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Y a-t-il une quantité minimale qu'un muscle peut bouger ? Et donc, des lacunes dans notre mouvement ?

Y a-t-il une quantité minimale qu'un muscle peut bouger ? Et donc, des lacunes dans notre mouvement ?


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Dernièrement, j'ai pensé à quelque chose, sur la base de mes connaissances, ma chaîne de raisonnement fonctionne comme ça…

Lorsque vous souhaitez déplacer un muscle, votre cerveau envoie une impulsion nerveuse électrique le long de la chaîne des cellules nerveuses jusqu'au muscle que vous souhaitez déplacer.

Une impulsion nerveuse n'est rien d'autre qu'une secousse électrique, la tension est uniforme et la seule différence est la vitesse à laquelle les secousses sont envoyées, ce qui entraîne un mouvement plus rapide.

Lorsqu'un muscle est touché par l'électricité, sa réaction est de se contracter, c'est ce qui crée le mouvement.

Compte tenu de tout cela, notre mouvement est-il continu ou quantifié ? Disons qu'une secousse déplace mon doigt d'un degré, une autre secousse le déplacerait d'un autre degré. Cela ne rendrait-il pas impossible de bouger mon doigt de 1,5 degrés ? Pour moi, il va de soi que même si vous pouvez couper l'alimentation de votre doigt à tout moment, le rendant théoriquement continu, il doit y avoir une quantité minimale de fréquence par les impulsions nécessaires pour provoquer un mouvement.

Si cela est vrai, alors le mouvement de nos corps est l'enclenchement microscopique à travers des positions possibles. Et donc il doit y avoir un nombre fini de positions possibles que nos corps peuvent prendre. Comme un bouton qui ne peut que cliquer pour traverser les positions prédéterminées sur le cadran.

Est-ce que tout cela est vrai ? Les impulsions nerveuses fonctionnent-elles comme je le pense ? Y a-t-il des choses sur les impulsions nerveuses ou les muscles que nous ne connaissons pas ? Sommes-nous capables de nous positionner uniquement de cette manière quantifiée ? Est-ce que quelqu'un a prouvé ce que j'ai dit ? Veuillez considérer votre réponse avec soin.

Personnellement j'espère que notre capacité à nous positionner est continue.


La manière dont le chorégraphe accumule la matière du mouvement dépend de la tradition dans laquelle il travaille. Dans certaines formes de danse, il peut s'agir simplement de créer des variations au sein d'un schéma traditionnel de mouvements. Par exemple, les maîtres de danse des cours italiennes des XIVe et XVe siècles ont simplement inventé des variations sur des danses existantes et les ont publiées dans des manuels de danse portant leurs propres noms. Encore aujourd'hui, de nombreux chorégraphes de ballet utilisent comme matière première pour leurs pièces les pas et les enchaînements traditionnels que les danseurs apprennent en classe. Il en va de même pour de nombreux interprètes d'aujourd'hui de formes de danse indienne ou moyen-orientale. introduisant des pas ou des mouvements très différents de l'original.

Dans les formes occidentales modernes, les chorégraphes ont moins travaillé dans le cadre de traditions établies, créant plutôt un vocabulaire et un style de mouvement adaptés à leurs propres visions personnelles. Mais même dans le travail des chorégraphes pionniers, il est possible de tracer des influences majeures. Les premières œuvres de Martha Graham, dans les années 1920, par exemple, ont été fortement influencées par les formes de danse amérindienne et sud-est asiatique utilisées par son mentor, Ruth St. Denis. La technique de Merce Cunningham doit beaucoup au ballet classique. Même le ballet de Vaslav Nijinsky Le Sacre du printemps (« Le Sacre du printemps »), que le public considérait lors de sa première représentation en 1913 comme une rupture totale avec les formes de danse connues, peut avoir été influencé par les exercices de mouvement rythmique du professeur de musique Émile Jaques-Dalcroze et par l'intérêt pour formes de danse archaïques déjà générées par Isadora Duncan et Michel Fokine.

Bien que chaque chorégraphe puise du matériel dans diverses sources et emploie souvent des styles contrastés, la plupart des œuvres de danse d'un même chorégraphe présentent un style de mouvement caractéristique. Les danses, cependant, sont rarement, voire jamais, une collection lâche de mouvements isolés. L'une des caractéristiques les plus importantes du style de tout chorégraphe est la manière dont le matériel du mouvement est connecté aux phrases de danse.


La «membrane cellulaire» (également connue sous le nom de membrane plasmique ou membrane cytoplasmique) est une membrane biologique qui sépare l'intérieur de toutes les cellules de l'environnement extérieur. La membrane cellulaire est sélectivement perméable aux ions et aux molécules organiques et contrôle le mouvement des substances à l'intérieur et à l'extérieur des cellules. La fonction de base de la membrane cellulaire est de protéger la cellule de son environnement. Il se compose de la bicouche phospholipidique avec des protéines intégrées.

La membrane cellulaire est sélectivement perméable et capable de réguler ce qui entre et sort de la cellule, facilitant ainsi le transport des matériaux nécessaires à la survie. Le mouvement des substances à travers la membrane peut être soit "passif", se produisant sans apport d'énergie cellulaire, soit "actif", nécessitant que la cellule dépense de l'énergie pour la transporter. La membrane maintient également le potentiel cellulaire. La membrane cellulaire fonctionne ainsi comme un filtre sélectif qui ne laisse entrer que certaines choses à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule. La cellule utilise un certain nombre de mécanismes de transport qui impliquent des membranes biologiques :


Y a-t-il une quantité minimale qu'un muscle peut bouger ? Et donc, des lacunes dans notre mouvement ? - La biologie

Dans la plupart des manuels, vous rencontrerez un vaste éventail de « lois », que les candidats aux examens en particulier sont encouragés à régurgiter, souvent avec une compréhension minimale. Pour mémoire, en voici quelques-uns : -

Idées de base

  1. Modes d'acquisition de l'oxygène atmosphérique en grande quantité
  2. Une méthode pour transporter ce O2 à des cellules éloignées et privées d'oxygène
  3. Procédés d'élimination du dioxyde de carbone, le principal déchet métabolique.

Tous ces éléments sont plus ou moins bien remplis par les systèmes cardiovasculaire et respiratoire étroitement liés. Le système respiratoire est une pompe merveilleuse et efficace pour faire passer l'air sur le lit capillaire du poumon, où l'oxygène se déplace dans le sang et le CO2 est retiré du sang. Le système cardiovasculaire inefficace et sujet aux défaillances prend alors le relais, distribuant enfin l'oxygène aux cellules avides d'oxygène dans tout le corps. L'inefficacité avec laquelle cela se produit peut être constatée si nous regardons les cascade d'oxygène, qui documente les changements de pression partielle d'oxygène de l'air inspiré jusqu'à la mitochondrie où l'oxygène est réellement utilisé. L'oxygène descend un gradient, d'une pression partielle d'environ 160 mmHg dans l'atmosphère à environ 4-20 mmHg dans la mitochondrie ! Les étapes sont :

    La pression atmosphérique au niveau de la mer est d'environ 760 mmHg et la concentration d'oxygène est de 20,95 %. En utilisant la loi de Dalton, nous calculons que dans l'air sec et inspiré, la pression partielle d'oxygène est de 159 mmHg. Malheureusement, l'air dans les poumons est 100% saturé d'eau. Il faut repenser ! Si nous savons que la pression partielle de la vapeur d'eau à 37 degrés Celsius est de 47 mmHg, nous pouvons déterminer que la pression partielle des gaz restants est de (760 - 47) mmHg. Nous appellerons cette pression barométrique qui exclut la pression de vapeur d'eau la «pression barométrique sèche», ou PB sec . En appliquant à nouveau la loi de Dalton, nous déterminons que le PO inspiré2 est donc en réalité de 149 mmHg, une fois que l'air s'est complètement hydraté dans le nez. Abrégeons le PO inspiré2 à PiO2. Mais attendez un peu..

PB sec * (FiO2 - absorption fractionnée d'O2)

Où l'absorption fractionnaire d'O2 est égale à : Captation d'O2 / ventilation alvéolaire

Nous pouvons abréger la PO2 alvéolaire en PUNEO2. Ainsi:

Notez que ce n'est qu'approximatif - les différences entre les volumes inspirés et expirés affecteront l'estimation. De plus, si vous avez deviné que PUNEL'O2 fluctuait à chaque respiration, vous auriez raison, mais cette variation n'est normalement que d'environ 3 mmHg.
(Il existe des moyens plus pratiques d'estimer PUNEO2, bien que beaucoup d'entre eux soient assez inexacts !) En branchant les valeurs ci-dessus, nous pourrions obtenir quelque chose comme :

PUNEO2 = (760 - 47) * (0,2095 - 250/5000)

Lorsque la vraie pression barométrique est de 760 mmHg - la pression partielle de vapeur d'eau à 37 degrés est de 47 mmHg, la concentration en oxygène inspiré est de 20,95 %, la consommation d'oxygène est disons de 250 ml/minute et la ventilation alvéolaire est de 5 litres/minute. Cela nous donne un PUNEO2 d'environ 114 mmHg. On fonce, inexorablement dans la cascade d'oxygène !

Une autre estimation utile de la PaO2 au niveau de la mer (chez des sujets sains respirant de l'air) est donnée comme suit :

C'est peut-être la PO2 que nos anciens ancêtres unicellulaires ont d'abord découvert qu'ils pouvaient utiliser efficacement, et il n'y a eu aucune (heh) pression pour changer par la suite, ou peut-être que cette faible PO2 est un compromis lié au nombre de capillaires nécessaires pour soutenir les tissus, mais nous savons une chose, c'est que nous pourrions certainement utiliser une plus grande marge de tolérance chez les patients gravement malades !

Dans les sections suivantes, nous examinerons la manière dont certaines des étapes ci-dessus ont été "affinées" pour obtenir un fonctionnement quasi optimal. Notre première considération est la mécanique réelle du poumon.

Le poumon comme pompe à air basse pression

          • introduction
          • Plus de propriétés mécaniques
            1. La résistance
            2. Élasticité pulmonaire
            3. Élasticité de la paroi thoracique
          • Volumes pulmonaires

          Introduction au poumon : anatomie et mécanique de base

          Les voies respiratoires peuvent être vues comme une structure arborescente ramifiée, avec environ dix-sept niveaux de ramification entre la trachée et les bronchioles respiratoires. Comme en moyenne le nombre de branches double à chaque niveau, on se retrouve avec environ 2 17 bronchioles respiratoires, soit environ 130 000 d'entre elles. Certaines autorités ont introduit la notion de « lobule primaire », qui est la zone desservie par l'une de ces bronchioles respiratoires de premier ordre. Chaque lobule primaire contient environ deux mille alvéoles et mesure environ 3,5 mm de diamètre. Les branches au sein du lobule primaire donnent naissance à des canaux alvéolaires, qui à leur tour dégagent des alvéoles. Au total, il existe environ vingt-trois niveaux complexes de ramifications au sein de l'arbre respiratoire !

          Un lobule primaire à FRC a un volume d'environ 23 microlitres, et les alvéoles ont en moyenne un diamètre d'environ 200 microns. Nous nous intéressons à la façon dont l'air pénètre et hors de ces lobules primaires.

          Le diamètre d'un alvéole a été, remarquablement, estimé avec une précision étonnante par le révérend Stephen Hales en 1731.

          Nous n'aborderons pas ici l'anatomie et la physiologie des voies aériennes supérieures, qui méritent une page entière à elles seules ! Tout d'abord, nous notons que le système respiratoire est remarquablement efficace pour assurer le mouvement de l'air - une respiration inspiratoire normale de, disons, 500 ml chez un adulte nécessite une pression de distension inférieure à 3 cm H20, et cette distension se produit remarquablement rapidement, avec des débits d'un litre par seconde ou plus ! Comment cela se produit-il ?

          Une analogie utile consiste à considérer le poumon comme un ressort - si nous mettons de l'énergie (étirer le ressort) alors le volume augmente, et lorsque nous relâchons la tension, le volume diminue à nouveau (le ressort se raccourcit). Par analogie avec la loi de Hooke, on dit que :

          où V est le volume et P est la pression. Les conformité du poumon est la valeur plus ou moins constante reliant les changements de volume et de pression, c'est-à-dire

          Nous n'avons toujours pas expliqué pourquoi il est si facile de gonfler le poumon normal. Au lieu d'expliquer tout de suite, nous noterons un autre problème. Considérons le schéma suivant de deux alvéoles connectées :

          Et un troisième problème ! La tension superficielle de l'eau est d'environ 72 mN/m, mais dans les alvéoles, nous avons des valeurs remarquablement basses d'environ 20 mN/m, comme indiqué ci-dessus.

          Heureusement, la réponse à toutes nos questions tient au moins partiellement en un mot : tensioactif! Le tensioactif, composé principalement de dipalmitoyl phosphatidyl choline, avec une touche de phosphatidyl glycérol, non seulement abaisse la tension superficielle du liquide alvéolaire, mais il diminue davantage la tension superficielle à mesure que le rayon alvéolaire diminue! Notez également que parce que la tension superficielle est abaissée, la pression négative dans le fluide tapissant l'alvéole est diminuée en conséquence, et ainsi il peut y avoir une diminution de la pression entraînant le fluide du système vasculaire dans l'alvéole !

          Il semble que même ce qui précède est une simplification excessive considérable. Dans le diagramme ci-dessus, nous n'avons considéré que deux alvéoles, mais rappelons-nous qu'un «lobule primaire» a environ deux mille alvéoles adjacentes. Quel sera l'effet de l'effondrement partiel d'une alvéole sur les alvéoles environnantes ? Sûrement une traction s'exercera-t-elle sur eux ? On pense que la présence d'alvéoles environnantes est également importante pour empêcher l'effondrement d'une alvéole particulière.

          Autres propriétés mécaniques

            Résistance au flux d'air

          L'écoulement laminaire est régi par la loi de Poiseuille. Surtout, réduire de moitié le rayon d'un tube augmentera la résistance de seize fois. A noter qu'avec le flux laminaire, la chute de pression est liée au débit, et donc on peut parler de la "résistance" d'un tube, indépendante du débit. C'est-à-dire:

          En cas d'écoulement turbulent, la chute de pression dépend de la carré du débit, et donc la "résistance" variera avec le débit. À tout débit particulier, le changement de pression est également lié à la cinquième puissance du rayon (équation de Fanning).

          Avec un mélange d'écoulement turbulent et laminaire, la perte de charge est définie par :

          1. Relation entre la résistance des voies aériennes et le volume pulmonaire Étant donné que la résistance des voies respiratoires varie inversement avec le volume pulmonaire, diverses manœuvres ont été utilisées pour standardiser la résistance. Une façon consiste d'abord à utiliser la "conductance" (l'inverse de la résistance), et d'autre part à diviser la conductance par le volume pulmonaire, pour compenser l'influence du volume pulmonaire. Cette conductance ajustée est appelée « conductance spécifique », abrégée sGeuh.
          2. Collapsus lié au débit (compression dynamique des voies aériennes) L'expiration est normalement une action passive - l'énergie transférée aux composants élastiques du poumon est utilisée pour aider à l'expiration. Avec l'expiration forcée (par exemple dans l'emphysème, où la destruction du tissu pulmonaire diminue l'efficacité des composants élastiques pour atteindre l'expiration), l'augmentation de l'effort n'est pas récompensée par l'augmentation des débits. Ceci est particulièrement marqué vers la fin de l'expiration, où les débits tendent à converger sur la même courbe, quel que soit l'effort. La raison de cette convergence est que le débit expiratoire est limité par un "effondrement lié au débit". Un gradient de pression existe depuis les alvéoles distales (pression élevée) vers les voies respiratoires proximales (pressions inférieures). Au fur et à mesure que nous pénétrons dans les voies respiratoires plus larges, la pression chute à un point où la pression luminale est exactement égale à la pression intra-thoracique élevée (la point de pression égal). Au-delà de ce point, le seul facteur qui maintient les voies respiratoires ouvertes est leur élasticité intrinsèque, qui sera surmontée à des pressions suffisamment élevées, provoquant un rétrécissement des voies respiratoires.

          Nous avons dit plus haut que le comportement du poumon est analogue à celui d'un ressort - le changement de pression s'accompagne d'un changement proportionnel de volume. Nous pourrions nous attendre à ce que si nous insufflons de l'air dans les poumons et que nous traçons ensuite le changement de volume en fonction du changement de pression, nous obtenions une ligne droite. C'est en effet plus ou moins ce qui se passe à l'inspiration, mais que se passe-t-il à l'expiration ? Considérez le graphique suivant qui montre les changements de pression qui se produisent lorsque des volumes d'air variables sont poussés très lentement dans un poumon :

          La branche expiratoire de la courbe ne suit PAS la branche inspiratoire ! Notez également qu'au fur et à mesure que le volume de marée augmente, la boucle s'élargit ! Qu'est-ce qui se passe? Pour tout volume particulier, la pression sur la courbe expiratoire est inférieure à celle sur la courbe inspiratoire. C'est parce que le recul élastique à l'expiration est toujours inférieur au gradient de pression transmurale de distension nécessaire pour gonfler le poumon. C'est une manifestation de la perte d'énergie, et c'est une propriété qui est commune à tous les corps qui obéissent à la loi de Hooke.

          Nous appelons la propriété ci-dessus hystérèse. Si nous gonflons lentement un poumon, puis le laissons simplement gonflé, la pression dans ce poumon chutera de façon exponentielle à une valeur d'environ 70 à 80 % de la valeur initiale. La plupart de ces changements sont terminés après environ une minute. Nous appelons la conformité calculée à partir de cette pression « finale » la conformité statique. La conformité correspondante calculée à l'aide de la valeur de pression initiale la plus élevée est la conformité dynamique, et il sera toujours inférieur à la conformité statique.

          Indépendamment de l'hystérésis élastique décrite ci-dessus, le poumon possède un autre comportement dépendant du temps. Le poumon semble avoir une « mémoire » de son histoire récente, dans la mesure où une ventilation à faible volume pendant un certain temps a tendance à entraîner une réduction de l'observance. Cette réduction peut être inversée en prenant des respirations profondes ultérieures (même une seule respiration profonde). C'est ce qui a motivé l'introduction d'un mode « soupir » dans certaines conceptions de ventilateurs mécaniques, un concept qui est tombé en défaveur, même si certains tentent avec ardeur de réintroduire de telles pratiques !

          • "Détente du stress". Ceci est couramment observé dans certains matériaux lorsqu'ils sont étirés et est supposé être important dans le mécanisme de l'hystérésis dans les poumons.
          • Redistribution de l'air entre les différentes unités alvéolaires (celles avec des "constantes de temps" différentes).
          • Modifications de l'activité tensioactive avec modifications de volume !
          • Modifications du volume sanguin pulmonaire ! (Plutôt théorique).

          Il est essentiel de faire la distinction entre les propriétés élastiques du poumon et celles de la paroi thoracique environnante. Trop souvent, les cliniciens (en particulier ceux en soins intensifs) confondent compliance thoracique totale et compliance pulmonaire. Lorsque nous en viendrons à discuter des lésions pulmonaires aiguës, nous verrons que c'est la pression distendant l'alvéole qui est critique pour déterminer si nous blessons le poumon avec notre ventilation. Si nous devions prendre un lapin (par exemple), enfermer sa paroi thoracique dans du plâtre de Paris, puis le ventiler à l'aide de pressions transthoraciques élevées, nous n'infligerions pas nécessairement de fortes transpulmonaire pressions sur le malheureux animal. Nous savons d'après les quelques études qui ont examiné cela, chez les patients gravement malades, que la compliance thoracique totale a souvent peu de rapport avec la compliance pulmonaire !

          Comment séparer la compliance pulmonaire et la compliance de la paroi thoracique ?
          Pour ce faire, nous avons besoin d'une certaine mesure de la pression intrapleurale, c'est-à-dire la pression dans l'espace "potentiel" entre la plèvre. Malheureusement, cela n'est pas facile à obtenir, et la pression varie également avec l'emplacement du transducteur et la posture du sujet. La méthode la plus simple pour obtenir une mesure de cette pression est d'utiliser un cathéter à ballonnet intra-œsophagien, car un ballonnet œsophagien correctement positionné reflète la pression intra-pleurale avec une fidélité « raisonnable ». Des cathéters à ballonnet remplis d'air sont couramment utilisés à cette fin.

          Un point à noter est que si la cage thoracique est ouverte, les poumons ont tendance à s'effondrer, mais la cage thoracique aura tendance à s'étendre à un volume d'environ un litre supérieur à la FRC (chez un adulte).Fait intéressant, le diaphragme contribue également à cette relation complexe, car même lorsqu'il est détendu, il a un tonus résiduel qui améliore la capacité résiduelle fonctionnelle du poumon d'environ 400 ml. (Ce ton est aboli pendant l'anesthésie) !

          Notez la relation entre la compliance thoracique totale, la compliance pulmonaire et la compliance de la paroi thoracique :

          Certaines personnes utilisent l'idée de élastance où l'élastance est l'inverse de la compliance. On peut alors ajouter des élastances, plutôt que d'ajouter les réciproques de compliances. Il semble terriblement gratuit d'introduire de nouveaux termes, pour l'incapacité de prendre la réciproque !

          Variation régionale de la ventilation pulmonaire

          La ventilation dans les poumons est maximale près des bases, en position verticale. Ceci est probablement principalement dû à la variation de la pression intra-pleurale lorsque nous passons de l'apex à la base - la pression est plus négative près de l'apex. Effectivement, cela provoque probablement plus d'expansion des apex à FRC. Au fur et à mesure que la personne inspire, il est plus facile d'élargir les bases, car celles-ci sont moins distendues que les apex ! A noter qu'à des volumes pulmonaires plus faibles, la situation peut être inversée, avec une mauvaise ventilation des bases.

          Volumes pulmonaires

          Les cliniciens en particulier accordent une grande importance au volume pulmonaire, à ses subdivisions et à la divergence des volumes par rapport à la normale. Ceci est particulier, car il y a relativement peu de preuves que les changements de volume, même des dérangements assez grossiers, sont des prédicteurs cohérents des résultats cliniques chez le patient individuel, en particulier après l'opération. Les physiologistes (qui sont souvent des « diviseurs » dans l'âme) ont étiqueté une variété de composants de la capacité pulmonaire totale. Le diagramme suivant montre les changements de volume (sur l'axe vertical) en fonction du temps (sur l'axe horizontal) lorsqu'un individu respire, initialement les volumes courants, puis inspire et expire au maximum. sommes:

          • FRC = Capacité résiduelle fonctionnelle
          • TV = Volume de marée
          • CV = Capacité Vitale
          • VR = Volume résiduel
          • TLC = Capacité pulmonaire totale
          • ERV = Volume de réserve expiratoire
          • IRV = Volume de réserve inspiratoire
          • Taille du corps (augmentation d'environ 32-51 ml/cm de hauteur)
          • Sexe (10 % de moins chez les femmes de même taille)
          • Posture (La posture en décubitus dorsal diminue la FRC de 0,5 à 1 litre chez un adulte)
          • Pathologie pulmonaire.

            Lavage à l'azote
            Le sujet respire 100% O2, après avoir respiré de l'air. Si nous collectons tout le gaz expiré et mesurons la concentration finale d'azote dans le gaz expiré mis en commun, nous pouvons calculer le volume présent dans les poumons au début du lavage. Connaissant la concentration de N2 dans l'air (78%) nous pouvons calculer FRC.

            On trouve le changement de volume de la boîte, V par :

          P1.V1 = P2.V2 (par la loi de Boyle) et
          V2 = V1-V, donc
          P1.V1 = P2. (V1 -V)

          • Espace mort de l'appareil
          • Espace mort anatomique (lié au volume des passages conducteurs)
          • Espace mort alvéolaire (lié aux alvéoles bien aérées mais mal perfusées, elles contribuent donc efficacement à l'espace mort).

          Espace mort physiologique peut être calculé par la méthode de Bohr. Cela utilise l'équation:

          En d'autres termes, le produit de la concentration de CO2 alvéolaire et de la quantité d'air inspiré atteignant les alvéoles est égal à la concentration de CO2 expiré multipliée par le volume courant. Il est facile de mesurer le volume courant et la concentration expirée de CO2, donc tout ce dont nous avons besoin pour déterminer l'espace mort physiologique est la concentration alvéolaire de CO2. Dans la plupart des cas, on peut simplement se substituer au PCO2 artériel, car les deux sont généralement très similaires.

          L'espace mort anatomique peut être déterminé en observant l'évolution de la concentration de N2 (à l'aide d'un analyseur rapide de N2) après une seule respiration d'oxygène à 100 %. La concentration de N2 est mesurée lorsque le sujet expire, passant de zéro (au début de l'inspiration) à un plateau (où du gaz alvéolaire presque pur est expiré). Fowler a montré que si une ligne verticale est tracée de telle sorte que les zones A et B sont égales dans le diagramme suivant (après Ouest), alors l'espace mort anatomique est le volume expiré jusqu'à la ligne verticale, indiqué par la flèche (rouge) dans le diagramme.

          L'interface sang:air

          Mouvement des molécules à travers l'interface

          Les molécules de gaz se déplacent avec une facilité remarquable entre l'air alvéolaire et le sang, traversant la barrière de 0,5 micron par diffusion passive. Cela signifie que nous pouvons appliquer toutes ces petites règles éponymes qui rendent la médecine pulmonaire si irritante - la loi de Fick, qui nous dit qu'il y aura plus de diffusion si nous augmentons la surface, diminuons l'épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire, ou augmentons la partie gradient de pression à travers la membrane, et aussi la loi de Graham (d'où nous apprenons que les molécules plus grosses ou moins solubles se déplacent plus lentement).

            Différents gaz auront un comportement différent : par exemple, en tant que protoxyde d'azote (N2O) diffuse à travers la paroi alvéolaire dans le sang, la pression partielle de (N2O) augmente rapidement, de sorte que le principal facteur déterminant le transport de ce gaz à travers la paroi est le flux sanguin à travers les capillaires. En revanche, le monoxyde de carbone est si rapidement et avidement lié par l'hémoglobine que la pression partielle à travers la paroi alvéolaire est toujours élevée. Cela signifie que le transport du CO est limité par les propriétés de la paroi, et NON par le flux capillaire.

          1. La diffusion de l'oxygène est également affectée par la distance supplémentaire que les molécules de gaz doivent parcourir avant de rencontrer une molécule d'hémoglobine avec laquelle réagir
          2. La vitesse de réaction de l'O2 avec l'hémoglobine est finie, ce qui retarde l'absorption d'O2 par le globule rouge.

          ( Soit dit en passant, les individus normaux à haute altitude peuvent également montrer un transfert d'O2 limité par la diffusion à travers leurs parois alvéolaires, mais sinon cette limitation est une manifestation d'une maladie pulmonaire.)

          Sur la base de ce qui précède, nous définissons le Capacité de diffusion du poumon comme

          Par exemple, la capacité de diffusion du poumon pour le monoxyde de carbone, DLCO est le volume de CO transféré divisé par la différence entre les pressions partielles alvéolaires et sanguines de CO. Détermination expérimentale de DLCO est donc assez facile, car en raison de l'absorption rapide du CO par l'hémoglobine, la PaCO est toujours négligeable à condition que le sujet inhale une faible concentration de CO. DLCO devient alors :

          Pratiquement, on détermine DLCO en utilisant le méthode de respiration unique où une seule inspiration de CO est prise, et le taux de disparition du CO est calculé après que le sujet ait retenu sa respiration pendant dix secondes. (Dérivé des concentrations initiales et finales de CO dans l'air inspiré et expiré). A noter que cela peut être combiné avec l'inspiration d'hélium pour VUNE détermination, faisant d'une pierre deux coups !

          Métaphore malheureuse, tant la procédure est sûre, sa principale limitation étant la capacité des sujets à retenir leur souffle pendant dix secondes !

          Une méthode alternative pour déterminer DLCO est le méthode de l'état stationnaire, où une infime concentration de CO est inhalée jusqu'à ce qu'une concentration à l'état d'équilibre soit atteinte, et le taux de disparition est ensuite mesuré pendant une courte période supplémentaire, en même temps que la concentration alvéolaire. Cela compense la concentration de CO aveolaire inconstante que nous rencontrons dans la méthode à une seule respiration.

          Flux de sang dans le poumon

          • Différences de pression
          • Le tissu entourant les capillaires
          • Sites de résistance au sein de la circulation
          • Navires capacitifs
          • Distribution du flux dans les poumons.

          Le tissu entourant les capillaires
          Il y a très peu de cela - vraiment juste la membrane alvéolo-capillaire extrêmement mince, comprenant des pneumocytes atténués et des cellules endothéliales séparées par une membrane basale minuscule. Les capillaires peuvent donc facilement s'effondrer, surtout si la pression intra-alvéolaire est élevée. On pense que le tissu péri-capillaire est sous tension du parenchyme pulmonaire élastique environnant - il est facile de voir comment les forces transcapillaires de Starling pourraient facilement changer pour favoriser le passage du liquide dans l'interstitium pulmonaire !

          Sites de résistance au sein de la circulation
          La résistance vasculaire pulmonaire (PVR) est une fiction pratique, décrite par le rapport entre le changement de pression et le débit dans la circulation. Comme la chute de pression dans cette circulation est normalement si faible, la PVR est d'environ un dixième de la résistance vasculaire systémique. (Pour confondre les choses, diverses unités de résistance ont été proposées, telles que mmHg/l/min, et dynes.sec.cm -5 . Les valeurs normales sont d'environ 1,8 mmHg/l/min, ou 140 dynes.sec.cm -5 , ou peut-être 0,24 kPa l -1 min).

          Cette simplification commode masque de vastes différences. Dans la circulation systémique, le site de résistance est principalement artériel, alors que dans la circulation pulmonaire, il y a une contribution substantielle des capillaires et même du côté veineux de la circulation !! Cela peut avoir des implications profondes pour l'évaluation de la circulation pulmonaire malade.

          De plus, comme veineux ou élévation de la pression artérielle, donc la résistance vasculaire pulmonaire chutes! On pense que cela est principalement dû au recrutement de vaisseaux sous-perfusés, mais peut également être lié à la distension des capillaires, en particulier à des pressions plus élevées. Le volume pulmonaire (c'est-à-dire la quantité d'air dans les poumons) affecte également la PVR de manière complexe, la PVR étant augmentée à des volumes pulmonaires extrêmement bas et très élevés !

          Navires capacitifs
          Dans la circulation systémique, les veines sont les principaux vaisseaux capacitifs. Ce n'est pas le cas dans les poumons, où les capillaires se distendent nettement avec la pression et sont importants pour leurs effets capacitifs.

          Distribution du flux dans les poumons.
          Il existe des inégalités remarquables dans le flux sanguin à travers diverses régions du poumon. Ces variations de débit sont principalement liées à la hauteur au-dessus du cœur, ce qui n'est pas trop remarquable si l'on considère les basses pressions présentes dans la circulation pulmonaire - la pression hydrostatique seule entraînera une différence de pression d'environ 30cm H20 de la base du poumon à l'apex. Ceci a conduit West à proposer ses « Trois Zones » du poumon [ West et al. J Appl Physiol 1964 19 p713 ] - dans la zone la plus haute 1, il n'y a pas de débit car la pression n'est pas suffisante, dans la zone la plus basse 3 le débit est continu car la pression intravasculaire dépasse toujours la pression alvéolaire, tandis que dans la zone médiane 2, le débit dépend remarquablement sur la différence entre les pressions artérielles et alvéolaires - la pression veineuse n'a pas d'importance car elle est inférieure à la pression alvéolaire. Notez que dans le poumon normal, il ne devrait y avoir AUCUNE zone 1, car la pression est juste suffisante pour perfuser les apex ! Certains ont proposé par la suite une "zone 4" qui pourrait se produire dans les bases où un poumon mal dilaté pourrait en fait entraîner un rétrécissement des vaisseaux extra-alvéolaires avec un débit réduit.

          D'une grande importance dans le poumon, en particulier dans les états pathologiques, est vasoconstriction hypoxique. Ici, l'hypoxie dans une alvéole provoque une contraction marquée de ce petit muscle lisse présent dans les parois des artérioles voisines, diminuant considérablement le flux vers la région touchée. Cela peut être considéré comme une « tentative » par le poumon de normaliser les rapports ventilation/perfusion (voir ci-dessous). Cette vasoconstriction a tendance à se produire considérablement en dessous d'un PO2 d'environ 70 mmHg, et peut donc devenir également importante en altitude.

          Ventilation versus perfusion !

          Il est clair qu'une ventilation pulmonaire adéquate et une bonne perfusion ne suffisent pas à garantir que le sang passant dans les poumons est bien oxygéné et que le CO2 est éliminé. Pour que cet échange gazeux ait lieu, il doit y avoir une adéquation entre ventilation et perfusion. En gardant cela à l'esprit, examinons concrètement les causes de l'hypoxémie. Si la teneur en oxygène du sang est diminuée malgré des taux d'hémoglobine normaux, nous avons plusieurs explications possibles. Nous prenons donc..

          UN REGARD PRATIQUE SUR L'HYPOXÉMIE

              1. Hypoventilation alvéolaire
              2. Dérivation du sang désoxygéné au-delà du poumon
              3. Discordance entre ventilation et perfusion : bien perfusé
              4. FiO2 abaissé
              5. Les zones d'anomalie de diffusion (dans les poumons très anormaux) peuvent être mal oxygénées, et vice versa.

              Hypoventilation alvéolaire

            L'équation des gaz alvéolaires dans l'une de ses incarnations (déjà évoquée plus haut) permet de voir l'impact de l'hypoventilation sur l'oxygénation. On peut voir qu'à une FiO2 de 21%, l'hypoventilation aura un effet substantiel sur l'oxygénation. Ceci est cependant facilement compensé en augmentant la FiO2. À une FiO2 élevée, même une ventilation minuscule peut maintenir la PO2 alvéolaire pendant des siècles.

            A noter qu'il peut y avoir un décalage de plusieurs minutes entre une altération de la ventilation et l'équilibrage de la PaO2 (et surtout de la PaCO2). Ceci est dû à l'effet tampon des réserves dans le corps (petites dans le cas de l'oxygène, plus grandes pour le CO2). Pendant cette période de transition, les valeurs du quotient respiratoire seront perturbées.

            Si le sang désoxygéné est dérivé au-delà des alvéoles et non oxygéné, cela diminuera proportionnellement la teneur en oxygène du sang artériel. Chez les personnes normales, la quantité de shunt est infime (peut-être 1%, reflétant le sang veineux des bronches entrant dans les veines pulmonaires, ainsi que le sang veineux coronaire entrant dans le ventricule gauche via les veines thébésiennes !). Généralement, si nous ne pouvons pas déterminer la quantité d'oxygène dans le sang « shunté », nous présumer que c'est le même que celui du sang veineux mêlé, et faire nos calculs en conséquence.

            Pour calculer le shunt, nous devons connaître la quantité totale de sang circulant dans le système (QT), et la teneur en oxygène du sang artériel, capillaire et veineux mixte (nous abrégerons ces trois derniers en CaO2, CcO2 et CvO2, le ' les abréviations standard étant un peu plus maladroites). Les connaissant, nous calculons comme suit :

            Il est relativement facile de tester un shunt - donnez simplement au sujet 100 % d'oxygène à respirer et voyez si la PaO2 augmente. S'il y a un vrai shunt, il n'y aura pas de réponse, car le sang shunté n'est toujours pas exposé à l'augmentation de la FiO2, et apportera donc toujours sa mauvaise contribution à l'hypoxémie artérielle !

            L'inadéquation V/Q est plus délicate que le shunt. Théoriquement, le rapport ventilation/perfusion dans n'importe quel alvéole peut aller de zéro à l'infini : chez l'individu normal avec un débit cardiaque d'environ 5 l/minute et une ventilation alvéolaire d'environ 4 l/minute, le rapport idéal serait de 0,8, mais même chez les personnes normales, il existe une certaine variation par rapport à ce rapport, la plupart des unités alvéolaires se situant entre 0,5 et 2,0. Au fur et à mesure que l'on vieillit, la dispersion des rapports augmente, jusqu'à peut-être 0,3 à 5,0 ! Ceci est bien illustré dans Nunn p 167, Fig 8.5.

            1. alvéoles bien ventilées mal perfusées
            2. alvéoles sous-ventilées bien perfusées
            3. alvéoles parfaitement perfusées ET ventilées. (Le modèle Riley).

            Une autre commodité consiste à considérer la relation entre la PO2 et la PCO2 au sein d'une unité alvéolaire lorsque nous modifions le rapport V/Q. Pensez-y - s'il n'y a pas de flux sanguin, alors la PAO2 pourrait être de 149 mmHg (au niveau de la mer), tandis que la PCO2 sera de zéro. Sans ventilation, la PCO2 augmentera jusqu'à celle du sang veineux (disons 45 mmHg) avec une PO2 égale à la PO2 veineuse, peut-être 40 mmHg. On peut donc tracer une courbe de PO2 versus PCO2 qui englobe tous les rapports possibles pour les alvéoles chez un individu particulier.

            Transport

            Le transport du gaz vers et depuis la périphérie est très élégant. Nous l'examinons brièvement :

            Transport d'oxygène

            La majeure partie de l'oxygène est transportée dans le sang sous forme d'oxyhémoglobine. La petite contribution que l'oxygène dissous apporte au transport est généralement négligeable. (Il peut être calculé en utilisant la loi d'Henry - pour chaque mmHg de PO2, il y a 0,003 ml d'O2 dissous pour 100 ml de sang, absolument minuscule).

            • pH plus bas
            • PCO2 plus élevé (effet Bohr)
            • température plus élevée
            • des concentrations plus élevées de 2,3 diphosphoglycérate dans les globules rouges, généralement induites par une hypoxie chronique.

            L'équation la plus pratique reliant la saturation en Hb et la PO2 est

            Transport de dioxyde de carbone

            1. dissous
            2. Comme bicarbonate
            3. En tant que composés carbamino, en particulier la carbaminohémoglobine.

            Le niveau des tissus

            Comme nous l'avons indiqué, la plus grosse baisse de la cascade d'oxygène se situe ici au niveau des tissus. Les manuels classiques de médecine respiratoire n'abordent guère cette question vitale ! Je mettrai à jour cette section au fur et à mesure que j'obtiendrai plus d'informations - n'hésitez pas à contribuer.

            Contrôler

            La cellule de la corne antérieure

            Le système respiratoire humain est intéressant dans sa double utilisation du diaphragme et des muscles intercostaux pour la ventilation. Shneerson [Disorders of Ventilation Blackwell Scientific 1988, ISBN 0 632 01668 X ] décrit plutôt bien l'anatomie fonctionnelle des composants musculaires de la pompe respiratoire. Nous considérerons superficiellement les composantes neuromusculaires.

            • fibres bulbo-spinales dans la moelle ventrolatérale (principalement involontaires)
            • plus de fibres corticospinales dorsales
            • un troisième groupe assez diffus (pour la toux et autres événements non rythmiques)

            Comment le système respiratoire compense-t-il les changements de charge ? C'est très efficace, et la compensation se produit en un souffle ! On pense que cela se produit parce que les « instructions pour raccourcir » concernent à la fois les fibres musculaires et fibres intrafusales dans les fuseaux musculaires. Un raccourcissement différentiel (causé par une charge importante empêchant le raccourcissement des fibres normales) sera détecté et un signal de retour important entraînera une stimulation supplémentaire du muscle. Notez que cela est plus important dans les muscles intercostaux, car les fuseaux sont peu dispersés dans le diaphragme.

            Le tronc cérébral

            Autrefois, tout le monde, sauf Ramon y Cajal, pensait que des mécanismes pontins compliqués contrôlaient la respiration. Le neuroanatomiste Cajal avait raison en 1909, affirmant que les rythmes respiratoires provenaient de la moelle ! Il existe probablement deux groupes importants de neurones, un groupe dorsal près du tractus solitaire contrôlant le moment de l'inspiration et un groupe ventral plus complexe. Le groupe ventral comprend le noyau retroambigualis (expiratoire), le noyau ambigu, le noyau para-ambigualis (inspiratoire) et le complexe de Bötzinger. On pense qu'il existe au moins six types de neurones spécifiques dans la moelle qui contrôlent la respiration.

            • Réflexes barorécepteurs (sinus carotidien, récepteurs aortiques)
            • Réflexes d'étirement pulmonaire (réflexe de gonflage, réflexe de dégonflage, réflexe paradoxal de la tête)
            • Réponses des récepteurs J (récepteurs bronchiques et pulmonaires juxta-capillaires)
            • Réflexes des voies respiratoires supérieures
            • afférences musculo-squelettiques (pendant l'exercice)

            Règlement sur la rétroaction

              Chémorécepteurs centraux
              Ce sont généralement de loin les plus importants. Ils répondent principalement aux changements de pH du liquide céphalo-rachidien. Au fur et à mesure que la PCO2 artérielle augmente, la pCO2 du LCR augmentera, ce qui entraînera une baisse du pH. La respiration est stimulée, réduisant la PaCO2, etc. En cas d'acidose ou d'alcalose respiratoire prolongée, la réponse devient terne, probablement liée à la normalisation compensatoire du pH du LCR par le mouvement des ions HCO3 -. Une hypoxie sévère peut déprimer les chimiorécepteurs centraux.

            • hypoxémie
            • pH artériel bas (que ce soit dû à la PCO2 ou non)
            • hypoperfusion
            • fièvre
            • certains médicaments (acétylcholine, nicotine..)

            Il existe une interaction complexe entre les réponses périphérique et centrale à l'hypercapnie et à l'hypoxie. La réponse à la PCO2 est plus lente que celle à la PO2, linéaire, et varie considérablement d'une personne à l'autre. Une pente typique pour la courbe de réponse du CO2 serait d'environ 2 litres/minute/mmHgPCO2. La courbe devient plus raide à des PaO2 plus faibles.

            Si la PCO2 est suffisamment abaissée, une apnée peut en résulter, malgré une PaO2 faible. C'est ce qu'on appelle le "seuil apnéique", mais peut ne pas être présent chez certains individus. L'acidose métabolique ne modifie pas la pente de la courbe de réponse du CO2, mais la déplace vers la gauche.

            La relation entre la PaO2 et la ventilation minute à PCO2 constant est complexe et non linéaire, mais si l'on trace saturation contre ventilation minute, on obtient une courbe pratique presque linéaire jusqu'à une saturation d'environ 70 % ! La réponse à l'hypoxie est renforcée par l'hypercapnie, l'acidose et l'exercice. Avec une hypoxie grossière d'apparition rapide, l'hypocapnie déprime la respiration, mais la compensation se produit sur environ six jours. Après des années d'hypoxie chronique, la pulsion hypoxique s'atténue nettement.


            Remerciements

            Nous remercions tous les membres du laboratoire Mourrain pour leurs commentaires et discussions utiles pendant le projet et la préparation du manuscrit L. de Lecea, J. Zeitzer, C. Heller, D. Grahn, D. Colas et A. Adamantidis pour les commentaires importants P. Raymond, K. Kwan et H. Burgess pour le partage des constructions et des lignées S. Nishino pour le don aimable de zolpidem L. Alexandre et S. Murphy pour leurs soins diligents à notre installation d'imagerie de Stanford Cell Sciences pour le poisson zèbre pour l'assistance à l'imagerie (financé par le prix NCRR S10RR02557401) et J. Goldberg (Recherche pour prévenir la cécité) et Stanford Vision Research Core (NIH P30-EY0268771). Le soutien financier a été fourni par la bourse du doyen de la Stanford School of Medicine (LCL) JP18H04988, NBRP de AMED (KK) NIMH, NIDA, DARPA, NSF, Wiegers Family Fund, AE Foundation, Tarlton Foundation et Gatsby Foundation (KD) NIMH, NINDS, Tashia et John Morgridge Fund (AEU) et NIDDK (5R01DK090065-05), NINDS, NIMH, NIA, Bright-Focus Foundation, Simons Foundation et John Merck Fund (PM).

            Informations sur l'examinateur

            La nature remercie Herwig Baier et le(s) autre(s) évaluateur(s) anonyme(s) pour leur contribution à l'évaluation par les pairs de ce travail.


            Discussion

            Les canards barboteurs de la vallée centrale de Californie se sont déplacés sur des distances plus courtes et ont utilisé des zones plus petites que prévu sur la base d'études de suivi antérieures menées à des résolutions inférieures ou avec des méthodologies différentes (voir la revue dans [23, 26]). Bien que les déplacements variaient selon les saisons, les distances quotidiennes parcourues n'excédaient jamais 10 km (le plus souvent

            3,3 à 6 km), tandis que les déplacements entre les parcelles (ou FFD, l'un des paramètres de déplacement des canards les plus couramment mesurés) variaient de 0,5 à 2,2 km selon les espèces. Le canard chipeau avait tendance à moins se déplacer que les autres espèces, avec des FFD de 0,5 à 0,7 km, ce qui est plus court que les déplacements de 2,5 km observés en France, dans la seule autre étude qui a estimé les FFD pour le canard chipeau [13, 23]. Cependant, lorsqu'il était dans ses parcelles, le canard chipeau s'est déplacé plus que les autres espèces, ce qui a entraîné des zones d'utilisation spatiales plus grandes. Ceci est probablement lié à l'écologie de la recherche de nourriture, car le canard chipeau présente une sélection d'habitats, des modèles de recherche de nourriture et un comportement divergents pour cibler différentes ressources alimentaires [40, 78, 79]. En revanche, les canards pilets étaient généralement les canards les plus « volants », utilisant plus de segments et de taches par jour, qui étaient revisités plus fréquemment, et démontrant une probabilité plus élevée de réaliser des vols plus longs (> 300 m) que les autres espèces. Cela a entraîné des distances de déplacement quotidiennes plus longues et des FFD de 0,8 à 1,1 km. Une étude de Fleskes et al. [26], fournit les seules autres estimations pour le canard pilet de Californie, et note des FFD plus longs de

            1,7 à 7,1 km. La même étude a estimé les FFD du canard colvert à 2,8 à 4,8 km, qui sont également plus longs que ceux que nous avons observés (0,7 à 1,3 km). Ces différences peuvent être attribuables à la variation de l'habitat au cours des 14 années entre les études, résultant des changements dans la qualité de l'habitat associés aux stratégies d'amélioration mises en œuvre depuis 1990 [32].

            Bien que le biais dû aux différences méthodologiques dans l'identification des emplacements des oiseaux soit susceptible d'entraîner des résultats différents, nos résultats s'écartent également (bien que dans une moindre mesure) des seules autres études GPS menées sur des canards barboteurs. Les colverts aux Pays-Bas et en Suède ont été notés pour avoir des FFD de 0,6 à 2,1 km [17] et < 1 à 26 km respectivement [21]. La variation interrégionale est connue pour influencer différemment les déplacements des canards [16, 24] et nos estimations de l'utilisation de l'espace par le canard colvert étaient également considérablement inférieures à celles attendues d'études menées en Europe. Nos canards colverts ont utilisé une superficie quotidienne en hiver de 2,2 ha (0,02 km 2 ) par rapport aux domaines vitaux quotidiens d'hiver des canards colverts estimés par GPS de 9,7 ha (0,1 à 30 km 2 ) aux Pays-Bas [17].

            La variation des déplacements selon le sexe était plus apparente pendant la saison post-chasse, lorsque les femelles pilets se déplaçaient plus que les mâles, utilisaient un plus grand nombre de zones utilisées dans lesquelles elles passaient moins de temps et revenaient plus souvent, ce qui les rendait plus regroupées. C'est la période avant la migration et après la saison de chasse pendant laquelle l'essentiel du comportement de parade nuptiale se produit [66]. La poursuite des femelles par les mâles peut les amener à changer d'étang plus souvent pour tenter d'échapper aux mâles [50, 80], ce qui expliquerait probablement ces résultats. Nous avons également analysé une mesure de mouvement supplémentaire qui n'a pas été décrite auparavant - la taille des parcelles individuelles utilisées tout au long d'une journée d'oiseau, c'est-à-dire chaque parcelle utilisée par les canards lorsqu'ils ne volent pas - entre les déplacements en vol. La taille de ces zones d'alimentation était petite, environ 0,7 (femelles canard pilet, avant la chasse) – 1,7 ha (mâles pilets, après la chasse Tableau 1) dans lesquels les canards passaient respectivement 5 et 6 h. Ces mouvements peu fréquents, avec des canards occupant 3,7 (femelles colvert, saison de chasse) - 6,1 (femelles canard pilet, post-chasse) segments de piste par jour signifient que nos données pourraient être augmentées avec des données de fréquence inférieure (4 à 6 emplacements par 24 h) pour les groupes d'espèces qui manquent actuellement d'informations à haute fréquence. Cela augmenterait considérablement la quantité de données utilisables pendant les mois d'hiver, lorsque nous recevons plus souvent moins de données en raison de la durée réduite du jour et des heures d'ensoleillement, ce qui rend plus difficile pour les panneaux solaires de recharger les batteries.

            Les schémas et les taux de mouvement influencent la dépense énergétique [81], et cela, ainsi que l'utilisation de l'espace, est lié à la budgétisation du temps et des activités tout au long d'une journée. Ces paramètres sont utilisés par des modèles énergétiques tels que le modèle à base d'agents « SWAMP » [7] et le modèle à base de population spatialement implicite « TRUEMET » [32]. Ces modèles sont des outils de gestion importants qui intègrent des mesures de mouvement pour comprendre et informer les besoins en ressources, en ce qui concerne l'habitat et les besoins alimentaires, des canards dans la communauté multi-espèces de la vallée centrale de Californie. Jusqu'à présent, les données appropriées sur les canards de Californie faisaient défaut. Par conséquent, les déplacements et l'utilisation de l'espace sont actuellement surestimés pour ces modèles. De plus, les budgets temps-activité actuels estiment la proportion de la journée passée en vol, à environ 2 à 6 % [50, 51, 80, 82], alors que nos résultats indiquent qu'elle est d'environ 0,3 % en moyenne. Si le vol, et la dépense énergétique élevée qu'il implique [82, 83], est surestimé, alors les estimations de l'énergie dépensée par les canards seront probablement inférieures à celles actuellement modélisées [82, 84, 85, 86]. De plus, ces métriques sont actuellement calculées à partir des habitudes alimentaires, de la masse corporelle et de l'énergie moyenne utilisée par un oiseau en cage [87], sans estimations empiriques des mouvements. Par conséquent, les coûts des activités de vie libre, telles que diverses formes de locomotion exécutées par des oiseaux sans cage, n'ont pas été inclus. Les modèles manquent également d'informations qui informent directement les estimations de l'efficacité de la recherche de nourriture, de l'habitat et des besoins énergétiques de la sauvagine [7], y compris la sélection des zones d'alimentation et le changement de zone pendant les épisodes, tandis que d'autres paramètres, tels que la dispersion des fourrages, ont été jugés qualitativement. Les détails des résultats de la présente étude, tels que la taille des zones, la durée d'utilisation, les distances parcourues, les revisites des zones précédemment utilisées, le chevauchement et le regroupement des zones, peuvent désormais fournir des informations manquantes et paramétrer et valider quantitativement ces modèles. Nous avons également observé certaines tendances, telles que l'occurrence relativement courante de revisites dans des zones précédemment utilisées (

            18 % des jours) et de longs séjours dans de petites zones qui démontrent la cohérence de l'utilisation des ressources en une journée. Actuellement, les variables utilisées dans les modèles concernent un « canard moyen », sans tenir compte des variations comportementales ou spécifiques à l'espèce. Combinés, ces résultats suggèrent que l'intégration de données spécifiques aux espèces et de composants comportementaux peut encore améliorer la précision des modèles énergétiques.

            Les déplacements des canards comprenaient une abondance de déplacements de durée relativement courte (1 à 2 emplacements) dans des segments nouveaux et éloignés (> 300 m) qui ne seraient pas distinguables avec des données de suivi à résolution temporelle inférieure. Ces emplacements pourraient être des points en vol capturés par inadvertance lorsque l'oiseau transite entre des zones de plus longue durée, en particulier si le segment de courte durée ne comprend qu'un seul point. Cependant, s'ils sont suivis d'un retour sur une zone précédemment utilisée, ou si le segment comprend deux emplacements, ce scénario est peu probable car la distance qui doit être parcourue pour atteindre ces segments de courte durée est au-delà de l'erreur de notre GPS (

            10 mètres). De plus, bien que dépendantes du stade du cycle biologique, les estimations actuelles du temps passé à voler pour les canards représentent environ 6 % de leur journée [51]. Ce budget temps-activité semble surestimé compte tenu des courtes distances de déplacement que nous avons observées. Dans les deux cas, les chances de capturer des points en vol sont relativement faibles (< 3 positions à 30 min d'intervalle). Ils peuvent représenter une brève incursion pour étudier des sites d'alimentation alternatifs ou un ciblage délibéré de ces zones pour une activité particulière ou spécialisée, par exemple, si ces parcelles représentent un habitat qui fournit une ressource limitée et rapidement épuisée (Fig. 4). Alternativement, cela pourrait refléter des déplacements temporaires vers un habitat sous-optimal, causés par une sorte de perturbation, à laquelle les canards sont connus pour être sensibles, et qui les poussent à quitter une zone d'alimentation de haute qualité [14, 88, 89]. Si tel est le cas, l'échelle spatiale et temporelle de ces courts segments est considérablement inférieure aux estimations présentées dans les travaux antérieurs [90], soulignant encore la petite échelle à laquelle ces oiseaux aquatiques interagissent avec le paysage. Il n'est actuellement pas possible de démêler le déclenchement de ces segments de courte durée. Cependant, comme les vols courts ont augmenté les demandes énergétiques en raison du coût plus élevé des décollages, des atterrissages, des ascensions et des descentes [83], il y a des implications évidentes pour les estimations énergétiques.

            La théorie de la sélection des ressources stipule que lorsque les ressources sont abondantes, les animaux se déplaceront moins [91,92,93]. Par conséquent, lorsque les déplacements sont limités ou peu fréquents, les habitats devraient être rentables. Les déplacements peuvent être restreints pour d'autres raisons telles que la fragmentation ou la perte de l'habitat [94, 95], bien que cela puisse entraîner une augmentation des déplacements plutôt que leur diminution [96]. Cependant, non seulement nos canards montraient systématiquement de petits déplacements en général, mais ils passaient plus de temps dans des zones regroupées et réduisaient leurs déplacements plus ils passaient de temps dans une zone. Ces aspects des déplacements et de l'utilisation de l'espace et de l'exploitation étonnamment réduite de l'habitat par ces canards suggèrent que la superficie de terrain nécessaire pour satisfaire cette population au quotidien est considérablement plus petite qu'on ne le pensait auparavant [26], et que ces espèces passent du temps dans zones où ils peuvent accéder à toutes les ressources nécessaires avec une relative facilité. Cela implique que soit leurs déplacements sont limités par les limitations de l'habitat et/ou que la nourriture n'est pas limitative. Il est possible que le contraire soit vrai et qu'ils soient affamés et incapables ou réticents à bouger davantage. Cependant, il est peu probable que les ressources alimentaires dans la vallée centrale soient si faibles qu'elles restreignent les déplacements. Premièrement, les pratiques agricoles consistant à inonder au lieu de brûler les rizières ont augmenté la disponibilité alimentaire hivernale dans ce système [32]. Deuxièmement, et probablement en conséquence, l'état corporel de ces populations s'est amélioré au cours des dernières décennies. Les canards de la voie migratoire du Pacifique sont environ 10 % plus lourds qu'ils ne l'étaient dans les années 1980 [97] et ont une masse corporelle moyenne supérieure à celle des autres populations de canards nord-américaines [98,99,100,101,102] ou mondiales [103,104,105,106,107]. De plus, même si le canard pilet est connu pour perdre de la masse pendant les mois d'hiver (de novembre à fin janvier [97, 108]), et le canard colvert et le canard chipeau pendant la saison de reproduction estivale [102, 104], leur poids en fin de saison (USGS, inédit. Les données) sont encore largement supérieures à celles des congénères des autres régions. Par conséquent, nos données ne fournissent aucune preuve claire que les ressources alimentaires sont limitées pour la sauvagine dans la vallée centrale, mais plutôt que nos canards pistés sont capables de satisfaire leurs besoins énergétiques quotidiens dans des étendues spatiales relativement petites.

            Si la nourriture n'est pas limitative, il peut être plus important que les efforts de gestion se concentrent sur le développement d'autres habitats essentiels limités. Les programmes de gestion agricole « amicales pour la sauvagine » ont augmenté les ressources en zones humides et alimentaires [32], tandis que d'autres habitats, en particulier les habitats « hors saison » tels que les zones humides de mue, les habitats de nidification des hautes terres et les étangs à couvain, ne sont pas abondants [20, 26, 109]. Les petits déplacements constamment démontrés par nos canards à travers les saisons et les espèces suggèrent qu'une mosaïque d'habitats à proximité immédiate, qui répondent aux exigences du cycle de vie, est essentielle. Les canards reproducteurs sont limités dans la distance à laquelle ils peuvent s'éloigner du nid pour se nourrir ou lorsqu'ils escortent leurs couvées vers des étangs appropriés, et les post-reproducteurs sont obligés de quitter la vallée centrale pour muer [20, 61]. Ceci présente non seulement un aspect saisonnier à la gestion à considérer, mais les gestionnaires des zones humides pourraient également évaluer soigneusement le type, la distribution et la configuration de l'habitat disponible. Par exemple, pour les espèces nicheuses résidentes (canard colvert et canard chipeau), l'importance pourrait être accordée à l'augmentation de la disponibilité d'habitats de nidification et de couvée actuellement insuffisants, et à l'assurance que les étangs à couvain existent suffisamment près de l'habitat de nidification tout au long de la période de reproduction. L'amélioration de la disponibilité d'un habitat de mue approprié profiterait également aux espèces résidentes qui effectuent actuellement des migrations de mue vers la SONEC de juin à septembre. Enfin, pendant la saison de chasse, il peut être plus avantageux pour la communauté de sauvagine de Californie, d'avoir plus de petites zones de ressources qu'on ne le pense actuellement, et leur proximité avec des refuges pourrait également être envisagée [13, 110, 111]. Cette énorme population hivernale de sauvagine habite également la région à l'automne (août-octobre) et au printemps (février-avril), lorsqu'un approvisionnement alimentaire abondant pour le ravitaillement post-migration et l'engraissement pré-migratoire sont essentiels [11, 12, 112]. Par conséquent, la gestion des ressources naturelles devrait réévaluer la juxtaposition des sanctuaires, des zones de repos, de reproduction et d'alimentation, minimiser les distances entre les habitats et, surtout, mettre l'accent sur l'augmentation des zones à travers le paysage pour fournir des habitats essentiels qui font actuellement défaut.


            Matériaux et méthodes

            Animaux

            Des manakins mâles adultes ont été capturés au moyen de filets japonais passifs au niveau de leurs leks de reproduction respectifs (manakins à collier d'or, m = 3, manakins à calotte rouge, m = 3, manakins à couronne bleue, m = 3). Dans le même temps, les mâles adultes des fourmiliers sombres (m = 4) et les troglodytes familiers (m = 3) ont été capturés à partir de leurs territoires de reproduction en attirant des individus dans le filet avec une lecture conspécifique. Les oiseaux ont été immédiatement transportés dans notre laboratoire voisin pour des enregistrements musculaires (voir ci-dessous), après quoi ils ont été euthanasiés avec une surdose d'isoflurane et leurs tissus ont été prélevés pour une autre étude. Nous avons inspecté les testicules de chaque spécimen pour vérifier qu'ils étaient agrandis et que l'individu était en état de reproduction. Les travaux ont été menés de mars à avril à Gamboa, au Panama, au Smithsonian Tropical Research Institute (STRI). Toutes les institutions appropriées et les autorités gouvernementales ont approuvé les méthodes décrites dans le présent document, y compris les comités institutionnels pertinents pour le soin et l'utilisation des animaux (IACUC) du STRI et de l'Université Wake Forest.

            Conception expérimentale

            En utilisant une approche similaire décrite ailleurs (Elemans et al., 2004 2008), nous avons évalué la dynamique de la vitesse de contraction des PEC, SC et SH (Figure 1B) chez chaque individu collecté sur le terrain. La vitesse de contraction-relaxation au cours d'une période de stimulation a été évaluée en mesurant le degré auquel chaque muscle s'est détendu par rapport à sa longueur non stimulée (c'est-à-dire le pourcentage de récupération) en réponse à différentes fréquences de stimulation électrique (voir Figure 2A). Tous les muscles ont été soumis aux fréquences de stimulation suivantes : 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz et 100 Hz. Chaque train de stimulation se composait de 10 impulsions distinctes. La durée d'impulsion a été réglée à 1 ms et le courant d'impulsion a été réglé entre 0,5 et 0,8 mA. Les trains de stimulation étaient toujours délivrés de la basse fréquence (10 Hz) à la haute fréquence (100 Hz). Nous espacerons les trains de stimulation suivants à 1 min les uns des autres pour permettre au muscle de se reposer temporairement.

            Pour confirmer que nos résultats n'étaient pas faussés par des dommages ou un épuisement du muscle en réponse à des stimulations répétées, nous avons livré un deuxième train de stimulation à 20 Hz 1 min après la stimulation finale à 100 Hz de la série (figure 2A). Nous avons ensuite comparé les récupérations musculaires en réponse à ces deux stimulations (temporairement espacées) de 20 Hz. Dans cette étude, chaque muscle a été soumis à une seule série expérimentale (c'est-à-dire une impulsion de 10 Hz à 100 Hz comme décrit ci-dessus), et donc chaque muscle a également été soumis à cette procédure de validation.

            Préparations musculaires

            Les vitesses de contraction musculaire ont été enregistrées in situ (Figure 4). Pour toutes les préparations, les oiseaux ont été immobilisés sur un coussin en mousse souple qui était solidement attaché au banc chirurgical. Les oiseaux ont ensuite été anesthésiés avec de l'isoflurane (2–4% en O2). Pour préparer le PEC et le SH, nous avons d'abord pratiqué une petite incision (1 cm) dans la peau. Nous avons ensuite exposé la surface humide du muscle en écartant doucement la peau. Une fois le muscle bien en vue, nous l'avons implanté avec les extrémités dénudées (1-2 mm) de deux électrodes en fil d'argent isolées (diamètre : 0,14 mm). Ces électrodes ont ensuite été connectées à un stimulateur à proximité (Modèle 2100, A-M Systems, WA, USA). Nous avons ensuite fixé un crochet en acier inoxydable (0,1 mm de diamètre) au muscle directement adjacent aux électrodes implantées. Ce crochet était relié par une ligne monofilament à un transducteur de force (Modèle FT03, Grass Technology, RI, USA), qui était fermement fixé à un support lourd (≈6 kg). Dès que cette préparation a été terminée, nous avons placé une goutte de sérum physiologique aviaire (0,9%) sur les muscles exposés pour éviter la dessiccation des tissus pendant la session d'enregistrement. Nous avons ajusté le mou de la ligne au transducteur de force en déplaçant légèrement le support lourd, cela nous a permis de maintenir la tension dans la ligne entre le muscle et le transducteur de force, et ainsi d'optimiser la sensibilité des enregistrements de contraction musculaire sans surcharger le signal du transducteur de force. Une fois les enregistrements terminés, les électrodes et la ligne de monofilament du transducteur de force ont été retirées du muscle et l'incision a été fermée à l'aide d'un adhésif tissulaire Vetbond.Toutes les préparations chirurgicales ont eu lieu à température ambiante, qui était similaire à la température ambiante extérieure (≈30°C).

            Représentation schématique du dispositif expérimental utilisé pour enregistrer les contractions musculaires in situ.

            Les oiseaux ont été profondément anesthésiés avec de l'isoflurane, leurs muscles ont été exposés, attachés au transducteur de force et implantés avec des fils électrodes en argent. Les données ont été recueillies sur un ordinateur portable à proximité. Notez que les éléments de cette figure ne sont pas dessinés à l'échelle.

            Nous avons préparé le SC d'une manière similaire au PEC et SH cependant, nous avons apporté quelques modifications à cette chirurgie, étant donné que le SC se trouve profondément à la PEC et est plus difficile d'accès (Figure 1). Tout d'abord, nous avons pratiqué une petite incision (1,5 cm) dans la peau au-dessus de la furcule. Nous avons ensuite doucement écarté le coussinet adipeux sous-jacent et exposé le sac à air inter-claviculaire. Pour accéder au SC, nous avons soigneusement déplacé la membrane de ce sac à air sur le côté, en prenant grand soin de ne pas la percer. Sous cet angle, on pouvait alors voir le SC positionné au dessus de la quille et en dessous du PEC. Nous avons rapidement implanté le muscle SC avec les extrémités dénudées des électrodes d'argent et avons laissé le sac d'air inter-claviculaire retomber en place. Enfin, nous avons doucement déplacé le coussinet adipeux sur la furcule pour éviter la dessiccation pendant les enregistrements et placé une petite goutte de solution saline aviaire normale sur ce tissu. Compte tenu de la position profonde (et difficile) du SC, il n'a pas été possible d'attacher le crochet du transducteur de force directement au muscle pour les enregistrements de la vitesse de contraction. Au lieu de cela, nous avons attaché le crochet au coude de l'oiseau et enregistré l'action du SC stimulé en tant que mouvement de l'aile. Une fois les enregistrements terminés, nous avons légèrement retiré les électrodes du muscle, retiré la ligne du transducteur de force du coude et fermé la dissection avec de la colle Vetbond.

            Le stimulateur et le transducteur de force ont été connectés à un ordinateur portable via un convertisseur A-D (Modèle NI USB-6212, National Instruments, TX, USA). Le signal du transducteur de force a d'abord été amplifié (5K-10K) et filtré passe-bas (3000 Hz) à l'aide d'un amplificateur à jauge de contrainte AC/DC (Modèle P122, Grass Technologies). Nous avons collecté tous les enregistrements dans AviSoft-RECORDER (v.4.2.22) et mesuré les données dans le logiciel Praat (v.5.4.21, P. Boersma et D. Weenink). Ceci a été accompli en mesurant le pourcentage auquel les muscles se détendent après chaque impulsion de stimulation dans un train de stimulation donné. Une relaxation musculaire complète (relaxation à 100 %) s'est produite lorsque la tension supplémentaire détectée par le transducteur de force en réponse à la stimulation a été complètement soulagée (c'est-à-dire que le signal est revenu à son niveau de base). Une relaxation musculaire partielle s'est produite lorsque la tension supplémentaire exercée sur le transducteur de force en réponse à la stimulation a été moins que entièrement soulagé (c'est-à-dire que la sommation s'est produite). Dans la mesure où, les valeurs de relaxation partielle se situaient entre 99% et 0% (fusion complète) et ont été calculées en divisant la quantité réelle de relaxation par la quantité de relaxation qui serait autrement nécessaire pour une récupération complète.

            Pour chaque train de stimulation, nous avons fait la moyenne des valeurs de récupération en pourcentage pour les huit premières stimulations. Cela correspond à un nombre similaire d'oscillations des ailes que les manakins à collier doré et à calotte rouge utilisent dans leurs parades de membres antérieurs (Bostwick et Prum, 2003 Fuxjager et al., 2013). Notamment, dans nos calculs, nous avons utilisé la ligne de base comme mesure d'un muscle complètement détendu (non stimulé), même si la sommation modifie la production de force maximale au cours du train de stimulation. En tant que tels, les niveaux de saturation peuvent ne pas toujours refléter une récupération de 0%.

            Analyses statistiques

            Pour chaque muscle, nous avons comparé les pourcentages de récupération obtenus à partir de stimulations à 20 Hz administrées au début et après la série expérimentale en utilisant des paires t-tests. Une exception à cette analyse s'est produite dans les manakins à capuchon rouge, car les stimulations à 20 Hz ont provoqué une récupération de 100 % dans tous les cas. La variation entre les réplicats biologiques est donc de 0,0, ce qui signifie que les statistiques ne peuvent pas être effectuées. Nous interprétons ces résultats pour n'indiquer aucune différence significative dans la récupération musculaire en réponse à des stimulations de 20 Hz avant ou après la série expérimentale, ce qui est tout à fait cohérent avec les résultats de la paire t-tests obtenus sur les autres espèces (voir tableau 1).

            Ensuite, nous avons examiné la dynamique des contractions musculaires en ajustant les données avec un modèle de régression logistique non linéaire à quatre paramètres. Ce type de modèle caractérise les données qui forment une courbe sigmoïde inversée, et il est largement utilisé pour évaluer une variété de fonctions biologiques [par exemple, Kent et al., 1972, Johnson et al., 2003]. Nous avons limité les seuils du modèle à 100 % ou moins (pourcentage de relaxation maximum possible) et les saturations du modèle à ou au-dessus de 0 % (pourcentage de récupération possible minimum). Chaque modèle a produit un point d'inflexion estimé (± 1 SEM), qui représente la fréquence de demi-relaxation du muscle. Cette métrique est définie comme la fréquence de stimulation à laquelle la récupération moyenne du muscle est égale à la moitié de sa plage fonctionnelle prévue. Le point de demi-relaxation est biologiquement significatif, en ce sens qu'il représente un changement de longueur musculaire qui est encore très efficace pour déclencher le mouvement de l'appendice (aile). Ceci a été validé chez toutes les espèces en observant les ailes bouger en réponse à de telles stimulations (voir également les résultats). Ainsi, au niveau des fusions musculaires associées à la fréquence de demi-relaxation, la génération du comportement d'affichage est encore hautement réalisable. À cette fin, nous avons comparé statistiquement les modèles et leurs estimations de la fréquence de demi-relaxation uniquement au sein du type de muscle, considérant que les différences dans les préparations des muscles séparés pourraient affecter les paramètres du modèle. Par conséquent, nous avons utilisé des tests de somme des carrés supplémentaires pour comparer les modèles entre les espèces et des ANOVA à un facteur pour comparer les fréquences de demi-relaxation entre les espèces. Les effets significatifs des ANOVA ont été suivis par des comparaisons post-hoc de Student-Newman-Keuls (SNK) pour contrôler plusieurs contrastes par paires.

            Accessibilité des données

            Les données utilisées pour nos analyses sont incluses dans un fichier supplémentaire (Figure 3 – données sources 1).


            Sommaire

            La capacité des muscles pennés à subir des changements dynamiques dans l'engrenage architectural pendant les contractions est un phénomène important qui résulte des interactions des éléments contractiles, des structures du tissu conjonctif et des pressions de fluide se produisant à plusieurs échelles. Grâce à l'engrenage architectural, les muscles peuvent contourner partiellement les contraintes au niveau du sarcomère sur la production de force et de vitesse en subissant des changements dynamiques dans l'architecture pour amplifier les vitesses des fibres en cas de besoin. Chez les animaux étudiés, les muscles présentent systématiquement un engrenage variable, ce qui suggère que l'engrenage architectural dynamique et variable entraîné par la force peut être une caractéristique commune à la plupart des muscles pennés.


            Contenu

            La forme physique est définie comme la qualité ou l'état d'être en forme et en bonne santé. [5] Vers 1950, peut-être en accord avec la Révolution industrielle et le traité de la Seconde Guerre mondiale, le terme « fitness » a été multiplié par dix dans la langue vernaculaire occidentale. [6] La définition moderne de la forme physique décrit soit la capacité d'une personne ou d'une machine à exécuter une fonction spécifique, soit une définition holistique de l'adaptabilité humaine pour faire face à diverses situations. Cela a conduit à une interrelation entre la forme physique humaine et l'attractivité qui a mobilisé les industries mondiales de la forme physique et des équipements de fitness. En ce qui concerne la fonction spécifique, la forme physique est attribuée aux personnes qui possèdent une capacité aérobie ou anaérobie significative, c'est-à-dire l'endurance ou la force. Un programme de remise en forme bien équilibré améliore une personne dans tous les aspects de la forme physique par rapport à la pratique d'un seul, comme uniquement l'endurance cardio/respiratoire ou uniquement la musculation.

            Un programme complet de remise en forme adapté à un individu se concentre généralement sur une ou plusieurs compétences spécifiques [7] et sur des besoins liés à l'âge [8] ou à la santé tels que la santé des os. [9] De nombreuses sources [10] citent également la santé mentale, sociale et émotionnelle comme une partie importante de la condition physique globale. Ceci est souvent présenté dans les manuels comme un triangle composé de trois points, qui représentent la forme physique, émotionnelle et mentale. La forme physique peut également prévenir ou traiter de nombreux problèmes de santé chroniques causés par un mode de vie malsain ou le vieillissement. [11] L'exercice peut également aider certaines personnes à mieux dormir et peut-être soulager certains troubles de l'humeur chez certaines personnes. [12]

            La recherche en développement a démontré que de nombreux avantages de l'exercice sont médiés par le rôle du muscle squelettique en tant qu'organe endocrinien. C'est-à-dire que les muscles en contraction libèrent plusieurs substances appelées myokines, qui favorisent la croissance de nouveaux tissus, la réparation des tissus et diverses fonctions anti-inflammatoires, ce qui réduit à son tour le risque de développer diverses maladies inflammatoires. [13]

            Les directives d'activité physique 2018 pour les Américains ont été publiées par le département américain de la Santé et des Services sociaux pour fournir des conseils scientifiques aux personnes âgées de 3 ans et plus afin d'améliorer leur santé en participant à une activité physique régulière. Ces lignes directrices recommandent à tous les adultes de bouger davantage et de s'asseoir moins tout au long de la journée pour améliorer la qualité de vie liée à la santé, y compris la santé mentale, émotionnelle et physique. Pour des bienfaits substantiels pour la santé, les adultes devraient effectuer au moins 150 à 300 minutes d'activité physique d'intensité modérée, ou 75 à 150 minutes par semaine d'activité physique aérobie d'intensité vigoureuse, ou une combinaison équivalente des deux répartie tout au long de la semaine. La recommandation de faire de l'activité physique par périodes d'au moins 10 minutes a été éliminée, car de nouvelles recherches suggèrent que les périodes de toute durée contribuent aux bienfaits pour la santé liés au volume accumulé d'activité physique.

            Les directives au Royaume-Uni publiées en juillet 2011 incluent les points suivants : L'intensité à laquelle une personne fait de l'exercice est la clé, et les activités légères telles que la promenade et les travaux ménagers n'auront probablement pas d'impact positif sur la santé de la plupart des gens. Pour que l'exercice aérobie soit bénéfique, il doit augmenter la fréquence cardiaque et provoquer la transpiration. Une personne devrait faire au moins 150 minutes par semaine d'exercices aérobiques d'intensité modérée. Il y a plus de bienfaits pour la santé si une personne fait plus de 150 minutes d'exercice. Le temps sédentaire (temps passé sans se tenir debout, par exemple aux toilettes ou au lit) est mauvais pour la santé d'une personne, et aucun exercice ne peut annuler les effets d'une position assise trop longue. Ces directives sont maintenant beaucoup plus conformes à celles utilisées aux États-Unis, qui incluent également des recommandations pour les activités de renforcement musculaire et de renforcement des os telles que la musculation et le yoga. [14]

            Les directives américaines continuent : des avantages supplémentaires pour la santé peuvent être obtenus en pratiquant plus de 300 minutes (5 heures) d'activité physique d'intensité modérée par semaine. Les adultes devraient également pratiquer des activités de renforcement musculaire d'intensité modérée ou supérieure et impliquant tous les principaux groupes musculaires deux jours ou plus par semaine, car ces activités offrent des avantages supplémentaires pour la santé. [15]

            Exercice d'aérobie Modifier

            La forme cardiorespiratoire peut être mesurée à l'aide du VO2 max, une mesure de la quantité d'oxygène que le corps peut absorber et utiliser. [16] [17] L'exercice aérobie, qui améliore la forme cardiorespiratoire, implique un mouvement qui augmente la fréquence cardiaque pour améliorer la consommation d'oxygène du corps. Cette forme d'exercice est une partie importante de tous les régimes d'entraînement allant des athlètes professionnels à la personne de tous les jours. De plus, cela aide à augmenter l'endurance.

              – Courir à un rythme régulier et doux. Cette forme d'exercice est idéale pour maintenir le poids et construire une base cardiovasculaire pour effectuer plus tard des exercices plus intenses.
            • Entraînement elliptique - Il s'agit d'un appareil d'exercice stationnaire utilisé pour marcher ou courir sans causer de stress excessif sur les articulations. Cette forme d'exercice est parfaite pour les personnes souffrant de douleurs aux hanches, aux genoux et aux chevilles. – Se déplacer à un rythme assez régulier sur une courte, moyenne ou longue distance. Entraînement – ​​De nombreux tapis roulants ont des programmes mis en place qui offrent de nombreux plans d'entraînement différents. Une activité cardiovasculaire efficace serait de basculer entre la course et la marche. En général, échauffez-vous d'abord en marchant, puis passez entre marcher pendant trois minutes et courir pendant trois minutes. – Utiliser les bras et les jambes pour se maintenir à flot et avancer ou reculer. C'est un bon exercice pour tout le corps pour ceux qui cherchent à renforcer leur tronc tout en améliorant leur endurance cardiovasculaire. – Faire du vélo implique généralement des distances plus longues que la marche ou le jogging. Ceci est un autre exercice à faible impact sur les articulations et est idéal pour améliorer la force des jambes. [18]

            Exercice anaérobie Modifier

            L'exercice anaérobie comprend des mouvements de haute intensité effectués sur une courte période de temps. C'est un exercice rapide et de haute intensité qui ne nécessite pas que le corps utilise de l'oxygène pour produire de l'énergie. Il aide à promouvoir la force, l'endurance, la vitesse et la puissance et est utilisé par les culturistes pour augmenter l'intensité de l'entraînement. Pensé pour augmenter le taux métabolique qui vous permet de brûler des calories supplémentaires lorsque le corps récupère de l'exercice en raison d'une augmentation de la température corporelle et d'une consommation excessive d'oxygène après l'exercice (EPOC) après la fin de l'exercice.

              - Un type courant d'entraînement en force pour développer la force et la taille des muscles squelettiques. - Aide à maintenir la force. Une action musculaire dans laquelle aucun mouvement visible ne se produit et la résistance correspond à la tension musculaire. - Courir de courtes distances aussi vite que possible.
            • Entraînement par intervalles - Alternance de courtes rafales (d'environ 30 secondes) d'activité intense avec des intervalles plus longs (trois à quatre minutes) d'activité moins intense.

            La forme physique spécifique ou axée sur les tâches est la capacité d'une personne à effectuer une activité spécifique avec une efficacité raisonnable : par exemple, le sport ou le service militaire. Un entraînement spécifique prépare les athlètes à bien performer dans leur sport.

              : Dans un sprint, l'athlète doit être entraîné à travailler de manière anaérobie tout au long de la course, un exemple de la façon de le faire serait l'entraînement par intervalles. : Les cyclistes doivent être préparés de manière aérobie pour une balade à vélo de 100 miles ou plus. : Les athlètes ont besoin à la fois de vitesse et d'endurance pour tirer profit de cet entraînement. Les muscles qui travaillent dur sont à leur apogée pendant une période plus longue car ils sont utilisés à ce niveau pendant une période plus longue. [19] : Dans ce cas, l'athlète doit être entraîné au travail aérobie et son endurance doit être développée au maximum.
            • De nombreux pompiers et policiers subissent régulièrement des tests de condition physique pour déterminer s'ils sont capables d'accomplir les tâches physiquement exigeantes requises pour leur travail. [20]
            • Les membres des forces armées sont souvent tenus de passer un test d'aptitude formelle. Par exemple, les soldats de l'armée américaine doivent être en mesure de réussir le test d'aptitude physique de l'armée (APFT). [21]
            • Sprints en côte : Nécessite un niveau élevé de condition physique pour commencer l'exercice est particulièrement bon pour les muscles des jambes. L'armée s'entraîne souvent pour faire de l'alpinisme et des courses. et exercices isométriques : Un excellent moyen de développer sa force et d'augmenter son endurance musculaire. crée moins de tension sur les muscles des jambes que de courir sur de l'herbe ou du béton. C'est parce que le sable s'effondre sous le pied, adoucissant l'atterrissage. L'entraînement sur sable est un moyen efficace de perdre du poids et de se mettre en forme, car plus d'efforts sont nécessaires (une fois et demie plus) pour courir sur le sable mou que sur une surface dure. [22] est une forme d'exercice qui diminue la tension sur les articulations et les os. L'eau fournit un impact minimal [éclaircissements nécessaires] aux muscles et aux os, ce qui est bon pour ceux qui se remettent d'une blessure. De plus, la résistance de l'eau lorsque l'on court à travers elle fournit un effet amélioré de l'exercice (plus vous êtes profond, plus la force nécessaire pour tirer votre jambe est importante). [23] : L'exercice de squat aide à améliorer le départ du nageur. [24]

            Pour que l'activité physique profite à un individu, l'effort déclenche une réponse appelée stimulus. L'exercice avec la bonne quantité d'intensité, de durée et de fréquence peut produire une amélioration significative. La personne peut se sentir mieux dans l'ensemble, mais les effets physiques sur le corps humain prennent des semaines ou des mois à se manifester et peut-être des années pour un développement complet. À des fins d'entraînement, l'exercice doit fournir un stress ou une demande sur une fonction ou un tissu. Pour poursuivre les améliorations, cette demande doit éventuellement augmenter peu sur une période de temps prolongée. Ce type d'entraînement physique repose sur trois principes de base : la surcharge, la spécificité et la progression. Ces principes sont liés à la santé mais aussi à l'amélioration de la capacité de travail physique. [25]

            Entraînement par intervalles à haute intensité Modifier

            L'entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT) consiste en de courtes périodes d'exercice répétées, effectuées à un niveau d'intensité élevé. Ces séries d'activité intense sont suivies d'un temps prédéterminé de repos ou d'activité de faible intensité. [26] Des études ont montré que l'exercice à une intensité plus élevée a augmenté les avantages cardiaques pour les humains, par rapport à l'exercice à un niveau faible ou modéré. [27] Lorsque votre entraînement consiste en une séance de HIIT, votre corps doit travailler plus fort pour remplacer l'oxygène qu'il a perdu. Les recherches sur les avantages du HIIT ont révélé qu'il peut être très efficace pour réduire la graisse, en particulier autour de la région abdominale. [28] De plus, comparé à un exercice modéré continu, le HIIT s'avère brûler plus de calories et augmenter la quantité de graisse brûlée après une séance de HIIT. [29] Le manque de temps est l'une des principales raisons invoquées pour ne pas faire de HIIT, une excellente alternative pour ces personnes, car la durée d'une séance de HIIT peut être aussi courte que 10 minutes, ce qui la rend beaucoup plus rapide que les entraînements conventionnels. [30]

            Contrôle de la pression artérielle Modifier

            Il a été prouvé que la forme physique soutient la pression artérielle du corps. Rester actif et faire de l'exercice régulièrement renforce le cœur. Le cœur est le principal organe responsable de la pression artérielle systolique et de la pression artérielle diastolique. La pratique d'une activité physique augmente la tension artérielle. Une fois que le sujet arrête l'activité, la tension artérielle revient à la normale. Plus il y a d'activité physique, plus ce processus devient facile, ce qui donne un individu plus « en forme ». [31] Grâce à une forme physique régulière, il devient plus facile de créer une élévation de la pression artérielle. Cela réduit la force sur les artères et abaisse la pression artérielle globale. [32]

            Prévention du cancer Modifier

            Les centres de contrôle et de prévention des maladies fournissent des directives de style de vie pour maintenir une alimentation équilibrée et pratiquer une activité physique afin de réduire le risque de maladie. Le WCRF/American Institute for Cancer Research (AICR) a publié une liste de recommandations qui reflètent les preuves qu'ils ont trouvées grâce à la cohérence des facteurs de forme physique et diététiques qui sont directement liés à la prévention du cancer.

            Les recommandations WCRF/AICR comprennent les suivantes :

            • Soyez aussi mince que possible sans devenir trop maigre.
            • Chaque semaine, les adultes devraient pratiquer au moins 150 minutes d'activité physique d'intensité modérée ou 75 minutes d'activité physique d'intensité vigoureuse.
            • Les enfants devraient s'engager dans au moins une heure d'activité physique modérée ou vigoureuse chaque semaine.
            • Soyez physiquement actif pendant au moins trente minutes chaque jour.
            • Évitez le sucre et limitez la consommation d'aliments riches en énergie.
            • Équilibrer son alimentation avec une variété de légumes, céréales, fruits, légumineuses, etc.
            • Limitez l'apport en sodium, la consommation de viandes rouges et la consommation de viandes transformées.
            • Limitez les boissons alcoolisées à deux pour les hommes et une pour les femmes par jour. [33]

            Ces recommandations sont également largement soutenues par l'American Cancer Society. Les lignes directrices ont été évaluées et les personnes qui ont des scores d'adhésion aux lignes directrices plus élevés réduisent considérablement le risque de cancer et aident à contrôler une multitude de problèmes de santé chroniques. L'activité physique régulière est un facteur qui aide à réduire la tension artérielle d'un individu et améliore le taux de cholestérol, deux éléments clés qui sont en corrélation avec les maladies cardiaques et le diabète de type 2. [34] L'American Cancer Society encourage le public à « adopter un mode de vie physiquement actif » en répondant aux critères d'une variété d'activités physiques telles que la randonnée, la natation, l'entraînement en circuit, l'entraînement en résistance, le levage, etc. Il est entendu que le cancer est pas une maladie qui peut être guérie par la seule forme physique, cependant, parce qu'il s'agit d'une maladie multifactorielle, la forme physique est une prévention contrôlable. Les grandes associations liées à la bonne forme physique et à la réduction du risque de cancer sont suffisantes pour fournir une stratégie de réduction du risque de cancer. [33] L'American Cancer Society revendique différents niveaux d'activité allant de modéré à vigoureux pour clarifier le temps recommandé consacré à une activité physique. Ces classifications de l'activité physique prennent en compte l'exercice intentionnel et les activités de base effectuées quotidiennement et permettent au public de mieux comprendre quels niveaux de forme physique suffisent comme prévention future des maladies.

            Inflammation Modifier

            Des études ont montré une association entre une activité physique accrue et une inflammation réduite. [35] Il produit à la fois une réponse inflammatoire à court terme et un effet anti-inflammatoire à long terme. [36] L'activité physique réduit l'inflammation conjointement ou indépendamment des changements de poids corporel. [37] Cependant, les mécanismes liant l'activité physique à l'inflammation sont inconnus.

            Système immunitaire Modifier

            L'activité physique renforce le système immunitaire. Cela dépend de la concentration de facteurs endogènes (tels que les hormones sexuelles, les hormones métaboliques et les hormones de croissance), la température corporelle, le flux sanguin, l'état d'hydratation et la position du corps. [38] Il a été démontré que l'activité physique augmente les niveaux de cellules tueuses naturelles (NK), de cellules T NK, de macrophages, de neutrophiles et d'éosinophiles, de compléments, de cytokines, d'anticorps et de cellules cytotoxiques T. [39] [40] Cependant, le mécanisme liant l'activité physique au système immunitaire n'est pas entièrement compris.

            Contrôle du poids Modifier

            Atteindre la résilience grâce à la forme physique favorise une gamme vaste et complexe d'avantages liés à la santé. Les personnes qui maintiennent leur condition physique régulent généralement leur répartition de la graisse corporelle et préviennent l'obésité. La graisse abdominale, en particulier la graisse viscérale, est le plus directement affectée par la pratique d'exercices aérobiques. L'entraînement en force est connu pour augmenter la quantité de muscle dans le corps, cependant, il peut également réduire la graisse corporelle. [41] Les hormones stéroïdes sexuelles, l'insuline et les réponses immunitaires appropriées sont des facteurs qui interviennent dans le métabolisme par rapport à la graisse abdominale. Par conséquent, la forme physique permet de contrôler le poids grâce à la régulation de ces fonctions corporelles. [42]

            Ménopause et forme physique Modifier

            On dit souvent que la ménopause est survenue lorsqu'une femme n'a pas eu de saignement vaginal pendant plus d'un an depuis son dernier cycle menstruel. Il existe un certain nombre de symptômes liés à la ménopause, dont la plupart peuvent affecter la qualité de vie d'une femme impliquée dans cette étape de sa vie. Une façon de réduire la gravité des symptômes est de faire de l'exercice et de maintenir une bonne forme physique. Avant et pendant la ménopause, à mesure que le corps féminin change, il peut y avoir des changements physiques, physiologiques ou internes au corps. Ces changements peuvent être réduits ou même évités grâce à un exercice régulier. Ces changements comprennent : [43]

            • Prévention de la prise de poids : autour de la ménopause, les femmes ont tendance à ressentir une réduction de la masse musculaire et une augmentation des niveaux de graisse. Augmenter la quantité d'exercice physique entrepris peut aider à prévenir ces changements.
            • Réduire le risque de cancer du sein : la perte de poids grâce à l'exercice régulier peut offrir une protection contre le cancer du sein.
            • Renforcement des os : l'activité physique peut ralentir la perte osseuse associée à la ménopause, réduisant ainsi le risque de fractures osseuses et d'ostéoporose.
            • Réduire le risque de maladie : l'excès de poids peut augmenter le risque de maladie cardiaque et de diabète de type 2, et une activité physique régulière peut contrer ces effets.
            • Stimuler l'humeur : participer à des activités régulières peut améliorer la santé psychologique, un effet qui peut être observé à tout âge et pas seulement pendant ou après la ménopause. [44]

            Le Melbourne Women's Midlife Health Project a suivi 438 femmes sur une période de huit ans, fournissant des preuves montrant que même si l'activité physique n'était pas associée au VMS dans cette cohorte au début, les femmes qui ont déclaré qu'elles étaient physiquement actives tous les jours au début étaient 49% moins susceptibles d'avoir signalé des bouffées de chaleur gênantes. Cela contraste avec les femmes dont le niveau d'activité a diminué et qui étaient plus susceptibles d'avoir des bouffées de chaleur gênantes. [45]

            Santé mentale Modifier

            Des études ont montré que l'activité physique peut améliorer la santé mentale et le bien-être. [46] [47] Cette amélioration est due à une augmentation du flux sanguin vers le cerveau permettant la libération d'hormones ainsi qu'à une diminution des hormones de stress dans le corps comme le cortisol et l'adrénaline tout en stimulant les boosters d'humeur du corps humain et les analgésiques naturels . [48] ​​Mental_health#Physical_activityNon seulement l'exercice libère ces hormones du bien-être, mais l'exercice peut vous aider à vous débarrasser de tout ce qui est troublant et à renforcer votre confiance en vous. [49] Comme l'activité physique est pratiquée de manière constante, ces tendances s'améliorent et l'exercice est donc efficace pour soulager les symptômes de dépression et d'anxiété, ayant un impact positif sur la santé mentale et apportant plusieurs autres avantages, tels que les suivants. [50]

            • L'activité physique a été associée à l'atténuation des symptômes de dépression et d'anxiété. [46]
            • Chez les patients souffrant de schizophrénie, il a été démontré que la forme physique améliore leur qualité de vie et diminue les effets de la schizophrénie. [51]
            • Être en forme peut améliorer l'estime de soi.
            • S'entraîner peut améliorer la vigilance mentale et réduire la fatigue.
            • Des études ont montré une réduction des niveaux de stress.
            • Possibilité accrue d'interaction sociale, permettant d'améliorer les compétences sociales [50]

            Pour obtenir certains de ces avantages, les Centers for Disease Control and Prevention suggèrent au moins 30 à 60 minutes d'exercice 3 à 5 fois par semaine. [52]

            La forme physique a toujours été une partie importante de la vie. Il est théorisé que lorsque les gens ont quitté un mode de vie de chasseurs-cueilleurs et ont formé des communautés fixes basées sur l'agriculture, les niveaux de forme physique ont diminué. Cela ne veut pas dire que les niveaux de travail physique ont diminué, mais que le type de travail entrepris n'était pas nécessairement aussi propice à un niveau général de forme physique. En tant que tels, les régimes de remise en forme réglementés ont été inventés ou sont devenus plus courants. C'était particulièrement le cas dans les civilisations classiques telles que la Grèce antique et Rome. En Grèce, la forme physique était considérée comme une composante essentielle d'une vie saine et c'était la norme pour les hommes de fréquenter un gymnase. Les régimes de conditionnement physique étaient également considérés comme d'une importance primordiale dans la capacité d'un pays à former des soldats pour une force militaire efficace. En partie pour ces raisons, les régimes de remise en forme organisés ont existé tout au long de l'histoire connue et on en trouve des preuves dans de nombreux pays.

            Les gymnases qui semblent familiers aujourd'hui ont commencé à devenir de plus en plus courants au 19ème siècle. La révolution industrielle avait conduit à un mode de vie plus sédentaire pour de nombreuses personnes et il y avait une prise de conscience croissante que cela pouvait être nocif pour la santé. Ce fut un facteur de motivation clé pour la formation d'un mouvement de culture physique, en particulier en Europe et aux États-Unis. Ce mouvement a préconisé des niveaux accrus de condition physique pour les hommes, les femmes et les enfants et a cherché à le faire par le biais de diverses formes d'activités intérieures et extérieures et d'éducation. À bien des égards, il a jeté les bases de la culture moderne du fitness. [53]


            Glossaire des termes

            Système nerveux autonome: Faisant partie du système nerveux périphérique, il fournit des connexions neuronales aux glandes et aux muscles lisses des organes internes. Divisé en systèmes nerveux sympathique et parasympathique, certains experts considèrent le système entérique comme la troisième division.

            Axone : L'extension d'une cellule qui transporte l'influx nerveux du corps de la cellule vers d'autres neurones.

            Système nerveux central (SNC) : Le système nerveux composé du cerveau et de la moelle épinière.

            Cervelet: Situé à l'arrière du cerveau, il contrôle les mouvements de base, l'équilibre et même la posture.

            dendrite : Une extension d'un corps cellulaire qui est constituée des surfaces de réception d'un neurone.

            Gyrus : La partie surélevée de la surface alambiquée du cerveau.

            Hypothalamus : Principalement impliqué dans les fonctions liées à l'émotion, la faim, la soif et le contrôle de l'hypophyse.

            Système limbique: Contrôle principalement la mémoire et les émotions.

            Cortex moteur : Il s'agit d'une section du cortex cérébral qui envoie des impulsions aux motoneurones. Il est également impliqué dans la coordination des mouvements et est situé dans le lobe frontal du cerveau.

            Myéline : L'isolant gras retrouvé autour de l'axone, il améliore la vitesse de conduction de l'influx nerveux.

            Système nerveux: Un système qui s'étend à tout le corps et qui relie chaque organe au cerveau. Habituellement divisé en système nerveux central (SNC) et système nerveux périphérique (SNP).

            Neurotransmetteur : Un neurotransmetteur est une substance chimique libérée au niveau des synapses qui transmet des informations au neurone suivant.

            Système nerveux parasympathique : L'un des deux systèmes qui composent le système nerveux autonome. Ralentit votre rythme cardiaque, contracte vos voies respiratoires, stimule la digestion et contracte les pupilles, ainsi que d'autres activités, pour les personnes dans un état détendu.

            Système nerveux périphérique (SNP) : Il s'agit d'une partie du système nerveux et comprend tous les neurones et nerfs situés à l'extérieur du cerveau et de la moelle épinière (c'est-à-dire à l'extérieur du système nerveux central).

            Cortex moteur primaire : C'est la zone qui initie le mouvement volontaire.

            Système nerveux sympathique: L'un des deux systèmes qui composent le système nerveux autonome. Il réagit au stress ou à la peur et provoque des pupilles dilatées, des voies respiratoires détendues, des battements cardiaques accélérés et une salivation inhibée, entre autres.

            Synapse : La synapse est la zone entre un neurone et le suivant. Les neurotransmetteurs les traversent et transmettent des messages neuronaux.


            Voir la vidéo: Pienet valinnat ratkaisevat. (Décembre 2022).