PHYSIOLOGIE DE L'EFFORT : PHYEFF et SPIRHOM
André Videaud IPR-IA de SVT Alain Challard - Professeur
Lycée Renoir Limoges
Bernard Espigat - Professeur
Collège Léon Blum Limoges 		Jean-Pierre Ruby - Professeur
Lycée Gay-Lussac Limoges


RESUME : Le logiciel PHYEFF permet un calcul du VO2 max. à partir d'effort non maximal (donc dans des conditions de sécurité acceptable pour l'élève).
Au collège, dans le cadre de la leçon portant sur la respiration, le logiciel SPIRHOM a permis d'aborder la ventilation pulmonaire (spirographie, spiromètre). Au lycée il permet la comparaison de vitesses inspiratoires et expiratoires maximales de divers individus :
- en fonction de l'état de l'appareil respiratoire (asthmatique, fumeurs)
- en fonction de l'aptitude à l'effort.

I - PHYSIOLOGIE DE L'EFFORT - Niveau Lycée

Objectifs :
Dans le cadre de l'option Sciences Expérimentales - SVT, les élèves étudient le thème :
Physiologie de l'activité sportive.

Le paramètre essentiel : le VO2 max rend compte globalement de tous les facteurs physiologiques intervenant dans l'effort :
- absorption O2 par les poumons
- distribution sanguine (activité cardiaque, richesse en hémoglobine du sang, vascularisation des muscles)
- utilisation de l'O2 par les fibres musculaires.

Le logiciel PHYEFF permet un calcul du VO2 max. à partir d'effort non maximal (donc dans des conditions de sécurité acceptable pour l'élève).

Elèves concernés :
Elèves de deux classes de 1ère S. qui suivaient des cours de l'option sciences expérimentales soit élèves.

Procédure et déroulement de l'expérimentation :
Après présentation des objectifs, et des outils disponibles, les élèves par groupes de 4 ou 5, travaillaient en autonomie, pour conduire des recherches bibliographiques et expérimentales.
En fin de thème, ils étaient évalués sur une production écrite ou un exposé oral résumant leurs travaux, plus une présentation sur support "moderne" :
- à l'aide d'un logiciel (toolbook - power point)
ou - par un film vidéo.


NIVEAU COLLEGE

Objectifs :
• appréhender par les technologies nouvelles les principes physiologiques essentiels de l'effort physiologiques essentiels de l'effort physique
• permettre aux élèves de les utiliser pour l'entretien et le développement de sa propre santé
• permettre une meilleure gestion de l'action au cours de l'effort
• apprendre à organiser (programmer) son entraînement en fonction de ses données physiologiques (VO2 max, PMA, VMA)
• en mesurer les effets sur les données physiologiques de départ (avant entraînement)
• concevoir ou améliorer des logiciels appropriés aux situations pédagogiques

Elèves concernés :
• deux classe de 6ème du collège :
- classe de 6e 2, soit 28 élèves
- classe de 6ème 6, soit 27 élèves.

Paramètres physiologiques utilisés :
• VO2 ma
• PMA
• équivalent respiratoire
• VMA
• variations liées RC et VO2 au cours d'un effort (course sur tapis mécanique)

Procédure-déroulement de l'expérimentation : • Organisation d'un cycle d'endurance
a) mesure des données physiologiques de départ
• VO2 max
• équivalent respiratoire
• PMA
• VMA (vitesse maximale aérobie) - elle est déterminée à partir de la PMA
Après mesures, ces données seront expliquées et une initiation sera faite à la lecture des enregistrements.

b) programmation des activités
Elle sera basée sur la connaissance par chaque élève de sa VMA et établissement d'un plan de progression en pourcentage de la VMA

c) mesures en fin de cycle :
Elles concernent la VO2 max, la PMA et l'équivalent respiratoire afin de dresser un bilan et d'évaluer les effets du cycle d'entraînement.

Améliorer le logiciel utilisé :
• afficher les variations du rythme cardiaque et de la VO2 "librement" (sans activité programmée)
• déterminer la VMA (vitesse maximale aérobie à partir de la PMA)

V = (1,3 W + 0,6 P +151) / 2,05 P (avec W : puissance et P : poids)

• déterminer la VMA à partir du logiciel PHYEFF
1 - déterminer la VO2 max
2 - construire la droite de proportionnalité VO2/vitesse lors d'un effort programmé sur tapis mécanique (3 paliers de 2 minutes).
Ce "module" permettrait une détermination expérimentale (pendant un exercice) d'une donnée indispensable à la programmation du cycle d'endurance.

Evaluation de la validité des mesures :
Ce travail a été réalisé en liaison avec le centre de physiologie de l'effort (CHU de Limoges) et plus particulièrement Monsieur Dalmay et Madame Cheippe.
• principe : comparer les résultats obtenus au collège (par EXAO) avec ceux obtenus au CHU.
• mesures comparées :
- 3 élèves du collège pratiquant un sport (tennis) à haut niveau
- 2 enseignants stagiaires en EPS

EXAO

CHU

fille 13 ans

32 ml/kg/min

39 ml/kg/min

fille 13 ans

29 ml/kg/min

31 ml/kg/min

garçon 12 ans

42 ml/kg/min

49 ml/kg/min

homme 23 ans

70 ml/kg/min

53 ml/kg/min

51 ml/kg/min

homme 23 ans

47 ml/kg/min

54 ml/kg/min

48 ml/kg/min





• les exercices réalisés au collège (step-test) et au CHU (vélo ergonomique) étaient différents.







II - LOGICIEL SPIROM
Collège :
dans le cadre de la leçon portant sur la respiration : ce logiciel a permis d'aborder la ventilation pulmonaire (spirographie, spiromètre).
Collège - Lycée :
Comparaison de vitesses inspiratoires et expiratoires maximales de divers individus :
- en fonction de l'état de l'appareil respiratoire (asthmatique, fumeurs) - niveau collège -
 - en fonction de l'aptitude à l'effort - niveau lycée -
Réalisation technique : Pierre-Yves PELLEFIGUE Toulouse