Bilan n°5 – Le corps humain et santé : l'exercice physique. - Nordnet

Bilan n°5 – Le corps humain et santé : l’exercice physique.
Objectifs de cette partie du programme :
- (TP n°21) découvrir les modifications physiologiques du système cardiorespiratoire lors d’un effort.
- (TP n°22) comprendre que c’est l’organisation anatomique du cœur qui dispose les circulations pulmonaire
et générale en série et impose une circulation du sang à sens unique.
- (TP n°23) découvrir la fonction des capillaires sanguins et les mécanismes qui leur permettent d’adapter la
circulation sanguine aux besoins des muscles actifs.
- (TP n°24) découvrir ce qu’est la pression artérielle et sa relation avec la fréquence cardiaque.
- (TP n°25) comprendre comment le système nerveux régule la valeur de la pression artérielle.
I) Des modifications physiologiques de l’organisme à un effort physique.
- TP n°21 – Effort physique et besoins des muscles. Les cellules musculaires, comme toutes les autres
cellules de l’organisme, ont besoin en permanence d’énergie. Les cellules produisent cette énergie
grâce à la respiration cellulaire qui utilise le dioxygène (O2) pour dégrader des nutriments (ex : le
glucose). Pour les cellules musculaires, une partie de l’énergie produite sert à leur contraction et
l’autre partie est perdue sous forme de chaleur.
Lors d’un effort physique, les cellules musculaires sont davantage sollicitées : leur besoin en énergie
est plus important. Un effort physique est donc associé à une consommation d’autant plus importante
de dioxygène et de nutriments que l’intensité de l’effort physique est importante. Toutefois, le débit
cardiaque et le débit ventilatoire ont des limites maximales qui déterminent l’effort physique maximal
que peut fournir l’organisme.
- Effort physique et adaptation du débit ventilatoire. Lors d’un effort physique, l’organisme augmente
le débit ventilatoire (Dv = Fr x V) en augmentant à la fois le volume d’air ventilé (V) et la fréquence
respiratoire (Fr). L’augmentation du débit ventilatoire permet d’augmenter la quantité de dioxygène
qui passe de l’air des poumons vers le sang afin de le recharger plus efficacement en O2.
- Effort physique et adaptation du débit cardiaque. Lors
d’un effort physique, l’organisme augmente le débit
cardiaque (Dc = Fc x VES) en augmentant à la fois le
volume d’éjection systolique (VES) et la fréquence
cardiaque (FC). L’augmentation du débit cardiaque
permet d’augmenter le débit de sang vers les poumons
(pour recharger le sang en O2) et vers les muscles actifs
(pour leur apporter plus d’O2 et de nutriments).
La respiration, une source d’énergie pour le muscle.
1 Équipe SVT - Julien Wittmer. Seconde - Cours bilan n°5.
Mots clés : travail musculaire,
puissance d’un effort physique,
fréquence ventilatoire, volume
courant, débit ventilatoire, fréquence
cardiaque, volume d’éjection
systolique, débit cardiaque.

- TP n°22 – Le cœur est un muscle appelé myocarde, qui se contracte rythmiquement. Le cœur est un
muscle creux dans lequel on distingue quatre cavités : deux oreillettes (droite et gauche) et de deux
ventricules (droit et gauche). Les parties droite et gauche du cœur sont séparées par une cloison
musculaire ce qui permet de séparer la circulation pulmonaire de la circulation générale.
- Les circulations pulmonaire et générale sont disposées en série car le sang qui entre dans la partie
droite du cœur est envoyé dans la circulation pulmonaire (où il se recharge en O2) avant de revenir
dans la partie gauche du cœur qui l’envoie alors dans la circulation générale pour irriguer tous les
organes. Cette disposition en série des deux circulations permet aux muscles (et autres organes) de ne
recevoir en permanence que du sang saturé en dioxygène.
- La circulation sanguine se fait à sens unique dans
l’ensemble du système cardiovasculaire (= cœur +
vaisseaux sanguins). En effet, dans le cœur des
valvules jouent un rôle de clapet anti-retour ce qui
impose un sens unique de circulation pour le sang :
des veines vers les oreillettes puis vers les
ventricules et enfin vers les artères.
La disposition en série des circulations
pulmonaire et générale.
- TP n°23 – Les capillaires sont de tout petits vaisseaux sanguins dans lesquels le sang circule très
lentement et dont la paroi très fine permet la diffusion rapide du dioxygène et des nutriments du sang
vers les cellules des organes.
- Les capillaires de la circulation générale reçoivent simultanément du sang artériel donc du sang
saturé en dioxygène et riche en nutriments : on dit que la circulation générale est une circulation en
parallèle. En effet, après avoir traversé les capillaires d’un organe le sang est appauvri en O2 et en
nutriments : c’est maintenant du sang veineux qui ne peut plus assurer les besoins des muscles et
autres organes. Ce sang veineux retourne dans la partie droite du cœur pour rejoindre la circulation
pulmonaire.
2 Équipe SVT - Julien Wittmer. Seconde - Cours bilan n°5.
Mots clés : circulation à sens unique,
circulation générale, circulation
pulmonaire, double circulation,
myocarde, oreillette, ventricule.
Rôle des valvules cardiaques dans la circulation à sens unique du sang.

- Les modifications de la circulation sanguine pendant un effort physique. Lors d’un effort physique,
les besoins des muscles sont beaucoup plus importants qu’au repos. Pour satisfaire les besoins des
muscles actifs certains organes ont leur débit sanguin qui diminue alors que celui des muscles actifs
augmente. Ces modifications sont dues à deux mécanismes complémentaires :
o Les artérioles qui irriguent les capillaires peuvent se contracter (= vasoconstriction) pour
diminuer le débit sanguin vers les capillaires d’un organe peu sollicité ou au contraire se
dilater (= vasodilatation) pour augmenter le débit sanguin vers un organe actif.
o La paroi de certains capillaires qui irriguent un organe contient
de petites fibres musculaires qui peuvent ouvrir ou fermer les
capillaires pour laisser passer plus ou moins de sang dans un
organe. Grâce à cette organisation anatomique, la répartition du
débit sanguin entre les organes est modifiée lors d'un effort
physique : les muscles actifs reçoivent beaucoup plus de sang
qu'au repos, alors que d'autres organes en reçoivent moins.
Irrigation sanguine d’un muscle au repos (a) et lors d’un effort physique (b).
II) La régulation nerveuse de la pression artérielle.
- TP n°24 – Notion de pression artérielle (PA). La pression artérielle est la force exercée par le sang sur
la paroi des artères. Lorsque l’on mesure la pression artérielle, on mesure la pression maximale ou
systolique et la pression minimale ou diastolique. La pression artérielle maximale ou systolique est
celle mesurée au moment de la contraction (= systole) du cœur, et la pression artérielle minimale ou
diastolique est celle mesurée entre deux contactions cardiaques lorsque le muscle cardiaque est au
repos (= diastole).
- Relation de la pression artérielle avec la fréquence cardiaque. La pression artérielle est
proportionnelle au débit cardiaque et donc à la fréquence cardiaque (voir le TP 21) : elle augmente
lorsque la fréquence cardiaque augmente et inversement. La pression artérielle (ses valeurs systolique
et diastolique) doit être maintenue dans d’étroites limites autour d’une valeur moyenne appelée
valeur consigne. Cette valeur consigne est en moyenne, pour une personne au repos, de 12 pour sa
valeur systolique et de 8 pour sa valeur diastolique (soit PA = 12 / 8).
- Lors d’un effort physique, les valeurs systolique et
diastolique de la pression artérielle augmentent car la
fréquence cardiaque augmente. Quelques minutes après
l’effort physique, les valeurs de la pression artérielle
retrouvent leur valeur de consigne ce qui implique un
système de régulation de la PA.
Coupes transversales de l’artériole
3 Équipe SVT - Julien Wittmer. Seconde - Cours bilan n°5.
Mots clés : artériole,
capillaire, circulation
en parallèle, veine.
Mots clés : pression artérielle,
pressions artérielles
diastolique et systolique,
valeur de consigne.

Enregistrement de la pression artérielle dans l’aorte.
TP n°25 – Les structures impliquées dans la régulation de la pression artérielle.
- Les structures impliquées sont nombreuses et ont des rôles bien définis. On distingue ainsi :
o les barorécepteurs qui sont des capteurs sensibles aux variations de la pression artérielle.
Ces capteurs sont situés dans la paroi de grosses artères juste à la sortie du cœur ;
o des nerfs sensitifs reliés aux barorécepteurs qui envoient des messages nerveux sensitifs
dans un centre nerveux localisé dans le bulbe rachidien qui intègre (= traite) la valeur de la
pression artérielle de façon à la maintenir proche de sa valeur de consigne ;
o deux nerfs moteurs qui relient le bulbe rachidien au cœur ce qui permet d’envoyer des
messages nerveux moteurs au cœur pour faire varier sa fréquence. Le cœur est donc un
effecteur, c’est à dire un organe qui réalise une action (des contractions) en réponse à un
signal (nerveux dans ce cas).
- Le cœur est un organe qui permet de modifier la valeur de la pression artérielle en modifiant la
fréquence de ses contractions (et donc indirectement le pouls).
o Si des messages nerveux sont envoyés, du bulbe rachidien au cœur, via le nerf
sympathique ceci provoque une augmentation de la fréquence cardiaque donc une
augmentation de la PA.
o Si des messages nerveux sont envoyés, du bulbe rachidien au cœur, via le nerf
parasympathique ceci provoque une diminution de la fréquence cardiaque donc une
diminution de la PA.
Le fonctionnement de la boucle de régulation de la pression artérielle.
- La boucle de régulation de la PA fonctionne ainsi :
o Si la valeur de la PA est supérieure à sa valeur consigne ceci est capté par les
barorécepteurs qui envoient l’information au centre nerveux bulbaire via les nerfs
sensitifs. Le centre bulbaire traite cette information et envoie des messages nerveux
moteurs au cœur via le nerf parasympathique. La fréquence cardiaque diminue alors et
la pression artérielle fait de même ce qui permet son retour à sa valeur consigne.
o Si la valeur de la PA est inférieure à sa valeur consigne ceci est capté par les
barorécepteurs qui envoient l’information au centre nerveux bulbaire via les nerfs
sensitifs. Le centre bulbaire traite cette information et envoie des messages nerveux
moteurs au cœur via le nerf sympathique. La fréquence cardiaque augmente alors et la
pression artérielle fait de même ce qui permet son retour à sa valeur consigne.
- Ces mécanismes constituent une boucle de régulation c’est à dire un système comprenant
des capteurs sensitifs, un centre intégrateur, et un effecteur. Ces structures communiquent
entre elles le plus souvent grâce à des nerfs sensitifs et moteurs pour maintenir une grandeur
de l’organisme autour d’une valeur consigne (PA, température corporelle, glycémie…).
4 Équipe SVT - Julien Wittmer. Seconde - Cours bilan n°5.

Mots clés : barorécepteur, boucle de
régulation, effecteur, centre nerveux
bulbaire, nerf parasympathique, nerf
sympathique.
Fin du programme de seconde.
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