le fonctionnement energétique document élaboré par mr: toualbia.n conseiller en sport

Le Fonctionnement Energtique Document labor par Mr: TOUALBIA.N Conseiller en Sport

Afin de produire des tensions, le systme contractile du muscle a besoin dun apport nergtique qui est assur par la dgradation dun compos cellulaire extrmement riche en nergie( ATP adnosine triphosphate ). LATP est notre unique monnaie nergtique.

LA.T.P : Lnergie libre au cours de la dgradation des aliments nest pas directement utilise pour fournir du travail musculaire. Elle est employe pour fabriquer un autre compos chimique appel lA.T.P, qui est emmagasin dans toutes les cellules musculaires. Cest partir de lnergie libre par la dgradation de lA.T.P que la cellule peut effectuer le travail qui lui est propre.

La molcule dA.T.P est faite dun compos complexe, lAdnosine et de (03)trois parties simples appeles groupement phosphates. Les liaisons entre les deux groupements terminaux reprsentent DES LIAISONS PHOSPHATES RICHES EN ENERGIE.

ADENOSINE -O-P~O-P~O-P- OH OOO OH TRIPHOSPHATE

Tous les processus nergtiques utilisent de lATP

Que se passerait-il si les liaisons sont rompues?

-O-P~O-P- OH OO OH ADENOSINE DIPHOSPHATE 1ere rupture ATP + H2O ADP + P + H+ (+ ENERGIE) ATPase

-O-P- OH O OH ADENOSINE MONOPHOSPHATE 2eme rupture

Lorsquune liaison phosphate est rompue : - un groupement phosphate est enlev de la molcule dA.T.P ; - de 7 12 Kcal dnergie sont libres ( 4,8 Kj ) ; - de lAdnosine di-phosphate ( A.D.P ) de mme quun phosphate ( Pi ) sont forms. 1cal=4.185 j(la quantit d nergie ncessaire pour augmenter la temprature dun gramme deau de 14.5 15.5)

Cette nergie libre au cours de la dgradation de lA.T.P constitue la source immdiate dnergie pouvant tre utilise par le muscle pour se contracter.

HYDROLYSE ATP ADP Energie Travail 25% Chaleur 75% Mcanique Circulation Digestion Chimique Osmotique Scrtions glandulaires Production de tissu Transmission nerveuse et musculaire Diffrentes formes de travail biologique que permet lnergie libre par lhydrolyse de lATP

La rserve de ce compos est trs faible comparativement aux besoin exigs par lexercice musculaire, il est donc indispensable quil y ait des mcanismes de recharge pour pouvoir suivre leffort.

Au repos, les rserves en ATP musculaires sont faibles : 4 6millimoles par kilogramme de muscle frais, ce qui pourrait laisser esprer soutenir 5 7 secondes de contractions musculaires ses seules dpends.

Le problme est donc de savoir comment la cellule musculaire est rapprovisionne en A.T.P quand on sait que le stock intra- musculaire en A.T.P est trs limit ?

Trois mcanismes assurent la recharge de lATP. Il sagit de : -1/ La dgradation des rserves en phosphocratine; -2/ La dgradation des rserves de glycogne en labsence de loxygne, avec formation dacide lactique. Ce mcanisme est li au rle dune enzyme, le Nad et loxygne fix sur la myoglobine; -3/La dgradation des aliments (glucides, lipides, protides ) dans les conditions arobies et qui aboutit la formation deau et de gaz carbonique.

1 Mcanisme: Le systme A.T.P-CP ou systme phosphagne

2Mcanisme: La Glycolyse Anarobie

3 Mcanisme: Le systme Oxygne La Glycolyse Arobie

Ces trois systmes qui fournissent lnergie pour la resynthese de lA.T.P, fonctionnent selon le mme principe gnral. L nergie libre au cours du mtabolisme de certains aliments et de la C.P est utilise pour resynthetiser lA.T.P.

A.T.P A.D.P + Pi + ENERGIE Ainsi lnergie sert a pousser de la droite vers la gauche la raction :

Deux des trois systmes mtaboliques permettant la resynthse de lA.T.P sont ANAEROBIES. Il sagit des systmes A.T.P-C.P et de la Glycolyse. ANAEROBIE veut dire sans oxygne.

1/ Le systme A.T.P-CP ou systme phosphagne

Le systme A.T.P-C.P est le plus simple .

Lnergie libre est immdiatement disponible pour la resynthse de lA.T.P. Ainsi mesure que lA.T.P est dgrade au cours de la contraction musculaire,elle est continuellement resynthtise partir de lA.D.P et du Pi grce lnergie libre par la dgradation des rserves de C.P :

E NERGIE + A.D.P + Pi A.T.P C.P Pi + C + E NERGIE

La C.P peut tre resynthtise partir du Pi et de la C grce lnergie libre lors de la dgradation de lA.T.P. Ce processus a lieu au cours de la rcupration aprs un exercice. A ce moment, lnergie ncessaire la resynthse de lA.T.P provient de la dgradation des aliments.

Dpltion en phosphagnes aprs rptition defforts avec une rcupration gale 50 secondes

Conclusion : Le dveloppement de la capacit arobie doit donc toujours prcder lentrainement de la vitesse, de lendurance de la vitesse et de la puissance musculaire.

Quelle Quantit d E nergie peut fournir le Systme desPhosphagnes ?

Concentration musculaire ATPPCr ATP+CP Phosphagnes totaux mM/ kg de muscle 4-616-2420-30 mM(masse musculaire totale 128-192512-768640-960 Energie disponible Kj/kg de muscle0.16-0250.67-1.000.84-1.25 Kj(masse musculaire totale) 5.36-8.0421.43-32.1527.13-40.19

Ceci reprsente une capacit trs faible entre 30 et 50 kj soit 7.17 et 11.96Kcal dnergie sous forme dA.T.P,soit une trs petite quantit utilisable au cours dun exercice.

Par exemple, les rserves de phosphagnes des muscles actifs seraient probablement puises aprs seulement environ 20 secondes au maximum dun exercice intense. (88 % de la CP est dpens en 5 secondes) Le systme de phosphagnes est mis en jeu pour les dparts puissants et rapides des sportifs. Il constitue ainsi la source la plus rapide dA.T.P pour le muscle.

Cela sexplique par les faits suivants : -ce systme ne dpend pas dune longue srie de ractions ; -il ne dpend pas du transport de lO2 vers les muscles actifs ; - la C.P et lA.T.P sont emmagasines directement dans le systme contractile des muscles.

2/ La Glycolyse Anarobie ou Systme de lAcide Lactique ou Systme Anarobie Lactacide

.Il met en jeu une dgradation partielle des Glucides en acide lactique..La glycolyse est plus complique dun point de vue chimique que le systme phosphagnes..La glycolyse Anarobie est donc la dgradation du glucose en labsence doxygne..Au cours de cette dgradation, une certaine quantit dnergie est libre, et par le biais de ractions couples, elle est utilise pour resynthtiser de lA.T.P.

Le glucose en absence doxygne est dgrad travers un ensemble de ractions chimiques complexes (10 ractions) en acide lactique: C3H6O3.

Contrairement ce qui se dit souvent, ce nest pas labsence doxygne qui occasionne laccumulation de lactate, car il y a toujours plus doxygne que la quantit maximale susceptible dtre utilise par le muscle. Laccumulation intracellulaire de lactate semble plutt due la conjonction de deux phnomnes :

1/ A la diffrence entre lactivit maximale de deux enzymes : - La lactate dshydrognase (LDH) qui rgule la glycolyse ; - La ctoglutarate dshydrognase qui rgule loxydation. Or, cette diffrence est 60 fois suprieure en faveur de la LDH, ce qui pourrait expliquer laccumulation du lactate en amont des possibilits doxydation de la fibre malgr une prsence doxygne suprieure aux capacits maximales de lactivit enzymatique arobie. Dailleurs, par un entranement en endurance arobie qui augmente le nombre et la taille des mitochondries et donc la concentration des enzymes oxydatives, il est possible dexpliquer pourquoi, une intensit gale, un sujet entran accumule moins de lactate.

2/ Au niveau dactivation et au nombre de protines permettant le transport transmembranaires du lactate vers le milieu extracellulaire (Pilegaard et coll., 1993). Lentranement en endurance peut augmenter le transport du lactate travers la membrane musculaire et contribuer ainsi une moindre accumulation intracellulaire (McDernott et Bonen, 1993).

Lacide lactique est bel est bien potentiellement un acidifiant des tissus, mais le lactate nest rien de plus que le tmoin innocent de la production dATP par la filire anarobie(Cazorla et coll, 2001). De plus, il faut savoir que, ds sa formation dans la cellule musculaire, une molcule dacide lactique(C3 H6 O3) est entirement dissocie en une molcule de lactate ( C3H5O3) et en 1 proton (H).

Par consquent, propos dun effort musculaire, il faut arrter de parler dacide lactique! Lacide lactique nexiste pas sous cette forme dans le muscle. Il est plus exact de parler dune production de lactate qui ne cre pas lacidit mais qui laccompagne.

La concentration de protons H+ provoque une acidose due une diminution du PH. Le PH= -Log(H+) PH musculaire au repos = 6.9 7.33 PH musculaire lors dun effort maximal= -0.4 -0.8 units (6.17) Une diminution du PH de 0.4 0.8 units (environ 10%) provoque une diminution de la force maximale de 33%. Hypothse: diminution du nombre de ponts dactomyosine

Le nombre de mole dA.T.P pouvant tre resynthtiser partir du glucose est relativement faible si on le compare celui fourni lorsque loxygne est prsent. Par exemple, au cours de la glycolyse anarobie seulement 3 moles dA.T.P peuvent tre resynthtiser partir de la dgradation de 180 g de Glycogne ou (2 A.T.P partir du glucose non li au glycogne). Le mtabolisme complet dune mole de glucose (180g ) qui provient directement du glycogne en prsence de loxygne, libre 39 A.T.P.

E + 3 A.D.P + 3 Pi 3 A.T.P ( 21 36 Kcal ) C6 H12 O6 2 C3 H6 O3 + E

Toutefois,au cours de lexercice,la production dA.T.P par la glycolyse anarobie est infrieure 3 moles dA.T.P(21 36 Kcal ). (1 Mole dA.T.P libre 7 12 Kcal). Cela sexplique par le fait quau cours dun exercice intense, la glycolyse anarobie cesse de fonctionner lorsque 60g 70g dacide lactique sont accumuls dans lorganisme. Par consquent seulement 1 1,2 moles dA.T.P peuvent tre resynthtises pour la formation de 60 70 g dacide lactique par la glycolyse anarobie au cours dun exercice intense. Cela correspond au double de la production dA.T.P du systme A.T.P C.P.

La glycolyse anarobie comme le systme phosphagnes fournit un approvisionnement dA.T.P relativement rapide,par exemple,les exercices qui peuvent tre xcuts une intensit maximale durant environ 1 3 minutes (telle une course de 400 m ou 800 m)dpendant en majeure partie du systme phosphagnes et de la glycolyse anarobie pour la formation de lA.T.P.

En rsum la glycolyse :.Conduit la formation de lacide lactique ;.Ne ncessite pas la prsence doxygne ;.Nutilise que les glucides comme substrats ;.Libre une quantit dnergie suffisante pour la resynthse denviron une mole dA.T.P.

17.94 47.84 kcal 31.10- 50.23* 26.31-47.84 kcal 119.61*

Ides reues

Selon les circonstances, on se trouve donc en tat de grande fatigue sans acidit ou de grande acidit sans fatigue. La fatigue musculaire est due au lactate :

Ce nest pas laccumulation de lactate qui cre la fatigue musculaire. Le lactate accompagne lacidification des tissus, qui peut elle-mme avoir un rle ngatif sur la force ou - au contraire - protecteur dans certaines conditions.

Le lactate est quun dchet, un ennemi, une toxine Le lactate nest donc pas le dchet sans valeur et encore moins cette toxine qui empoisonne le muscle comme il est dit quelquefois mais rien de plus quun mtabolite intermdiaire fort potentiel nergtique. (Cazorla et coll., 2001)

Le lactate provoque des crampes Les crampes conservent une grande part de mystre. Contentons-nous de les dfinir comme une hyperexcitabilit transitoire du tissu musculaire ou des fibres motrices qui apparat au cours de l'effort sans qu'on sache exactement pourquoi. Mais cela n'a rien voir avec l'acide lactique (Thibault, Pronnet, 2005)

Le lactate provoque des courbatures Comme pour les crampes, les courbatures ne sont pas la consquence directe dun effort musculaire lactique. On rencontre des situations o il y a acidit sans courbatures ou courbatures sans acidit.

3/ Le Systme Oxygne La Glycolyse Arobie

En prsence doxygne, une mole de glucose est compltement dgrade en CO2 ET H2O et elle libre suffisamment dnergie pour permettre la resynthse de 39 moles dA.T.P.

Les rserves de glucose sont de: -34g de glucose circulant; - 300 g de glycogne musculaire; - et 100 g de glycogne hpatique. pour 50 g dATP, 72 g de CP et 1200 g de protines destine nergtique. Une concentration normale de glycogne atteint 15g/Kg de muscle et une surcompensation permet datteindre 20g/kg.

La surcharge glycognique: le processus le plus efficace pour augmenter les rserves musculaires en glycogne comprend des exercices continus intenses destins vider les muscles de leur glycogne, associs pendant plusieurs jours un rgime hypoglucidique, suivi de repos associ un rgime hyperglucidique( rgime scandinave dissoci). Les rserves de glycogne peuvent ainsi dpasser 700 g.

Cette production dnergie met en jeu de nombreuses ractions chimiques contrles par de nombreuses enzymes. Contrairement aux ractions du mtabolisme nergtique anarobie qui se droulent dans le cytoplasme, les ractions du mtabolisme nergtique arobie seffectuent dans une inclusion spcialise de la cellule appele la Mitochondrie.

Les diverses ractions du mtabolisme arobie peuvent se diviser en 3 sries distinctes : La Glycolyse Arobie ; Le Cycle de Krebs ; et le Systme de Transport des Electrons.

1.La Glycolyse Arobie :

La premire srie de la dgradation arobie du glycogne en CO2 ET H2O est la glycolyse. La diffrence de cette glycolyse par rapport la glycolyse anarobie rside dans le fait quil ny pas daccumulation dacide lactique en prsence doxygne. Loxygne permet ceci en dtournant lacide pyruvique (qui est le prcurseur de lacide lactique) vers le cycle de Krebs. Ainsi au cours de la glycolyse arobie, une mole de glucose se scinde en 2 moles dacides pyruvique et cette raction libre suffisamment dnergie pour permettre la resynthse de 3 mole dA.T.P.

E + 3 A.D.P + 3 P i 3 A.T.P G lucose acide pyruvique + E OXYGENE

2- Le cycle de Krebs :

Au nom de Thomas Krebs qui la dcrit en 1940 et qui a obtenu le prix Nobel de physiologie en 1953. Le cycle est connu galement sous le nom du cycle de lacide tricarboxylique ou cycle de lacide citrique. Le cycle de Krebs entrane dune part la production de CO2 qui diffuse dans le sang pour tre limin au niveau des poumons. Dautre part, dans le cycle de Krebs, les produits qui proviennent du mtabolisme de lacide pyruvique sont oxyds. Loxydation se dfinit comme la perte dlectrons dun compos chimique. Dans ces molcules, les lectrons impliqus sont ceux des atomes dHydrogne.

En effet, rappelons-nous quun atome dhydrogne est constitu dun proton (ion H+) et dun electron : H H+ + e- ] Qui entrent dans la chane de transport des lectrons.

Les systmes de transport des lectrons :

2 H+ + 2 e- + O2 H20 Les atomes dhydrognes enlevs aux intermdiaires ractionnels du cycle de Krebs, sous formes dions H+ et dlectrons, sont cds des atomes doxygne en provenance des poumons pour former H20. La srie de ractions qui mne la synthse dH2O est appele : la chane de transport des lectrons ou la chane respiratoire. Dans cette chane, les ions dhydrogne et les lectrons sont transports vers loxygne par des Transporteurs dlectrons au cours dune srie de ractions enzymatique :

Au cours du transport des lectrons dans la chane respiratoire, une certaine quantit dnergie est libre et de lA.T.P est resynthtise. Pour chaque paire dlectrons (2 e-) transporte le long de la chane,se trouve libre une quantit suffisante dnergie pour assurer la resynthse de 3 moles dA.T.P en moyenne. Au total, 12 paires dlectrons sont libres partir du mtabolisme dune mole de glucose. Par consquent, 36 moles dA.T.P sont produites. Ainsi, au cours du mtabolisme arobie, la majeure partie des 39 moles dA.TP est resynthtise au sein de la chane de transport des lectrons en mme temps que leau est forme.

E + 39 A.D.P + 39 Pi 39 A.T.P C6H12 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20 + E Equation rsumant le mtabolisme arobie :

On remarque que 39 moles dATP sont resynthtises dont, 3 partir de la glycolyse et 36 grce au systme de transport des lectrons. De plus il faut 6 moles dO2 pour dgrader 180 g de Glucose. Comme 1 mole de nimporte quel gaz occupe 22,4 litres dans les conditions normales de temprature et de pression donc 6 moles dO2 occupent 134 litres. Il faut donc 134 litres dO2 pour resynttiser 39 moles dATP, soit 3,45 litres par mole dATP.

Les caractristiques fonctionnelles des diffrents mcanismes rgnrateurs dnergie

Ces mcanismes de recharge ont des caractristiques fonctionnelles diffrentes notamment : - Le dlai de mise en route; - La puissance fournie, soit lintensit de recharge par unit de temps; - La capacit, cest--dire le nombre de molcules dATP quils peuvent reconstituer au cours de leffort.

117 Courbe de Volkow 103012.................................

95.69-179.42 47.84-119.6 7.17-11.96 22.72-28.70 Nb: 1 cal = 4.18j

Sur le plan pratique le problme est plus complexe car les diffrents efforts peuvent intresser en mme temps et de diverses manires ces trois mcanismes, en fonction de lintensit et de la dure de leffort.

Daprs Newsholme et coll.(1992) Courses % dATP driv du mtabolisme arobie 100mInf 5% 200m10% 400m25% 800m50% 1500m65% 5000m86% 10000m96% Marathon98%

Contribution relative de chaque voie mtabolique en fonction de la dure de lexercice. Adapt de Gastin(2001) Dure (s)% anarobie% arobie 10946 158812 307317 456337 605537 1203745 1802773 2402179

POURCENTAGES DE CONTRIBUTION DANS LA PRODUCTION DATP Daprs Newsholmeet coll. (1992) Glycogne coursesPCr %Anarobie %Arobie % Glucose sanguin (glucose hpatique) % Triglycrides (acides gras) % 100m48 4-- 200m256510-- 400m12.563.525-- 800m65044-- 1500m(*)2575-- 5000m(*)12.587.5-- 10 000m(*)397-- 42 195m(*)174520 80 000m(*)-35560 (*) : Dans ces preuves la PCr est utilise dans les premires secondes et, si elle est resynthtise pendant la course, elle servira aussi pour lacclration finale.

Dune manire trs gnrale, on peut rsumer ces mcanismes par la figure ci-dessous:

(Non directement utilisables Par le muscle) 1 2 3 4 charges dcharges Piles cratino-phosphatiques charges dcharges Piles a phosphate Directement utilisables Par le muscle Moteur Dappoint Glycolyse anarobie Moteur principal Glycolyse arobie + lipolyse chargeur (Cycle de KREBS) Le modle nergtique

Les conditions dquilibre entre la dcharge et la recharge sont atteintes grce au fait que certaines fibres sont engages dans la contraction et que dautres sont le sige de la recharge. Envisageons maintenant le modle proprement dit, il se compose :

1. de piles trs haute nergie(phosphates ) charges davance (ATP) qui peuvent cder directement leur nergie sous laction du systme nerveux, une partie de lnergie ainsi libre tant transforme en travail mcanique;

2. de piles galement trs haute nergie et charges davance mais qui ne sont pas directement utilisables par les muscles. Ces piles sont donc places en drivation par rapport au systme central et reprsentent les rserves musculaires de cratine phosphates. On les appellera piles cratinophosphatiques. Cependant si la sollicitation nergtique na pas t trop grande au dbut de la course elles peuvent fournir de lnergie pour le sprint final. Mais plus le fond de course est rapide moins elles pourront contribuer au finish;

3. dun moteur dappoint utilisant du glycogne musculaire. Celui ci fonctionne lorsque les besoins en nergie sont importants et lorsque lorganisme est priv doxygne, en effet lors des exercices intenses de moyenne dure (infrieurs ou gaux 1 minute environ ) le systme de transport et dutilisation de loxygne na pas le temps ni la possibilit dassurer une fourniture doxygne adapte aux besoins, dans ces conditions ce moteur assure la recharge nergtique, avec production corollaire dacide lactique. Ce moteur dappoint sera galement appel moteur lactique ;

4. dun Moteur principal utilisant les aliments comme combustibles quil dgrade grce la prsence permanente dun comburant: loxygne de lair, son fonctionnement tant contrl et rgul par de nombreux enzymes. Ce moteur sige dans les mitochondries, vritables centrales nergtiques. Tout le matriel nergtique est livr domicile par le vaste rseau de distribution que reprsente le systme cardio-vasculaire.

Ces trois mcanismes rgnrateurs de piles, directement utilisables par les muscles, peuvent tre reprsents par la figure ci- dessous:

Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Les diffrents Mcanismes rgnrateurs dnergie

Chacun de ces trois mcanismes fondamentaux prsente une srie de facteurs limitant qui conditionnent leur efficacit. Un des buts premiers de lentrainement est prcisment de modifier le seuil de ces limites pour rendre possible une plus grande disponibilit nergtique. On qualifie dadaptation spcifique lentrainement le phnomne qui exprime la variation du seuil de celles-ci. Pour chacun de ces mcanismes nous examinerons leurs limites en faisant rfrence leurs puissances et capacits respectives.

Cependant nous tenons mentionner quil semble que certains auteurs aient confondu capacit et dure de fonctionnement dun mcanisme. En effet, la capacit correspond la quantit dnergie fournie par le mcanisme, quant la dure elle est aussi fonction de la puissance donc du dbit nergtique. Dure = capacit/puissance Pour une capacit donne, la dure de fonctionnement dun mcanisme est dautant plus faible que la puissance est leve. Il nest donc pas possible de la confondre avec la capacit. Le problme central de lentrainement tant de fonctionner le plus longtemps possible la puissance optimale.

PUISSANCE CAPACITE

Simulation des principaux types deffort

1. Effort vitesse maximale et de courte dure Nous envisageons le cas ou les rserves nergtiques sont pratiquement intactes, autrement dit sans chauffement ou sil ya eu chauffement, un dlai suffisant a permis la reconstitution des rserves. Dans cet exemple, les exigences nergtiques sont maximales, les piles phosphates cdent rapidement leur nergie sous laction des enzymes qui contrlent le fonctionnement du systme. Cependant des dtecteurs ont pour fonction de reprer le niveau de charge des piles et ds que la moiti sont dcharges, ils dclenchent la mise en route du moteur dappoint ( DIPROMPERO) pour complter la fourniture dnergie.

Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne En trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la contraction musculaire

La dure du fonctionnement est limite par deux facteurs, la capacit de piles dune part et la puissance de travail dautre part.

La capacit des piles est donc fonction du nombre de micro piles quelle contiennent. Celui-ci, autrement dit la concentration musculaire du pool des phosphates haute nergie, est fortement li au patrimoine gntique (pourcentage de fibres rapides), mais il semblerait que lentrainement puisse augmenter le nombre des piles cratino phosphatiques).

La puissance est conditionne par deux variables: - La premire est due la rgulation enzymatique qui contrle la dcharge et la recharge des piles par unit de temps. Cette rgulation peut tre amliore de manire significative par un entrainement appropri; - La deuxime est lie la structure des fibres musculaires(fibres rapides FT) et leur proportion dans le muscle ou /et leur surface doccupation. A titre dexemple, les sprinters peuvent prsenter un pourcentage de 74% de fibres rapides par rapport 20% de fibres lentes, alors que ce sera linverse pour un coureur de fond.

Lors de tel effort, il est possible de solliciter le moteur dappoint, en effet, comme on a vu que sa mise en route est lie au taux de charge dans les piles phosphates, si leffort est supra maximal, course en cote par exemple, la participation des deux mcanismes est automatique, lpuisement pouvant se produire entre 6 et 30 secondes suivant la charge. Dans les conditions normales de course(terrain plat et dur), la dure de fonctionnement de lensemble des piles est : - de 9 8 secondes environ lorsque lexercice est maximal - et de 10 20 secondes sil est inframaximal ou submaximal

Que se passe t-il aprs leffort? Cest le moteur principal qui assure en gnral le recharge des piles phosphates et cratino-phosphatiques, mais si larrt sest produit avant que le moteur dappoint nait puis compltement ses rserves, il contribue lui aussi la recharge(mais en produisant du lactate). Dans ces conditions la recharge se fait plus rapidement mais pour que la rcupration soit complte, il faudra dans un deuxime temps que le moteur principal assure la rgnration des rserves nergtiques du moteur d'appoint.

Selon Diprompero, il faut une vingtaine de secondes(20sec) pour reconstituer 50 % des rserves de phosphates.

Diffrentes tudes scientifiques ont montr quil fallait entre 60 sec et 90 sec pour rapprovisionner lATP. (pour un sprint de 4, il faudra rcuprer 80, do la notion de: 20 X le temps deffort).

Ces tudes ont montr galement que 80 % de la CP tait reconstitu aprs une minute de rcupration active. Scientifiquement il est prouv que la rcupration entre les rptitions doit tre comprise : entre 20 X le temps de leffort et 3.

Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Les flches reprsentant laction des mcanismes de recharge

2.Effort vitesse submaximale et de dure moyenne(20sec 1min) Cet effort peut dbuter vitesse submaximale ou tre la poursuite de leffort prcdent. Dans ce type deffort le moteur dappoint vient complter laction des piles hautes nergie, mais son fonctionnement se traduit secondairement par la production de lactate. La mise en route de ce processus nest pas instantane(comme les piles) mais ne seffectue que lorsque la charge des piles sest suffisamment abaisse. Elle est donc dautant plus rapide que les exigences nergtiques sont leves.

Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne En trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la contraction musculaire

Comme dans lexemple prcdent, la dure de fonctionnement du moteur dappoint est limite par le rapport entre sa capacit nergtique et la puissance de lexercice.

Toutefois, le problme est diffrent du 1 er cas, en effet, ce moteur dappoint, pourtant grand consommateur de glycogne, narrive jamais utiliser la totalit de ses rserves. Son fonctionnement tant arrt bien avant lpuisement complet de celle-ci. La capacit est fonction de lactivit dun rgulateur enzymatique qui contrle son fonctionnement. La concentration de lactate musculaire sature le rgulateur, ce qui a pour consquence darrter le fonctionnement comme le ferait un disjoncteur en cas de surcharge.

Toutefois,au cours de lexercice,la production dA.T.P par la glycolyse anarobie est infrieure 3 moles dA.T.P. (1 Mole dA.T.P libre 7 12 Kcal) (21 36 Kcal ). Cela sexplique par le fait quau cours dun exercice intense, la glycolyse anarobie cesse de fonctionner lorsque 60g 70g dacide lactique sont accumuls dans lorganisme. Par consquent seulement 1 1,2 moles dA.T.P peuvent tre resynthtises pour la formation de 60 70 g dacide lactique par la glycolyse anarobie au cours dun exercice intense. Cela correspond au double de la production dA.T.P du systme A.T.P C.P.

La capacit du moteur lactique nest donc pas fonction de ses rserves nergtiques mais de lactivit de son rgulateur de fonctionnement, et par consquence de la concentration des ions hydrognes qui satureront son activit et entreront en concurrence avec les ions de calcium(Ca) au niveau de la formation des ponts dancrages entre les lments contractiles du muscle. Ainsi les tensions musculaires seront nettement diminues sous leffet de laccumulation du lactate ce qui se traduit par une diminution de la longueur des foules, donc de la vitesse

Cette inhibition des ions H+ est repousse par le pouvoir Tampon du sang et du milieu interstitiel. En 1971, Margaria a montr quil existait une corrlation entre VO2max et le taux de croissance du lactate dans le sang. Ce dernier est donc dautant plus grand que la VO2max est faible.

Cependant, larrt est dautant plus retard dans le temps que vo2 max est leve selon Margaria et Kaul.

Lexistence de cette relation est dune grande importance pour la conception des programmes dentrainement; en effet, si une VO2max leve namliore pas la vitesse du coureur de 400 m ou de 800 m, elle nen joue pas moins un rle important en reculant le seuil darrt de ce moteur.

Quant la puissance, elle est lie comme le premier mcanisme la quantit des fibres musculaires de type (Fta, FTb)/(FRT, FFT) Les fibres rapides sont quipes pour rpondre aux besoins de tels efforts, et en particulier grce leurs activits enzymatiques qui rgulent la vitesse de dgradation du glycogne en fonction de la demande nergtique. Un entrainement appropri peut spcialiser les caractristiques fonctionnelles de ce moteur lactique(donc des fibres musculaires). Cependant, on ne sait pas encore si lentrainement augmente laptitude des muscles travailler sous un faible pH ou sil amliore les systmes tampons.

En rsum, la dure de lexercice est conditionne par la puissance puisque ce moteur narrive jamais utiliser tout son carburant. - Si la puissance de lexercice est maximale ou proche, le moteur lactique peut fonctionner entre 30 et 60 secondes; - Mais si la puissance est moindre il peut fonctionner plusieurs minutes (23) suivant le degr de qualification de lathlte.

Que se passe t-il aprs leffort? La recharge de rserves de glycogne et des composs phosphors est assure par le moteur combustion, suivant les mmes principes que pour le cas prcdent. En fait, la recharge des rserves de glycogne correspond llimination du lactate sanguin qui se fait selon une fonction exponentielle dcroissante du temps dont temps de semi-raction est de 15 minutes environ(daprs Margaria et Cool). Cependant le taux dlimination du lactate est acclr si le coureur effectue une rcupration active(footing lger) ainsi T est port 10 min. ceci constitue encore une donne prendre en considration pour lentrainement.

Pour quilibrer la recharge, tout le systme (moteur+chargeur) doit sy employer. La recharge sacclre, ce qui implique une consommation accrue de combustibles et aussi doxygne. Toutes les grandes fonctions de lorganisme sont sollicites:

La ventilation pulmonaire acclre son rythme, fournissant davantage doxygne et rejetant paralllement plus de gaz carbonique; La circulation se transforme: au plan gnral, le cur acclre son dbit grce laugmentation de la frquence de ses battements, le sang circule plus vite et vacue plus rapidement les dchets de la combustion, au plan local elle assure une meilleur rpartition du flux sanguin vers les muscles principalement sollicits par leffort. On a chaud, on transpire davantage; A VO2 max, le moteur narrive plus faire face tout seul aux exigences de lexercice et doit faire appel au processus lactique.

3.Du footing facile la course rapide prolonge Dans ces gammes deffort le moteur principal(encore appel moteur oxydatif) assure par lintermdiaire de son chargeur un taux de charge constant dans lensemble des piles composs phosphors. Cependant le bon rgime du moteur nest atteint quau bout de quelques minutes. sur ce plan pratique, cet quilibre dynamique peut tre obtenu plus rapidement grce un chauffement pralable ou aux efforts dun entrainement spcifique(fig ci-dessous).

-50 Max fc

Le niveau de charge relative se maintiendra un niveau dautant plus bas que la vitesse de course sera leve. Oxygne La dpense nergtique se traduit par un abaissement du niveau de charge des piles Aliments En trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la contraction musculaire Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque Pile cratino-phosphatique Pile ATP -50 Max fc

-20 Max fc

En trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la contraction musculaire AlimentsOxygne Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque Pile cratino-phosphatique Pile ATP -20 fc Max

Comme on peut le voir daprs ces deux figures, la capacit nergtique disponible pour le sprint final est dautant plus faible que le fond de course est lev. Cela signifie que le sprint final soit dclench au moment opportun.

Max fc

La course a vitesse critique Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Pile cratino-phosphatique Pile ATP fc Max

A vitesse critique le chargeur dbite son maximum et malgr laide du moteur dappoint il ne pourra maintenir constant le niveau de charge dans les piles phosphates, celui-ci sabaissera progressivement jusqu larrt de lexercice par puisement. Cest en ce sens que lon parle de vitesse critique parce quelle ne peut tre maintenue indfiniment, soit 6 12 minutes environ.

La cylindre de ce moteur, autrement dit VO2max semble tre dtermine gntiquement, mais linverse, lendurance, dfinie comme tant laptitude utiliser un pourcentage lev de son VO2max est partiellement amliorable par un entrainement adquat. Cest une donne fondamentale car disposer dun VO2max lev est une chose et le maintenir pendant un certain temps en est une autre (endurance spcifique)

Contrairement aux autres mcanismes, le moteur oxydatif peut utiliser plusieurs types de combustibles tirs des aliments en fonction de lintensit et de la dure des exercices.

Dans tous les cas de courses rapides sollicitant au moins 95% de VO2max, donc de dure infrieurs une demi- heure, les glucides sont les principaux combustibles. En effet, lorsque lexercice est relativement intense, cest avant tout un besoin en oxygne qui se fait sentir au niveau de lorganisme, dans ces conditions, le muscle choisit dutiliser le combustible le plus conomique en oxygne cest--dire le glycogne, lequel fournissant par molcule doxygne consomme plus dnergie par unit de temps que ne le ferait les lipides.

En dessous de 95% de VO2max, les muscles peuvent faire appel aux lipides et aux glucides, cependant aprs une heure de course, les rserves de glycogne font dfaut et lorganisme doit compter essentiellement sur les lipides ou les protides.

Afin de participer en tant que combustible, les lipides stocks dans le tissu adipeux doivent tre dgrads en acides gras libres pour tre transports aux muscles actifs par les lipoprotines, une fois arrives il doivent traverser la membrane cellulaire puis la mitochondrie pour pouvoir tre finalement oxyder son intrieur. Ce processus tant relativement lent explique pourquoi on ne peut pas compter sur les graisses avant la premire demi-heure de course. De plus, les graisses ne peuvent tre dgrades que dans des processus doxydation, autrement dans des situations ou le muscle ne risque pas de manquer doxygne, ce qui implique une certaine rserve de puissance, donc en dessous de 90-95% de VO2max.

Quant aux facteurs limitant ces rgimes de travail, on ne sait pas encore sils se situent au niveau du systme cardio-vasculaire et ou des muscles eux-mmes, et comme tous les deux sont amliors par lentrainement, il est difficile dopter pour lune ou lautre des solutions.

FIN Nous vous remercions de votre attention

le fonctionnement energétique document élaboré par mr: toualbia.n conseiller en sport

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