La grossesse entraîne des modifications métaboliques : la sécrétion d'insuline est multipliée par deux du fait de l'action de la prolactine, de l'hormone lactogène placentaire et des estrogènes sur les cellules β du pancréas. Cet hyperinsulinisme favorise la constitution de réserves de graisses pendant la première moitié de la gestation. La sensibilité à l'insuline diminue car l'hormone de croissance placentaire s'oppose à l'action de l'insuline sur l'entrée du glucose dans les cellules. La résistance à l'insuline devient apparente vers le cinquième mois. Elle entraîne une lipolyse, l'oxydation des acides gras comme source d'énergie dans les muscles striés, et l'épargne du glucose au profit du fœtus. S'agissant des modifications cardiovasculaires et rénales, la grossesse entraîne une diminution des résistances vasculaires totales (-30 %) et de la pression artérielle moyenne (-10 %), une augmentation du volume plasmatique (+40-50 %), du débit cardiaque (+30 %), de la fréquence cardiaque et de la masse du ventricule gauche, et un remodelage de la circulation utérine qui représente 10 à 12 % du débit cardiaque en fin de grossesse. Le placenta sécrète à la fois des agents vasodilatateurs (stéroïdes sexuels, relaxine, facteur de croissance placentaire) et des agents vasoconstricteurs (récepteur soluble sFLT-1 et endogline soluble). Dans la grossesse normale, les agents vasodilatateurs prédominent. Il y a une relation entre les modifications cardiovasculaires maternelles et le poids de naissance. En ce qui concerne les modifications respiratoires, la grossesse provoque une augmentation du débit ventilatoire d'environ 40 %, obtenue par une augmentation du volume courant et une diminution du volume de réserve expiratoire et du volume résiduel. La fréquence respiratoire n'est pas ou peu modifiée. L'augmentation de la ventilation génère une alcalose respiratoire modérée avec une diminution de la PaCO₂ (pression partielle de dioxyde de carbone) et des bicarbonates, et une légère augmentation du pH et de la PaO₂. Enfin, la grossesse ne modifie pas ou peu les capacités musculaires et les mécanismes de l'adaptation à l'effort. La pratique régulière d'une activité physique d'intensité modérée pendant la grossesse normale est sans danger pour la mère et pour le fœtus. Elle est associée à une diminution de la prise de poids maternelle, une diminution de la macrosomie fœtale sans augmentation du faible poids de naissance, une diminution du diabète gestationnel et des pathologies hypertensives de la grossesse, et finalement une augmentation de la probabilité d'accouchement vaginal.