Santé et secours · Corps humain
L’organisme pendant un effort physique
Pendant un effort, les muscles consomment davantage de dioxygène et de glucose. Pour les approvisionner, la fréquence cardiaque, la fréquence et l’amplitude respiratoires augmentent, et le sang est redirigé vers les muscles actifs.
Mis à jour le 4 min de lecture
L’étude de l’effort est un classique du collège (souvent en 5e en France) : on mesure son pouls et sa fréquence respiratoire au repos, puis après une course, et l’on cherche à expliquer les différences. La réponse tient en une idée : les muscles en activité ont besoin de plus d’énergie, et cette énergie est produite à partir de nutriments et de dioxygène.
Pourquoi les muscles ont-ils besoin de plus ?
Les cellules musculaires produisent leur énergie par la respiration cellulaire :
glucose + dioxygène → dioxyde de carbone + eau + énergie
Quand un muscle travaille davantage, il consomme plus de glucose et de dioxygène, et rejette plus de dioxyde de carbone et de chaleur. L’organisme doit donc à la fois apporter plus (O₂, glucose) et évacuer plus (CO₂, chaleur).
Les modifications pendant l’effort
| Paramètre | Au repos (adulte, ordre de grandeur) | Pendant un effort intense | Rôle |
|---|---|---|---|
| Fréquence cardiaque | 60 à 80 battements/min | Peut dépasser 170-180 battements/min | Augmenter le débit de sang |
| Débit cardiaque | Environ 5 L/min | Jusqu’à 20-25 L/min, plus chez les athlètes | Apporter plus de sang aux muscles |
| Fréquence respiratoire | 12 à 20 mouvements/min | 40 mouvements/min ou plus | Renouveler l’air plus vite |
| Volume d’air par inspiration | Environ 0,5 L | 2 à 3 L | Augmenter les échanges gazeux |
| Consommation de dioxygène | Environ 0,25 L/min | Plusieurs litres/min | Alimenter la respiration cellulaire |
| Température | Environ 37 °C | Peut dépasser 38-39 °C | Évacuée par la sueur |
La fréquence cardiaque maximale diminue avec l’âge ; une formule approximative souvent utilisée est 220 moins l’âge, avec de fortes variations individuelles.
La redistribution du sang
Pendant l’effort, les vaisseaux des muscles actifs se dilatent, tandis que ceux du tube digestif et des reins se resserrent. Les muscles, qui reçoivent environ 15 à 20 % du débit sanguin au repos, peuvent en recevoir plus de 80 % lors d’un effort intense. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est déconseillé de faire un effort violent juste après un gros repas.
Schéma décrit : le graphique de l’effort
Un graphique typique porte le temps en minutes en abscisse et la fréquence cardiaque en ordonnée :
- une phase de repos : courbe plate vers 70 battements/min ;
- au début de l’effort, la courbe monte rapidement puis atteint un plateau qui dépend de l’intensité ;
- à l’arrêt, la courbe redescend, d’abord vite puis plus lentement : c’est la récupération.
Plus une personne est entraînée, plus sa fréquence au repos est basse, plus la montée est modérée pour un même effort, et plus le retour au calme est rapide. On peut tracer une seconde courbe, la fréquence respiratoire, qui a la même allure.
Qui commande ces changements ?
Le système nerveux ajuste automatiquement le cœur et la respiration, sans que l’on ait à y penser : des capteurs détectent l’augmentation du CO₂ dans le sang et informent les centres du tronc cérébral, qui accélèrent la respiration (voir respiration). Le système nerveux sympathique et l’adrénaline accélèrent le cœur (voir fonctionnement du cœur).
Les limites et la fatigue
Chaque personne a une consommation maximale de dioxygène, la VO2 max, qui fixe le niveau d’effort qu’elle peut soutenir. Au-delà, les muscles produisent aussi de l’énergie sans dioxygène, ce qui ne peut durer que peu de temps. L’entraînement augmente la VO2 max, renforce le cœur et améliore la capillarisation des muscles.
Effort et santé
L’activité physique régulière est bénéfique pour le cœur, les os, le moral et le sommeil (voir recommandations d’activité physique). Pour la pratiquer sans danger : s’échauffer, s’hydrater, augmenter progressivement l’intensité. Une douleur dans la poitrine, un essoufflement anormal, des palpitations ou un malaise pendant l’effort imposent d’arrêter immédiatement et d’appeler le 15 ou le 112 (911 au Québec) si les symptômes persistent. Un avis médical est conseillé avant de reprendre un sport intense après une longue interruption ou en cas de maladie connue.
Erreurs fréquentes
- Dire que l’on respire plus vite « pour avoir plus d’air dans le sang » sans parler des muscles : le but est d’apporter le dioxygène aux cellules musculaires.
- Oublier le dioxyde de carbone : il faut aussi l’évacuer, et c’est lui qui stimule surtout la respiration.
- Croire que seul le cœur accélère : la respiration, la circulation et la sudation sont aussi modifiées.
- Penser que les courbatures sont dues à l’acide lactique : elles proviennent surtout de micro-lésions des fibres musculaires.
Exercice corrigé
Énoncé. Le pouls d’Hugo est de 72 battements/min au repos et de 150 battements/min après 5 minutes de course. Calcule l’augmentation en pourcentage et explique-la.
Corrigé.
- Augmentation : 150 − 72 = 78 battements/min. En pourcentage : 78 ÷ 72 × 100 ≈ 108 %. Le pouls a plus que doublé.
- Explication : pendant la course, les muscles des jambes consomment beaucoup plus de dioxygène et de glucose. Le cœur bat plus vite pour augmenter le débit sanguin et leur apporter ces besoins, tout en évacuant le dioxyde de carbone produit.
Questions fréquentes
Pourquoi transpire-t-on pendant l’effort ?
Les muscles produisent beaucoup de chaleur. L’évaporation de la sueur à la surface de la peau refroidit le corps (voir thermorégulation).
Pourquoi est-on essoufflé après l’arrêt de l’effort ?
L’organisme continue de consommer plus de dioxygène pendant quelques minutes pour reconstituer ses réserves d’énergie et éliminer les déchets accumulés.
Le cœur d’un sportif est-il différent ?
L’entraînement d’endurance agrandit et renforce le cœur, qui éjecte plus de sang à chaque battement : la fréquence au repos peut descendre sous 50 battements/min chez certains athlètes.