Lorsque vous pratiquez une activité physique, votre système cardiovasculaire (votre cœur, vos vaisseaux sanguins mais également votre sang) s'adaptent à la fois à court terme (l'effort se traduit par des réactions immédiates) et à long terme (des modifications durables apparaissent progressivement).

Tout concourt à optimiser l’oxygénation des parties du corps qui en ont le plus besoin pendant l’activité physique. Le débit sanguin dans le muscle cardiaque est multiplié par quatre, celui des muscles des bras et des jambes par 32 ! Grâce à ces adaptations, la quantité d’oxygène disponible pour les muscles pendant l’effort peut être 60 fois plus élevée qu’au repos !

Après le début de l’exercice, la fréquence cardiaque augmente rapidement puis se stabilise au niveau requis par l’exercice. Cette accélération du cœur est provoquée par une stimulation nerveuse et par des hormones comme l’adrénaline, sécrétée par des glandes situées au-dessus des reins (les surrénales).

L’augmentation de la fréquence cardiaque augmente le débit sanguin vers les muscles et, ainsi, leur permet un approvisionnement suffisant en oxygène et en nutriments. Ce phénomène s’accompagne d’une augmentation de la puissance de chaque contraction cardiaque. Le débit cardiaque peut ainsi être multiplié par un facteur allant de quatre à six, passant de 5 à 22 litres par minute chez une personne peu entraînée.

À la fin de l'exercice, la fréquence cardiaque diminue en deux temps : rapidement (en quelques secondes ou minutes) puis plus lentement (en une ou deux heures) pour revenir à la valeur de repos.

Les modifications durables du cœur liées à l’activité physique concernent plutôt les personnes de bon niveau, qui pratiquent un sport régulièrement. Dans ces conditions, le muscle cardiaque se développe (la taille du cœur augmente), ses contractions sont plus puissantes et il utilise l’énergie plus efficacement.

Ces adaptations ont deux conséquences. Au repos, la fréquence cardiaque diminue : elle est de 50 à 60 battements par minute, au lieu de 60 à 80 chez les personnes qui ne pratiquent pas d’activité physique. À l'effort, le débit cardiaque augmente beaucoup plus que chez une personne de moins bon niveau. À fréquence cardiaque égale, le cœur d'un sportif va pomper davantage de sang. Ce débit élevé permet un travail musculaire plus intense, donc des performances supérieures.

Dès l’échauffement, les besoins accrus des muscles en oxygène et en nutriments provoquent une dilatation des petits vaisseaux (artérioles et capillaires) qui les irriguent. De plus, pour assurer la redistribution du sang vers les muscles, les vaisseaux des organes au repos (intestin, reins, etc.) se contractent et le débit sanguin dans ces organes peut diminuer de moitié ou plus.

Après quelques minutes, d’autres adaptations se produisent : la peau, qui régule la température du corps par la sudation, voit ses artérioles se dilater ce qui permet d’éliminer plus efficacement la chaleur produite par les muscles. Les artérioles des muscles qui ne participent pas, ou peu, à l’effort se contractent.

Avec une activité physique régulière, les muscles s’enrichissent en capillaires, à la fois parce que les muscles se développent mais aussi parce que de nombreux capillaires jusque-là inutilisés sont mobilisés pour améliorer les capacités d’irrigation sanguine. Les artérioles peuvent également se développer et se ramifier. Ce développement du réseau sanguin le plus fin s’observe également dans les poumons, le cœur et la peau.

Le développement de nouveaux vaisseaux du fait d’une activité physique régulière augmente le volume total de l’appareil circulatoire. En conséquence, le corps doit compenser ce plus grand volume par une augmentation du volume du sang qui les remplit. Chez le sportif de haut niveau, le volume sanguin peut augmenter d’un à deux litres !

Le sang a également la capacité de s’adapter à l’effort. Au repos, l’hémoglobine (le pigment rouge du sang) libère seulement un tiers de l’oxygène qu’elle transporte. Lors de l’effort, cette libération d’oxygène est fortement augmentée.