1 ufrstaps ufrstaps

1
L3 UE37S.4
ufrstaps
TOULOUSE
Amarantini David
david.amaran[email protected]
Pôle Sport – 3ème étage – Bureau 301
ufrstaps
TOULOUSE
Dépense énergétique
Puissance, Travail et Energie
Rendement
L3 UE37S.4
La contraction musculaire est un phénomène mécanique qui
résulte d’un processus de transformation d’une énergie
électrique, en énergie chimique puis en énergie mécanique :
• Production de mouvement :
–Locomotion / Préhension / Manipulation
–Réaction rapide aux évènements (muscles squelettiques)
–Circulation de « substances » (muscle cardiaque et muscles lisses).
• Maintien de la posture :
–Gestion de l’équilibre dynamique (muscles squelettiques)
• Stabilisation des articulations :
–Collaboration muscles squelettiques + ligaments + tendons
• Dégagement de chaleur:
–Régulation de la température corporelle interne
–Conditions pour que les réactions biochimiques s’effectuent

2
Activité électrique
(Création et propagation d’un potentiel d’action)
Activité chimique
(Transfert d’ions : Ca++, K+, Na+, Cl-)
Eie chimique
Activité mécanique
(mouvement des ponts actine-myosine)
Eie mécanique
Eie électrique
Fibres motrices (motoneurones) :
Véhiculent l’information, sous forme de
potentiel d’action électrique, depuis le
système nerveux jusqu’au(x) muscle(s). Fibres musculaires
Plaque motrice :
Jonction fibre motrice / fibre
musculaire
L’arrivée d’un PA nerveux au niveau de la plaque motrice va
entraîner la création d’un PA musculaire (pb. de seuil) …
… qui va entraîner le couplage excitation-contraction :
Mvt. de base des têtes de
myosine (filament épais)
par rapport aux filaments
d’actine (filament fin)
La multiplication de ces
mouvements explique la
contraction musculaire.

3
L’homme au repos, et encore plus lorsqu’il est à l’exercice,
dépense une certaine quantité d’énergie chimique pour fournir
une certaine quantité d’énergie mécanique.
L’énergie chimique est transformée en énergie mécanique par la
contraction musculaire.
L’énergie chimique est elle-même fournie par les réactions
chimiques du métabolisme énergétique (dégradation de substrats)
mais n’est pas directement utilisable pour la contraction
musculaire qui utilise exclusivement l’ATP.
L’énergie chimique sert à re-synthétiser l’ATP par les différentes
filières énergétiques.
Ainsi :
Quelle relation existe-t-il entre :
?
L’énergie chimique qui est fournie par les réactions du métabolisme
énergétique (3 filières) …
-Anaérobie : dégradation de la créatine phosphate sans oxygène ;
-Anaérobie lactique : dégradation du glucose sans oxygène, avec
production d’acide lactique ;
-Aérobie : dégradation des glucides, des lipides ou des protéines
en utilisant l’oxygène.
… et l’énergie mécanique qui correspond à la capacité de l’individu
à effectuer un travail mécanique (ce que « produit » l’individu).
Notion de rendement :
Définition générale :
Le rendement dans une transformation d’énergie est le rapport
(x100) de l’énergie récupérée sous forme utile à l’énergie
dépensée.
Rendement mécanique :
Remarque :
De nombreux facteurs peuvent influencer le rendement (mode de
locomotion, nature du terrain, niveau d’expertise, pathologies …)
Travail mécanique fourni
RM Energie métabolique dépensée =

4
Exemple de facteur qui diminue le rendement : la co-contraction
biceps
M
triceps
M
biceps
Mbiceps M
triceps
Mtriceps M
C’est un phénomène de contraction
simultanée des muscles agoniste(s) et
antagoniste(s), nécessaire (stabilisation de
l’articulation, et homogénéité des pressions
internes) mais entraînant un supplément de
dépense énergétique (E) :
Si E augmente pour un même travail
produit, alors le rendement diminue.
Ce phénomène est réduit, voir optimisé (ex.
escalade) sous l’effet de l’entraînement.
Notion de rendement :
Définitions complémentaires :
Rendement brut :
Rendement net :
Rendement apparent
Travail produit
Rbrut Energie dépensée =
Travail produit
Rnet Energie dépensée Energie de repos =
−
Travail produit
Rapp Energie dépensée Energie vide =
−
Problème(s) :
Pour calculer le rendement, il faut être capable de quantifier :
-Le travail produit (généralement noté W en Joules (J))
-L’énergie métabolique dépensée
-L’énergie métabolique de repos

5
Exemple : déplacement d’une charge
Pour des mouvements linéaires, le travail d’une force est égal au
produit de cette force par le déplacement dans le sens de la force :
W = F · d
F est l’intensité de la force
d est la valeur du déplacement créé selon la direction et le sens de la
force.
Détermination du travail mécanique : biomécanique
Pour des mouvements angulaires, le travail d’un moment de force
est égal au produit de ce moment par le déplacement angulaire :
W = M · θ
M est l’intensité du moment de force
θest la valeur du déplacement angulaire.
Rappel :
θ
F
M
Od
θ
θθ
FF
MM
OO ddd
θθ
FOMFM
o
rr
∧=
)(
/
FOMFM
o
rr
∧=
)(
/
Détermination du travail mécanique : biomécanique
Notion de puissance : la puissance correspond à la quantité
de travail fournie par unité de temps :
W
PWPt
t
=⇒=⋅
Détermination du travail mécanique : biomécanique
Relation travail / puissance :