Physiologie de l’effort Les filières énergétiques Bases énergétiques de la contraction musculaire Quelques principes 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

sans ressources énergétiques Pas de contraction sans ressources énergétiques C’est l’énergie chimique qui assure la contraction musculaire 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

La cellule transforme l’énergie chimique en énergie mécanique La réaction se produit au niveau cellulaire La cellule transforme l’énergie chimique en énergie mécanique La cellule trouve son énergie sous forme de molécules riches en éléments phosphore: l’ATP 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Particularité de cette molécule D’ATP Elle est logée au niveau des fibres musculaires. Une fois stimulée par un influx nerveux elle se dissocie et libère de l’énergie capable de provoquer le raccourcissement des fibres musculaires. ATP ADP + P + E INFLUX NERVEUX 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Tant qu’il y a de l’ATP au niveau musculaire Durée du mouvement Tant qu’il y a de l’ATP au niveau musculaire Au delà L’organisme doit le « refabriquer » On parle… …des mécanismes de resynthèse De l’ATP 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

2 voies de resynthèse: La voie anaérobie La voie aérobie 3 mécanismes: alactique La voie anaérobie lactique La voie aérobie 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

La voie anaérobie alactique: Elle utilise les réserves en ATP. Elle est comparée au « starter » de l’effort musculaire Sans oxygène Anaérobie Sans production d’acide lactique Alactique 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

La créatine (CP) L’ATP 2 combustibles pour cette voie anaérobie alactique La créatine (CP) contenue dans les cellules musculaires L’ATP 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Tableau de synthèse 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

7 à 10 seconde (selon niveau) Métabolisme Caractéristiques Anaérobie alactique Substrats utilisés ATP + CP Délai d’intervention Nul Puissance ou débit max Très élevée (400 à 750 kj/mn) Durée de maintien de P 7 à 10 seconde (selon niveau) Capacité totale disponible Très faible (30 à 50 kJ) Durée de maintien de la capacité 20 à 30 secondes Produit final ADP et créatine Facteurs limitants Épuisement des réserves Durée de récup 2 min pour resynthèse ATP 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

La voie anaérobie lactique: En l’absence d’O2 elle utilise un sucre complexe présent en réserve au niveau musculaire et hépatique : le glycogène On parle de « glycolyse anaérobie » Avec production d’acide lactique Lactique Combinaison d’acide pyruvique et hydrogène 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Cette augmentation est dite « Exponentielle » Après réactions chimiques ce glycogène se transforme en ATP + lactate S’accumule Utilisé pour les efforts L’inconvénient sera une augmentation importante du taux d’acide lactique. Cette augmentation est dite « Exponentielle » 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Capacité totale disponible Faible (95 à 120 kJ) Métabolisme Caractéristiques Anaérobie lactique Substrats utilisés Glycogène et glucose Délai d’intervention 20’’ à 30’’ Puissance ou débit max Elevée (200 à 500 kj/mn) Durée de maintien de P 30’’ à 50’’ (selon niveau) Capacité totale disponible Faible (95 à 120 kJ) Durée de maintien de la capacité 20’’ à 2 minutes Produit final Acide lactique Facteurs limitants Acide lact et du pH cell Durée de récup (élim du lact) 1 heure 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Infos pratiques Les vitesses les plus associées à l'acidité représentent une gamme s'étendant de 110% à 150% de la VMA. Les disciplines concernées sont principalement les 200m, 400m, 800m, 1000m et 1500m. la gêne associée à l'acidité commence à se ressentir au niveau de l'organisme après 20" de course à fond. Elle atteint son paroxysme en 40" 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

En présence d’O2, le pyruvate va être La voie aérobie : En présence d’O2, le pyruvate va être métabolisé donnant de l’eau, du CO2 De l’ATP et de la chaleur. L’organisme utilise le sucre mais également les « graisses » pour fabriquer de l’ATP Elles ont un bon rendement Les réserves de graisse sont presque inépuisables On peut comparer l’utilisation des lipides à un moteur diesel 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Après réactions chimiques ce glycogène se transforme en ATP + lactate S’accumule Utilisé pour les efforts Le glycogène ou sucre complexe provient de l’alimentation Sucres rapides Sucres lents Riz, pâtes Confiseries, soda, barres chocolatées… 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Les sucres rapides sont néfastes libérant trop rapidement une énergie de mauvaise qualité et en excès se transformant en mauvaise graisse De quoi dépendent les réserves importantes de glycogène? 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

3 réponses D’une alimentation riche En hydrate de carbone (pâtes, riz…) De l’entraînement qui favorise le stockage du glycogène De l’épuisement des réserves qui donne une surcompensation en cas d’alimentation riche en hydrates de carbone 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Plusieurs interrogations Pourquoi avons-nous besoin des enzymes? De quoi a besoin une enzyme pour bien fonctionner? 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Elle accélère ou ralentit une réaction chimique. Réponse à la question 1: Utilité des enzymes? Elle accélère ou ralentit une réaction chimique. Par exemple: au cours d’un effort physique le muscle a besoin de plus d’énergie donc de plus d’ATP. Plusieurs enzymes vont alors intervenir pour augmenter la cadence de dégradation du glycogène. 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

D’une co-enzyme. C’est l’association entre les 2 qui aura un effet sur Réponse à la question 2: De quoi a besoin une enzyme? Souvent ces co-enzymes sont des vitamines D’une co-enzyme. C’est l’association entre les 2 qui aura un effet sur les réactions chimiques. D’une bonne acidité du milieu (pH). Trop d’acidité diminue l’activité des enzymes Fatigue et épuisement D’une bonne t°. Si elle augmente trop l’activité de l’enzyme diminue. 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Ainsi l’entraînement aura pour but d’améliorer la tolérance de ces enzymes à des conditions élevées de T° et d’acidité. 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Que devient l’acide lactique? En présence d’O2 les lactates redonnent du pyruvate qui fournira de l’ATP. Mais pour partie ces lactates vont s’accumuler et augmenter l’acidité du milieu. Ainsi une petite activité musculaire après compétition favorise La transformation des lactates en pyruvate et donc la « détoxication du muscle » (le décrassage). L’entraînement aura pour fonction d’amener le sportif à tolérer un niveau de plus en plus élevé d’acide lactique 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Capacité totale disponible Très élevée, dépend du % de VO2 max utilisé Métabolisme Caractéristiques Aérobie Substrats utilisés Lipide et glucide Délai d’intervention 2’ à 4’ Puissance ou débit max Dépend de VO2max Durée de maintien de P 3’ à 15’ Capacité totale disponible Très élevée, dépend du % de VO2 max utilisé Durée de maintien de la capacité Théoriquement illimitée Produit final Eau + CO2 Facteurs limitants VO2max, thermo et du glycogène Durée de récup 24 heures 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

En résumé En début d’exercice les 3 voies se mettent en route pour fournir de l’ATP. La voie aérobie présente une inertie avant d’être efficace (30’). Cette période est appelée « dette d’O2 », ensuite la ventilation atteint un niveau d’équilibre, on parlera de « 2nd souffle ». Ainsi l’échauffement est déterminant. Au-delà de préparer les muscles, il permet d’atteindre cet état d’équilibre Pour perdre des graisses, faire un effort non intense mais long (30’ à 1h30’) 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Quelques concepts Seuil aérobie Seuil anaérobie 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Seuil aérobie Ce seuil correspond au point où le lactate sanguin dépasse la valeur de 2mmoles/litre de sang. Ce seuil correspond à une FC comprise entre 70 et 80% de la FC max Courir au seuil aérobie correspond à une allure d’échauffement, de récupération voir de course de longue durée La filière énergétique utilisée est essentiellement aérobie jusqu’à la vitesse au seuil aérobie. 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Seuil aérobie (suite) C’est autour de la vitesse de ce seuil que les graisses sont utilisées. On considère qu’à ce seuil les % de VMA utilisés correspondent respectivement à: 80% de la VMA Pour l’élite 75% de la VMA pour le coureur moyen 70% de la VMA pour le débutant 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Seuil aérobie correspond à la frontière d’utilisation Si elle correspond à une FC d’environ 70% à 80% de FC max cela donne 133 à 152 de FC de course. Conclusion Seuil aérobie correspond à la frontière d’utilisation des filières énergétiques 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Seuil anaérobie Ce seuil correspond au point où le lactate sanguin dépasse la valeur de 4mmoles/litre de sang. La dégradation du glucose provoque la production de beaucoup d’acide lactique non éliminable en totalité 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

Seuil anaérobie (suite) Le système énergétique anaérobie devient prépondérant au-delà d'une certaine vitesse de course correspondant au seuil anaérobie. Celui-ci s'évalue entre 85 et 90, voir 93% de la fréquence cardiaque maximale, selon le niveau de l'athlète. Si elle correspond à une FC d’environ 90% à 93% de FC max cela donne (pour un étudiant) 180 à 185 de FC de course. 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

2 tableaux de synthèse 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport

80% 90% max Filière aérobie anaérobie 50% 70% 80-85% 90-105% 110% et + Footing lent Footing moyen Footing rapide intervalles fractionné % VMA 50% 70% 80-85% 90-105% 110% et + % FC max 80% 90% max Tps max de course X heure 3 heures 45’-1h 6’-7’ 5’ et - distance raid marathon 1 heure 1 à 2-3km 1500 m Exple vitesse 8-9 km/h 10 - 11 km/h 12 - 13 km/h 15 km/h 16 km/h Exple temps 3h45’ marat 45’ 10 km 6’ 1500m énergétique Filière aérobie anaérobie 09/11/2018 Dr Frédéric COCQUEMPOT Médecin du sport