 |
| ACCUEIL | La circulation |
|
Pour que le corps puisse se maintenir en vie, chacune de ses cellules doit recevoir un apport continu de nutriments et d'oxygène. Dans le même temps, le dioxyde de carbone et les autres déchets du métabolisme produits par les cellules doivent être collectés et éliminés. Cette double fonction est assurée par l'appareil circulatoire. Organisation de l'appareil circulatoire Le système circulatoire comprend un ensemble de tuyaux dans lesquels circule le sang. Il est organisé de façon que le circuit forme une boucle. Le sang suit toujours le même trajet: il part du coeur par les artères, passe dans les capillaires et revient au coeur par les veines. Il existe deux circuits: La petite circulation (circulation pulmonaire) Le sang part du coeur droit par l'artère pulmonaire pour aller se régénérer dans les poumons et revient au coeur gauche par les quatre veines pulmonaires. La grande circulation (circulation systémique) Le sang part du coeur gauche par l'aorte, assure ses fonctions dans le corps entier et revient au coeur droit par les veines caves inférieures et supérieures. Dans la grande circulation on note trois dérivations importantes:
Le cœur: Anatomie Le coeur est un muscle creux, situé au milieu de la poitrine et logé entre les deux poumons. Il a la forme d'une poire mesurant environ 13 centimètres de long sur 8 de large. Son poids chez un adulte moyen est d'environ 500 grammes. Il est recouvert d'un sac fibreux: le péricarde. Ses parois sont constituées de fibres musculaires et forment le myocarde. Chez l'homme, le coeur est constitué de deux parties ne communiquant pas entre elles: le coeur droit et le coeur gauche. Chaque coeur est constitué d'une cavité supérieure: l'oreillette, et d'une cavité inférieure: le ventricule. L'oreillette et le ventricule sont séparés par une valve. Dans l'oreillette droite s'abouchent les veines caves inférieures et supérieures. Dans l'oreillette gauche, les veines pulmonaires. Du ventricule droit part l'artère pulmonaire, du ventricule gauche l'aorte. Le myocarde possède son propre système circulatoire: les artères et veines coronaires. La mécanique cardiaque La révolution cardiaque Le coeur est le siège de changements périodiques de forme. On constate une contraction des oreillettes suivie de celle des ventricules et enfin un repos général du coeur. La contraction des oreillettes ou des ventricules est nommée: systole, le repos: diastole.Ces phases se déroulent comme suit:
Ce cycle se répète continuellement. Durée et fréquence de la révolution cardiaque Chez l'homme elle est d'environ 120/130 pulsations par minute à l'âge de 1 an, et se fixe vers 75 à 20 ans (nettement moins chez un sportif). L'hémodynamique intracardiaque Le coeur, par ses contractions, crée dans ses cavités des pressions, de sorte que sang suit toujours le même trajet. Le remplissage des cavités Il s'accomplit pendant la diastole. Celui de l'oreillette commence dès le début de la systole ventriculaire. Celui du ventricule s'effectue à l'ouverture des valves auriculo-ventriculaires. Le ventricule reçoit du sang tout au long de la diastole et pas seulement au moment de la systole. Le débit cardiaque Le débit du coeur est égal au volume de sang expulsé. Chez l'homme et au repos, le volume d'éjection systolique est en moyenne de 70 millilitres. A la fréquence cardiaque de 70/80 pulsations, le débit est alors de 5 à 6 litres par minute. Variations du débit Le débit cardiaque présente des variations physiologiques
L'appareil cardiovasculaire à l'effort L'endurance est une aptitude physique de base. Elle consiste à faire supporter au système cardiovasculaire un effort prolongé avec une fréquence cardiaque aux environs de 150 pulsations par minute. D'acquisition longue, elle se maintient longtemps et permet à l'athlète de développer d'autres aptitudes physiques. Le système cardiovasculaire s'adapte à ce type de travail qui est un effort dynamique. Il est caractérisé par des contractions et relâchements musculaires ainsi que par une fréquence respiratoire élevée. Conséquence de l'endurance sur l'appareil cardiovasculaire La fréquence cardiaque Au début de l'effort, Le rythme du coeur s'accélère rapidement. L'accélération la plus importante se fait en moins d'une minute. Ensuite, pendant le travail, la fréquence cardiaque se stabilise. Si l'exercice est intense, une seconde accélération peut avoir lieu. La fréquence cardiaque maximum est égale à 220 pulsations par minute. La circulation veineuse et pulmonaire Pendant l'effort, le débit veineux augmente (effet dû à la vasoconstriction des veines). Au niveau des poumons, toutes les alvéoles pulmonaires se trouvant dans la partie supérieure (qui ne sont pas ventilées au repos) se mettent au travail, afin que le sang y subisse l'hématose (oxygénation du sang). Adaptation de l'appareil cardiovasculaire à l'effort Au début de l'exercice Il se produit une levée du frein vagal (diminution du système parasympathique et augmentation du système sympathique) le coeur va donc battre plus vite. Les influx nerveux proviennent des centres psychomoteurs avant d'atteindre le coeur. Cette phase est appelée 'accrochage cardiaque'. Dans les premiers temps de l'exercice Au niveau des muscles en activité, l'augmentation du métabolisme va dilater les artérioles et provoquer une ouverture de tous les capillaires sanguins. Au niveau des muscles au repos, les artérioles vont entrer en vasoconstriction. Pendant l'effort, le revêtement cutané entre en vasodilatation, afin d'augmenter le débit sanguin, ce qui facilite l'évacuation de la chaleur produite par la contraction musculaire. La phase d'entretien Le rythme cardiaque reste stable. La tachycardie est due à l'action des métabolites sur les centres chémorécepteurs. La chaleur agit directement comme cardio-accélérateur et localement comme vasodilatateur. Le retour au calme A la fin de l'exercice, le coeur reprend son rythme normal en deux temps:
Pendant cette phase, on observe une persistance de la tachycardie qui est indispensable. Elle représente le paiement de la dette d'oxygène. La durée du retour au calme sera fonction des paramètres suivants:
Variation de la pression artérielle à l'effort Au cours de l'effort, un régime tensionnel s'établit, un compromis entre l'hypertension du territoire en vasoconstriction et les à-coups freinateurs et hypotenseurs du système cardio-modérateur. Mise en train L'augmentation de la pression artérielle coïncide avec l'augmentation de la fréquence cardiaque et de la ventilation pulmonaire. La pression artérielle atteint 21/10 à 21/12 cm de mercure en 4 minutes. Le second souffle Au bout de 10 minutes, la pression artérielle se stabilise autour de 18/11 cm de mercure. Le retour au calme Un athlète bien entraîné retrouve sa tension normale en 45 minutes pour une course de 5000 mètres. Si l'épreuve à été difficile, la tension maximum baisse légèrement et revient à la normale entre 2 et 4 jours. Effets de l'endurance à long terme sur le coeur Augmentation du volume cardiaque Le coeur comme tout autre muscle est susceptible de grossir à l'effort. Le coeur du sportif est globuleux et témoigne de la bonne adaptation à l'effort. On constate souvent que le coeur gauche est hypertrophique par rapport au coeur droit, avec tendance à se coucher sur le diaphragme. Cette hypertrophie est due à un plus grand développement de sa musculature et à l'augmentation de ses cavités. A la cessation de l'entraînement, il reprendra sa grosseur initiale. La force des contractions Chez le sportif, la qualité du myocarde donne des contractions puissantes qui permettent un meilleur volume d'éjection systolique. La bradycardie C'est le paramètre le plus important, lors de l'acquisition de l'endurance. Elle entraîne une réduction de la fréquence cardiaque au repos, tout en gardant la fréquence cardiaque maximum. La différence, entre la fréquence maximum et minimum permet une fourchette d'utilisation plus grande. Cette différence a pour origine une augmentation du tonus vagal. Prise de pouls C'est le seul signe pratique sur le terrain qui permet de définir l'aptitude physique dans laquelle l'effort a été effectué. La prise de pouls fiable est la prise du pouls radial, car celle du pouls carotidien peut être faussée par l'écrasement de la veine jugulaire. Pour prendre le plus avec une plus grande précision, l'utilisation d'un cardiofréquencemètre est conseillée (voir cardiofréquencemètre). Adaptation de l'appareil circulatoire à l'effort statique Pendant ce type d'effort, la cage thoracique est fixe, sur des poumons remplis d'air, la glotte étant fermée. La cage thoracique devient alors un point d'appui. Modifications de la circulation périphérique A la contraction statique des muscles, la vitesse du sang est ralentie. Le sang artériel est refoulé et le retour veineux diminué. Le coeur recevant peu de sang augmente sa fréquence. A l'arrêt de l'exercice, il se produit un à-coup circulatoire. Une grande quantité de sang arrive au coeur, celui-ci augmente sa fréquence et la pression chute. Ensuite, tout se régularise, la pression remonte pour redescendre lentement lors du retour au calme. Ce coup de bélier est préjudiciable pour certains territoires amortisseurs comme le cerveau. Pendant l'effort, la vitesse circulatoire pulmonaire est ralentie du fait de l'importante pression intra-thoracique. Le coeur droit lutte contre cette pression accrue, ce qui lui est préjudiciable. In order to survive, each cell of the body must continually receive nutriments and oxygen. In the same time, the carbon dioxide and the other waste of the metabolism produced by cells must be collected and eliminated. This double function is assured by the circulatory system.
Organization of the circulatory system The circulatory system is composed of various tubes in which blood flows. It is organized so that the circuit forms a buckle. Blood always follows the same way: it goes from the heart through arteries, into capillaries and comes back to the heart trough the veins. There are two circuits: The small circulation (pulmonary circulation) Blood goes from the right heart through the pulmonary artery to go and regenerate in the lungs and comes back to the left heart through the four pulmonary veins. The big circulation (systemic circulation) Blood goes from the left heart through the aorta, fulfils its functions in the whole body and comes back to the right heart through the lower and superior vena cavas. In the big circulation one notes three important derivations:
The heart : Anatomy The heart is a hollow muscle, located in the middle of the chest and lodged between the two lungs. It has the shape of a pear measuring 13 centimeters long thereabouts and 8 large. The weight of an adult heart is on average 500 grams. It is covered with a fibrous bag: the pericardium. Its walls are made of muscular fibres and form the myocardium. In human beings, the heart is constituted of two parts that do not communicate: the right heart and the left heart. Each heart has a superior cavity: the auricle, and a lower cavity: the ventricle. The auricle and the ventricle are separated by a valve. In the right auricle the lower and superior vana cavas join. In the left auricle, the pulmonary veins join. The pulmonary artery starts from the right ventricle; from the left ventricle, the aorta. The myocardium possesses its own circulatory system: coronary and arteries veins. The cardiac mechanics The cardiac revolution The heart is the seat of periodic changes of shape. One notes a contraction of the auricles followed by that of the ventricles and finally a general rest of the heart. The contraction of auricles or ventricles is named systole, the rest is called diastole. These phases take place as follows:
Length and frequency of the cardiac revolution In human beings it is of about 120/130 heart beats per minute at the age of 1 year, and is fixed toward 75 at 20 (distinctly less in a sportsman). Intracardiac haemodynamic Heart, by its contracting, creates pressures in its cavities, so that blood always follows the same way. The filling of cavities It is made during the diastole. The filling of the auricle starts right at the beginning of the ventricular systole. That of the ventricle takes place at the opening of the auriculo-ventricular valve. The ventricle receives blood all along the diastole and not only at the time of the systole. The cardiac outflow The heart outflow is equal to the volume of blood expelled. In human beings, at rest, systolic ejection volume is on average 70 milliliters. At a cardiac frequency of 70/80 heart beats, the outflow is then 5 to 6 liters per minute. Variations of the outflow
The cardiovascular system during effort Endurance is a basic physical faculty. It consists in making the cardiovascular system endure a prolonged effort with a cardiac frequency around 150 heart beats per minute. Long to acquire, it maintains itself a long time and will allow the athlete to develop other physical faculties. The cardiovascular system adjusts to this type of work that is a dynamic effort. It is characterized by muscular contractions and relaxation as well as by an elevated respiratory frequency. Consequence of the endurance on the cardiovascular system The cardiac frequency At the beginning of the effort, the rhythm of the heart accelerates quickly. The most important acceleration is made in less than one minute. Then, during work, the cardiac frequency stabilizes. If the exercise is intense, a second acceleration can take place. The maximum cardiac frequency is equal to 220 heart beats per minute. The venous and pulmonary circulation During effort, the venous outflow increases (because of the vasoconstriction of veins). In lungs, all the pulmonary alveoli being in the superior part (that are not ventilated at rest) get to work, so that hematose can occur in this region (oxygenation of blood). Adaptation of the cardiovascular system to the effort At the beginning of the exercise The vagal brake is put on, (reduction of the parasympathetic system and increase of the sympathetic system) the heart will therefore beat more quickly. The nervous impulses come from psychomotor centers before reaching the heart. This phase is called cardiac ' starting up'. In the first phase of the exercise At the level of muscles in activity, the increase of the metabolism is going to dilate arterioles and to cause an opening of all blood capillaries. At the level of the muscles at rest, arterioles are going to enter in vasoconstriction. During the effort, the cutaneous coating enters in vasodilatation, in order to increase the blood outflow, which facilitates the evacuation of the heat produced by the muscular contraction. The maintenance phase The cardiac rhythm remains steady. The tachycardia is due to the action of metabolites on the centers of heat reception. The heat acts directly as cardio-accelerator and locally as vasodilator. The return to calmness At the end of the exercise, the heart returns to its normal rhythm in two phases:
During this phase, one observes a persistence of the tachycardia that is necessary. It represents the payment of the oxygen debt. The length of the return to calmness will depend on the following parameter.
Variation of the arterial pressure to effort During effort, a rate of pressure settles, a compromise between hypertension of the area in vasoconstriction and jerks that lower and reduce the pressure of the cardio-moderator system. Starting up The increase of the arterial pressure coincides with the increase of the cardiac frequency and the pulmonary ventilation. The arterial pressure reaches 21/10 to 12 cm of mercury in 4 minutes. The second breath After 10 minutes, the arterial pressure stabilizes around 18/11 cm of mercury. The return to calmness A very well-trained athlete recovers his normal blood pressure in 45 minutes for a 5000 meters race. If the exercice has been difficult, the maximum pressure lowers slightly and comes back to the normal after 2 to 4 days. Long-term effects of endurance on heart Increase of the cardiac volume Heart, like all other muscles, is susceptible to get bigger during effort. The sportsman's heart is globular and testifies to the good adaptation to effort. One often notes that the left heart is hypertrophic in relation to the right heart, with a tendency to position on the diaphragm. This hypertrophy is due to a bigger development of its musculature and the increase of its cavities. When one stops training, it will take its initial size. The strength of contractions In sportsmen, the quality of the myocardium gives the powerful contractions that permit a better volume of systolic expelling. The bradycardia It is the most important parameter, while acquiring endurance. It causes a decrease of the cardiac frequency at rest, while keeping the maximum cardiac frequency. The difference between the maximum and minimum frequency allows a wider range of use. This difference comes from an increase of the vagal tonus. Pulse taking It is the only concrete sign that allows to define the physical faculty with which the effort has been done. To be reliable, the pulse must be taken at the radial, because the carotid pulse can be distorted by the squeeze of the jugular vein. To take the pulse with a bigger precision, the use of a cardiofrequencemetre is recommended (see cardiofrequencemetre). Adaptation of the circulatory system to static effort During this type of effort, the rib cage is fixed, the lungs full of air, the glottis being closed. The rib cage becomes then a point of support. Modifications of the peripheral circulation During the static contraction of muscles, the speed of blood is reduced. The arterial blood is driven back and the blood return is decreased. The heart receiving little blood increases its frequency. At the end of the exercise a circulatory jerk occurs. A great amount of blood arrives to the heart, which increases its frequency and the pressure falls. Then, everything comes back to normal, the pressure goes up to come down again slowly at the time of the return to calmness. This 'waterhammer' is damaging for certain shock absorbers areas such as brains. During the effort, the pulmonary circulatory speed is reduced because of the significant intrathoracic pressure. The right heart fights against this increased pressure, which is damaging to it. © BODYPLANET 1998 - 2008
|
