Pratique%20Sant

1
Pratique SantéDéterminants de la condition
physique

• Philippe Connes (MCU)
• Université des Antilles et de la Guyane

2

• CM 16h30 18h30 le mardi
• Endurance cardiovasculaire aptitude physique
  aérobie 22/02
• Force musculaire, endurance musculaire et
  souplesse 01/03
• Substrats énergétiques à lexercice obésité
  réserves de masse grasse diabète non
  insulinodépendant 08/03
• TD exercices / CM, le mardi
• 01/03 8h00-12h00
• 08/03 10h00-12h00
• 15/03 8h00-12h00
• Evaluation (si cest moi)
• 1 question de cours
• 1 ou 2 exercices

3
Endurance cardiovasculaire aptitude physique
aérobie

• CM1

4
1. Rappels sur le muscle et la contraction
musculaire
5
Dès quil y a mouvement
Besoin dATP
6
Contraction dun sarcomère glissement des
filaments dactine sur les filaments de myosine
7
ADP
ADP
Tête de myosine configuration haute énergie
Pi
Pi
Libération dADP et de Pi
2) Phase active la tête de myosine pivote et se
replie en tirant lactine
1) La tête de myosine se lie à lactine
ATP
ADP
ATP
Pi
Hydrolyse de lATP
Tête de myosine configuration basse énergie
4) Mise sous tension de la tête de myosine quand
lATP est dissocié en ADP et Pi
3) Détachement de la tête de myosine pendant
quune nouvelle molécule dATP sy attache
8
Glissement de lactine sur la myosine
Réserves dATP pour effort de 1-2 s. Nécessiter
dautres substrats pour régénérer ATP
9
1. Anaérobie alactique
ATP CP Puissance très importante (pic rapide,
ms), Capacité faible (lt 8 -10 s)
2. Anaérobie lactique
Glycolyse anaérobie Puissance élevée (Pic
6s), Capacité moyenne (90 -12à s)
3. Aérobie
Voie oxydative Puissance faible (Pic 140 s),
Capacité très importante (des heures)
Saut
400 m sur piste
Puissance/énergie
3000 m sur piste
1
2
3
Marathon
10 s
30 s
60 s
2 min
15 min
10
Facteur le plus connu de laptitude physique
aérobie
Consommation maximale doxygène
VO2max (ml/kg/min ou l/min)
11
2. VO2max
12
VO2max
Débit maximal dutilisation de lO2 par les
tissus au cours dun exercice physique. Dépend
de facteurs centraux (apport dO2 au niveau des
tissus) et périphériques (utilisation de lO2).
Indice de la santé cardio-respiratoire. Très
utilisé pour le suivi de la performance (fixe une
limite gt), de lentraînement mais aussi en
pathologies.
13
Hill et Lupton (1923) postulaient déjà à propos
de la VO2max  1) il existe une limite
supérieure de la VO2. 2) il y a des différences
interindividuelles dans les valeurs de
VO2max. 3) avoir une VO2max élevée est un pré
requis pour être performant en endurance (en
course à pied, fond et demi-fond notamment) 4)
la VO2max est principalement limitée par la
capacité du système cardio-respiratoire à
transporter lO2 vers les muscles.
14
Facteurs limitant de VO2max
Daprès Bassett et Howley, 2000
15
Pathologies pulmonaires. Œdème pulmonaire nuit à
la diffusion de lO2 des alvéoles vers les
capillaires.
Sang appauvri (moins dO2)
VO2max ?
16
Capacité du système cardio-vasculaire à
transporter lO2. Equation de Fick VO2 (FC
Ves) D(A-v)O2
VO2max limitée surtout par Qcmax (FC Ves)
17
Daprès Saltin et coll, 1968 (in Basset et
Howley, 2000)
Rôle du débit cardiaque maximal et de D(A-v)O2
18
Rôle de la capacité de transport de lO2
Daprès Connes et al (2004)
19

• Capacité dextraction de lO2 par les muscles
• Densité mitochondriale
• Activités enzymatiques mitochondriales

20
Si altération dun de ces facteurs
VO2max ?
21
Détermination de la VO2max

• Epreuve deffort triangulaire (intensité
  progressive et maximale)
• Vélo, tapis roulant, test de Luc Léger (direct
  ou indirect)
• Paramètres cardio-respiratoires (VO2, VCO2, QR,
  VE, FC).

22
Différences de VO2max en fonction de la
population étudiée
Daprès Connes et al (2004)
23
3. Autres critères de laptitude physique aérobie
et de la santé cardio-vasculaire
24
La VO2max nest pas le seul déterminant de
laptitude physique aérobie et dune bonne santé
cardio-respiratoire
Au cours de ce type deffort, différents
paramètres sont mesurées en cycle à cycle et
rendent compte de létat de santé et de la
condition physique
I
Equivalent en O2 et en CO2 (VE/VO2 et VE/VCO2)
efficacité respiratoire FC et pouls dO2
(VO2/FC) efficacité et rendement
cardiaque Puissance/VO2 Equivalent watt Gaz
du sang (PaO2, HCO3-, pH, PaCO2, SaO2,)
hypoxémie, déséquilibre acido-basique,.
25
3.1. Seuils ventilatoires
26
La notion de seuil ventilatoire (SV1 et SV2)
Au cours dun effort triangulaire, on suit
lévolution de VE (VE/VO2, VE/VCO2 et VCO2/VO2)
on observe 1 (parfois 2) décrochages de VE.
27
La notion de seuil ventilatoire 1 (SV1)
VE ??
Comme lintensité ?
Glycolyse ?
Filières énergétiques
ATP
Acide pyruvique ?
Acide lactique ?
Sang La- et H
HCO3- H CO2 H2O
Diffusion hors du muscle (sang).
28
La notion de seuil ventilatoire 1 (SV1)

• Les H sont pris en charges par les systèmes
  tampons.
• décrochage de VE
• VCO2/VO2 ? (va dépasser 1)
• VE/VCO2 reste car VE ? mais VCO2 aussi
• VE/VO2 ?
• Très utilisé dans le domaine du sport
  (entraînement) et en pathologie

29
La notion de seuil ventilatoire 2 (SV2) seuil
de décompensation de lacidose métabolique
VE ????
Comme lintensité ? encore
Filières énergétiques
ATP
Acide lactique ? encore
Les systèmes tampons ? suffisants. Donc, H et
pH ?.
Nouvelle stimulation de VE
30
La notion de seuil ventilatoire 2 (SV2)

• Les systèmes tampons sont saturés. Tous les H
  ne sont pris en charges par les systèmes tampons.
  
• nouveau décrochage de VE
• VE/VCO2 ? car VE ? mais VCO2 naugmente pas plus
• VE/VO2 ? de nouveau
• Il sert surtout aux sportifs. Il nest pas
  utilisé en pathologie (difficile à déterminer).

31
Lutilité du seuil ventilatoire SV1

• utilisée chez les sportifs endurants (période de
  reprise et foncière) / planification et suivi de
  lentraînement
• également appelé seuil dadaptation ventilatoire
• la production dacide lactique et lacidose
  métabolique sont compensés. SV1 correspond à une
  intensité pour laquelle leffort peut être
  maintenu durant des heures (sans souffrir).
  Leffort pourrait être limité par lépuisement
  des réserves de glycogènes (très long)
• Plus SV1 est élevée, plus laptitude physique
  aérobie est bonne . SV1 est donc très utile en
  pathologies (Beaver et coll, 1986 Sue et coll,
  1988).

32
Evolution de SV1 / population

• Vieillissement VO2max ? (activité enzymatique
  ?, prise de poids, FCmax ?). Ainsi, SV1 et
  VO2max sont très proches. Problème même le fait
  de marcher devient très coûteux car à SV1, on est
  presque à VO2max.
• pathologies pulmonaires et cardiaques SV1 très
  bas (VO2max aussi). Ainsi, le moindre effort se
  trouve au dessus de SV1 et devient assez vite
  pénible.
• But ré-entraîner les patients à SV1 (FC
  correspondante) pour augmenter SV1 et permettre
  une plus grande autonomie / efforts quotidiens.

33

• Etudier SV1 plutôt que VO2max constitue un
  avantage car les paramètres sous-maximaux sont
  plus faciles à déterminer que les paramètres
  maximaux, surtout chez les malades.
• De plus, il est plus intéressant de suivre des
  indices de santé cardio-respiratoire sous
  maximaux (SV1) car ils reflètent mieux les
  réponses physiologiques induites par les efforts
  quotidiens (faire le ménage, faire les courses,).

34
3.2. La cinétique de consommation dO2
(cinétique de VO2)
35
Transition repos exercice à charge constante
(rectangulaire ? triangulaire)
rHuEPO ET CINETIQUE DE VO2
En début dexercice VO2 augmente avec un certain
retard par rapport aux besoins énergétiques du
muscle déficit dO2
Adaptation du métabolisme oxydatif musculaire
Hill et Lupton (1923)
36
Phase rapide de VO2
Etat stable de VO2
37
Lors de la phase rapide de VO2, les personnes
réalisent leur effort en faisant appel aux
filières énergétiques anaérobie (PCr, ATP,
glycolyse) et cest pourquoi, on note un déficit
dO2, Lidéal est de raccourcir cette phase
pour sadapter plus vite (mise en route des
processus aérobies le plus rapidement possible).

• A larrêt de lexercice, toutes ces personnes
  seront marquées par une dette dO2 qui permet
  (entre autre) de
• reconstituer les réserves énergétiques utilisées
  lors de la phase rapide de VO2
• déliminer le lactate provenant de la glycolyse
  anaérobie de la phase rapide de VO2.

38
Déficit dO2 et dette dO2 (exercice modérée à
charge constante)
VO2 (l.min-1)
3. Délai pour la mise en route des processus
aérobies
4. Déficit dO2
7. Dette dO2
6. Excès de VO2 post-exercice
1. VO2 au repos
5. Fin dexercice
2. Début dexercice
Temps (min)
39
Facteur(s) limitant(s) lors de la phase rapide
Facteurs centraux apport dO2 aux muscles
(Hughson et coll, 1996)
Action mutuelle entre le système
cardiorespiratoire et les muscles squelettiques
(Tschakovsky et Hughson, 1999)
?
Facteurs périphériques utilisation de lO2 par
les muscles (Grassi et coll, 1996)
DEBAT SCIENTIFIQUE
40

• Bien quil y ait débat sur les facteurs limitant
  de la phase rapide de VO2, son étude donne des
  indications sur la condition physique et
  laptitude physique aérobie des sportifs et des
  personnes malades.
• Si lexercice réalisée est modérée (lt SV1), la
  limitation de la phase rapide de VO2 est plutôt
  liée à des facteurs musculaires (inertie
  mitochondriale) (Grassi et coll, 1996 et 1998
  Jones et coll, 2003).
• Si lexercice réalisée est intense (gt SV1), la
  limitation de la phase rapide de VO2 est fonction
  de lapport dO2 aux muscles et de la capacité
  dutilisation de lO2 par les muscles
  (Tschakovsky et Hughson, 1999).

41
Cinétique de VO2

42

• Plus la phase rapide de VO2 est courte, plus les
  sujets sadaptent rapidement à lexercice signe
  dune bonne adaptation. Le déficit dO2 est
  moindre.
• Si la phase rapide de VO2 est ralentie, cest un
  signe dintolérance à leffort.
• Après la phase rapide de VO2 deux possibilités
  qui dépendent de lintensité dexercice et de la
  population
• Etat stable
• Composante lente de VO2

43
Evaluation de laptitude physique aérobie et
intolérance à leffort Test rectangulaire
Composante lente
Déficit en O2
Etat stable théorique
Transition Repos/exercice
Phase rapide
Lorsque intensité gt SV1 (Poole et al, 1991). A2
influence tolérance à leffort (Whipp, 1994).
44

• Après la phase rapide de VO2, deux possibilités
  
• Etat stable si intensité lt SV1.
• On peut alors étudier la balance des substrats
  (utilisation des glucides et lipides). Important
  chez les obèses et diabétiques.
• 2. Composante lente de VO2 si intensité gt SV1.
• Cela correspond à un excès de consommation dO2
  par rapport à létat stable théorique.
• Si lintensité est très élevée, il peut y avoir
  une augmentation de VO2 jusquà VO2max et
  lépuisement.
• Plus lamplitude de la composante lente de VO2
  est importante, plus les sujets risques de mal
  tolérer leffort

45
Modélisation de la CINETIQUE DE VO2 (phase rapide
et phase lente)
CINETIQUE DE VO2 (70 PMA gt SV1) (Barstow et
Mole, 1991) VO2 (t) VO2(BL)
A2 1 - e -(t TD2) / t2
A1 1 - e -(t TD1) / t1
46

• Interprétation des paramètres de la cinétique de
  VO2
• Létude de la cinétique de VO2 a lavantage de
  recourir à lutilisation dexercices
  sous-maximaux. Mieux adaptés / pathologies (comme
  pour SV1)
• t1 constante déquilibre de la phase rapide. Si
  élevée, déficit dO2 important, aptitude physique
  aérobie et condition physique altérées
• t1 A1 correspond à DO2
• A2 amplitude de la composante lente de VO2.
  Détermine le maitient et la tolérance dun
  effort.
• Diabétique non insulino-dépendant t1 élevée
• Insuffisants cardiaques et BPCO t1 élevée
• Porteurs du trait drépanocytaire A2 élevée

47
Cinétique de VO2 chez les porteurs du trait
drépanocytaire / sujets contrôles (Connes et al,
soumis)
48
.
Déterminants de la Composante lente de VO2
20-25 max Candau et al. 1998 Carra et al. 2003
.
DVO2
Borrani et al, 2003
49
3.3. Test de marche de 6 minutes
50
Test de marche de 6 min

• Test utilisé pour évaluer laptitude la
  condition physique dans certaines populations
• Test bien adapté pour des personnes âgées
  (Troosters et coll, 1999 Kervio et coll, 2003
  Simar et coll, 2004)
• But du test parcourir la plus grande distance
  en marchant pendant 6 minutes. Répétition du test
  2 fois avec suffisamment de récupération entre
  les 2 sessions 1) sans appareillage et 2) avec
  analyse des paramètres cardiorespiratoires).
• Analyse des réponses cardiorespiratoires
  (VE/VO2, VE/VCO2, VO2/FC,)

51
Intensité à SV1 correspond à intensité durant un
test de 6 minutes.
Daprès Simar et coll (2004)
Test de 6 minutes utile / prescription et /
réhabilitation - réentraînement
52
4. Les déterminants de laptitude physique
aérobie santé cardiovasculaire (et musculaire)
condition physique
53
FCmax et Vesmax
Hb et SaO2
Extraction musculaire dO2
Fatigue muscles respiratoires et/ou recrutement
fibres II
Densité capillaire
Enzymes oxydatives
D(a-A)O2 et Qc
Inertie mitochondriale
QCmax
D(A-v)O2
SV1
Cinétique de VO2
VO2max
Aptitude physique aérobie santé cardiovasculaire
(et musculaire)condition physique
Performance sportive
Intérêt dans différentes pathologies
Economie de course - marche
Analyser aussi les équivalents respiratoires, le
pouls dO2.
54
Intérêt de ces différents tests

• Mise en évidence et objectivation dun problème
  chez une personne en bonne santé apparente ou
  chez un malade.
• Suivi de lévolution de la forme physique et de
  la santé cardiovasculaire (et musculaire) dun
  patient au fil des mois et années.
• Aide à la mise en place de stratégies de
  réentraînement définition des intensités, des
  volumes et du type dexercice.

55
Bibliographie

• Perrey et Candau (2002)
• Bassett et Howley (2000)
• Jones et Carter (2002)

56
Force musculaire, endurance musculaire et
souplesse

• CM2

57
1. Rappels sur les types de fibres musculaires
58
Les types de fibres musculaires
Fibres ST I Fibres FTa IIa Fibres FTb IIb
Diamètre Faible Important Important
Couleur (Myoglobine) Rouge (élevée) Rose (intermédiaire) Blanche (faible)
Vascularisation Importante Intermédiaire Faible
Propriétés contractiles Faible et longue Intermédiaire Forte et brève
Activité ATPasique
Source ATP Oxydation glycolyse Glycolyse
Enzymes anaérobies Faible Intermédiaire Forte
Fatigabilité
Enzymes Krebs
Nbre Mitochondries
Métabolisme Aérobie Mixte (A G) Glycolytique
59
2. Lendurance musculaire
60
Endurance musculaire

• Définition
• Capacité psychique et physique à résister à la
  fatigue (Weineck, 1992)
• Endurance psychique capacité à prolonger le
  plus longtemps possible un effort qui contraint à
  larrêt de lexercice ( Frey, 1977)
• Endurance physique capacité de tout
  lorganisme ou dune de ses parties à résister à
  la fatigue (Frey, 1977)

61
Différentes formes dendurance musculaire

• Endurance générale et locale (spécifique)
  fonction de la masse musculaire mise en jeu (gt ou
  non à 1/6)
• Endurance (capacité) anaérobie et aérobie
  fonction des filières énergétiques mise en jeu.
  800 m ? marathon
• Endurance-force, endurance-vitesse et
  endurance-explosive fonction des formes motrices

62
A) Lendurance musculaire locale

• Sous division
• A.1) Endurance musculaire locale aérobie
  dynamique
• A.2) Endurance musculaire locale aérobie statique
• A.3) Endurance musculaire locale anaérobie
  dynamique
• A.4) Endurance musculaire locale anaérobie
  statique

63
A.1) Endurance musculaire locale aérobie dynamique
Effort qui active un groupe musculaire faible à
moyen (1 bras ou 1 jambe) et réalisé de manière
aérobie (Hollmann et Hettinger, 1980)

• Facteurs déterminant qui sont influencés par
  lentraînement
• Types de fibres avantage pour FI (ST) car
  mieux vascularisées, plus grande capacité
  oxydative et densité mitochondriale, activité
  enzymes oxydatives
• Lapport dO2 rôle de la vascularisation,
  Hb, myoglobine, Q
• Réserves dénergie glycogènem suffisante
  pour maintenir un effort intense longtemps,
  triglycérides
• Coordination inter et intra-musculaire

64
A.2) Endurance musculaire locale aérobie statique
La contraction dun petit groupe musculaire lt 15
de force maximale isométrique, nempêche pas la
circulation sanguine locale de seffectuer dans
les muscles soumis à leffort. Dans ce cas, les
besoins énergétiques sont couverts pas le
métabolisme oxydatif (aérobie)
Si gt 15 de force maximale ischémie locale.
Filière anaérobie devient prédominante
(production dacide lactique ?).
65
A.3) Endurance musculaire locale anaérobie
dynamique
Mise en jeu quand 1/6 à 1/7 de lensemble de la
musculature exerce une force appliquée contre une
résistance de lordre de 50 à 70 (ou plus) de la
force maximale isométrique (Hollmann et
Hettinger, 1980)

• Facteurs déterminant qui sont influencés par
  lentraînement
• Types de fibres
• Réserves dénergie phosphagènes (PCr et ATP)
  et glucose (glycolyse anaérobie)
• Activité des enzymes anaérobies (CK ,PFK, LDH).
• Pouvoirs tampons du muscle et du sang / acidose
  (acide lactique) rôle des MCTs.

66
A.4) Endurance musculaire locale anaérobie
statique
Deux situations a) maintien dune charge
nécessitant plus de 15 de la force isométrique
maximale b) contractions musculaires répétées de
plus de 50 de la force maximale isométrique,
durant lesquelles la durée de leffort statique
est si longue que la portion dynamique du travail
négligeable.

• Facteurs déterminant qui sont influencés par
  lentraînement
• Même que pour A.3

Plus la force statique mise en jeu est élevée,
plus la durée de maintien dépend du niveau de la
force maximale (Dolgin et Lehmann, 1929). Notion
importante / pathologies et vieillissement.
67
Attention / endurance musculaire anaérobie
statique locale Si contraction statique durée
gt 5 s, réactions cardio-pulmonaires ? FC,
pression systolique et diastolique.
Ce type dentraînement doit être utilisée avec
beaucoup de précautions dans la réhabilitation
des patients souffrant de problèmes cardiaques
68
B) Lendurance musculaire générale (gt 1/6 masse
musculaire)

• Sous division
• B.1) Endurance aérobie de courte durée
• B.2) Endurance aérobie de moyenne durée
• B.3) Endurance aérobie de longue durée

69
B.1) Endurance aérobie de courte durée

• Durée 2 à 10 min
• Fonction de aptitude physique aérobie mais aussi
  du métabolisme énergétique anaérobie (exercices
  de 2 min). Plus leffort est long, plus la
  proportion du métabolisme aérobie est importante.
• Facteurs déterminants ceux du métabolisme
  aérobie (surtout VO2max) ceux du métabolisme
  anaérobie (cités précédemment).

70
B.2) Endurance aérobie de moyenne durée

• Durée 10 à 30 min
• Sollicitation prédominante du métabolisme
  aérobie. Utilisation surtout des glucides par
  voie oxydative.
• Facteurs déterminants ceux du métabolisme
  aérobie (surtout VO2max, SV2 et cinétique de VO2)

71
B.3) Endurance aérobie de longue durée

• Durée gt 30 min
• Sollicitation du métabolisme aérobie.
  Utilisation des glucides et lipides par voie
  oxydative (fonction de intensité et de durée).
• Facteurs déterminants ceux du métabolisme
  aérobie (surtout SV1, mais aussi VO2max, SV2 et
  cinétique de VO2)

72
Lendurance aérobie de moyenne et longue durée
participe à lautonomie dans la vie de tous les
jours. Amélioration des fonctions cardiaque,
circulatoire et respiratoire (des plus de 60 ans)

• Méthodes dentraînement de cette qualité
• a) Fartlek (Holmer, 1945) jeu dallures (course
  marche,)
• b) Aérobic (Cooper, 1968) travail purement
  aérobie à une FC 150 pulsations/min
• c) Jogging (Lydiard, 1962) course lente
• d) Circuit-training (Morgan et Adamson, 1956)
  réalisation dun circuit comprenant plusieurs
  exercices (reprise en musculation) dintensité
  très moyenne (nombre de répétitions dun exercice
  50 de la répétition maximale). Répétition du
  circuit 3 fois.
• e) cross-promenade (Mollet) en pleine nature,
  faire un peu de course, de marche, de
  trottinement, dassouplissement, de renforcement
  musculaire.

73
3. La force musculaire
74
La force musculaire faculté à vaincre une
résistance extérieure ou de sy opposer grâce à
la contraction musculaire

• Facteurs déterminants de la force musculaire
• Facteurs morphologiques (longueur des leviers
  osseux, direction du tendon/levier osseux quil
  mobilise)
• Nombre dunités motrices (UM) et de fibres/UM
• Typologie (FI, FIIa, FIIb)
• Réserves énergétiques et activités enzymatiques
• Facteurs neuromusculaires (recrutement
  spatio-temporel des UM coordination inter et
  intra-musculaire)

75
Lunité motrice