S’entraîner
SVT • Le corps humain et la santé
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France métropolitaine • Septembre 2018
Activité cardiaque et entraînement
Intérêt du sujet • L’entraînement d’un sportif est indispensable pour améliorer ses performances, principalement en optimisant son activité cardiaque.
Monsieur X souhaite débuter sérieusement la course à pied pour réaliser une compétition. Pour mettre en place son programme d’entraînement, il s’intéresse aux adaptations de son organisme pendant l’effort physique.
document 1 Évolution du rythme cardiaque de monsieur X lors de sa course sur tapis roulant
▶ 1. Monsieur X s’entraîne sur son tapis de course et mesure son rythme cardiaque à l’aide de capteurs.
Indiquer les rythmes cardiaques de monsieur X au repos et après 3 minutes d’effort (ce qui équivaut au temps 5 minutes sur le graphique du document 1).
document 2 Évolution du rythme cardiaque de monsieur X en fonction de la vitesse de la course
▶ 2. Lors de son entraînement sur tapis roulant, monsieur X augmente progressivement sa vitesse de course. Il surveille toujours son rythme cardiaque.
En utilisant le document 2, montrer que le rythme cardiaque atteint un maximum qui n’est pas dépassé même si la vitesse de course augmente encore.
document 3 Les besoins lors d’un effort musculaire
Les muscles ont besoin de dioxygène et de glucose (sucre), qui leur sont apportés par le sang, pour leur fonctionnement. Les besoins augmentent avec l’intensité de l’effort.
document 4 Le débit cardiaque lors d’une course à une vitesse de 16 km/h sur tapis roulant
Le débit cardiaque représente le volume de sang éjecté par le cœur en une minute. Plus le débit cardiaque est élevé plus l’apport de sang au muscle est important.
Pour calculer le débit cardiaque de monsieur X, le médecin mesure la fréquence cardiaque et calcule le volume de sang propulsé à chaque battement de son cœur.
Le médecin compare ces mesures à celles d’une personne entraînée pour expliquer à monsieur X l’intérêt de l’entraînement.
Tableau de trois caractéristiques médicales chez deux individus après quelques minutes de course sur tapis roulant à 16 km/h
▶ 3. Monsieur X, avant de commencer son entraînement, consulte un médecin du sport qui lui précise quels sont les besoins de son organisme et le lien entre les besoins et le débit cardiaque.
En utilisant les deux documents 3 et 4, justifier l’intérêt qu’a monsieur X à s’entraîner avant la compétition.
Les clés du sujet
Comprendre les documents
Répondre aux questions
▶ 1. Repère les axes sur le graphique et délimite bien les phases de repos et de course.
▶ 2. Délimite deux parties de la courbe, permettant de voir si le rythme cardiaque varie ou non en fonction de l’effort. Utilise des valeurs chiffrées lues dans le graphique pour justifier ta réponse.
▶ 3. Explique pourquoi un entraînement serait intéressant pour Monsieur X grâce à la synthèse des informations des documents sur les besoins des cellules musculaires (document 3) et les capacités cardiaques comparées à celles d’un individu entraîné (document 4).
▶ 1. Le graphique représente le rythme cardiaque de monsieur X au cours de sa course sur un tapis.
Dans un premier temps, il suffit de lire le rythme cardiaque entre 0 et 2 minutes, car c’est la phase de repos. Le rythme cardiaque de monsieur X au repos est de 70 battements par minute.
Ensuite on recherche la valeur au bout de 3 minutes de course. Le rythme cardiaque de monsieur X a une valeur de 180 battements par minute au bout de 3 minutes de course.
attention !
Il est demandé le rythme après 3 minutes d’effort et donc au bout de 5 minutes d’enregistrement.
▶ 2. D’après le graphique, lorsque la vitesse de course varie de 6 à 16 km/h, le rythme cardiaque de monsieur X augmente de 90 à 180 battements par minute. Par contre, s’il court plus vite, son rythme cardiaque n’augmente plus, il a atteint sa valeur maximale.
Monsieur X a un rythme cardiaque maximal de 180 battements par minute.
conseil
Il faut rechercher un rythme cardiaque maximal.
▶ 3. Les cellules musculaires ont besoin de glucose et de dioxygène apportés par le sang pour produire de l’énergie nécessaire à leur contraction. Lors de l’effort, ce besoin est supérieur, le sang doit donc leur en apporter plus.
conseil
Il faut relier l’activité des cellules musculaires, leurs besoins et la circulation sanguine.
Chez l’individu entraîné, le débit cardiaque est 50 % plus élevé (27,2 au lieu de 19,8 L/min) que celui de monsieur X, son sang circule plus vite et permet un meilleur apport en glucose et O2 aux cellules musculaires. Cette augmentation est due principalement à l’augmentation de 50 % du volume de sang éjecté par battement cardiaque (160 au lieu de 110 mL/battement), car les rythmes cardiaques sont peu différents (170 au lieu de 180 battements/minute).
Avec de l’entraînement, le sang de monsieur X circulera plus rapidement, ses cellules musculaires seront mieux alimentées et pourront plus se contracter, il pourra donc améliorer ses performances en course.