LES FILIERES ENERGETIQUES GIOVANA TROVATO Giovana TROVATO BPAPT 2016

PHYSIOLOGIE DE L’EFFORT L’étude des performances permet de constater que l’homme accuse une perte de vitesse en fonction de l’intensité et de la durée de l’exercice. Pour établir ce profil énergétique spécifique à l’espèce humaine, on étudie la vitesse moyenne par tranches de durée d’exercice Giovana TROVATO BPAPT 2016

LES CONSTATS 1er constat : la vitesse absolue (intensité maximale) ne peut être maintenue que sur quelques secondes. 2ème constat : A une intensité très élevée, l’effort ne peut être maintenue plus de 3’. 3 ème constat : A une intensité bien moindre, l’effort peut être maintenu très longtemps. On remarque qu’il est impossible de maintenir une intensité très élevée longtemps et que la courbe des performances est asymptotique. Des paramètres physiologiques doivent pouvoir expliquer ces constats! Giovana TROVATO BPAPT 2016

ANALYSE Cette analyse de la relation durée-intensité révèle la part des différents métabolismes physiologiques (c’est-à-dire l’ensemble des réactions chimiques transformant l’énergie chimique en énergie mécanique et calorique à l’intérieur de l’organisme humain) impliqués dans la réalisation des performances humaines. A RETENIR • Puissance : Débit ou quantité d’énergie susceptible d’être fournie par unité de temps • Capacité : Tenir un % de la puissance maximale pendant le plus longtemps possible Giovana TROVATO BPAPT 2016

CONSTAT L’organisme a différentes façons de produire l’énergie nécessaire à la contraction musculaire Il existe trois métabolismes qui correspondent à trois filières énergétiques différentes, en relation avec les constats que nous venons de faire Pour comprendre comment elles fonctionnent, nous étudierons d’abord comment fonctionne le métabolisme humain…. Giovana TROVATO BPAPT 2016

L’ENERGETIQUE DES ACTIVITES SPORTIVES Le métabolisme est défini comme l’ensemble des échanges physiques et chimiques qui permettent les transferts d’énergie dans l’organisme On distingue deux processus fondamentaux : l’anabolisme qui est le processus de construction ( permet notamment l’augmentation de la masse musculaire) Le catabolisme est un processus de dégradation (permet notamment la réalisation des gestes du quotidien) Toute contraction musculaire est donc un transfert d’une énergie chimique en énergie mécanique Giovana TROVATO BPAPT 2016

DONC Le mouvement humain est donc une succession de contractions et de relâchement des fibres qui peut se poursuivre tant qu’il y a de l’ATP dans les muscles. • L’énergie musculaire vient donc du fait que les molécules d’ATP sont dégradées en ADP + ion Phosphate + énergie. Giovana TROVATO BPAPT 2016

QUELLES SONT NOS RESERVES ? Les réserves énergétiques chez l’homme ont été évaluées par ASTRAND en 1976 : ATP intramusculaire : 1,2 ATP soit 5,02 kilojoules Créatine-Phosphate : 3,6 ATP soit 15,07 kilojoules Hydrate de carbone : 1200 ATP soit 5 000 kilojoules Lipides : 50 000 ATP soit 209 340 kilojoules Giovana TROVATO BPAPT 2016

L’organisme doit toujours être fourni en énergie, sinon il ne peut fonctionner Si l’organisme ne peut pas fournir une quantité suffisante d’ATP aux muscles, la puissance musculaire développée va baisser… Les performances ne sont possibles que grâce à notre capacité à extraire l’énergie des nutriments (toute substance chimique utilisable par l’organisme sans digestion préalable, notamment glycogène et lipides et accessoirement les protides) pour les transférer aux protéines contractiles des muscles sollicités. La contraction n’est possible que par ce transfert d’énergie.

MAIS CE N’EST PAS TOUT L’organisme a besoin de nutriments mais que dans la plupart des sports, les muscles ont besoin d’un apport en oxygène (filière aérobie). • 98 % de nos efforts se font par cette filière avec un équilibre entre l’apport et la consommation d’oxygène. Dans ce cas, le processus de resynthèse de l’ADP en ATP est un processus d’oxydation.

Les deux autres filières se font sans apport d’oxygène (filière anaérobie alactique) ou en très forte dette d’oxygène (filière anaérobie lactique). • Dans le cas de la filière anaérobie lactique, le processus de resynthèse de l’ADP en ATP est un processus de fermentation

LA FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Elle concerne les efforts maximaux inférieurs à 7’’ chez les sujets non-entraînés jusqu’à 20’’ chez les champions spécialistes de sprint ou de sport requérant de la force . ( 50 et 60 m en salle, épreuve sur 200 m lancés en cyclisme, départ en bobsleigh, impulsion à la hauteur, au triple saut ou à la longueur, les percussions en boxe, tous les mouvements d’haltérophilie, etc…).

LES EFFETS DE CE PROCESSUS Il ne requiert pas d’oxygène pour fonctionner. Il est à noter que les produits de dégradation de la créatine phosphate participent l’enclenchement des réactions suivantes en stimulant la glycolyse anaérobie et le processus oxydatif aérobie, ce qui induit en matière d’entraînement une pertinence à concevoir des exercices en anaérobie alactique pour développer les processus lactique et aérobie

EN TABLEAU PUISSANCE CAPACITE SUBSTRAT FIBRES DETAILS 0 à 7 s 7 à 20 s ATP RAPIDES Énergie intense N’utilise pas d’oxygène C’est la première qui intervient dans l’exercice

LA FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Une autre manière de produire de l’ATP réside dans la libération d’énergie à partir de la dégradation du glucose. Ce système est appelé le système glycolytique parce qu’il implique la glycolyse, c’est à dire la dégradation du glucose par les enzymes glycolytiques. • Elle concerne les efforts maximaux supérieurs à 7 ’’ et allant jusqu’à 3’ ( du 400 m au 1000 m en athlétisme, du 50 au 200m en natation, du 500 au 1000m en cyclisme).

LES EFFETS DE CE PROCESSUS Bien que débutant également dans les premières secondes de l’effort, le processus anaérobie lactique s’enclenche avec une intensité sensiblement inférieure à celle du processus alactique. Son importance devient dominante dans le processus de resynthèse de l’ATP qu’après une dizaine de secondes. • Le substrat utilisé est le glycogène qui se scinde en unités-glucose et qui produit de l’acide pyruvique, de l’hydrogène et bien sûr de l’énergie. L’association de l’acide pyruvique et de H2 génère de l’acide lactique.

EN TABLEAU PUISSANCE CAPACITE SUBSTRAT FIBRES DETAILS 20 à 45 s 45 s à 2 mn Glycogène musculaire Rapides l’énergie libérée est moindre mais quand même au dessus de la VMA N’utilise pas d’oxygène Facteur limitant lactate, il perturbe l’équilibre intérieur et entrave la contraction musculaire

LA FILIERE AEROBIE Le système oxydatif est le plus complexe des 3 métabolismes. C’est un système aérobie car la dégradation des substrats se fait e présence d’O2. La production oxydative de l’ATP se produit l’intérieur d’organites cellulaires particuliers, les mitochondries qui se situent tout proches des myofibrilles et sont disséminés dans tout le cytoplasme. Elle concerne les efforts maximaux supérieurs à 3’ et allant jusqu’à plusieurs heures ( du 3 000 m au 100 kms en course à pied, du 800 m aux épreuves de 25 kms en natation, du 4 kms en poursuite olympique aux étapes de 250 kms du tour de France e cyclisme, toutes les épreuves de triathlon).

LES EFFETS DU PROCESSUS L’apport est essentiel dans l’amélioration des grandes fonctions circulatoires. Les sports à dominante aérobie sont en conséquence incontournables pour la condition physique d’un sujet. • La pratique des sports aérobie favorise la perte de poids (surtout lorsque vous faites des séances dont la durée dépasse 40 minutes d’effort continu) et l’amélioration significative du système cardiaque et ventilatoire, excellent pour la prévention des maladies cardio-vasculaires et des problème d’hypertension

EN TABLEAU PUISSANCE CAPACITE SUBSTRAT FIBRES DETAIL 2 à 15 mn Infinie Glycogène musculaire et hépatique Lentes Long à démarrer Production d’énergie modérée sur longue période voire très longue période Présence d’oxygène Cycle de Krebs

ON RECAPITULE AVANTAGES INCONVENIENTS AEROBIE - Utilise les substrats (glucide, lipides) - Elle est la base des processus de récupération - Puissance limitée mise en route 1 à 2 mn - Endurance limitée dans le temps ANAEROBIE LACTIQUE Puissance plus importante qu’en aérobie Délai de mise en route plus court l’utilisation des glucides engendre un déficit en oxygène, cela est dû à la dégradation de l’acide lactique après l’exercice Acide lactique est un facteur limitant de l’endurance ANAEROBIE ALACTIQUE Délai de mise en route immédiat Puissance très importante Selon la puissance développé, la durée de fonctionnement est brève ( 2 à 15 s) Cp déficit en oxygène

V O 2 MAX Définition du VO2 Max : La consommation maximale d’oxygène ou VO2 Max est la quantité maximale d’O2 qu’un sujet peut prélever au niveau des poumons, transporter et consommer au niveau musculaire par unité de temps. Elle s’atteint lorsque les limites du système cardio-vasculaire sont atteintes, c’est-à-dire lorsque le sujet est à Fréquence cardiaque maximale (220 – l’âge +/- 10) . La consommation maximale d’oxygène est l’expression la plus représentative de la puissance maximale aérobie.

LA PMA / VMA La PMA s’exprime en watt. Depuis LAVOISIER en 1780 qui découvrit l’utilisation de l’oxygène par les animaux vivants, on mesure la consommation d’oxygène d’un individu pour évaluer ses capacités à l’effort. Le volume d’oxygène consommé est important, cependant il ne dépasse jamais une valeur maximale, celle – ci est différente pour chaque individu, c’est le V 0 2 maximum, exprimé en L/mn V O 2 max : correspond à une puissance d’exercice appelé, PMA, c’est pourquoi, si le V O 2 max est atteint, la PMA l’est également. Il faut savoir que plus le sportif a un V 0 2 max élevé, plus il sait le maintenir plus il sera endurant.

LA THERMOREGULATION Lors d’un effort physique, les athlètes perdent beaucoup d’eau par la sudation. Cette perte hydrique va entrainer, si elle n’est pas compensée, une diminution du volume plasmatique, laquelle provoque un mauvais fonctionnement de la circulation et de la sudation. L’organisme est consécutivement moins en mesure de lutter efficacement contre la chaleur et voit sa température augmenter. Il est donc important de prévenir ce phénomène en s’hydratant progressivement et régulièrement tout au long de l’effort. Il est important de respecter cette procédure cela va permettre à l’organisme de garder une température normale et constante.

LE CYCLE DE KREBS ? Il se déroule au sein de la cellule, dans la mitochondrie. Découvert en 1940. Il se base sur la Glycolyse. Le cycle de Krebs est un ensemble de réactions chimiques au sein de la cellule qui a pour but de fabriquer de l'énergie à partir des glucides et accessoirement à partir des lipides et des protides. Le cycle de Krebs est appelé aussi cycle de l'acide citrique ou métabolisme intermédiaire . Il est la plaque tournante de tous les catabolismes (glucides, lipides, protides) et donc de la production d'énergie .

LE CYCLE DE KREBS