Le métabolisme anaérobie lactique

Le métabolisme
anaérobie lactique
Par Loïc Arbez
PLAN
• Généralités
• Métabolisme anaérobie lactique et
performance sportive
• Les facteurs limitants de l’anaérobie lactique
• Évaluation de l’anaérobie lactique
- Mesure directe : laboratoire
- Mesure indirecte : terrain
Généralités
• L’aptitude d’un individu à fournir un effort
intense pendant une durée de 30
secondes à 1 minute dépend grandement
de son métabolisme anaérobie lactique.
1. Définition du métabolisme A.L.
‘’Aptitude de l’organisme à produire de
l’énergie par la voie anaérobie lactique, càd par
la GLYCOLYSE’’.
2. Le métabolisme A.L. à l’exercice
Généralités
Anaérobie alactique
Anaérobie lactique
Aérobie
!!! ATTENTION !!!
Tous les métabolismes interviennent dès le début de l’exercice.
Seule leur part dans la contribution totale change.
Généralités
Baisse de la part
anaérobie
Baisse
puissance
Augmentat°
a. lactique
Généralités
Aérobie
Aérobie
Anaérobie
Lactique
Anaérobie
Lactique
Généralités
● Tout comme pour le métabolisme aérobie, on distingue :
- Une PUISSANCE ANAEROBIE LACTIQUE : débit de
production d’énergie par la voie anaérobie lactique. Il existe un
débit maximum => puissance maximale A. lactique (~ 25 s).
- Une CAPACITE ANAEROBIE LACTIQUE (ou
endurance lactique) : durée pendant laquelle un exercice peut
être maintenu à un certain % de la puissance maximale
anaérobie lactique.
3. Bioénergétique : la glycolyse
Généralités
Succession de transformations enzymatiques constituant la
première étape qui à partir du glucose cellulaire permet de
produire des molécules énergétiques (ATP).
9 se déroule dans
le cytosol
9 ne nécessite pas
d ’oxygène
9 9 réactions
enzymatiques
Bilan de la glycolyse : 2 NADH+H+ / 2 ATP / 2 pyruvates
Généralités
● Le devenir du PYRUVATE va dépendre des conditions
suivantes :
9 Présence ou non d’O2
9 Situation énergétique de la cellule
9 Equipement enzymatique
● Trois solutions s’offrent au PYRUVATE :
9 Oxyder dans les mitochondries => cycle
de Krebs et phosphorylations oxydatives.
9 Transformation en LACTATE
9 Transformation en éthanol
Généralités
!!!IMPORTANT!!!
Le lactate
retarde l’acidose
en captant H+
En fonction de
l’environnement
de la cellule
Pyruvate
PDH
O2
LDH
2 NADH + H+
2 NAD+
OXYDATION
( cycle de Krebs &
phosphorylations
Vitesse d’action
oxydatives) LDH > PDH
PDH : Pyruvate
déshydrogénase
=> l’acidose
Lactate
LDH : Lactate
déshydrogénase
Anaérobie lactique et
performance sportive
• Très GRANDE IMPORTANCE du métabolisme A. lactique
pour les épreuves de 15 à 45 secondes.
• A mesure que la durée de l’épreuve augmente, la part du
métabolisme aérobie augmente.
Les facteurs limitants du
métabolisme anaérobie lactique
● Les facteurs limitants du métabolisme anaérobie
lactique sont l’ensemble des éléments qui interviennent dans
la fourniture NRJtique :
1. Agents qui permettent la réaction : les enzymes
2. ‘’Les déchets’’
Les facteurs limitants
1. Les enzymes
Notamment…
La phosphofructokinase (PFK)
Les phosphorylases
La lactate déshydrogénase
(LDH)
Les facteurs limitants
2. Les ‘’déchets’’
Accumulation H+ = acidose
Lactates
Substrats énergétiques :
transformation en glucose
dans le foie (cycle de
Cori)
Altération :
- du fonctionnement enzymatique
- des échanges d’ions
- du déplacement du potentiel de membrane
Incapacité à poursuivre l’effort à la même intensité =
FATIGUE
Les facteurs limitants
● On a longtemps pensé que le pouvoir tampon du
muscle = facteur limitant de la capacité anaérobie en
raison de deux arguments expérimentaux :
- répétition d’un exo supramax (épuisement en
une minute) était associée avec un pH effondré à une
valeur de 6,4.
- sur une préparation de myofibrilles
débarrassée de leur sarcoplasme dans un bain de
composition contrôlée, Donaldson et Hermansen (1978)
ont montré qu’il est nécessaire d’augmenter la
concentration en calcium pour maintenir le niveau de
contraction. L’activité ATPasique de la myosine est
perturbée par le pH. Il semble que les fibres rapides
soient moins sensibles au phénomène.
Les facteurs limitants
● Le mécanisme qui intervient = perturbation de la sortie du
calcium des citernes terminales du système T qd le pH est faible.
De plus, la chute du pH est connue pour influencer négativement
l’activité enzymatique de la PFK. Il est donc cohérent que la
capacité anaérobie est dépendante de l’aptitude des muscles à
accepter du lactate et des ions H+ sans trop baisser le pH. Plusieurs
arguments plaident en faveur d’une limitation par le pouvoir tampon
du muscle :
- Le pouvoir tampon du muscle est 50 % + élevé chez
des sprinter et des rameurs que chez des marathoniens ou des
sédentaires.
- Après 8 semaines d’entraînement (exo supramax de
30 s = épuisement), le pouvoir tampon était augmenté de 20%.
Cependant, ds un groupe homogène, pas de corrélation entre les ≠ de
pouvoir tampon du muscle et performance de type anaérobie.
Le facteur limitant pour un groupe homogène est donc à rechercher
ailleurs.
Les facteurs limitants
Autre hypothèse : aptitude à la diffusion du lactate et les ions
H+ hors du muscle.
En faveur de cet argument, plusieurs expérimentations peuvent être
rapportées :
- influence +++ des alcalinisants (substance qui augmente le
pH et limite/retarde l’acidose d’exercice) sur la performance
anaérobie. Ces molécules (bicarbonate par ex) semblent être trop
volumineuses pour pouvoir franchir la membrane de la cellule
musculaire. Leur rôle ne peut donc s’envisager que par une action sur
la diffusion du lactate et des ions H+ par suite d’une augmentation
du gradient de pH entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule
musculaire.
- après un entraînement au sprint, la capacité anaérobie était
augmentée, le pouvoir tampon du muscle était inchangé mais la
relation lactate musculaire en fonction du pH était augmentée
indiquant une augmentation de l’aptitude à faire sortir les ions H+ du
muscle.
Evaluation du métabolisme
anaérobie lactique
• Pourquoi évaluer l’anaérobie lactique ?
Prédire performances potentielles
Evaluer efficacité de l’entraînement
Evaluation
1. Procédures de détermination de l’A.L
A. Le choix de l’ergomètre
Choisir l’ergomètre spécifique à la discipline pratiquée :
- Tapis roulant pr un coureur à pied
- Bicyclette pr un cycliste…
En effet, il faut que les muscles sollicités soient ceux
mis en jeu habituellement.
Evaluation
B. Protocole direct ou indirect
=> Direct car mesure directe des déterminants-produits.
=> Indirect car extrapolation à partir des résultats aux
tests physiques.
B.1 Mesure directe
=> Direct car mesure directe des déterminants et
produits de l’A.L => biopsie musculaire, RMN, prise de sang.
==> typologie musculaire = fibres I, II
==> enzymes glycolytiques (PFK, LDH)
==> lactates => [La]max haut = grde sollicitat°
anaérobie lactique
Evaluation
● Un prélèvement par micro méthode est effectué au bout du
doigt/l’oreille. Le principe de cette méthode => relation de
proportionnalité entre [la] sanguin et travail effectué.
Méthode grossière => variabilité interindividuelle dans :
- les aptitudes au transport du lactate du muscle vers
le compartiment sanguin.
- le volume de distribution du lactate (notamment le
compartiment sanguin).
- et les aptitudes à métaboliser le lactate.
Cependant, elle est suffisamment fine pour repérer les différences
d’aptitude :
- au cours d’une saison de compétition pour un même
athlète.
- entre des athlète de niveau homogène.
Evaluation
□ Modèle de Freund
Appréciation du transport du lactate du lieu où il est
produit vers le compartiment sanguin.
Cette méthode repose sur la mesure de la cinétique de la
lactatémie dans le décours d’un exercice :
Pendant la récupération, la cinétique de la lactatémie
présente
dans
la
plupart
des cas
deux
phases
caractéristiques :
- une phase pendant laquelle la lactatémie
augmente. Les processus de diffusion/transport prédominent
pendant cette phase.
- une phase pendant laquelle la lactatémie diminue
Les processus de disparition du lactate prédominent pendant
cette 2ème phase.
Evaluation
● Il est alors possible d’apprécier les deux aptitudes qui
déterminent en grande partie la capacité anaérobie et
l’aptitude au travail supramaximal : l’aptitude à la
diffusion/transport et celle à métaboliser le lactate. Pour
cela deux fonctions monoexponentielles sont utilisées pour
décrire la cinétique de la lactatémie. L’une positive qui décrit
la diffusion et l’autre négative qui décrit la métabolisation.
● Cette méthode qui nécessite uniquement le recueil de
plus de 30 micro échantillons de sang capillaire au bout du
doigt/l’oreille est d’une grande utilité pour suivre les effets de
l’entraînement. Cette méthode est le reflet de ce qui se passe
pendant l’exercice.
Evaluation
B2. Mesure indirecte
=> Indirect car la valeur du métabolisme A.L. est
extrapolée à partir des résultats aux tests physiques et/ou à
partir du déficit maximal d’O2.
=> But: déterminer l’A.L. à partir de tests physiques où
l’intensité est supra-maximale, brève, explosive :
● Test de détente
● Test de Wingate
● Déficit maximal cumulé en oxygène (DMOA)
Evaluation
a. Le test de détente
● Procédure :
Multisauts :
● A partir de la position haute,
le sujet effectue pendant 30’’ (ou 60’’)
un
maximum
de
‘’poussées’’
maximales vers le haut et le plus
haut possible en redescendant en
position fléchie à 90°.
Rebond Jump
(RJ)
Evaluation
- Paramètres déterminés :
• Puissance maximale anaérobie lactique (watts).
• Puissances moyennes sur les différents segments de
5 s (W / temps).
Capacité anaérobie sur 30 s (ou 60 s) : somme totale
de travail réalisé pour chaque segment de 5 s exprimée
en Kj. On peut ainsi calculer la différence de puissance
entre le premier et le dernier segment de 5 s => Capacité
anaérobie lactique.
●
Evaluation
Capacité
anaérobie lactique
Evaluation
b. Le test de Wingate
Ayalon (1974), Bar-Or (1987)
● Procédure :
- Sur bicyclette ergométrique ou sur vélo normal
s’il est équipé d’un système de mesure de la puissance
(Powertap, SRM) .
- Le sujet effectue assis, un sprint à intensité
maximale pendant ~ 30 secondes.
- Une force de friction (85 g/kg poids corporel)
est appliquée sur la roue.
Evaluation
- Paramètres déterminés :
• Puissance maximale anaérobie lactique (watts).
• Puissances moyennes sur les différents segments de
5 s (W * / temps).
Capacité anaérobie sur 30 s : somme totale de travail
réalisé pour chaque segment de 5 s exprimée en Kj. On peut
ainsi calculer la différence de puissance entre le premier et
le dernier segment de 5 s => Capacité anaérobie lactique.
●
* W = rpm X resistance (kg) X 6 m (6 m = distance
parcourue volant par tour de pédale)
Evaluation
Puissance maximale
Capacité
anaérobie lactique
Evaluation
c. Déficit maximal cumulé en oxygène (DMOA)
‘’Différence entre la consommation réelle d’O2 et la
consommation théorique’’.
Normalement
proportionnalité entre
VO2 et intensité de
l’exercice
Toutefois, au début de
l’exercice…
…la proportionnalité
n’existe pas
Déficit en oxygène
Energie apportée par :
- Réserves ATP-CP
- Glycolyse, d’où…
Il faut ~ 2-3 minutes pour
atteindre un état stable de VO2.
Présence de 2 phases :
-Phase I : cardio-dynamique
-Phase II : primaire rapide
Pourquoi un déficit en oxygène
au début de l’exercice ???
Latence du système
cardiovasculaire pour
apporter l’O2 aux muscles
???
Latence du système
musculaire pour utiliser
l’O2 ???
À gauche: évolution de la relation VO2 - vitesse
À droite: Représentation schématique de l’accumulation du déficit lors
d’un exercice de course à vitesse supramaximale
Evaluation
● Deux épreuves distinctes sont nécessaires pour
quantifier le déficit maximal cumulé en O2 :
- 1ère : Epreuve progressive VO2/v avec extrapolation de
cette relation pour estimer la demande en O2 pour des
intensités supramaximales. Trois hypothèses doivent être
formulées :
- La relation demande en O2 - vitesse est linéaire.
- La relation demande en O2 - vitesse est indépendante
du temps. On néglige dc la dérive O2 (composante lente).
- La mise en jeu du métabolisme anaérobie dans la
couverture énergétique est négligeable avant l’atteinte de
PMA.
● +sieurs évidences expérimentales montrent que les 2
premières hypo ne st que grossièrement vraies. Bangsbo et al.,
1990 ont montré que lorsque la fourniture d’énergie par la
glycolyse était prise en considération, la dépense énergétique
par unité de temps n’augmentait pas linéairement avec la
puissance de l’exercice mais de façon curviligne.
- 2ème : Epreuve à une vitesse constante correspondant à
110-120 % de VMA conduite jusqu’à l’épuisement avec
mesure de la cinétique de VO2.
Le principe de la détermination du déficit consiste à
retrancher la quantité d’O2 consommée à la demande totale en
O2 afin de faire apparaître la quantité d’énergie totale qui a
été dérivée du métabolisme anaérobie.
Chez l’individu jeune et actif, le DMAO est compris entre 50
et 90 ml d’O2/kg.
F
I
N