanguine changent aussi dans ce but.

On cherche à expliquer comment l’organisme modifie la circulation sanguine pour répondre aux besoins du muscle lors d’un effort.

PARTIE 1 : RAPPEL : LES MODALITES DE LA CIRCULATION SANGUINE

A l’aide du logiciel cœur compléter le « Schéma du cœur et de la circulation du sang dans l’organisme ».

Schéma du cœur et de la circulation du sang dans l’organisme.

coeur

Bilan :

Le cœur est un muscle creux, composé de 4 cavités : deux oreillettes et deux ventricules. Des vaisseaux sont reliés à ces cavités : les veines ramènent le sang au cœur au niveau des oreillettes, les artères envoient le sang au corps à partir des ventricules .

Notre système sanguin possède deux circulations sanguines, on parle de double circulation.pngcirculation :

-la circulation pulmonaire (cœur D – poumons – cœur G : le sang pauvre en 02 est enrichi en O2 au niveau des poumons)

-la circulation générale (cœur G – organes – cœur D : le sang riche en 02 est appauvri en O2 au niveau des organes).

Le cœur est ainsi intercalé entre les poumons qui fournissent l’oxygène et les organes qui le consomment.

La paroi musculaire du cœur est capable de se contracter. Cela réduit le volume de la cavité et propulse le sang. Il existe des structures membraneuses dans le cœur, appelées valvules, qui garantissent un sens unique de circulation du sang dans les cavités cardiaques et dans la double circulation.

Le cœur a un fonctionnement cyclique avec une alternance d’une phase de contraction appelée systole et d’une phase de relâchement ou diastole.

La contraction de la paroi des oreillettes est appelée systole auriculaire, et la contraction de la paroi des ventricules est appelée systole ventriculaire. Le relâchement des muscles est appelé diastole (auriculaire ou ventriculaire).

coeur.png

 

 

 

PARTIE 2 : LES MODIFICATIONS DE LA CIRCULATION LORS DE L’EFFORT

Décrire et expliquer les variations de la circulation sanguine lors d’un effort.

Ressource  : La redistribution du sang

Doc 1 : Variation du débit sanguin global et du débit au niveau de différents organes, au repos et au cours d’un effort physique intense.

débit

Tous le sang passe obligatoirement du cœur vers les poumons avant de rejoindre la circulation générale ce qui explique que le débit pulmonaire soit égal au débit cardiaque.

Doc 2 : Des modifications du diamètre de la lumière des artérioles

Les artérioles sont les petites artères qui apportent le sang aux différents organes.

La paroi des artérioles contient une couche musculaire.

La contraction ou le relâchement de ces muscles permet de modifier le diamètre de la lumière de ces artérioles.

diamètre

Doc 3 : Des modifications de l’ouverture des capillaires.

La paroi de certains capillaires comprend de petites fibres musculaires : ce sont les sphincters capillaires. Leur contraction ferme la circulation du sang dans le capillaire. Au repos, le nombre de capillaires ouverts par mm2 de muscle est de 200 ; lors d’un effort intense, il peut atteindre 2500.

sphincter fermé

Aides :

1- Classer les organes en fonction de la façon dont le débit varie.

2- Pour chaque document (2 et 3) identifier les deux mécanismes qui permettent de faire varier le débit de sang entrant dans un organe.

3- Comment ces mécanismes permettent d’expliquer les variations de débit observées dans le doc 1.

Le sang circule dans le corps grâce au cœur. On se demande quelles sont les variations de cette circulation sanguine lors d’un effort. Pour répondre à cette question nous allons analyser les documents 1 à 3.

Le document 1 est un schéma montrant le débit sanguin des différents organes du cœur au repos et à l’effort.

Je vois que au repos les organes avec le plus gros débit sont les intestins (1,4L/min) et les poumons (5,8 L/min).

Je vois que à l’effort les débits sanguins changent : Le débit sangiun musculaire augmente (il passe de 1,2 L/min à 22L/min, le débit sanguin de la peau augment (0,5 à 0,6 L/min), alors que le débit sanguin des intestins, des reins diminue (de 1,4 à 0,3 L/min et de 1,1 à 0,25L/min). Le débit sanguin du cœur ne varie pas.

Sachant que les besoins ne sont pas les mêmes au repos et à l’effort pour tous nos organes, j’en conclus que notre corps augmente et régule le débit sanguin entre les différents organes afin d’irriguer davantage les organes qui en ont besoin pendant un effort et inversement au repos.

Le document 2 est un schéma accompagné d’un texte explicatif sur la composition de la paroi des artères.

Je vois que les parois des artères contiennent des muscles qui peuvent se contracter et réduire ainsi le diamètre de la lumière du vaisseau. Sachant qu’en diminuant le diamètre du vaisseau on diminue le débit, j’en conclus que le cœur peut varier la contraction de ces muscles afin de faire varier les débits sanguins entre les différents organes.

Le document 3 est un schéma accompagné d’un texte explicatif sur les capillaire et la présence de structures appelées sphincters.

Je vois que grâce à des anneaux musculaires, les capillaires peuvent être fermés lors de la contraction des sphincters.

J’en conclus que le corps peut stoper le débit sanguin dans un organe grâce à ces sphincters.

Pour conclure, la circulation sanguine varie au cours de l’effort. Tous les organes du corps n’ont pas les mêmes besoins à l’effort. Le corps modifie donc l’irriguation ( le débit sanguin) des organes afin de distribuer le sang aux bons organes. Pour cela il utilise les muscles situés dans les parois des artères pour diminuer ou augmenter le diamètre des vaisseaux et donc le débit. Il utilise également la présence de sphincters dans les organes au niveau des capillaires pour fermé certains capillaires pour diminuer le débit d’un organe.

Voilà comment le cœur modifie sa circulation sanguine pour répondre aux différents besoins du corps à l’effort.

Bilan :

Lors d’un effort, les différents organes reçoivent plus ou moins de sang. En effet, le débit sanguin augmente pour les organes impliqués dans l’effort. Ce phénomène est rendu possible grâce à la structure des vaisseaux sanguins.

La paroi des artères et des artérioles est constituée de fibres musculaires et de fibres élastiques. Les fibres élastiques permettent une augmentation du calibre des artères : c’est la vasodilatation. Par contre, les fibres musculaires en se contractant engendrent une diminution du diamètre des vaisseaux : c’est la vasoconstriction.

Schéma d’une artère dont le diamètre peut varier en fonction de la contraction des ses fibres musculaires

L’organisation en série des deux circulations permet de maintenir l’apport en 02 pendant l’effort aux organes.

L’organisation des organes en parallèle dans le corps permet de varier les débit sanguin plus facilement que si ils étaient en série.

http://www.larousse.fr/encyclopedie/animations/Rythmes_cardiaque_et_respiratoire/1100421

 

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