Les systèmes cardiovasculaire et respiratoire sont liés de telle manière que l'un ne peut pas fonctionner sans l'autre. Ces deux systèmes fonctionnent ensemble pour permettre au métabolisme de se produire dans tous les systèmes du corps en fournissant de l'oxygène et en éliminant les déchets.
Consommation d'oxygène
La consommation d'oxygène, en abrégé VO2, est une mesure du volume d'oxygène utilisé par le corps. La VO2, telle que décrite par le Dr Benjamin Levine, est basée sur l'équation de Fick, qui dit que la consommation d'oxygène dépend du produit de l'apport et de l'extraction d'oxygène. L'extraction d'oxygène tient compte de la quantité d'oxygène dans le sang artériel qui est envoyée aux tissus métaboliquement actifs et de la quantité d'oxygène dans le sang veineux renvoyée au cœur. La différence entre la teneur en oxygène artériel et la teneur en oxygène veineux détermine la quantité d'oxygène qui a été utilisée par le tissu. L'apport d'oxygène, d'autre part, est une mesure de la fonction cardiaque, en particulier du débit cardiaque. Le débit cardiaque détermine la quantité de sang pompé par le cœur à chaque battement. Le débit cardiaque est le produit de la fréquence cardiaque et du volume systolique, ou la quantité de sang pompé par battement.
Selon Levine, la consommation d'oxygène est limitée dans une plus large mesure par l'apport d'oxygène plutôt que par l'extraction d'oxygène. Cela met fortement l'accent sur l'interaction entre VO2 et la fréquence cardiaque et souligne l'importance de l'interaction entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire.
Augmenter la consommation
"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 exercice, le corps a besoin de plus d'oxygène pour que les processus métaboliques puissent répondre aux besoins énergétiques. Naturellement, au fur et à mesure que le corps passe du repos à l'exercice, le rythme cardiaque commence à augmenter régulièrement. Cette réponse cardiovasculaire permet une distribution plus rapide d'oxygène aux tissus de travail, comme le muscle squelettique, ce qui permet une augmentation de la consommation d'oxygène.
Diminuer 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'un individu à pratiquer une activité physique. La nature de l'insuffisance cardiaque, par exemple, empêche le cœur d'augmenter correctement la fréquence cardiaque. Sans l'augmentation de la fréquence cardiaque, l'apport d'oxygène, et donc la consommation d'oxygène, est limité. Le créateur du système de classification de l'insuffisance cardiaque Weber, le Dr Karl Weber, a démontré que dans l'insuffisance cardiaque sévère, l'extraction d'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 de livraison 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. Une recherche publiée par le Dr Scott Powers dans "Sports Medicine" examine les effets d'une augmentation excessive de la fréquence cardiaque. Lorsque le sang traverse les poumons à un rythme très rapide, l'oxygène a peu de temps pour quitter le poumon et entrer dans le sang. Cela signifie que le sang transporte moins d'oxygène que la normale, une condition appelée hypoxémie, et délivre donc moins d'oxygène que le corps ne l'exige. Les conditions hypoxémiques conduisent généralement à un évanouissement en raison d'un manque d'oxygène au cerveau et à d'autres organes vitaux. Cela illustre l'équilibre délicat qui doit être maintenu entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire pour maximiser la consommation d'oxygène.
Autres variables
Alors que la fréquence cardiaque joue un rôle essentiel dans la consommation d'oxygène, le volume systolique, le deuxième facteur de délivrance d'oxygène, s'est révélé avoir un effet beaucoup plus important sur la VO2. Plusieurs variables peuvent augmenter la quantité de sang qu'un individu pompe par battement, tandis que les changements dans la fréquence cardiaque d'exercice sont minimes. L'adaptabilité du volume systolique 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 la livraison d'oxygène sont importantes.
