Mécanique Respiratoire
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En situation de repos, nous respirons entre 12 et 15 fois par minute, mobilisant lors de chaque respiration autour d'un demi litre, ce qui suppose que chaque minute nous mobilisons entre 6 et 7,5 litres d'air.
Dans les réponses physiologiques à l'exercice, la respiration augmente pour faire face à l'augmentation d'oxygène nécessaire pour accroître la formation d'énergie indispensable pour réaliser un exercice physique.
En situation d'exercice très intense, la fréquence respiratoire atteint les 40-50 respirations par minute et le volume mobilisé dans chaque respiration se situe autour 3-4 litres. Cela suppose que dans des intensités maximales d'exercice, sont mobilisés entre 120 et 200 litres par minute, ces valeurs variant logiquement en fonction de la taille corporelle et des caractéristiques individuelles. Chez des sportifs olympiques de sports de fond et de grande taille corporelle (comme les rameurs) il a même était mesuré des Ventilations Minute Maximales (volume maximal d'air mobilisé en 1 minute) de 250 à 300 litres d'air, ce qui implique que pour les obtenir, ces sportifs mobilisent à chaque respiration, plus de 5 litres d'air (puisque la fréquence respiratoire maximale varie à peine).
Physique de la Respiration
Les poumons sont connectés à l'extérieur à travers des voies respiratoires et les changements de volume thoracique sont ceux qui vont marquer la mobilisation de l'air dans un sens ou un autre. Si la cage thoracique augmente son volume, dans son intérieur (dans les poumons), une pression négative se génère qui "absorbe" l'air extérieur, et en entrant dans les poumons, cet air équilibre la pression, et le système se stabilise. Si par la suite, le volume de la cage thoracique se diminue, à l'intérieur se créé une pression positive qui "oblige" l'air à sortir à l'extérieur.
La mécanique respiratoire suppose donc un changement continu de pressions provoqué par les changements dans le volume de la cage thoracique.
Comment se modifie le volume thoracique ?
Dans des conditions normales, quand aucune force n'agit sur la cage thoracique, l'appareil respiratoire est quasiment vide d'air (il ne se vide jamais totalement, même après une expiration forcée) ce qui correspond à une expiration normale complétée.
INSPIRATION
Le processus de prise d'air ou inspiration est du au fait que les muscles inspiratoires (entre lesquels on trouve le diaphragme et les muscles chargés de "soulever" et "ouvrir" la cage thoracique) se contractent de façon active, en augmentant ainsi le volume de la cage thoracique. Il faut prendre en compte qu'autant la paroi thoracique que les poumons agissent comme des éléments élastiques et qu'ils "adoptent" une situation d'équilibre passif en position de repos, après une expiration. Dans le travail des muscles inspiratoires on incluse donc l'énergie nécessaire pour modifier la forme de ces éléments élastiques.
EXPIRATION
L'expiration est le processus d'exhaler l'air contenu dans les poumons. La diminution du volume de la cage thoracique qui donne lieu à l'expiration est due au travail des muscles expiratoires et à la récupération de l'énergie élastique accumulée dans la paroi thoracique et dans le tissu pulmonaire comme résultat de l'inspiration.
MECANIQUE EN REPOS
En situation de faible demande respiratoire, comme lorsque nous sommes en situation de repos, on peut dire que l'inspiration est l'unique phase musculaire active du cycle respiratoire. Dans ce cas, la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux inspiratoires, amènent à terme le travail de l'inspiration, alors que pour que l'inspiration ait lieu, il suffit juste que les muscles inspiratoires cessent de se contracter et se relaxent, pour que l'élasticité pulmonaire et thoracique déjà citée, génèrent la pression positive suffisante comme pour que l'air sorte vers l'extérieur sans avoir besoin que les muscles expiratoires interviennent.
MECANIQUE EN EXERCICE
La réponse ventilatoire à l'exercice suppose l'augmentation de la fréquence respiratoire (plus de respirations par minute) et aussi du volume d'air mobilisé dans chaque respiration. Cela implique beaucoup plus de travail et de plus, elle doit être réalisée de façon beaucoup plus rapide, et donc, tant l'inspiration comme l'expiration demandent l'intervention active de la musculature spécifique. Dans l'inspiration, en plus des muscles qui travaillent habituellement au repos (intercostaux et diaphragme) peuvent aussi intervenir (en fonction de l'intensité de l'exercice), des muscles escalins et sternocléides ? mastoïdes. Dans l'expiration, en plus de la restitution de l'énergie élastique stockée, il y a une participation active de la musculature expiratoire (intercostaux expiratoires et abdominaux).
Dans tous les cas, le plus important du travail est donné par la musculature inspiratoire, autant en repos comme à n'importe quel niveau d'intensité d'exercice. C'est pour cela que l'entraînement de la musculature inspiratoire grâce au POWERbreathe a une incidence spécifique dans la musculature respiratoire, qui a le plus de répercussion sur la mécanique ventilatoire.
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