28/09/2015 Fatigue • Les altérations de la fonction neuromusculaire sont associées au concept de fatigue neuromusculaire ou plus simplement de fatigue musculaire. Fatigue Neuromusculaire Définition Physiologie Mise en évidence • Parmi les nombreuses définitions de la fatigue musculaire, il est souvent retenu : – (i) une incapacité à maintenir un exercice à un niveau de puissance donné, ou – (ii) une réduction de la force maximale que le muscle peut produire. La fatigue disparaît après un repos approprié (≠ dommages musculaires) Pourquoi optimiser la récupération ? Récupération = étape essentielle du processus d’entraînement Niveau Fatigue/Récupération Temps 1 28/09/2015 Fatigue La réponse physiologique dépend de l’intensité et de la durée de l’exercice Les mécanismes limitant la performance sont différents entre les exercices courts et les exercices prolongés. Fatigue après un 400 m bien différente de la fatigue après un marathon….. – Terme générique (masquant une certaine ignorance) Fatigue Des changements physiologiques spécifiques se produisent au cours de l’exercice prolongé : – diminution de la concentration des acides animés branchés, – augmentation des acides gras libres et du tryptophane libre au niveau sanguin et de la sérotonine au niveau cérébral. Ces changements sont suspectés d’altérer la commande nerveuse allant du système nerveux central vers les muscles, et de diminuer la force de contraction musculaire. Fatigue centrale/périphérique En plus d’une fatigue périphérique occasionnée par les changements métaboliques au niveau musculaire, une fatigue centrale i.e. une réduction de la commande motrice efférente vers les muscles actifs en amont de la jonction neuromusculaire peut aussi participer au déclin de la performance musculaire au cours de l’exercice prolongé. Mécanisme de protection Fatigue La fatigue lors d’exercices courts et intenses est généralement associée à une accumulation de métabolites (H+, Pi), alors que la fatigue au cours d’exercices prolongés est souvent liée à la déplétion en glycogène 2 28/09/2015 Bases physiologiques de la fatigue Bases physiologiques de la récupération (1) Activation du cortex moteur (9) Irrigation sanguine • Déplétion/réplétion des stocks énergétiques (5) Couplage excitationcontraction (7) Milieu intracellulaire (2) Commande nerveuse descendante • Accumulation/clairance de métabolites (8) Interaction actine-myosine (3) Activation des unités motrices (4) Transmission du potentiel d’action • Micro-lésions musculaires / régénération musculaire (6) Substrats et métabolites Stocks énergétiques • Energie cellulaire : Phosphocréatine Taux d ’épuisement en PCr dépend de l’intensité de l’exercice – ATP : stock épuisé en 2s • ATP ADP + Pi + H+ + Énergie Resynthèse de l’ATP : 3 filières – La phosphocréatine (PCr) – La glycolyse anaérobie – La phosphorylation oxydative Déplétion de PCr durant 30 s de flexions plantaires maximales Délai avant déplétion ~10s Disponibilité de l’O2 sur les cinétiques de récupération de PCr (Gastrocmemius) 5’ flexions sous-max Délai de Récupération complète ~5-6’ (fonction du métabolisme oxydatif 3 28/09/2015 Glycogène Glycogène Taux d’épuisement glycogène musculaire dépend intensité exercice Glycogène musculaire course de 3h à 70% de VO2max à partir de 50mmol/kg, soit 1h30 d’effort, la sensation de fatigue augmente Utilisation du glycogène musculaire en fonction l’intensité de l’exercice (%VO2max) Récupération : Phase rapide (qq heures), Phase lente (24h) Accumulation/clairance des métabolites ATP Accumulation/clairance des métabolites ADP + Pi + H+ + Énergie Glycogène + 3 ADP + 3 Pi pH musculaire 3 ATP + Lactate + H+ Baisse modérée grâce au pouvoir tampon de l’organisme (ions bicarbonates HCO3) Exercice court et intense : accumulation de métabolites Lactate intermédiaire métabolique et Lactatémie = bon témoin de capacité métabolique. Elimination lactate sanguin : de l’ordre de la 1/2h à 1h plus rapide si récup active Récupération en 30-35 sec du pH physiologique Enzymes sensibles au pH Mouvement du Ca dans la fibre (actine /myosine) 4 28/09/2015 Microlésions musculaires Microlésions musculaires Désorganisation des sarcomères : exercice inhabituel ou contractions excentriques associées à certains symptômes: inflammation Douleur (= courbatures; 4 à 7j) Réaction inflammatoire Chaleur nécessaire pour Rougeur régénération Gonflement (oedème; 7 à 10j) musculaire Force Douleur 5 10 Temps (jours) OUTILS DE MESURE 5 Temps (jours) MESURE DE LA FMV Mécanismes en jeu méthodes directes : FMV (force maximale volontaire) FMV est mesurée lors d’une contraction puissance mécanique, maximale volontaire (CMV) isométrique où le force tétanique, stimulation électrique à basse sujet doit générer la plus grande force possible fréquence (mobiliser un maximum de fibres) méthodes indirectes : secousse musculaire, nécessite l’utilisation d’un capteur de force temps de contraction, EMG 5 28/09/2015 • On utilise la technique de la secousse surimposée pour déterminer l’origine centrale ou périphérique de la fatigue. Origine périphérique Origine centrale (activation périphérique possible) MESURE DE LA PUISSANCE MECANIQUE MESURE DE LA PUISSANCE MECANIQUE il est préférable de mesurer la puissance mécanique lors d’un exercice dynamique car la demande énergétique en ATP est plus important que lors d’une contraction isométrique 1000 Puissance 130 Cadence 125 900 mesures obtenues à partir 115 110 700 105 600 100 95 500 d’ergomètres isocinétiques type BIODEX ou CYBEX cadence (rpm) de capteurs de puissance en cyclisme Puisance (W) d’ergocycle spécifique, 120 800 90 400 85 300 80 0 5 10 15 20 25 Temps (s) Ex : Test de Wingate sur cyclo ergomètre 6 28/09/2015 Mesure de la puissance musculaire • 9 tests simples préprogrammés (sauts) • Variables affichées : force, vitesse, puissance, hauteur Mise en œuvre expérimentale Objectif : Répondre à une question scientifique en rapport avec neuromusculaire/fatigue Moyens: Mesure force et puissance (Myotest, cyclo ergomètre) Compétences : Mettre en place une expérimentation Rendre compte d’une expérimentation 7