La respiration et l'effort physique

01Respirer, c'est faire des échanges gazeux

Respirer, c'est faire entrer de l'air riche en dioxygène dans les poumons puis en faire ressortir de l'air chargé en dioxyde de carbone. Ce mouvement d'entrée et de sortie de l'air, appelé ventilation pulmonaire, permet un échange de gaz au niveau des poumons : le dioxygène de l'air passe dans le sang, tandis que le dioxyde de carbone transporté par le sang passe dans l'air pour être rejeté. Cet échange se fait au niveau des alvéoles pulmonaires, de minuscules cavités très nombreuses qui tapissent l'intérieur des poumons et offrent une immense surface de contact avec l'air inspiré.

Le sang, une fois enrichi en dioxygène au niveau des poumons, circule dans tout le corps grâce au cœur et aux vaisseaux sanguins, et distribue ce dioxygène à tous les organes, notamment aux muscles.

02Pourquoi les muscles ont besoin de plus de dioxygène à l'effort

Lorsqu'un muscle travaille, comme pendant la course, ses cellules consomment davantage de dioxygène et de nutriments (comme le glucose) pour produire l'énergie nécessaire au mouvement, et elles produisent en conséquence plus de dioxyde de carbone. Pour répondre à ces besoins accrus, l'organisme doit apporter plus de dioxygène aux muscles et évacuer plus rapidement le dioxyde de carbone produit.

03Des organes qui s'adaptent à l'effort

Pendant un effort physique, la fréquence respiratoire augmente : on inspire et on expire plus souvent, ce qui fait entrer davantage d'air, donc de dioxygène, dans les poumons à chaque minute. En même temps, la fréquence cardiaque augmente elle aussi : le cœur bat plus vite pour faire circuler le sang plus rapidement dans tout le corps. Ces deux modifications combinées permettent d'apporter plus de dioxygène aux muscles qui travaillent et d'éliminer plus vite le dioxyde de carbone qu'ils produisent. Plus l'effort est intense, plus ces fréquences augmentent.

04Méthode : analyser un graphique fréquence respiratoire / effort

1. Étape 1 Identifie ce que représente chaque axe : en général le temps ou l'intensité de l'effort en abscisse, la fréquence respiratoire (ou cardiaque) en ordonnée.
2. Étape 2 Repère le sens de variation de la courbe pendant l'effort : elle augmente car les besoins en dioxygène des muscles augmentent.
3. Étape 3 Compare la valeur au repos et la valeur pendant l'effort, puis relie cette différence aux besoins accrus des muscles en dioxygène.

05Erreurs fréquentes

• ✗ Dire qu'on respire plus vite « pour reprendre son souffle » sans expliquer pourquoi : c'est pour apporter plus de dioxygène aux muscles qui en consomment davantage.
• ✗ Confondre fréquence respiratoire et fréquence cardiaque : la première concerne les mouvements des poumons, la seconde les battements du cœur ; les deux augmentent à l'effort mais ce sont deux phénomènes différents.
• ✗ Parler de « respiration cellulaire » dans les organes : au niveau 5e, on décrit uniquement les échanges gazeux entre l'air et le sang au niveau des poumons.