Au repos, on consomme environ 250ml d’O2 par mn.
Lors d’un effort physique, on augmente cette consommation d’O2 pour atteindre une consommation maximale d’O2 appelé VO2 max.
Comment les poumons s’adaptent en cas d’effort physique ?
Quel est l’intérêt du lactate à l’effort ?
Quel est l’intérêt de l’entrainement physique ?
La VO2 max
Il s’agit d’un test lors d’un effort progressif. On atteint la VO2 max lorsque la capacité à à consommer l’O2 atteint un plateau alors qu’on continue à augmenter la charge de travail.
Comment l’organisme fait face à 20x la demande en O2 en cas d’effort physique intense ? Comment transporter 20x plus d’O2 aux tissus et aux muscles qui le consomment ?
Le cœur peut augmenter son débit, mais pas plus de 5x
Augmenter le nombre d’Hb, passer de 15 à 18g/dL, mais c’est une adaptation qui se passe en altitude mais pas en cas d’effort physique (sauf si consommation d’EPO).
La solution consiste à augmenter l’extraction d’O2 au niveau des muscles et des tissus qui en ont besoin.
Au repos, c’est le cerveau et le foie qui sont les plus grands consommateurs d’énergie et donc d’O2.
En cas d’exercice physique qui mobilise de grandes masses musculaires, c’est le muscle squelettique qui va devenir le plus grand consommateur d’O2, y compris le diaphragme et les intercostaux qui peuvent atteindre 10% de la consommation d’O2 totale du corps. Le myocarde va battre à une fréquence plus élevé et augmente aussi sa consommation en O2.
En temps normal, l’inspiration est active et l’expiration passive. En cas d’exercice, l’expiration devient active grâce essentiellement aux muscles de l’abdomen. Cette expiration active génère des débits d’air plus importants.
Quand le sang passe plus vite, a-t-il le temps d’être encore bien rechargé dans les poumons ?
En temps normal, il faut 0,75 seconde pour qu’un globule rouge traverse un petit capillaire pulmonaire.
Le sang pauvre en O2 arrive dans les artères pulmonaire a une pression en O2 de 40mmHg, c’est-à-dire une saturation de 75%. Il faut 0,25s pour que ce sang puisse se recharger et atteindre une PaO2 de 90-100mmHg.
La diffusion d’O2 entre l’alvéole et le capillaire est donc très facile et très rapide car l’épaisseur entre les 2 n’est que de 0,3 microns et que la surface d’échange est de 100m2.
En cas d’effort physique, le temps de passage des globules rouges passe à 0,25s car le débit cardiaque augmente. Dans l’artère pulmonaire la pression d’O2 est plus basse que les 40mmHg puisque l’extraction d’O2 par les muscles a fortement augmenté. A l’effort, le globule rouge qui traverse le capillaire pulmonaire a tout juste le temps de passage nécessaire pour se recharger en O2.
Lors d’un effort, les poumons vont ventiler davantage. Au repos, on ventile 500ml x 12 par mn, donc 6L/mn.
A l’effort, on peut mobiliser toute la capacité vitale (5L). Et si on respire 30 fois par min, on atteint 150L/mn.
Pourquoi avoir besoin de ventiler plus lors d’un effort ?
A l’effort, on produit davantage de CO2 et il faut l’éliminer en ventilant.
Plus on fait un effort important, plus on consomme d’O2. Sur un schéma, la relation est linéaire.
A un certain moment, la courbe décroche. Ce qui signifie qu’on ventile plus que nécessaire. On hyperventile car l’effort physique est trop important. On a dépassé un seuil de consommation d’O2. On est en train d’atteindre la VO2 max et on produit beaucoup de lactate qui est un acide qui risque de modifier le pH de l’organisme. En hyperventilant, on rééquilibre le pH.
L’acide lactique
Pour un athlète, la consommation d’O2 augmente très fortement. Pour fournir des substrats à la mitochondrie qui en a besoin pour utiliser l’O2, il va devoir dégrader des hydrates de carbone (glucides). Cette dégradation va conduire à la formation d’acide lactique. On produit l’acide lactique pas par manque d’O2. A l’exercice, on atteint jamais l’état d’aérobiose.
Par l’entrainement, on va pouvoir retarder le moment où la courbe décroche et ainsi améliorer les performances sportives.
L’entrainement physique c’est d’abord la santé. Les gens qui ont une consommation d’O2 élevé ont une indépendance fonctionnelle plus élevé dans la vieillesse. On limite généralement le seuil d’indépendance fonctionnelle à une VO2 max de 15ml/kg par mn (soit environ 1L/mn).
Donc maintenir une consommation d’O2 durant le phénomène de vieillesse supérieure à ce seuil assure donc une indépendance fonctionnelle avec une meilleure qualité de vie.
Ce sont les muscles squelettiques qui constituent la plus grande limitation à l’effort physique maximale.
Cet article est un récapitulatif de la vidéo “L’effort physique augmente la consommation d’oxygène” de l’Université catholique de Louvain.