Fiche de révision - Biologie de l`effort - Licence 1er semestre

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Fiche de révision – BIOLOGIE DE L’EFFORT – LICENCE 1er SEMESTRE
BIOENERGETIQUE DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE
cf. fiche thème « Le mécanisme de la contraction musculaire »
 Résumé : Le mécanisme de la contraction musculaire

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 Résumé : Les 3 voies métaboliques de resynthèse de l’ATP
cf. tableau « Les 3 voies métaboliques de resynthèse de l’ATP »
Déplétion en glycogène :
Au repos, fibres lentes et fibres rapides ont la même quantité d’énergie.
Mais la déplétion glycogénique est plus importante dans les fibres rapides pour les exercices intenses ; au
contraire, elle est plus importante dans les fibres lentes pour les exercices prolongés.
La lipolyse :
Les lipides (triglycérides, corps cétoniques et cholestérol) constituent une réserve d’énergie quasi-inépuisable
(seul les sujets souffrant de malnutrition peuvent puiser dans les protéines) et son rendement énergétique est
supérieur à celui de la glycolyse (463 ATP formés par la lipolyse contre 38 pour la glycolyse).
L’entraînement vise donc à repousser le seuil anaérobie afin de prolonger l’utilisation de la lipolyse et ainsi
repousser l’utilisation de la glycolyse qui provoque la production de lactate, facteur limitant de l’effort.
EVALUATION DE L’APTITUDE PHYSIQUE AEROBIE
Les évaluations peuvent être réalisées :
- en laboratoire  évaluation directe coûteuse et réalisée dans des conditions inhabituelles de pratique
- sur le terrain  évaluation indirecte approximative.
On évalue :
- la puissance : VO2 max. (consommation maximale d’oxygène en ml.min-1.kg-1, lors d’un exercice
réalisé au niveau de la mer), VMA (Vitesse Maximale Aérobie en km/h) ou la PMA (Puissance
Maximale Aérobie en Watt)
- la capacité : quantité totale d’énergie disponible limitée par le seuil anaérobie à partir duquel le lactate
s’accumule et limite l’effort.
Astrand Rhyming :
- Méthode de laboratoire
- Epreuve sous-maximale rectangulaire
 Principe : Il existe une relation entre FC et VO2, entre VO2 et travail (W)  Le travail et la FC
permettent de déterminer la VO2.
 Protocole : Exercice de 6 minutes à charge constante ; FC entre 140 et 160 bat/min.
o bicycle ergométrique
o step-test à une fréquence de 22,5 montées par minutes ; marches de 33 cm pour les femmes et de
40 cm pour les hommes
 Equation : Utilisation d’un nomogramme pour déterminer la VO2
Epreuve maximale triangulaire :
- Méthode de laboratoire
- Epreuve maximale triangulaire
 Principe : Mesure réelle et effective de la VO2 max. par la mesure des échanges gazeux.
 Protocole :
 Critique :
o Le sportif est gêné par le matériel de mesure des échanges gazeux.
o Les conditions du laboratoire sont différentes de celles du terrain (tapis roulant, non-
renouvellement de l’air, …).

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Test de Cooper :
- Méthode de terrain
- Epreuve rectangulaire
 Principe :
 Protocole : Courir la distance la plus longue possible en 12 minutes (= durée limite de maintien
correspondant à 85% de la VO2 max.  temps optimal pour la sollicitation cardio-respiratoire).
 Equation : VO2 max. = 0,22  d – 10,39
 Critique :
o La durée ne correspond pas à tous les sujets ; ce test est surtout destiné aux sujets
moyennement entraînés.
o Pour effectuer la meilleure performance possible, l’athlète doit connaître sa vitesse de course
optimale.
o Le test autorise la marche, ce qui peut provoquer des dépenses énergétiques différentes pour une
même performance et donc fausser le test.
Epreuve de l’Université de Montréal (Léger et al. – 1980) :
- Méthode de terrain
- Epreuve maximale triangulaire
 Principe : Courir le plus longtemps possible selon une vitesse imposée.
 Protocole : Course sur piste étalonnée tous les 50m.
Le test débute à 6 km/h et augmente de 1,25 km/h toutes les 2 minutes.
 Equation : VO2 max. = 1,35 + 3,1 V + 0,012 V² (V = vitesse maximale)
 Validité : La validité est bonne chez le sportif moyennement entraîné, mais elle n’est pas assurée chez le
sportif de haut niveau.
 Critique :
o Intérêt : ce test permet de déterminer la VMA qui est très utile dans la détermination des
intensités d’entraînement
o Intérêt : Ce test ne nécessite pas d’échauffement car l’athlète est progressivement amené de la
marche à la course.
o Chez le sportif de haut niveau, la maîtrise technique provoque un coût énergétique moindre pour
une même vitesse.
o Chez le sportif de haut niveau, son aptitude anaérobie élevée lui permet de continuer le test après
avoir dépassé sa VMA.
Epreuve navette (Léger et al. – 1982) :
- Méthode de terrain
- Epreuve maximale triangulaire
 Principe : Courir le plus longtemps possible selon une vitesse imposée.
 Protocole : Allers-retours sur une distance de 20m ; il faut poser un pied derrière la ligne.
La vitesse initiale est de 8 km/h et augmente de 0,5 km/h toutes les 2 minutes.
 Equation : VO2 max. = 5,86 V – 19,46 (V = vitesse maximale)
 Validité : La validité est satisfaisante chez l’adulte et l’enfant.
 Critique :
o Intérêt : ce test permet de déterminer la VMA qui est très utile dans la détermination des
intensités d’entraînement
o Intérêt : Ce test ne nécessite pas d’échauffement car l’athlète est progressivement amené de la
marche à la course.
o Ce test sous-estime la VMA, ce qui s’explique par la course qui n’est pas continue (allers-
retours) et qui entraîne des perturbations biomécaniques et énergétiques (succession de
blocages et de redémarrages).

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L’évaluation de la VO2 max. n’est pas suffisante ; il faut aussi déterminer la capacité aérobie (= temps
maximal pendant lequel un sujet peut maintenir un pourcentage élevé de 90% de la VO2 max.).
La mesure de la capacité aérobie nécessite la réalisation d’une épreuve d’effort rectangulaire en complément
d’une épreuve triangulaire déterminant la VO2 max.
La capacité maximale aérobie est représentée par l’atteinte du seuil anaérobie, seuil à partir duquel la voie
anaérobie est sollicitée pour fournir l’énergie complémentaire nécessaire à la poursuite de l’effort.
Les 2 seuils lactiques :
 Seuil de production de lactate (Kinderman) ou seuil aérobie ou seuil anaérobie (Wassermann et al.):
- La concentration de lactate atteint 2 mmol/l.
- La vitesse d’apparition du lactate est supérieure à sa vitesse d’élimination.
- La ventilation (VE) dépasse la VO2
- Augmentation de VE et du rapport VE/VO2, mais le rapport VE/VCO2 reste stable.
 Seuil d’accumulation des lactates ou OBLA (Onset Blood Lactate Accumulation) ou TDMA
(Threshold Decompensed Metabolic Acidosis) :
- La concentration de lactate augmente de façon exponentielle.
- Ce seuil correspond à une concentration moyenne de lactates de 4 mmol/l.
- La vitesse d’apparition de lactate devient très supérieure à la vitesse d’élimination.
- Augmentation simultanée de VE, VE/VO2 et VE/VCO2.
- Déflexion de la FC (Conconi).
- L’effort ne peut pas être maintenu longtemps une fois ce seuil dépassé.
EVALUATION DE L’APTITUDE PHYSIQUE ANAEROBIE
Les évaluations de la voie anaérobie sont moins nombreuses car plus difficiles à réaliser ; en effet, le délai
d’intervention est très court et ces tests nécessitent d’être validés par des mesures directes qui sont invasives
(biopsies qui permettent de déterminer les substrats énergétiques présents au niveau du tissu musculaire et par
conséquent la filière sollicitée et la nature de la fibre impliquée).
Epreuve de Margaria - Kalamen :
 Protocole : Course d’élan dur 6m
Monter des escaliers 3 par 3 le plus rapidement possible.
On mesure le temps de passage entre la 3e et la 9e marche.
 Equation : Puissance = Poids (kg)  Hauteur entre la 3e et la 9e marche (m)
(kg.m.s-1) Temps entre la 3e et la 9e marche (s)
Epreuve charge - vitesse :
 Protocole : Répétition de sprints maximaux de 6 secondes sur ergocycle.
Force de freinage croissante par paliers (paliers de 2kg pour les adultes, 1kg pour les enfants)
Répétitions entrecoupées de 5 minutes de récupération
On détermine le pic de vitesse de pédalage à chaque palier
 Equation : Puissance = F  V (F = force de freinage ; V = vitesse de pédalage)
Sargent test :
 Protocole : Planche graduée à 1,50 m du sol

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Bras en extension maximale, talons au sol ; l’extrémité du majeur imprime une 1ere marque
Sans élan, jambes fléchies, sauter le plus haut possible ; le bras en extension imprime une 2e marque
 La détente verticale est la différence entre les 2 marques.
On peut mesurer la détente verticale en laboratoire sur une plate-forme de force ou sur un tapis de Bosco.
Wingate test :
 Protocole : Pédalage à vitesse maximale pendant 30 secondes
Force de freinage à 70 g/kg pour les femmes et 80 g/kg pour les hommes
On mesure le pic de vitesse de pédalage toutes les 5 secondes.
 Equation : % de fatigue = Puissance max. – Puissance min.
Puissance max.
 On mesure une puissance maximale, une capacité anaérobie et un pourcentage de fatigue.
LA THERMOREGULATION
La thermorégulation permet d’éviter la modification de l’activité de l’organisme par la température.
Par des ajustements de température, elle permet de conserver l’homéostasie nécessaire au bon fonctionnement
de l’organisme.
On distingue 2 espèces :
- les poïkilothermes à température variable
- les homéothermes à sang chaud (ex : 37,5° C chez l’Homme).
L’exercice physique va faire courir à l’homme des risques hyperthermiques  il va donc falloir éliminer le
surplus d’énergie par :
- évaporation : sudation et respiration.
- rayonnement : émission (ou réception si le corps est moins chaud que l’environnement) de chaleur sous
forme d’ondes électromagnétiques.
- conduction par contact : les molécules chaudes transmettent une partie de leur chaleur aux molécules
froides par contact.
- convection par l’air = processus de conduction au niveau de l’air ou de l’eau (l’air chaud s’élève et est
remplacé par de l’air froid).
D’où l’équation fondamentale de la calorimétrie :
Métabolisme  Radiation  Conduction  Convection – Evaporation = 0
L’organisme est informé des variations de température par des thermorécepteurs périphériques cutanés et des
thermorécepteurs centraux (qui renseignent sur la température interne de l’organisme).
Le réflexe de thermorégulation s’effectue au niveau de l’hypothalamus et d’autres régions cérébrales.
43°C constitue la limite de température compatible avec la vie.
 Les risques liés à l’hyperthermie :
- crampes de chaleur (= contractions musculaires courtes et douloureuses)
- tachycardie
- hypotension
- oligurie (= manque de sécrétion urinaire)
- instabilité émotionnelle
- excitabilité et agressivité
- confusion
- perte de connaissance
- vertige, nausée, mal de tête, vomissement