Organisme en activité : muscles, cœur et poumons à l’effort

Complète avec le mot exact.

1. Un muscle est attaché à un os par un .
   Le tendon relie le muscle à l’os : c’est par lui que le muscle tire.
2. Dans une articulation, les os sont tenus entre eux par des .
   Les ligaments relient un os à un autre os.
3. Les extrémités des os d’une articulation sont recouvertes d’un tissu lisse, le .
   Le cartilage.
4. Quand un muscle se raccourcit et durcit en tirant sur ses tendons, il se .
   Il se contracte : c’est la seule action dont il est capable.

Quel muscle se contracte ? Écris son nom.

1. Tu lances un ballon de basket : ton coude se tend. → le
   Le coude se tend : le triceps, à l’arrière du bras, tire l’avant-bras.
2. Tu ramènes ton talon vers tes fesses : ton genou se plie. → les
   Le genou se plie : les ischio-jambiers, à l’arrière de la cuisse.
3. Tu marches sur les talons, la pointe du pied relevée. → le antérieur
   Le jambier antérieur, devant la jambe, relève la pointe du pied.
4. À la barre fixe, tu montes le menton au-dessus de la barre en pliant les coudes. → le
   Les coudes se plient : le biceps.

Raisonne.

1. Quand tu tends le genou pour frapper un ballon, les ischio-jambiers se .
   Le quadriceps se contracte pour tendre le genou ; son antagoniste, les ischio-jambiers, se relâchent et se laissent étirer.
2. Un élève écrit : « pour tendre le bras, le biceps pousse l’avant-bras ». Le muscle qui tend vraiment le bras est le .
   Un muscle ne pousse jamais. C’est le triceps qui, en se contractant, tire l’avant-bras par l’arrière du coude ; le biceps se relâche.
3. Le cartilage du genou d’une coureuse s’est usé : elle a mal à chaque pas. Ce tissu amortissait les chocs et limitait les entre les os.
   Le cartilage, lisse, limite les frottements entre les os ; usé, il laisse les os frotter l’un contre l’autre.

Complète le trajet de l’ordre de contraction.

1. Pour un mouvement volontaire, l’ordre naît dans l’aire du cerveau.
   L’aire motrice du cerveau.
2. Il descend ensuite dans la .
   Dans la moelle épinière, protégée par la colonne vertébrale.
3. Il en sort ensuite par un nerf .
   Un nerf moteur conduit l’ordre jusqu’au muscle.
4. Entre le nerf et le muscle, le message passe par la jonction .
   La jonction neuromusculaire, une synapse entre le neurone moteur et les fibres musculaires.

Où est le maillon atteint ? Réponds : moelle épinière, nerf ou muscle.

1. Après un plongeon dans une eau trop peu profonde, une jeune femme ne peut plus bouger ni sentir ses jambes, et ses bras sont très affaiblis. →
   Bras et jambes touchés : la moelle épinière est lésée au niveau du cou (tétraplégie).
2. Après une coupure profonde au poignet, un pianiste ne peut plus écarter les doigts ; le reste de son corps bouge normalement. →
   Seuls quelques muscles de la main sont touchés : un nerf a été coupé au poignet.
3. Chez un garçon, une maladie détruit peu à peu les fibres musculaires : les ordres arrivent, mais ses muscles s’affaiblissent. →
   La commande fonctionne ; c’est le muscle lui-même qui est atteint (une myopathie).

Raisonne.

1. Une lésion de la moelle épinière au milieu du dos paralyse les deux jambes : c’est une .
   Jambes paralysées, bras normaux : une paraplégie.
2. Les yeux fermés, tu sais où se trouve ta main : des récepteurs placés dans les muscles, les tendons et les renseignent tes centres nerveux.
   Les récepteurs des muscles, des tendons et des articulations informent en permanence les centres nerveux de la position du corps.
3. Pour soulever un sac plus lourd, les centres nerveux commandent davantage de fibres du biceps : la contraction devient plus .
   Plus de fibres commandées, contraction plus forte.
4. Une personne ne sent plus son pied mais peut encore le bouger. L’ordre arrive donc au muscle ; ce sont les messages qui ne remontent plus.
   Commande et sensations passent par des voies différentes : les messages sensitifs ne remontent plus, l’ordre moteur descend encore.

Complète avec le mot exact.

1. La réserve de glucose stockée dans les muscles et le foie s’appelle le .
   Le glycogène.
2. La plus grande partie de l’énergie libérée par un muscle part en .
   Environ les trois quarts partent en chaleur ; d’où la sueur.
3. Le plafond de la consommation de dioxygène de l’organisme s’appelle la consommation de dioxygène.
   La consommation maximale de dioxygène, ou VO₂max.
4. Après un effort très intense, on continue de respirer fort à l’arrêt : on rembourse la d’oxygène.
   La dette d’oxygène.

Calcule.

1. Un nageur de 70 kg a une VO₂max de 4,2 L/min. Sa VO₂max par kilogramme : mL/min/kg.
   4,2 L/min = 4 200 mL/min ; 4 200 ÷ 70 = 60 mL/min/kg.
2. Une collégienne de 50 kg a une VO₂max de 1,9 L/min. Sa VO₂max par kilogramme : mL/min/kg.
   1 900 ÷ 50 = 38 mL/min/kg.
3. Une cycliste de 64 kg a une VO₂max de 80 mL/min/kg. Sa VO₂max en litres par minute : L/min.
   64 × 80 = 5 120 mL/min, soit 5,12 L/min.
4. Arthur, 80 kg, a une VO₂max de 3,6 L/min ; Lina, 55 kg, de 3,0 L/min. Le plus endurant par kilogramme est .
   Arthur : 3 600 ÷ 80 = 45 mL/min/kg ; Lina : 3 000 ÷ 55 ≈ 54,5 mL/min/kg. C’est Lina, même si sa VO₂max en L/min est plus faible.

Raisonne.

1. Pendant une course, un coureur libère 1 000 kJ d’énergie dans ses muscles ; 22 % deviennent mouvement. Énergie partie en chaleur : kJ.
   1 000 × 0,22 = 220 kJ de mouvement ; 1 000 − 220 = 780 kJ de chaleur.
2. Lors d’un test sur vélo, un cycliste de 80 kg passe de 250 à 300 W, mais sa consommation de dioxygène reste à 3,4 L/min. Sa VO₂max par kilogramme : mL/min/kg.
   La puissance augmente, la consommation de dioxygène ne bouge plus : c’est le palier, donc la VO₂max, 3,4 L/min = 3 400 mL/min. Par kilogramme : 3 400 ÷ 80 = 42,5 mL/min/kg.
3. Il tient pourtant 300 W pendant une minute : ses muscles libèrent alors une partie de l’énergie sans .
   Au-delà de la VO₂max, une partie de l’énergie est libérée sans dioxygène : cela produit de l’acide lactique, l’effort ne dure pas.

Complète avec le mot exact.

1. Les centres nerveux qui règlent le cœur et la ventilation se trouvent dans le tronc .
   Le tronc cérébral (le bulbe rachidien).
2. L’hormone libérée par les glandes surrénales qui accélère le cœur est l’.
   L’adrénaline.
3. À l’effort, les vaisseaux des muscles actifs s’.
   Ils s’élargissent : les muscles reçoivent plus de sang.
4. La hausse du dans le sang déclenche l’accélération de la ventilation.
   La hausse du dioxyde de carbone, un déchet, est détectée par des récepteurs.

Utilise la formule approchée : fréquence cardiaque maximale ≈ 220 − âge.

1. Fréquence cardiaque maximale estimée d’une élève de 13 ans : battements par minute.
   220 − 13 = 207.
2. Celle d’un professeur d’EPS de 52 ans : battements par minute.
   220 − 52 = 168.
3. Un coureur de 30 ans court à 152 battements par minute : il est à % de sa fréquence maximale estimée.
   220 − 30 = 190 ; 152 ÷ 190 = 0,8, soit 80 %.

Raisonne.

1. Au repos, le cœur éjecte 5 L de sang par minute, dont 1 L va aux muscles. À l’effort maximal, un sportif entraîné en éjecte 24 L par minute, dont 85 % vont aux muscles. Le sang reçu chaque minute par ses muscles est multiplié par .
   24 × 0,85 = 20,4 L/min pour les muscles, contre 1 L/min au repos : multiplié par 20,4, alors que le débit cardiaque n’est multiplié que par 24 ÷ 5 = 4,8. C’est la redistribution du sang : les vaisseaux des muscles s’élargissent, ceux du tube digestif et des reins se resserrent.
2. Le dioxyde de carbone augmente dans le sang : les centres nerveux envoient des messages plus nombreux au diaphragme et aux muscles entre les côtes. La ventilation .
   La ventilation s’accélère et s’approfondit : le dioxyde de carbone est évacué, plus de dioxygène entre.
3. À la fin d’un sprint, la fréquence cardiaque passe de 180 à 190 battements par minute, mais le volume éjecté reste à 115 mL. Le débit cardiaque passe de 20,7 à L/min.
   190 × 115 = 21 850 mL/min, soit 21,85 L/min : le volume plafonne, seule la fréquence fait encore monter le débit.

Nomme la blessure : entorse, claquage, tendinite, luxation ou fracture de fatigue.

1. Au volley, un joueur retombe sur le pied d’un adversaire : sa cheville se tord et gonfle. →
   Un ligament de la cheville est étiré : une entorse.
2. En plein démarrage, une sprinteuse ressent une douleur brutale à l’arrière de la cuisse. →
   Des fibres musculaires se rompent pendant une contraction violente : un claquage.
3. Après des semaines à répéter le même coup d’archet, une violoniste a mal au poignet, sans aucune chute. →
   Geste répété, pas d’accident : un tendon enflammé, une tendinite.
4. Au rugby, l’épaule d’un joueur se déforme : l’os est sorti de l’articulation. →
   Une luxation, à remettre en place par un médecin.
5. Une danseuse qui a doublé ses heures de sauts en un mois a mal au pied ; la radio montre une fine fêlure. →
   Des chocs répétés : une fracture de fatigue.

Quel produit ? Réponds : EPO, stéroïde anabolisant ou stimulant.

1. Il augmente la masse des muscles mais dérègle les hormones et abîme le foie. →
   Un stéroïde anabolisant.
2. Il fait fabriquer plus de globules rouges ; le sang devient plus épais. →
   L’EPO.
3. Il fait disparaître la sensation de fatigue : l’organisme dépasse ses limites. →
   Un stimulant, comme les amphétamines.
4. Une substance entre dans la liste des interdictions de l’AMA si elle remplit au moins des trois critères.
   Au moins deux critères sur trois : performance, risque pour la santé, esprit sportif.

Raisonne.

1. Un marathonien qui n’a rien mangé depuis le départ ralentit brutalement vers le 30^e km : ses réserves de sont épuisées.
   Le « mur » : les réserves de glycogène s’épuisent en moins de 2 heures d’effort soutenu sans manger.
2. Les courbatures apparaissent un à deux jours après l’effort, alors que l’acide lactique est éliminé en une heure environ. Elles viennent de minuscules des fibres musculaires.
   Le décalage dans le temps exclut l’acide lactique : ce sont de minuscules lésions des fibres.
3. Par forte chaleur, une coureuse perd 1,2 L de sueur par heure et boit 0,5 L par heure pendant 2 h 30. Elle perd au total L d’eau.
   Sueur : 1,2 × 2,5 = 3 L ; boisson : 0,5 × 2,5 = 1,25 L ; perte : 3 − 1,25 = 1,75 L. Moins d’eau, moins de sueur : le risque de coup de chaleur augmente.

Complète avec le mot exact.

1. Chez un sportif d’endurance, la fréquence cardiaque de repos est plus que chez une personne peu active.
   Plus basse : chaque battement éjecte plus de sang.
2. L’OMS recommande aux 5-17 ans au moins minutes d’activité physique par jour en moyenne.
   60 minutes, d’intensité modérée à soutenue.
3. Rester longtemps assis, devant les écrans ou en voiture, s’appelle la .
   La sédentarité.
4. L’entraînement augmente le nombre de petits vaisseaux, les , autour des fibres musculaires.
   Les capillaires : le dioxygène arrive mieux aux fibres.

Deux élèves montent les mêmes cinq étages. Cœur de Jade : 72 au repos, 150 en haut, 4 minutes pour récupérer. Cœur de Sami : 58 au repos, 118 en haut, 2 minutes pour récupérer.

1. Hausse de la fréquence cardiaque de Jade : battements par minute.
   150 − 72 = 78.
2. Hausse de celle de Sami : battements par minute.
   118 − 58 = 60.
3. L’élève le plus entraîné est .
   Sami : repos plus bas, hausse plus faible pour le même effort, récupération deux fois plus rapide.

Raisonne.

1. Après 12 semaines d’entraînement, la VO₂max d’un élève passe de 2,5 à 2,9 L/min. Hausse : %.
   2,9 − 2,5 = 0,4 ; 0,4 ÷ 2,5 = 0,16, soit 16 %.
2. Une semaine, Enzo bouge 20 min le lundi, 0 le mardi, 90 le mercredi, 30 le jeudi, 60 le vendredi, 150 le samedi et 0 le dimanche. Moyenne : min par jour.
   20 + 0 + 90 + 30 + 60 + 150 + 0 = 350 min ; 350 ÷ 7 = 50 min par jour.
3. Pour atteindre la moyenne recommandée par l’OMS, il lui manque minutes sur la semaine.
   60 × 7 = 420 min ; 420 − 350 = 70 minutes. La grosse séance du samedi ne suffit pas à compenser les jours sans activité.