Notion de physiologie pour l’Initiateur

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1 Notion de physiologie pour l’Initiateur
L’appronfondissement et les explications complètes de ces notions seront du domaine de l’Entraîneur F1 Typhaine RIOUX, Clément NORMANI & Frédérick CASTEL

2 Quelques repères et définitions
ADENOSINE TRIPHOSPHATE : (A.T.P.) c'est la seule source d'énergie directement utilisable dans l'organisme, c'est cette énergie, libérée lors de sa dégradation, qui est utilisée par le muscle pour se contracter. PUISSANCE : c'est la quantité MAXIMUM d'énergie utilisée par unité de temps. CAPACITE : c'est la quantité totale d'énergie dont dispose un système (Alactique ou Lactique ou Aérobie). PROCESSUS ENERGETIQUES : l’organisme doit s’adapter pour reconstituer son stock d’A.T.P. Cette reconstitution ne sera possible que si l’organisme est en mesure d’apporter aux trois filières de réactions biochimiques de l’énergie de resynthèse.

3 Quelques définitions DETTE D’OXYGENE : Au début d’un exercice le volume d’O² reste pendant plusieurs minutes inférieur à sa valeur mesurée à l’état d’équilibre. Il existe un déficit en O², pendant cette période le muscle dépense une quantité d’énergie supérieure à celle fournie par le métabolisme aérobie. Ce déficit en O² résulte de l’inertie d’adaptation du système d’échanges gazeux au niveau musculaire. A l’arrêt de l’exercice, le volume O² reste un certain temps supérieur à sa valeur de repos. Le retour au niveau initial de repos s’effectue en trois phases : 1 - phase de décroissance rapide et brève. 2 - phase de décroissance lente pouvant durer 2 à 3 heures. 3 - phase décroissante au cours de laquelle le V O² décroît très lentement, restant supérieur au volume de repos pendant 12 à 24 heures. Cet excès de consommation d’oxygène pendant la période de récupération est appelée : dette d’oxygène. Elle varie, de quelques millilitres à plus de 10 litres, suivant l’intensité et la durée de l’exercice effectué. VOLUME D'EJECTION SYSTOLIQUE : ( Q.s. ou V.S.) C'est le volume de sang éjecté par le ventricule lors de chaque contraction, ou systole, dans l'aorte ou l'artère pulmonaire. En position allongée le V.S. est plus grand. DEBIT CARDIAQUE :C’est la quantité de sang qui passe à un endroit, par unité de temps. Au repos, la valeur est de 4 à 5 litres.min-1, elle peut être multipliée par 6 lors d’un effort intense. Pour une consommation d’O² donnée, le débit cardiaque est plus élevé de 1 à 2 l. min-1 en position couchée qu’en position debout.

4 Quelques définitions VO² : consommation d'oxygène pour une puissance (ou vitesse) et une fréquence cardiaque donnée. La VO² représente la capacité conjuguée des systèmes respiratoires et circulatoires à se procurer et à fournir de l'oxygène aux muscles en activité. VO² Max : Consommation Maximale d'Oxygène d'un sujet qui s'exprime généralement en ml/mn/ par Kg de poids de corps. Valeur moyenne de 35 à 45 ml/mn/kg pour un sujet sédentaire et allant jusqu’à ml/mn/kg pour des sportifs de haut niveau. Cet indice de puissance indique aussi la capacité des muscles à capter et brûler cet oxygène. PUISSANCE MAXIMALE AEROBIE (ou P.M.A. ou P.A.M.) c'est la puissance d'effort constatée au moment ou la VO² MAX. est atteinte. La P.M.A. s'exprime en Watts sur la bicyclette ergométrique et, plus utilement, en VITESSE (m/s ou Km/heure) sur piste ou tapis roulant. Il faut de 6’ à 20’ d’effort pour l’atteindre selon le type d’exercices. La VO² max. exprime une consommation. La P.M.A. indique une puissance d'effort. VITESSE Maximale Aérobie (ou VMA ou VAM) c'est la PMA exprimée en VITESSE, c'est la vitesse maximale qu'on puisse maintenir grâce au seul mécanisme aérobie de production d'énergie.

5 Quelques définitions SEUIL AEROBIE : (S.A.) repère utilisé par les physiologistes pour situer l'intensité/vitesse où les lactates vont commencer à s'élever de façon significative (KINDERMANN le situe à 2 mmol). Ce seuil ne présente guère d'intérêt pratique, son intensité/vitesse est trop élevée pour faire de la récupération et trop faible pour développer la VO² Max Il exprime le point au-delà duquel le processus anaérobique prend une part de plus en plus importante. SEUIL ANAEROBIE :(S. AN.) c'est la vitesse à laquelle l’état stable est rompu entre production et épongement de l'Acide Lactique et où celui-ci va commencer à s'accumuler de plus en plus, si l'effort continue à cette même intensité. Au alentour de 4 mmol (MADER), mais actuellement cette notion est encore discutée, c'est la vitesse "d'endurance". LACTATES : Communément c'est l'ACIDE LACTIQUE. Au repos, le taux de lactates est d'environ 0,6 à 1,8 mmol. Selon sa spécialité et l'intensité de l'effort un sportif sera capable de produire plus ou moins de lactates. Ainsi, au VO² Max-PMA, un spécialiste de course de fond produira 6 à 8 mmol de lactates alors que la majorité des sportifs de haut niveau produiront de 8 à 14 mmol. et même plus pour des efforts à forte prédominance anaérobie lactique. FREQUENCE CARDIAQUE MAXIMUM (F.C.M.) : A ne pas confondre avec la Fréquence Cardiaque Théorique Maximum. Cette fréquence cardiaque théorique se calcule par la formule : F.C.T.M. = Age Elle est inexacte avec des sportifs entraînés, la F.C. Max. réelle est atteinte avec la VO² Max. En effet, VO², vitesse et F.C. croissent de façon linéaire jusqu'à la VO² Max. Celle-ci atteinte, la VO² Max. et la F.C. plafonnent mais la vitesse peut encore augmenter grâce au système Anaérobie Lactique. Il n’est pas surprenant de constater des Fréquences cardiaques Max. pendant l’effort, dans l’eau, au alentour de 190/195 puls./mn.

6 Quelques définitions FREQUENCE CARDIAQUE PENDANT L'EFFORT :Un nageur immergé avec la face dans l'eau aura un rythme cardiaque de 10 à 12 pulsations/minute plus bas que pendant le même type d'effort au sol à l’air libre. En nage avec palmes des fréquences de 175/ 180 puls./mn. lors d’un effort long sont courantes. DEPENSE ENERGETIQUE : 1 l d'O² = 5 K. cal. dont les 4/5 en chaleur Lors d’un exercice maximal, la dépense énergétique de base peut-être multipliée par 15 à 20 grâce à l’activité renforcée des muscles striés. La dépense énergétique varie avec l’augmentation de l’intensité de travail, mais ceci d’une façon non linéaire. Pourcentage de l’intensité maximale Augmentation de la dépense énergétique % Energie totale 70 à 75 % % 80 à 85 % %  60 % 90 à 95 % %  90 % 95 à 100 % %  100 %

7 LA ROUE DE l’ATP ATP ADP + Pi + ENERGIE Création du Mouvement
contraction musculaire ATP ADP + Pi + ENERGIE Création du Mouvement CO² + chaleur +eau Travail biologique 1 Influx nerveux 2 Dépolarisation membrane fibre musculaire 3 Activation du catabolisme du Glycogène Resynthèse de l’ATP Anaérobie Alactique Phosphocréatine (dans le muscle faible quantité de phosphagène) LA ROUE DE l’ATP La vie est ATP dépendante Anaérobie Lactique Glycogène stocké au niveau du foie et du muscle Sans 0², l’acide lactique s’accumule, le travail des enzymes bloque la chaîne de dégradation du glucose. Aérobie Dégradation complète du glucose Si exercice prolongé, dégradation complète des acides gras Si l’intensité esr moyenne l’0² brûle en priorité les lipides Si l’intensité est forte, l’0² brûle en priorité les glucides Au delà de 1 h 30, les réserves de glucides sont épuisées et seul les lipides assurent l’énergie nécessaire.

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10 Remboursement post-exercice de la dette d’oxygène

11 Récupération cardiaque après l’effort

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13 Variations de la FC, la VO² et les lactates sanguins selon l’effort

14 Facteurs de la performance et âge
- Age chronologique et âge biologique : La vitesse de croissance n'est pas uniforme chez les enfants. Il existe une différence entre l'âge chronologique et l'âge réel biologique qui peut aller jusqu'à 7 ans (Weineck ). La masse corporelle de l'enfant est d'autant plus grande que le développement est précoce. L'âge osseux influence nettement la taille, un enfant précoce sera plus grand, plus tôt, qu'un enfant ayant un développement plus lent. - Qualités de vitesse : Les bases biologiques de la vitesse se fixent tôt. Entre 5 et 7 ans il y a un accroissement considérable de la vitesse de course dû à une augmentation des possibilités de coordination = à 3 ans 30 % - 5 ans 70 à 75 % et à 6 ans 90 %. Le temps de latence diminue avec l’âge de 0,5 sec. vers 7 ou 8 ans, il passe à 0,25 à 0,4 sec. vers 10 ans. La fréquence gestuelle maximale se définit vers 13 à 15 ans. - Qualités de force : La musculature ne peut être surchargée du fait du manque de contrôle optimal de la fatigue par le système nerveux central. Chez l'enfant la charge de son poids corporel est suffisante. La force maximale est obtenue entre 20 et 30 ans. On considère, pour l'enfant et l'adolescent, que les os sont plus souples que chez l'adulte mais la résistance à la flexion est moindre qu'à l'âge adulte. Les tissus tendineux et ligamentaires ne sont pas encore suffisamment résistants à la traction. Les cartilages de croissance ne sont pas ossifiés et ils ne supportent pas les cisaillements. - Qualités de mobilité : De 0 à 6 ans la mobilité naturelle de l’enfant ne nécessite pas d’exercices particuliers. De 7 à 9 ans la mobilité de certains secteurs est très performante ( colonne vertébrale ) tandis que pour les épaules et la coxo-fémorale il faut introduire des exercices sollicitant ces secteurs. L’apogée de la mobilité se situe vers 10 ans, par la suite la plasticité du système diminue. - Qualités de coordination : De 6 à 9 ans la plasticité du cortex cérébral permet des progrès très sensibles. De 10 à 13 ans l’achèvement de la maturité de l’aire corticale motrice, les capacités de perception et de traitement de l’information d’une part, et les rapports force-levier d’autre part, sont favorables à l’acquisition de nouvelles habilités motrices. Pendant l’adolescence il s’agira de maintenir une phase de stabilisation générale. - Effort à prédominance Anaérobie Alactique : Le bagage enzymatique de l'enfant est proche de celui de l'adulte. Les valeurs de Créatine PhosphoKinase (CPK) atteignent leur maximum entre 11 et 15 ans. Les jeunes peuvent donc faire des efforts brefs et intenses mais limités en quantité du fait de leur faible Capacité Alactique. - Effort à prédominance Anaérobie Lactique : Le système enzymatique dans ce domaine est peu performant, les valeurs de la PhosphoGlycérate Kinase (3 PGK) atteignent celles de l'adulte que vers 13 ans. La PhosphoFructo Kinase (PFK) qui est en corrélation étroite avec la production de lactates l'est également avec les indices de maturation sexuelle de la puberté. De ce fait les efforts lactiques, chez les jeunes non matures sexuellement, sont non rentables et nuisibles. - Effort à prédominance Aérobie : Dans ce domaine l'enfant est aussi performant que l'adulte. Chez les enfants de 5-9 ans et ans la part du lactate oxydé est plus grande par rapport à l'adulte d'où une meilleure capacité à travailler la filière utilisant les glucides ou les lipides.

15 Qualités à développer selon les âges

16 Les différents processus de fourniture d’énergie
Anaérobie Alactique Anaérobie lactique Aérobie Puissance Capacité Principe Utilisation des stocks A.T.P. et Phosphocréatine Glycolyse (fermentation glycogène) Oxydation des substrats (glucide, lipides, protides) Mise en jeu immédiate 10 à 20 secondes 1'30" à 3 minutes Durée 4 à 7 secondes 7 à 20 secondes 30 s à 1 minute 1 à 3 minutes 3 à 8 minutes 6 min. à + heures Intensité Maximum Maximale ou intramaximale Proche du maximum Intramaximale mais  P.M.A. (surcritique) 90 à 100 % de P.M.A. 60 à 90 % de P.M.A.