Les performances sportives exigent divers efforts des organes du corps humain et de leurs fonctions. Les fonctions physiologiques de l’organisme humain doivent s’adapter et réagir d’une manière optimale aux besoins accrus de l’exercice musculaire. Ce sont les systèmes neuro-musculaire, cardiovasculaire et respiratoire qui jouent un rôle primordial dans ce processus d’adaptation.

La production d’une contraction musculaire, qui représente l’aspect fondamental de la motricité humaine, est subordonnée à l’envoi d’impulsions nerveuses motrices par le système nerveux central. On ne peut pas dissocier un muscle du nerf moteur qui le commande. Ce nerf moteur est constitué d’un grand nombre de neurones. Le corps de ces neurones se situe dans la corne antérieure de la moelle épinière. Ces neurones moteurs, appelés ainsi parce qu’ils sont responsables des mouvements, sont les motoneurones alpha. En se ramifiant, chaque motoneurone alpha innerve un certain nombre de cellules musculaires appelées fibres musculaires. L’ensemble des fibres musculaires innervées par une cellule de la corne antérieure de la moelle épinière porte le nom d’unité motrice. Il n’y a pas de contraction musculaire possible sans l’intégrité des éléments suivants : un motoneurone alpha, les jonctions neuromusculaires et les fibres musculaires innervées par ce motoneurone.

La capacité de mouvement de l’être humain est basée sur une diversité de contractions et de relâchements de quelques cent muscles, dont chacun implique des milliers de fibres musculaires. Le système nerveux central permet de transformer des actions motrices simples en un tout cohérent. Le plan du mouvement volontaire coordonne l’activité des muscles agonistes et antagonistes (coordination du mouvement), les processus d’excitation nerveuse et d’inhibition étant intimement liés.

Le système nerveux central comprend le cerveau, le diencéphale, le mésencéphale, la protubérance et le cervelet, le bulbe rachidien et la moelle épinière. Les processus sensori-moteurs qui se déroulent dans le cortex jouent un rôle de gestion avec l’appui de structures sous-jacentes. C’est la moelle épinière qui est le principal conducteur de l’influx nerveux. L’action motrice s’engage au niveau des centres nerveux, continue tout au long des voies pyramidales et s’aboutit sur les plaques neuro-musculaires des fibres. L’action volontaire des muscles striés est donc étroitement liée avec la partie motrice de structures cérébrales et aisée par des réflexes d’origine proprioceptive ou extéroceptive. Les propriocepteurs impliqués dans le réflexe myotatique ou d’étirement sont les récepteurs musculaires, tendineux et articulaires (les fibres intrafusales des fuseaux neuromusculaires et les récepteurs tendineux - organes de Golgi), qui jouent un rôle important dans le maintien de la posture (motricité de soutien) et dans la localisation de la position des extrémités (motricité d’action).

L’apprentissage moteur
Le rôle du système nerveux est fondamental aussi pour l’apprentissage moteur. Les processus d’apprentissage permettent aux circuits nerveux moteurs de se perfectionner. Durant le déroulement de ce processus, les excitations nerveuses se précisent, depuis une simple irradiation des stimuli et, passant par une concentration mentale, elles finissent par une automatisation totale du mouvement particulier et bien délimité. Les mouvements automatisés sont exécutés sans l’intervention du cortex cérébral qui peut donc mieux se consacrer au contrôle du bon déroulement du mouvement.

Le système cardiovasculaire humain est une boucle fermée dans laquelle circule le sang de tous les tissus. L’appareil cardiovasculaire (circulatoire) est composé par le cœur, véritable pompe vasculaire, et par les vaisseaux sanguins: artères, veines et capillaires.

Le cœur est un muscle creux dont la partie proprement musculaire, appelée myocarde, est constituée de fibres striées dont l’innervation est involontaire. Il se situe dans la cage thoracique, en arrière du sternum qu’il déborde largement sur la gauche. Il est divisé en quatre cavités:

• deux cavités supérieures, les oreillettes, qui reçoivent le sang (l’oreillette droite reçoit le sang périphérique, la gauche celui qui vient des poumons),
• deux cavités inférieures, les ventricules, qui propulsent le sang vers toutes les cellules par l’aorte pour le ventricule gauche, vers les poumons par l’artère pulmonaire pour le ventricule droit. Entre l’oreillette droite et le ventricule droit, entre l’oreillette gauche et le ventricule gauche, entre chaque ventricule et l’artère efférente, un système de valvules étanches interdit le retour du sang en amont.

La circulation du sang est assurée grâce aux contractions rythmiques du cœur qui crée la pression nécessaire pour propulser le sang dans tout l’organisme. Le sang passe du cœur vers les artères et retourne au cœur par les veines.

Les branches artérielles s’étendent de l’artère la plus importante, l’aorte, vers les plus petits vaisseaux, les artérioles, qui se ramifient en vaisseaux encore plus petits, voire microscopiques, les capillaires. Tous les échanges de dioxygène, de dioxyde de carbone et des nutriments (glucides, lipides, acides aminés, sels minéraux, vitamines et eau) entre les tissus et le système vasculaire passe par le lit capillaire. Le sang contenu dans les capillaires fournit du dioxygène et des nutriments aux cellules puis va dans des petits vaisseaux appelés veinules. Ici le sang vient de rentrer dans la partie veineuse du système vasculaire. Ensuite, les veinules retournant au cœur se regroupent pour former de plus gros vaisseaux, les veines.

La fonction du cœur: la grande et la petite circulation
De cet ensemble, deux circuits peuvent être distingués :

• la petite circulation comprend le ventricule droit qui propulse le sang dans l’artère pulmonaire, et ses ramifications, puis les capillaires pulmonaires. Au niveau des poumons, le réseau capillaire donne naissance à quatre veines pulmonaires qui vont véhiculer le sang artériel (oxygéné et débarassé d’une partie importante de son gaz carbonique) vers le cœur (oreillette gauche).
• la grande circulation qui, partant du ventricule gauche, véhicule le sang riche en dioxygène (rouge vermeil) par l’intermédiaire de l’aorte puis de ses multiples arborisations jusqu’aux tissus. Ce circuit se poursuit par les vaisseaux capillaires, par le réseau veineux qui ramène le sang appauvri en dioxygène et chargé de déchets (rouge sombre) aux deux grosses veines caves, supérieure et inférieure (pour les parties du corps se trouvant respectivement au-dessus et au-dessous du cœur) lesquelles débouchent sur l’oreillette droite. Le circuit est enfin bouclé.

Le rythme cardiaque
La prise du pouls est une méthode largement utilisée pour mesurer l’intensité de la performance en faisant du vélo, de la natation, de la course à pied, et d’autres activités physiques. En dehors des activités physiques, le pouls est apprécié pendant 15, 20, 30 ou 60 secondes. A la fin d’un effort de forte intensité, 5 ou 10 secondes peuvent suffire (un coefficient multiplicateur est utilisé pour obtenir le rythme/minute).

Au repos, le pouls d’un sédentaire est, en moyenne, de 75 pulsations, mais il varie en fonction de l’âge, du sexe, de la taille, du poids et de facteurs innés. Le cœur d’un sportif plus entraîné est plus performant que celui d’un homme sédentaire.

En effet, le cœur est sollicité lors de l’entraînement et comme il est, lui aussi, un muscle, il accroît ses capacités sanguines. Ainsi, le volume du sang éjecté à chaque contraction du cœur est plus élevé. Les performances du cœur étant accrues, les besoins de l’organisme sont couverts par un moindre travail cardiaque. Pour cela, le cœur d’un sportif est assez lent: environ 40 pulsations par minute. Cependant, lors d’un exercice modéré, le rythme cardiaque passe d’environ 75 battements par minute à 140 battements par minute. Or, après un 100 m de course à pied, le cœur se contracte trois à quatre fois plus vite car durant notre course, nous avons multiplié par trois ou quatre nos besoins en dioxygène et le rejet du dioxyde de carbone dans notre sang.

Le temps nécessaire au retour du pouls à la normale dépend de l’intensité de l’exercice et de la condition physique du sujet. Ainsi, l’accroissement de l’intensité de l’exercice augmente le temps de récupération; inversement et pour un effort déterminé, l’amélioration de l’entraînement diminue ce temps.

L’appareil respiratoire est constitué des voies respiratoires et des poumons, en étroite liaison avec le système cardiovasculaire. Le système respiratoire permet le passage du dioxygène de l’air dans le sang et le rejet du gaz carbonique. Les organes du système respiratoire incluent, de haut en bas :

• les voies aériennes supérieures qui ne participent pas aux échanges gazeux - le nez (les fosses nasales), la cavité nasale, le pharynx (le carrefour des voies respiratoires et digestives), le larynx (le siège des cordes vocales), la trachée et les bronches (sont les deux prolongements de la trachée);
• les voies aériennes inférieures - les bronchioles (les ramifications des bronches), les alvéoles (les terminaisons des bronchioles) et les poumons eux-mêmes.

Le premier rôle du système respiratoire est de fournir un moyen d’échange des gaz entre l’organisme et l’environnement extérieur. Ainsi, le système respiratoire remplace dans le sang du dioxygène utilisé par l’organisme et le débarasse du dioxyde de carbone (CO₂) produit par le métabolisme. On parle ici de la ventilation, ou respiration pulmonaire. C’est au niveau des alvéoles, très riches en capillaires, que les échanges s’effectuent. La ventilation associe alternativement inspiration et expiration. L’inspiration correspond au remplissage alvéolaire. Elle est produite essentiellement par le diaphragme, large muscle en forme de coupole qui sépare le thorax de l’abdomen, et par une partie des muscles intercostaux. L’action de ces muscles augmente le volume intrathoracique pour que les côtes s’écartent et que le diaphragme s’abaisse. L’air passe par les voies respiratoires jusqu’aux poumons. Une fois dans les poumons, il parvient dans de tout petits sacs, les alvéoles pulmonaires, riches en capillaires. Le nombre important d’alvéoles permet une grande surface d’échange pour la diffusion du gaz. Ainsi, le sang pulmonaire devient riche en dioxygène, tandis que l’air pulmonaire s’enrichit en dioxyde de carbone.

L’expiration normale est passive, sans action musculaire (l’expiration forcée nécessite, en outre, des muscles abdominaux), la cage thoracique et le diaphragme s’abaissent, le volume environnant les poumons rétrécit; ils sont comprimés et expulsent l’air riche en dioxyde de carbone rejeté par les organes. Le cycle de la ventilation est fini.

VO₂ max
VO₂ max exprime le volume maximale de dioxygène (en l ou ml) absorbé par unité de temps (en min). La consommation de dioxygène est un facteur déterminant de la performance pour toutes les épreuves d’endurance. Cette valeur est variable selon les individus et leur degré d’entraînement, elle diminue avec l’âge et est égale à 70 ans à 60% de celle relevée à 20 ans. La consommation de dioxygène au repos est similaire chez le sportif spécialiste des épreuves de longue durée (dit sportif “d’endurance”) et le non-sportif : 0,3 l/min. Cependant la valeur maximale de la consommation de dioxygène est au moins deux à trois fois supérieure chez le sportif d’endurance. Tous les facteurs participant aux échanges gazeux (appareils respiratoire et circulatoire, éléments biochimiques du sang et des tissus) étant ici utilisés au maximum de leurs possibilités, la mesure de la VO₂ max est très indicative des possibilités actuelles et futures d’un individu pratiquant un sport à forte consommation aérobie. C’est donc un facteur déterminant de la performance des athlètes de haut niveau.

On admet que les accidents cardiaques survenant à l’occasion d’un exercice sportif touchent des sujets présentant préalablement une anomalie de cet organe ou un état de santé déficient. Cette remarque justifie l’examen médical initial suivi de contrôles réguliers. Devenus banals par leurs répétitions, les conseils suivants doivent pourtant être scrupuleusement suivis :

• éviter le surentraînement,
• la prolongation anormale d’une fatigue résultant d’un travail habituellement pratiqué doit conduire le sportif chez le médecin,
• la gravité d’une grippe saisonnière ne doit pas être sous-estimée: elle peut avoir de fâcheuses conséquences si la reprise des activités physiques est trop intense ou trop précoce,
• en début de saison sportive, le bilan cardio-vasculaire est fortement recommandé; il est imperatif pour l’enfant, de même que pour tout individu désireux de commencer un entraînement (surtout s’il s’agit d’un ancien sportif).

Le système cardio-vasculaire, qui est un élément déterminant de la performance sportive, mérite donc certaines précautions.

Au cours de l’exercice, l’augmentation de l’amplitude des mouvements prime sur la fréquence respiratoire. Cette amplitude croît en même temps que le degré d’intensité de l’exercice; au-delà d’un certain niveau d’intensité, le rythme respiratoire se précipite provoquant une rapide fatigue des muscles respiratoires et leur inefficacité: c’est l’essouflement qui annonce l’arrêt prochain de l’exercice.

Lorsqu’un exercice d’intensité modérée est poursuivi pendant plusieurs minutes, les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent progressivement puis se stabilisent après une ou deux minutes: l’équilibre s’est alors établi entre la consommation et les apports de dioxygène; c’est l’état stable ou « steady state ». En langage sportif, il correspond à la notion de train et de second souffle. A l’arrêt de l’exercice, l’organisme ne retrouve pas instantanément ses rythmes respiratoire et cardiaque de repos. Pendant cette période de retour au calme, il compense le déficit de dioxygène qu’il a contracté avant d’atteindre l’état stable; pendant cette récupération, l’organisme se libère de sa dette de dioxygène. Le temps de ce retour au calme est généralement plus long que le temps mis pour atteindre l’état stable; cette différence est d’autant plus importante que le sujet est peu entraîné, fatigué ou surentraîné.

A long terme, l’entraînement provoque une augmentation de la capacité thoracique d’autant plus accentuée que l’activité sportive est plus orientée vers les efforts de fond. Les séjours en altitude et les activitées sub-aquatiques auraient un effet semblable. Comme toutes les autres parties de l’organisme, l’appareil respiratoire s’adapte donc à la forme de travail auquel il est soumis. Inversement, le comportement respiratoire d’un sujet donne de précieuses indications sur les réactions de son organisme à l’effort.

L’A.T.P. – acide adénosine triphosphorique – est la source énergétique nécessaire à toute contraction musculaire. A elles seules, ses faibles réserves limiteraient la durée de l’effort à quelques secondes si elles n’étaient resynthétisées (reconstituées) à partir de l’énergie procurée par trois voies:

• une voie anaérobie alactique (anaérobie: en absence de dioxygène, alactique: sans production d’acide lactique). Par cette voie, la durée de l’effort est portée à une dizaine de secondes; la créatine-phosphate (C.P.) est ici le fournisseur d’énergie (notons que l’A.T.P. peut être défini comme appartenant à cette voie).
• une voie anaérobie lactique (en absence de dioxygène, avec production d’acide lactique). Les réserves de glycogène sont attaquées, produisent de l’énergie et de l’acide lactique. L’augmentation du taux d’acide lactique diminue les propriétés contractiles du muscle. Ce dernier phénomène ramène le délai d’utilisation de cette voie à quelques 60 à 90 secondes (notons que mis en présence de dioxygène, l’acide lactique pourra redonner du glycogène).
• une voie aérobie (en présence de dioxygène). L’oxydation des glucides (dont le glycogène), mais aussi celle des corps gras et à un moindre degré des protides est, de très loin, la source énergétique la plus importante. La mise en pleine activité des systèmes respiratoire et circulatoire n’étant pas instantanée, cette voie n’intervient, à plein rendement, qu’avec un certain retard (d’où l’utilité de l’échauffement).

Chaque type d’effort, selon sa durée et son intensité, fait plus ou moins appel à ces différentes voies dont les mises en œuvre dans le temps se chevauchent.

acide m kyselina; ~ aminé aminokyselina
alvéole f  sklípek, alveola; ~ pulmonaire plicní sklípek
aorte f  aorta, srdečnice
appareil m ústrojí, aparát; ~ cardiovasculaire/circulatoire oběhové ústrojí, ~ respiratoire dýchací ústrojí
apprentissage m moteur pohybové, motorické učení
artère f  tepna, artérie; ~ coronaire věnčitá tepna; ~ pulmonaire plicní tepna 
artériole f  tepénka, arteriola
bronche f  průduška
bronchiole f  průdušinka
bulbe m rachidien prodloužená mícha
cage f  klec; ~ thoracique hrudní koš
capillaire f  vlásečnice, kapilára; ~ pulmonaire plicní vlásečnice
cavité f  dutina, jamka; ~ nasale nosní dutina
cellule f  buňka
cerveau m mozek
cervelet m mozeček, malý mozek
circulation f  oběh, okruh; grande ~ velký krevní oběh; ~ du sang krevní oběh; petite ~ malý krevní oběh 
cœur m srdce 
condition f  podmínka, předpoklad; ~ physique fyzická kondice, fyzické předpoklady
consommation f  spotřeba, konzumace; ~ de dioxygène spotřeba kyslíku
contracter stahovat; se ~ stahovat se
contraction f  stah, kontrakce; ~ du cœur srdeční stah; ~ musculaire svalová kontrakce
cordes f  vocales hlasivky
cortex m cérébral mozková kůra
diaphragme m bránice
diencéphale m mezimozek
dioxyde m de carbone oxid uhličitý
dioxygène m kyslík
échange m výměna; ~ gazeux výměna plynů
effort m snažení, námaha, fyzické zatížení
exercice m cvičení; ~ musculaire práce svalů
expiration f  výdech
fosse f  jáma, jamka, dutina, otvor; ~ nasale nosní dutina
gaz m carbonique oxid uhličitý
glucide m uhlohydrát
inspiration f  nádech
larynx m hrtan
lipide m tuk
mésencéphale m střední mozek
moelle f  épinière mícha
muscle m sval; ~s abdominaux břišní svaly; ~s intercostaux mezižeberní svaly
nutriment m živná látka
nutritif, ve adj. živný; substances ~ s živné látky, živiny
oreillette f  předsíň srdeční; ~ droite pravá předsíň; ~ gauche levá předsíň 
péricarde m osrdečník, perikard
pharynx m hltan
poumon m plíce (jedna)
prise f  odběr, náběr, měření; ~ du pouls měření tepové frekvence; ~ du sang odběr krve
protide m bílkovina
protubérance f  hrbol, výčnělek ; ~ cérébrale Varolův most
pulsation f  / battement m tep, tlukot, pulzace; ~ du cœur srdeční tep, tlukotsrdce
récupération f  zotavení, uvolnění, nabytí sil
réseau m síť; ~ veineux žilní řečiště
respiration f  dýchání; ~ extérieure zevní dýchání; ~ intérieure vnitřní dýchání; ~ pulmonaire plicní dýchání
rythme m rytmus, tempo; ~ cardiaque srdeční rytmus
sang m krev; ~ artériel tepenná krev; ~ pulmonaire plicní krev; ~ veineux žilní krev
sel m sůl; ~s minéraux minerální soli
système m systém, soustava; ~ cardiovasculaire/vasculaire cévní soustava; ~ circulatoire oběhová s.; ~ nerveux           central centrální nervová s. ; ~ respiratoire dýchací s.  
thorax m hrudník
tissu m tkáň 
trachée f  průdušnice, trachea
vaisseau m céva; ~x sanguins krevní cévy
valvule f  chlopeň; ~ cardiaque srdeční chlopeň; ~ de l’aorte aortální chlopeň; ~ de l’artère pulmonaire chlopeň plicní         arterie
veine f  žíla; ~ cave supérieure (inférieure)  horní (dolní) dutá žíla;~ pulmonaire plicní žíla
ventilation f  plicní dýchání
veinule f  žilka
ventricule m komora srdeční; ~ droit pravá komora; ~ gauche levá komora 
voie f  cesta; ~s aériennes/respiratoires supérieures horní cesty dýchací; ~s aériennes/respiratoires inférieures dolní             cesty dýchací, ~s digestives trávicí cesty

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