Physiologie du sport : le moteur cardio-respiratoire

Le moteur cardio-respiratoire
Le moteur cardio-respiratoire
Si les lipides, les glucides et l'ATP constituent les carburants du muscle, l'organisme du sportif a besoin d'un "moteur" en parfait état de marche, constitué par le coeur et les poumons. Ce sont eux qui fournissent aux muscles l'oxygène nécessaire, en s'adaptant en permanence à la demande musculaire.


La mécanique cardio-respiratoire

La machine cardio-respiratoire s'adapte au cours de l'effort selon le mécanisme suivant :

  • la respiration augmente, car les tissus ont besoin de davantage d'oxygène. Les échanges gazeux s'accroissent et s'accélèrent, avec augmentation de la consommation d'oxygène et du rejet de gaz carbonique (CO2), proportionnellement à la puissance de l'effort ;
  • la fréquence cardiaque augmente, tandis que s'accroît également le volume de sang éjecté à chaque systole ;
  • la répartition des volumes sanguins se modifie sous l'influence du système nerveux végétatif : au cours de l'effort, les muscles sont davantage irrigués, au détriment des viscères comme le rein ou le système digestif.

Respiration et quantité d'oxygène consommée

L'ensemble de ces adaptations permet d'apporter davantage d'oxygène aux tissus musculaires, en fonction de l'effort. Par exemple, à l'état sédentaire, on consomme de 30 à 35 millilitres d'oxygène en moyenne par kilo et par minute. Chez les marathoniens, cette consommation peut atteindre 80 millilitres, soit environ deux fois et demi la quantité habituelle, grâce aux capacités d'adaptation du moteur cardio-respiratoire.
Ce chiffre est sans doute une limite supérieure, difficile à dépasser. De même, il existe un débit cardiaque maximal, qui dépend du volume d'éjection maximum, rapidement atteint, et de la fréquence. On estime que la fréquence cardiaque maximale peut être calculée selon la formule suivante :

Fréquence cardiaque maximale = 220 - âge en années (plus ou moins dix).

Age et conséquences sur la respiration

Par exemple, un sujet de trente ans aura une fréquence cardiaque maximale comprise entre 180 et 200, et un sujet de cinquante ans une fréquence maximale située entre 170 et 190. Il s'agit de maxima, rarement obtenus au cours d'un exercice, et qu'il est préférable de ne pas atteindre (à l'entraînement, il faut toujours rester sous les fréquences maximales).

Le débit cardiaque, au repos, est en moyenne de cinq litres par minute, aussi bien chez le sédentaire que chez le sportif entraîné. Mais les capacités d'adaptation à l'effort de ce dernier sont singulièrement accrues, puisque son débit cardiaque peut atteindre 34 litres par minute, contre seulement 18 chez le sédentaire soumis à un effort musculaire important.