Physiologie de l'effort : cours de 1re EPPCS

Quand tu cours pour attraper un bus ou que tu soulèves une barre lourde en musculation, ton corps ne reste pas tranquille. Il change de fonctionnement, parfois en quelques secondes. La physiologie de l'effort étudie ces changements : ce qui se passe dans la circulation, la respiration, le muscle, et pourquoi l'organisme répond différemment selon le type d'effort.

Ce chapitre s'appuie sur ce que tu as déjà vu dans la préparation et l'entraînement physique, puis dans l'analyse de la performance. Là-bas, tu observais ce que fait un sportif et ce qu'il produit. Ici, tu regardes à l'intérieur : quelles transformations rendent cette performance possible, et où se trouvent ses limites.

Le cours suit cinq idées simples.

1. L'effort perturbe l'ensemble de l'organisme, avec la circulation du sang au premier plan.
2. Deux grandes familles d'efforts existent : l'effort statique et l'effort dynamique.
3. En effort dynamique, on peut mesurer l'oxygène consommé et le gaz carbonique rejeté.
4. L'entraînement transforme durablement l'organisme, en particulier le cœur.
5. Il existe une intensité au-delà de laquelle l'organisme ne tient plus son équilibre.

Un effort ne concerne pas seulement les muscles que tu utilises. Il provoque de fortes perturbations qui touchent toutes les grandes fonctions de l'organisme. Parmi elles, la circulation du sang est la plus concernée. ¹ C'est logique : un muscle qui travaille a besoin d'être alimenté, et c'est le sang qui transporte ce dont il a besoin.

Pour fournir l'énergie, trois ensembles de fonctions travaillent ensemble : le système cardiovasculaire, le système respiratoire et le système métabolique. Leurs réponses déterminent l'énergie disponible pendant l'exercice. ³ Imagine une équipe de relais : si un seul maillon ralentit, toute la chaîne ralentit.

Cette phrase est la clé du chapitre. Deux élèves peuvent se fatiguer autant l'un que l'autre, l'un en portant une charge très lourde quelques secondes, l'autre en courant un quart d'heure. Pourtant, ce qui se passe dans leur circulation n'a presque rien de commun. Pour analyser une situation sportive, la première question est donc toujours : de quel type d'effort s'agit-il ?

Observe un haltérophile avant de soulever sa barre. Il commence par une inspiration profonde. Sa glotte se ferme, ce qui coupe le passage de l'air. Son thorax et son abdomen se figent, la respiration restant bloquée. ¹ Ce blocage est la cause de la suite des événements.

Pourtant, la circulation dans les artères ne s'arrête pas. Le cœur gauche continue à les alimenter. Pendant les toutes premières secondes, cette alimentation se fait sous une forte pression, déclenchée par des réflexes dont le point de départ est le cœur droit. ¹

Retiens le paradoxe : le retour du sang vers le cœur est freiné, alors que les artères reçoivent un sang sous forte pression. Voilà pourquoi ce type d'effort sollicite la circulation de façon si particulière.

Contrairement à l'effort statique, la respiration continue. Tu peux donc suivre la façon dont le corps consomme et rejette des gaz. Les physiologistes mesurent le volume d'oxygène consommé et le volume de gaz carbonique rejeté. Ces deux mesures révèlent comment varient les paramètres de l'organisme pendant l'effort. ¹

Un effort répété ne laisse pas l'organisme indifférent. À la longue, l'adaptation produit un véritable conditionnement, à la fois anatomique et physiologique, des organes et de l'ensemble du corps. ¹ Ce conditionnement a surtout été étudié dans le domaine de l'entraînement sportif, où l'on peut le suivre de façon presque expérimentale. ¹

Concentrons-nous sur le cœur. L'aptitude cardiovasculaire s'améliore grâce à une adaptation du muscle cardiaque, le myocarde. Cette adaptation touche deux choses : le myocarde lui-même, qui s'épaissit de façon harmonieuse (c'est une hypertrophie harmonieuse), et sa commande nerveuse. ²

L'organisme possède des mécanismes pour garder ses grandeurs internes stables pendant l'exercice. On appelle cette stabilité l'homéostasie. Mais ce maintien a une limite. Au-delà d'une certaine puissance d'exercice, l'organisme n'arrive plus à préserver son homéostasie. Il montre alors une insuffisance d'adaptation fonctionnelle, qui se traduit par une dérive progressive de différentes variables biologiques et physiologiques. ³

Cette idée soulève une question utile pour l'entraînement : existe-t-il une puissance maximale à laquelle toutes les variables restent stables ? Une équipe de chercheurs, dans une étude publiée par l'INSEP, a testé une piste. Ils ont vérifié si la puissance à laquelle la lactatémie (le taux de lactate dans le sang) reste stable est aussi celle où toutes les autres variables physiologiques restent constantes pendant l'exercice. ³ Si cela se vérifie, cette puissance serait la puissance maximale d'état stable physiologique : l'effort le plus intense que l'organisme peut soutenir en conservant son équilibre, côté physiologique comme côté biologique. ³

Au lycée, on te demande d'analyser une situation, pas de réciter. Voici une démarche qui s'appuie sur tout le chapitre.