Prendre son pouls, compter ses respirations, mesurer le volume d’air expiré : ce que le cœur et les poumons font quand on court.
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Cœur et ventilation pendant l’effort
Module II : Éducation à la santéCatégorie d’actions : Mesure des paramètres physiologiquesClasse : 2nde C
💡 Idée principale : pendant un effort physique, la fréquence cardiaque et le débit cardiaque augmentent, ainsi que la fréquence respiratoire et le volume d’air ventilé à chaque cycle : le débit ventilatoire peut être multiplié par 10. Ces adaptations apportent plus de dioxygène et de nutriments aux muscles qui travaillent.
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Étapes résumées
On mesure la fréquence cardiaque par la prise du pouls ou avec un stéthoscope.
Au repos : 60 à 80 battements/min ; à l’effort : jusqu’à 180-200 battements/min.
La fréquence respiratoire et le volume courant augmentent à l’effort.
Ces augmentations accélèrent l’apport de O₂ et de nutriments aux muscles.
Situation problème
Pendant le match de handball inter-lycées à Ebolowa, Brenda sent son cœur « taper » très fort et respire bouche ouverte. Assise sur le banc, sa camarade Laure, au repos, respire calmement. Le professeur d’EPS leur demande de prendre leur pouls et de compter leurs respirations, avant et après le match.
Consignes :
Relève le problème posé.
Comment varient la fréquence cardiaque et la respiration pendant l’effort ?
Pourquoi le cœur et les poumons travaillent-ils plus pendant l’effort ?
le problèmele stéthoscopela respiration
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Compétence visée
Réduire les accidents cardiorespiratoires au cours d’un effort physique en mesurant et en interprétant ses paramètres physiologiques.
Objectifs de la leçon
Mesurer la fréquence cardiaque au repos et au cours d’un exercice physique.
Mesurer la fréquence respiratoire et le volume d’air expiré au repos et après un effort.
Expliquer l’importance de l’augmentation de l’activité cardiaque et respiratoire.
Mesurer la fréquence cardiaque
Activité 1 : prendre le pouls (TP)
Assis depuis 5 minutes, pose l’index et le majeur sur l’intérieur de ton poignet, côté pouce. Compte les pulsations pendant 15 secondes. Tu peux aussi écouter le cœur d’un camarade avec un stéthoscope.
Document 1 : deux techniques de mesure de la fréquence cardiaque.
Pourquoi sent-on des pulsations au poignet ?
Calcule ta fréquence cardiaque si tu comptes 18 pulsations en 15 s.
Ce qu’il faut comprendre : à chaque contraction, le cœur envoie une onde de sang qui dilate les artères : c’est le pouls. Une pulsation = un battement. 18 pulsations en 15 s donnent 18 × 4 = 72 battements par minute. Au stéthoscope, on entend deux bruits par battement (« toum-tac ») : la fermeture des valvules.
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La fréquence cardiaque au repos et à l’effort
Activité 2 : le cœur s’adapte à l’effort
Un élève porte un cardiofréquencemètre : 5 min de repos, 7 min de course, puis 8 min de récupération.
Document 2 : évolution de la fréquence cardiaque au cours d’un exercice.
Décris les trois phases de la courbe.
Le retour au calme est-il immédiat ?
Ce qu’il faut comprendre : au repos, la fréquence cardiaque est stable (environ 72 battements/min). Dès le début de l’effort, elle augmente rapidement puis se stabilise sur un plateau (environ 160). Après l’arrêt, elle diminue progressivement : c’est la récupération, d’autant plus rapide que le sujet est entraîné.
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1. Valeurs de référence
Paramètre
Au repos
Effort intense
Fréquence cardiaque
60 à 80 battements/min
180 à 200 battements/min
Volume d’éjection systolique
70 mL
100 à 120 mL
Débit cardiaque
5 L/min
20 à 25 L/min
Fréquence cardiaque maximale
—
≈ 220 − âge
le volumel’éprouvettele cœur
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Les variations du débit ventilatoire
Activité 3 : spirogrammes au repos et à l’effort
Un spiromètre enregistre le volume d’air respiré par un élève, au repos puis pendant un pédalage.
Document 3 : spirogrammes enregistrés pendant 15 secondes.
Détermine la fréquence respiratoire et le volume courant dans chaque cas.
Calcule le débit ventilatoire au repos et pendant l’effort.
Ce qu’il faut comprendre : au repos : 16 mouvements/min et 0,5 L par cycle, soit 8 L/min. À l’effort : 32 mouvements/min et 2 L par cycle, soit 64 L/min. À l’effort, la fréquence et surtout l’amplitude (volume courant) augmentent : le débit ventilatoire est multiplié par 8.
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Mesurer simplement le volume d’air expiré (TP)
1
Préparer
Remplir d’eau une bouteille de 5 L graduée et la retourner dans une bassine d’eau.
2
Souffler
Après une inspiration normale, souffler une fois par un tuyau dans la bouteille.
3
Lire
Lire le volume d’eau chassé : c’est le volume d’air expiré (volume courant).
4
Comparer
Recommencer après 1 min de montée de marches : le volume est plus grand.
Importance de l’augmentation de l’activité cardiaque
Calculer le débit cardiaque
Au repos, le cœur de Brenda bat 70 fois/min et éjecte 70 mL par battement. Pendant le match : 180 battements/min et 110 mL. Calcule les deux débits cardiaques.
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À quoi servent ces adaptations ?
Les muscles en activité consomment beaucoup plus de dioxygène et de glucose.
L’augmentation du débit ventilatoire renouvelle plus vite l’air des alvéoles ; l’augmentation du débit cardiaque transporte plus vite le O₂ vers les muscles et le CO₂ vers les poumons.
Un effort trop brutal, sans échauffement, peut dépasser les capacités du cœur : malaise, accident cardiaque.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La fréquence cardiaque se mesure par la prise du pouls ou au stéthoscope : 60 à 80 battements/min au repos.
À l’effort, la fréquence cardiaque et le volume d’éjection augmentent : le débit cardiaque est multiplié par 4 ou 5.
La fréquence respiratoire et le volume courant augmentent : le débit ventilatoire peut être multiplié par 10.
Ces adaptations augmentent l’apport de O₂ et de nutriments aux muscles et l’élimination du CO₂.
je retiensle dégagement d’O₂l’énergie du vent
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Vocabulaire à connaître
Poulsbattement perçu dans une artère à chaque contraction du cœur.Fréquence cardiaquenombre de battements du cœur par minute.Débit cardiaquevolume de sang éjecté par le cœur en une minute.Spirogrammeenregistrement des volumes d’air respirés.Récupérationretour progressif aux valeurs de repos après l’effort.
Je m’évalue
1. 20 pulsations en 15 s : quelle est la fréquence cardiaque ?
2. Que devient la fréquence cardiaque pendant un effort ?
3. Calcule le débit ventilatoire pour 1,5 L × 30 /min.
4. Quels sont les deux paramètres qui augmentent le débit ventilatoire ?
Réponses : 80 battements/min · elle augmente puis atteint un plateau · 45 L/min · la fréquence respiratoire et le volume courant. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisle cortexles hématies
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Erreurs fréquentes
Compter le pouls avec le pouce : il a lui-même un pouls qui fausse la mesure.
Confondre fréquence cardiaque (battements/min) et débit cardiaque (L/min).
Croire que seule la fréquence respiratoire augmente : le volume de chaque cycle augmente aussi.
Méthode
Pour calculer un débit : identifie le volume par cycle et le nombre de cycles par minute, vérifie les unités (mL ou L), multiplie, puis compare repos et effort en calculant le rapport.
Activité d’intégration
Avant la course de fond de la semaine sportive, le professeur d’EPS du lycée de Kousséri fait mesurer aux élèves leur pouls et leur ventilation. Ahmadou, qui ne fait jamais de sport, a 96 battements/min au repos et met 10 minutes à récupérer après un footing léger.
Décris les variations attendues de la fréquence cardiaque et du débit ventilatoire pendant la course.
Explique pourquoi ces variations sont nécessaires.
Donne trois conseils à Ahmadou pour participer sans danger.