Fréquence cardiaque et consommation d'oxygène

Les systèmes cardiovasculaire et respiratoire sont liés de telle sorte que l'un ne peut pas fonctionner sans l'autre. Ces deux systèmes fonctionnent ensemble pour permettre le métabolisme dans tous les systèmes de l'organisme en fournissant de l'oxygène et en éliminant les déchets.

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Consommation d'oxygène

La consommation d'oxygène, en abrégé VO2, est une mesure du volume d'oxygène utilisé par le corps. VO2, tel que décrit par le Dr. Benjamin Levine, est basé sur l'équation de Fick, qui indique que la consommation d'oxygène dépend du produit de l'apport et de l'extraction d'oxygène. L'extraction d'oxygène prend en compte la quantité d'oxygène dans le sang artériel qui est envoyée à un tissu métaboliquement actif, et la quantité d'oxygène dans le sang veineux qui est renvoyée au cœur. La différence entre la teneur en oxygène artériel et la teneur en oxygène veineux détermine la quantité d'oxygène utilisée par le tissu. D'autre part, l'apport d'oxygène est une mesure de la fonction cardiaque, en particulier du débit cardiaque. Le débit cardiaque détermine la quantité de sang pompée du cœur à chaque battement. Le débit cardiaque est le produit du rythme cardiaque et du volume systolique, ou de la quantité de sang pompée par battement.

Selon Levine, la consommation d'oxygène est limitée dans une plus grande mesure par l'apport d'oxygène plutôt que par l'extraction d'oxygène. Cela met l'accent sur l'interaction entre VO2 et la fréquence cardiaque et souligne l'importance de l'interaction entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire.

Consommation croissante

"Physiologie du sport et de l'exercice" dit que tout le monde a la même consommation d'oxygène au repos par poids corporel donné. Cependant, lorsqu'un individu passe d'un état de repos à un état d'exercice, le corps a besoin de plus d'oxygène pour les processus métaboliques afin de répondre à la demande énergétique. Naturellement, lorsque le corps se déplace du repos à l'exercice, la fréquence cardiaque commence à augmenter régulièrement. Cette réponse cardiovasculaire permet une distribution plus rapide de l'oxygène au tissu de travail, tel que le muscle squelettique, ce qui permet une augmentation de la consommation d'oxygène.

Diminution de la consommation d'oxygène

Les maladies du système cardiovasculaire ont tendance à provoquer une diminution de la consommation d'oxygène qui limite la capacité d'une personne à faire de l'activité physique. La nature de l'insuffisance cardiaque, par exemple, empêche le coeur d'augmenter de manière adéquate la fréquence cardiaque. Sans l'augmentation de la fréquence cardiaque, l'apport d'oxygène, et donc la consommation d'oxygène, est limité. Le Dr Karl Weber, initiateur du système de classification de l'insuffisance cardiaque de Weber, a démontré que dans les cas d'insuffisance cardiaque sévère, l'extraction de l'oxygène est améliorée pour compenser la diminution de l'apport d'oxygène. Cette recherche souligne la relation importante entre la consommation d'oxygène et les facteurs d'apport d'oxygène.

Athlètes d'élite

Bien que l'exercice augmente généralement l'apport d'oxygène, il est possible que le système cardiovasculaire surpasse le système respiratoire. La recherche publiée par le Dr Scott Powers dans "Sports Medicine" examine les effets de l'augmentation de la fréquence cardiaque trop. Lorsque le sang circule à travers les poumons à un rythme très rapide, il y a peu de temps pour que l'oxygène quitte les poumons et pénètre dans le sang. Cela signifie que le sang transporte moins d'oxygène que la normale, une condition appelée hypoxémie, et fournit donc moins d'oxygène que le corps ne l'exige. Les conditions hypoxémiques conduisent généralement à l'évanouissement en raison d'un manque d'oxygène au cerveau et d'autres organes vitaux. Ceci illustre l'équilibre délicat qui doit être maintenu entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire pour maximiser la consommation d'oxygène.

Autres variables

Bien que la fréquence cardiaque joue un rôle essentiel dans la consommation d'oxygène, le volume d'éjection systémique, le second facteur d'apport d'oxygène, a démontré un effet beaucoup plus important sur la VO2. Plusieurs variables peuvent augmenter la quantité de sang qu'un individu pompe par battement, alors que les changements dans l'exercice de la fréquence cardiaque sont minimes. L'adaptabilité du volume de course en fait une variable plus importante dans la détermination de la consommation maximale d'oxygène. Pour déterminer les limites de la consommation d'oxygène, les deux variables de l'apport d'oxygène sont importantes.