Allez ici pour se représenter les différentes parties identifiées au sein du coeur et leur rapport au niveau circulation du sang dans le coeur et relation avec le reste de l'organisme.
Allez ici pour voir comment est réparti le réseau des cellules nerveuses autonomes qui stimulent le coeur et avoir une idée de la façon dont se propage cette stimulation autonome dans le muscle cardiaque. Des informations concernant la relations entre l'activité électrique et ses implications au niveau de l'électrocardiogramme et du cycle cardiaquesont également disponibles.
Le muscle cardiaque possède la particularité de pouvoir générer
sa propre activité électrique lui assurant une autonomie
nerveuse essentielle pour assurer sa fonction. Elle est produite
par un tissu spécialisé, le tissu nodal, qui se répartie
à des endroits bien précis du muscle cardiaque.
Ainsi, en l'absence de toute stimulation nerveuse ou hormonal, le muscle cardiaque
bat à une fréquence de 70 à 80 battements par minute
(bpm). Toutes variations élevant ou abaissant la fréquence
cardiaque aura un effet sur le débit cardiaque, c'est-à-dire sur
la quantité de sang qui circule par unité de temps (généralement
la minute) dans notre corps.
Ce qui en fait l'un des paramètres cardiovasculaires les plus faciles
à mesurer, c'est qu'il suffit de prendre son pouls au niveau de l'artère
carotide (cou) ou radiale (poignet). On mesure ainsi le nombre de battements par minute de
notre coeur ou fréquence cardiaque (FC), c'est-à-dire le nombre
de pulsations qui se produisent sur une période de temps déterminée.
Si la FC représente le nombre de bpm, il faut aussi prendre en considération
la quantité de sang expulsé à chaque contraction du muscle
cardiaque. Il s'agit du volume d'éjection systolique ou VES.
La systole correspond à la phase de contraction
du coeur, par opposition à la diastole qui est sa phase de
relâchement. En multipliant la fréquence cardiaque par ce volume,
on obtient le débit cardiaque.
Ainsi, le débit cardiaque est égal à
:
Q = FC x VES
où Q est le débit cardiaque exprimé en litres par minute (normalement, il faut mettre un petit point au-dessus pour montrer que cette valeur est exprimée par rapport au temps, c'est-à-dire une dérivée... pour ceux qui ont quelques souvenir de math), FC la fréquence cardiaque mesurée en bpm et VES le volume d'éjection systolique exprimé en l ou ml. Par conséquent, la FC nous renseigne de façon indirecte sur le travail qui est fournit par le coeur pour répondre à l'augmentation des besoins liés à l'exercice, mais aussi sur les échanges qui s'opèrent au repos ou pendant l'exercice physique.
Nous allons considérer que le Q au repos est de 5000 ml/min. Partant
de là, il est aisé de montrer que le coeur d'un sportif travail
de façon beaucoup plus économique que celui d'un sédentaire.
Pour cela, il suffit de diviser ce débit par la FC au repos du sujet.
Si celle du sédentaire est de 70 bpm, alors son VES est de 5000/70
soit 71 ml environ ; si la FC au repos du sportif est de 50 bpm, alors son
VES est de 5000/50 soit 100 ml. Au repos et à Q égal,
le coeur de sportif bat plus lentement mais se remplit et se vide beaucoup
mieux que celui du sédentaire.
A l'exercice, on sait que le Q est en moyenne de 20 à 22 l/min chez le sédentaire
et de 35 à 40 l/min chez le sportif. Appliquons le même raisonnement. Considérons
que les deux sujets atteignent la même FC max à la fin d'un exercice de 195
bpm, le VES du sédentaire est de 20000/195 soit 113 ml alors que celui de
sportif est de 35000/195, soit 179 ml. A l'exercice et à FC max égale,
le coeur du sportif expulse plus de sang par minute que le sédentaire.
Par conséquent, que ce soit au repos ou durant l'exercice, le sportif
possède un coeur qui travaille de façon plus efficace et/ou
plus économe.
Le VO2max est un paramètre qui est censé caractériser
les performances du système cardio-respiratoire, c'est-à-dire
la capacité à réaliser des exercices prolongés
continus ou intermittents d'intensité faible à élevée.
Or, ce type d'exercice est largement tributaire du transport de l'oxygène
nécessaire à la couverture des besoins des muscles actifs. Le
système de transport de l'oxygène comprend toutes
les composantes des systèmes cardio-vasculaire et respiratoires impliquées
dans la fourniture et le transport de l'oxygène.
Le débit d’O2 prélevé par les poumons
VO2 est égal au débit d’O2 dont
s’enrichit le sang lors de son passage au niveau des poumons ; ce dernier
correspond la différence entre le débit emporté par le
sang artériel (VaO2) et le sang veineux mélé
(VvO2) :
VO2 = VaO2– VvO2
Le fonctionnement de ce système de transport de l'oxygène est donc la résultante de l'interaction entre le débit cardiaque et la quantité de sang partant du coeur dans le sang artériel (Ca02) et celle revenant au coeur par le sang veineux (Cv02), c'est-à-dire la différence de concentration en oxygène dans le sang artériel et le sang veineux mêlé (car il arrive du sang de la circulation pulmonaire et de la circulation systémique... le reste du corps) ou différence artério-veineuse en O2.
Q = VaO2 /CaO2 et Q = VvO2 / CvO2
On en déduit donc que le débit cardiaque total est égal à :
Q= (VaO2 - VvO2) / (CaO2-CvO2)
Sachant que VO2 est égal à VaO2 - VvO2, il vient :
Q= VO2 / (CaO2-CvO2)
On en tire l'équation permettant de trouver le VO2 :
VO2 = Q.(CaO2-CvO2)
Puisque le débit cardiaque est égal au produit de la fréquence cardiaque (FC) par le volume de sang sortant du coeur à chaque contraction (systole), encore appelé volume d'éjection systolique (ou VES), on a une équation mettant directement en relation le VO2 et la FC :
Ainsi, on comprend mieux pourquoi les physiologistes de l'exercice physique
se sont penchés très tôt sur la relation entre FC et VO2.
Par exemple, Wyndham (1959) a montré qu'il existait une relation linéaire
entre ces deux paramètres, tout au moins dans les intensités
sous-maximales d'exercice (entre 50% et 90% généralement). Depuis,
nombreux sont ceux qui ont utilisé cette relation pour estimer les
capacités maximales d'un sujet (Astrand et coll. 1964 ; Astrand et
Rhyming 1954 ; Astrand et Saltin 1961 ; Conconi et coll. 1982 ; Davies et
coll. 1972 ; Fox 1973). Encore faut-il être sûr que cette relation
soit suffisamment fiable pour établir un programme de séances
ou mettre en place le suivi d'un entraînement.