Adaptations cardiovasculaires(CV) et entraînements
Primo rédacteur : BONNIN Maëva 2024
Co-contributeurs : ETIENNE Jules et VERNET Félix
Introduction :
Lors d’un exercice physique, les fonctions CV sont ajustées en fonction de l’augmentation de la demande énergétique. Les adaptations induites vont permettre d’améliorer l’apport, l’extraction et l’utilisation de l’O2 par les cellules musculaires. Elles vont induire une augmentation de la consommation maximale d'oxygène : VO2max. La relation entre la consommation d'oxygène VO2 et les paramètres CV est montrée par l’équation de Fick : VO2=QC X Da-vO2.
VO2: consommation d’oxygène exprimée en mL/min
QC: débit cardiaque exprimé en L/min
Da-vO2: différence des contenus artériels et veineux en O2 exprimée en mLO2/L de sang.
Les effets de l’entraînement sur le système CV ont lieu au niveau du QC et de la Da-vO2.
A) Les grands types d’adaptation
L’entraînement permet de mettre en place différents types d’adaptations qui agissent à deux niveaux :
1) Adaptation centrale
D’une part, cette adaptation a lieu au niveau du QC. Elle conditionne la quantité de sang, donc d’O2, éjectée par le cœur. Elle cible le cœur lui-même et le volume sanguin.
2) Adaptation périphérique
D’autre part, celle-ci a lieu au niveau de la Da-vO2. Elle conditionne alors la quantité d’O2 prélevée et utilisée par les tissus périphériques. Elle est donc ciblée sur les vaisseaux et les muscles.
B) Les adaptations cardiaques selon l’entraînement
Ces adaptations diffèrent selon le type d’entraînement
1) Entraînement en force
Un entraînement en force correspond à une surcharge de pression. Cela va favoriser une plus grande torsion ventriculaire que les sédentaires.
Explications : La pression aortique étant trop importante, il faut augmenter la torsion ventriculaire pour surpasser cette pression et produire une force de contraction myocardique élevée.
Cela va alors augmenter l’épaisseur des parois du ventricule gauche et la masse ventriculaire gauche, ce qui va donc induire une diminution de sa cavité. La rotation apicale sera donc plus grande.
Retenons donc qu’un entraînement en force va induire :
- une augmentation de l’épaisseur des myocytes > à l’augmentation de sa longueur
- une augmentation de sarcomères en série
- une épaisseur des parois du ventricule gauche.
2) Entraînement en endurance
Un entraînement en endurance correspond à une surcharge de volume. Cela va induire de plus petites torsions ventriculaires et rotations apicales que les sédentaires.
Explications : Les torsions ventriculaires sont plus petites car il y a une importante dilatation ventriculaire et un important volume télédiastolique (volume sanguin du ventricule gauche en fin de diastole). Cela va alors augmenter l’effet Franck Starling qui rappelons-le est : plus le volume télédiastolique augmente , plus la force produite par le myocarde pour éjecter le sang sera grande. De plus, la bradycardie, autrement dit, la baisse de la fréquence cardiaque va entraîner une diminution de la stimulation B-adrenergique apex ce qui diminue les rotations apicales.
Retenons donc qu’un entraînement en endurance va induire :
- une augmentation de la longueur des myocytes > à l’augmentation de son épaisseur
- une augmentation de sarcomères en parallèle
- une augmentation de la dimension des cavités
Légende : VD = Ventricule Droit VG = Ventricule Gauche
Figure 1 : Schéma comparatif des adaptations CV pour des entraînements de force et d'endurance
C)Une adaptation commune
Bien que l’entraînement en force et en endurance diffèrent en tous points, il y a tout de même une adaptation commune. Elle n’est autre que l’augmentation de la vitesse de détorsion ventriculaire. Elle s’explique pour l’entraînement en force par l’augmentation de la torsion et pour l’entraînement en endurance par l’augmentation du volume télédiastolique et l’augmentation de la tension (effet Franck Starling).
Figure 2 : Loi de l'effet Franck-Starling de Geoffroy Cormier
Explications :
La courbe de Frank-Starling, également connue sous le nom de loi de Frank-Starling, décrit la relation entre le volume de remplissage ventriculaire et la force de contraction du myocarde. Elle met en évidence le principe selon lequel plus le cœur est rempli de sang en pré-charge, plus la force de contraction du muscle cardiaque est grande.
Voici comment fonctionne la courbe de Frank-Starling :
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Augmentation du volume de remplissage ventriculaire (pré-charge) : Lorsque le volume de sang qui entre dans le ventricule augmente, par exemple pendant la diastole (phase de remplissage), cela étire les fibres musculaires du ventricule.
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Étirement des fibres musculaires : L'étirement des fibres musculaires cardiaques augmente la sensibilité des filaments de protéine contractile (actine et myosine) au calcium, ce qui favorise une interaction plus efficace entre ces filaments lors de la contraction musculaire.
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Augmentation de la force de contraction : En conséquence, une augmentation du volume de remplissage ventriculaire entraîne une augmentation de la force de contraction du muscle cardiaque. Cela permet au cœur de pomper plus de sang dans la circulation systémique à chaque battement.
La courbe de Frank-Starling illustre donc comment le cœur s'auto-régule pour ajuster sa performance en fonction des fluctuations de la pré-charge, assurant ainsi un pompage efficace du sang dans tout le corps en réponse aux besoins métaboliques changeants.
Bibliographie :
Périsson, J. Tout-en-un STAPS - Licence STAPS - 2e édition. ISBN : 9782340045927
Figure 2 : Loi de l'effet Franck-Starling de Geoffroy Cormier - https://slideplayer.fr/slide/13924155/
La précharge et la loi de Frank Starling - https://ressources.unisciel.fr/physiologie/co/grain2f2a.html