Baud Gabrielle

Baud Gabrielle
Blanchot Elise
16 /09/10
Sport, sources énergétiques de la contraction musculaire
Vincent Daniel
SOURCES ÉNERGÉTIQUES DE LA
CONTRACTION MUSCULAIRE
I- Rappels unités de mesure
• 1 Cal = 4,18 J
• 1kCal = 4,18 kJ
• 1 W = 1 J/s
• 1 L O2 = 20 kJ et 1mL O2 = 20 J
• 100 W = 300 mL/min d'O2
=> Métabolisme de base : 1800 kCal /j ou 85 a` 90 W ou 1 MET
=> Métabolisme de repos : 2000 kCal /j ou 100 W
Chaque individu dépense la même énergie pour un effort de 100 Watts.
II-
Rappels de physiologie
A- Trois types de tissus musculaires
-
muscle lisse
muscle strié cardiaque
muscle strié squelettique
B- La contraction musculaire
ATP

(Energie chimique)
Chaleur (80 %) + Energie mécanique (20 %)
Transformation de l’énergie chimique en énergie mécanique.
Il y à glissement des filaments d’actine entre les filaments de myosine.
C- Rendement thermo-dynamique
Le rendement thermo-dynamique de l’organisme humain est de l’ordre de 0,15 à 0,20.
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NB : attention, ne pas confondre puissance mécanique et puissance thermique.
III- Les sources énergétiques
Métabolisme anaérobie
- Système des phosphatagènes (stock intra-cellulaire)
- Système glycolytique (poursuite de la dégradation du glycogène quand l’effort deviens
plus important)
Métabolisme aérobie (métabolisme classique)
- Système oxydatif
Il est utilisé pour les efforts de la vie courante ainsi que les efforts prolongés.
Il existe donc trois systèmes de production énergétique.
A- Système des phosphatagènes
« Anaérobie Alactique »
C’est le premier système qui se met en route.
 voie d’utilisation des réserves du muscle
1- Reserves d’ATP (hydrolyse)
ATP + H2O  ADP + Pi + H+ + énergie
Réserves d’ATP faibles = 5 mmoles.kg-1 de muscle frais
2- Réserves de Phosphocréatine PCr (synthèse)
ADP + PCr + H+  ATP + Créatine
1 Cal = 1,18 J
-
Réserves d’énergie immédiatement disponibles
Ne nécessite pas d’oxygène
Il n’y a pas formation d’acide lactique
Réserve faible ne permettant que des efforts de courtes durées. (5 à 7 sec) mais
intense :
 Sprint (60 m)
 Sauts, lancers
 Haltérophilie
Notion de capacité et de puissance du système
=> Le système anaérobie alactique est un système puissant mais à faible capacité
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Application pratique :
le sprint sur 100 mètres et la diminution de vitesse systématique à partir de 5 à 6 secondes
(Perte de vitesse aussi expliquée par l'accumulation d'acide lactique musculaire)
Reconstitution des réserves de PCr :
=> dès la première minute
=> à 80% après un exercice dynamique
=> à 66% après un exercice statique
Effets de l'entrainement
– Difficiles à évaluer (biopsies musculaires)
– Pas d'augmentation des réserves de phosphagènes
– Utilisation plus complète des stocks de phosphagènes
(De 88 à 100% selon la spécialité)
B- Système glycolytique « Anaérobie
lactique »
Réserves
(100 mmoles /kg de muscle)
Glycogène  Glucose 6 P  Glucose + ATP
+ 1 ATP
- 4 ATP
2 Pyruvates  2 Acides Lactiques  2 Lactates  Foie, Cœur, Muscle
La molécule ne rentre pas dans le cycle de Krebs : c’est bien un système anaérobie.
Parfois certaines enzymes sont déficitaires telles que la phosphorylase.
• Substrat = glucose ou glycogène
 1 chainon glycosyl = 3 ATP
• Inertie = 5 à 30 secondes (ce système commence en même temps que l’effort mais nécessite
5 à 30s avant de fournir de l’ATP)
• Puissance = 1/2 phosphagènes
• Peut fonctionner sans oxygène
• Pas limité par les réserves de glycogène du muscle.
• Limité par l'accumulation d'acide lactique. En effet c’est les conséquences de l’acide
lactique sur l’acidose à la fois musculaire et sanguine qui gêne la cellule. On est en acidose
lorsque le foie et les muscles ne peuvent plus tamponner l’acide lactique.
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Pyruvate  Acide Lactique  Lactates  Foie, Cœur, Muscle
O2
Accumulation lactique
Cycle de Krebs
Acidose musculaire et sanguine
Diminution activité
Enzymatique glycolytique
Diminution de la tension des
Fibres musculaires
Elimination lactique : intérêt de la récupération active :
En effet, plus la récupération est active, plus la concentration en acide lactique va diminuer.
(Plus on va tamponner l’acide lactique)
Moins il y a d’acide lactique  moins il y a acidose  moins on a de courbatures.
• Types d'exercices utilisant cette voie
– 200 et 400 m en athlétisme
– 100 m en natation
Tout exercice de plus longue durée en relais de la voie des phosphagènes avant la voie
aérobie
• Effets de l'entrainement
– Meilleure tolérance psychologique (« les courbatures ça fait mal »).
– Meilleur tamponnement local des lactates
C- Système oxydatif « Aérobie »
Dans ce système, en plus des glucides, il y a utilisation des lipides : d’où l’intérêt des efforts
plus prolongés pour griller les lipides.
=> Substrat = Glucides ou lipides
- 1 chainon glycosyl = 38 ATP
- 1 mole de palmitate = 129 ATP
=> Inertie = 120 à 180 secondes
=> Puissance = 1/3 Phosphagènes
=> Pas d'accumulation de déchets
=> Limites :
- Apport d'oxygène aux muscles (VO2max) (entrainements)
- Réserves de glycogène des muscles (sucres lents)
Epargne glucidique par utilisation des lipides
– Effort moins intense (Intensité de l'exercice)
– Effort de plus longue durée (Durée de l'exercice)
– Réserves en glycogène du muscle
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Utilisation respective des lipides et du glycogène
Exercice léger
Exercice modéré
Exercice intense
Exercice très intense
Graisses
75%
50%
15%
0%
Sucres
25%
50%
85%
100%
• Types d'exercices
=> Tous les efforts de la vie courante
• Effets de l'entrainement
 Amélioration de la consommation maximale d'oxygène (VO2 max). On améliore ainsi
l’apport d’oxygène à la cellule. Cette amélioration à lieu au niveau cardiaque,
vasculaire et ventilatoire.
IV- Interrelation des métabolismes
- Interrelation des métabolismes anaérobies
- Interrelation des métabolismes anaérobies et aérobie.
Toutes les voies commencent en même temps, mais leur pic d’action est décalé.
Le système aérobie ne devient efficace qu’au bout de 2, 3 minutes. En récupération, on
resynthétise en système aérobie les réserves : on consomme donc encore. Il nous faudra entre
20 et 30 min pour revenir à l’état de repos.
Effort long, capacité aérobie : > 7 min
Application en pathologie :
• Classification étiologique des affections musculaires non acquises
– Déficit en enzymes de la glycolyse
• Phosphorylase (maladie de McArdle)
• Phosphofructokinase (maladie de Tarui)
• Pyruvatedéshydrogénase
– Déficit en enzymes mitochondriales
• Carnitinepalmityltransferase
• Enzymes des complexes de la chaine respiratoire
– Anomalies du métabolisme calcique
• Hyperythermie maligne
• Maladie de Brody
- Dystrophies musculaires
Conclusion
• Mise en route simultanée des systèmes énergétiques
• Systèmes caractérisés par leur puissance et leur capacité
• Complémentarité des systèmes
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• Intérêt de la récupération active
• Compréhension des mécanismes d’intolérance musculaire à l’effort.
THERMOREGULATION ET SPORT
L’exercice musculaire est un facteur de variation très important du métabolisme cellulaire. En
effet il multiplie par 20 le métabolisme de repos.
Il existe plusieurs types d’échanges thermiques :
- la conduction : échange thermique par contact avec un solide
- la convection : échange thermique par contact avec un fluide tel que l’air ou l’eau.
- la radiation
- l’évaporation : l’évaporation chez l’homme est réalisée grâce à la sueur. Ce type d’échange
thermique est le plus important en cas d’exercice musculaire. Cependant la sueur ne sert à rien
si elle n’est pas évaporée puisque c’est le changement d’état liquide vers gaz qui permet
d’évacuer de la chaleur.
Le débit sudoral est variable selon les conditions hygrométrique et thermique. Lorsque
l’hygrométrie augmente le débit sudoral augmente.
Le débit sudoral peut également être modifié par l’entraînement. En effet grâce à
l’entraînement on sue en quantité plus importante et plus rapidement car l’entrainement
diminue l’inertie systématique du débit sudoral.
NB : L’inertie systématique signifie que l’on commence à transpirer après un certain temps
d’exercice et que la transpiration continue un certain temps après l’arrêt de l’exercice.
Par ailleurs l’exercice musculaire augmente le débit cardiaque et entraine une vasodilatation
des tissus périphériques ce qui diminue l’apport sanguin vers les viscères et les reins.
Résultat : manger un énorme sandwich avant d’aller courir n’est pas forcément une bonne
idée.
Accident en relation avec la chaleur
Syncope de chaleur : température centrale inférieure à 39°, hypotension.
Défaillance de la thermorégulation
Hyperthermie maligne d’effort :
- chez un adulte jeune lors d’une exercice musculaire prolongé
- facteurs de risques : manque de sommeil, alcool, restrictions hydriques
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- symptômes : céphalée, vertige, obnubilation, température supérieure à 40°, sudation +++ ou
anhidrose.
L’évolution est fatale dans 30% des cas en regard des risques d’insuffisance rénale.
Acclimatation
Au chaud :
- hypertrophie des glandes sudoripares
- modification de la composition de la sueur : on perd plus de sel.
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