L’ENERGETIQUE

I : introduction

Les performances motrices mettent en jeu des ressources d’ordre bio-énergétiques, bio-mécaniques, bio-informationnelles, affectives et relationnelles. Parmi les ressources bio-énergétiques, celles liées à la production d’énergie sont fondamentales notamment pour les APS à dominante bio-énergétique. 

II : principes énergétiques de la contraction musculaire : la synthèse de l’ATP 

La contraction musculaire résulte du glissement de 2 fibres : l’actine et la myosine. Ca nécessite de l’énergie. Ce glissement tire son énergie exclusivement de la dégradation de l’ATP en ADP + Pi + énergie. Le rendement est faible : 2/3 se perdent en chaleur, 1/3 seulement pour la contraction. Selon les auteurs : r= 15 à 33 %. La chaleur sera éliminée. 

On dépense environ 250 KJ pour un 100m. On a en réserve dans l’organisme 4.2 KJ. L’ATP n’est pas une énergie en réserve. Il existe donc des systèmes de resynthèse de l’ATP, 2 modes de renouvellement :

-          un mode anaérobie (lactique ou alactique)

-          un mode aérobie

Ces 3 filières de resynthèse de l’ATP agissent dans un ordre constant. 

Il n’utilise pas d’O₂ et ne produit pas d’acide lactique. Ce processus intervient immédiatement. La resynthèse de l’ATP est assurée par une substance riche en phosphore : la créatine-phosphate ou la phosphocréatine. L’ensemble : réserve de phosphocréatine + ATP constitue le phosphagène.

Cette réaction re synthétise l’ATP à très haut débit (grande puissance) mais sa capacité est limitée. Ceci est du au faible taux de phosphocréatine au niveau musculaire. On considère que, sollicité à pleine puissance, ce processus s’épuise après quelques secondes (7-10’’). Pour poursuivre l’exercice, un second processus va donc s’enclencher. Ce second processus étant stimulé par la présence de créatine au niveau musculaire.(courbe 1)

Ce processus n’utilise pas d’O₂ mais produit de l’acide lactique au niveau musculaire. C’est la dégradation d’une autre substance intramusculaire : le glycogène qui va permettre la resynthèse de l’ATP : cette réaction est appelée glycolyse anaérobie.

Sa puissance de resynthèse de l’ATP est inférieure à celle du processus précédant mais toutefois élevée. Sa capacité de production est par contre plus importante. Sollicitée à plein, elle assure la poursuite de l’exercice pendant environ 2min. Cette capacité est essentiellement limitée par l’accumulation de lactate au niveau musculaire. Le lactate agit sur la contraction en diminuant son efficacité. Un taux trop élevé de lactate peut entraîner l’arrêt de l’exercice. Il est donc nécessaire de trouver une nouvelle source d’énergie capable d’assurer la resynthèse d’ATP tout en limitant le taux de lactate dans l’organisme. (courbe 2)

C’est l’oxydation de divers substrats qui va produire la réserve de l’ATP. L’O₂ apportée au niveau de la cellule musculaire vient oxyder le glycogène et les acides gras. Ce qui aboutit à la production de CO₂, d’eau, de chaleur et d’une grande quantité d’énergie qui donnera à ce processus une grande capacité de resynthèse de l’ATP.

Les processus oxydatifs peuvent assurer le maintien et la poursuite d’un exercice pendant plusieurs heures mais avec une puissance de resynthèse très faible. (substrats : glycogène et acides gras).

En présence d’O₂, la dégradation complète des glucides et éventuellement des lipides fournit une quantité très importante d’énergie. Ce mécanisme donne le bilan énergétique le plus favorable sur le plan de la quantité d’énergie, pour 2 raisons :

-          la quantité de glucides et surtout de lipides disponibles est très importante

-          il n’y a pas d’accumulation de produits de dégradation qui peuvent limiter le mécanisme.

Le CO₂ et l’eau sont très facilement éliminés. Mais ce mécanisme est étroitement dépendant de l’apport en O₂ au niveau du muscle. Cet apport est assuré par le fonctionnement synergique des systèmes ventilatoires et circulatoires.

Il en découle plusieurs conséquences lorsque les besoins en O₂ augmentent au cours de l’exercice :

-          un certain retard (3min environ) par rapport au début de l’exercice correspondant à une phase transitoire pendant laquelle l’énergie utilisée par le muscle est dérivée essentiellement des 2 mécanismes précédents

-          un débit d’énergie (puissance) relativement faible qui correspond à la consommation maximale d’O₂ du sujet

-          une limitation du système non pas à cause de la quantité de lipides ou glucides disponibles mais par la quantité d’O₂ pouvant être apportée aux muscles (courbe3)

III : définitions

C’est le volume maximum d’oxygène qu’un individu peut consommer par unité de temps au cours d’un exercice suffisamment intense pour le conduire jusqu’à l’épuisement. Elle s’exprime en mL/Kg/min ou en L/min. La VO₂ est le facteur de performance qui a le plus d’importance surtout pour les courses de 1500 à 5000 mètres.

Lorsqu’un sportif se met à courir de plus en plus vite, de manière libre ou lors d’une épreuve standardisée, il s’ensuit une augmentation de sa consommation d’O₂ quasi proportionnelle à sa vitesse.

Toutefois, à un moment donné, sa consommation d’O₂ n’augmente plus. Il a donc atteint sa VO₂max. au-delà de cette phase, il peut encore accélérer pendant quelques instants à condition d’avoir la volonté de continue et de tirer profit de ses ressources anaérobies. Dans la plupart des cas, la fréquence cardiaque varie également linéairement avec la consommation d’O₂ et de ce fait : FC max. et VO₂max sont atteint simultanément.

(sédentaire : 20-30 ; entraîné : 50-60 ; marathonien, tri athlète : plus de 70)

Il s’agit de l’aptitude qui permet à tout individu d’effectuer pendant le plus longtemps possible une activité quelconque sans baisse de régime ou d’efficacité.

Lorsqu’on parle d’endurance aérobie, il s’agit de la capacité physique permettant à un coureur de maintenir le plus longtemps possible un pourcentage élevé de sa PMA. 2 conséquences :

-          un coureur qui maintient 90 % de sa PMA pendant 30s est plus endurant qu’un autre qui la maintient que 20s

-          inversement, pour une même durée, le coureur le plus endurant est celui qui soutient le % de PMA le plus élevé

Pour Pradet (1996), développer l’endurance, c’est aussi bien développer la faculté de soutenir plus longtemps un effort d’intensité inchangée que la faculté de produire un effort d’intensité supérieure pendant une durée identique.

Ceci implique de différencier 2 types d’effort : puissance et capacité.

La capacité énergétique d’un processus est la quantité totale d’énergie qu’il peut fournir. La puissance est la quantité d’énergie consommée par unité de temps.

Une puissance est un débit d’énergie : càd une quantité d’énergie dépensée par unité de temps. Son unité conventionnelle est le watt mais certains physiologistes l’expriment en Kcal/min (1Kcal/min = 70 W).

Lorsque l’exercice produit atteint des limites pour lesquelles tout l’O₂ disponible au niveau musculaire est utilisé, l’athlète atteint sa PMA. Si l’athlète peut encore accélérer, il fait appel au processus anaérobie. La PMA est donc la puissance de travail développée par minute au cours d’un effort qui sollicite une consommation d’O₂ égale à son VO₂max.

On définit les intensités en terme de puissance maximale ou relative. L’intensité relative, c’est le degré de difficulté par rapport à ses propres possibilités. C’est un % du maximum possible. Ex : 2 coureurs à 12 km/h (intensité absolue). L’intensité relative pourra être différente pour ces deux coureurs.

C’est la vitesse de déplacement qui correspond à la consommation maximale d’O₂ ou à la PMA. La VMA est l’allure caractéristique du 2000m. Des tests permettent de l’évaluer.

Ils sont établis en fonction de l’indice de mesure de la lactatémie.

En dessous de ce seuil, la lactatémie est très faible.

Au-dessus de ce seuil, élévation vertigineuse de la lactatémie.

IV : principes de développement de processus énergétiques

Pradet montre comment 5 principes de base peuvent être employés pour la constitution de plans d’entraînement :

• principe 1 : pour développer un processus énergétique, il faut impérativement avoir recours à des APS imposant des efforts de type global, qui mettent en jeu plus de 2/3 des masses musculaires (course, ski, natation, vélo)
• principe 2 : il existe pour chaque processus un seuil en dessous duquel il n’existe aucune amélioration fonctionnelle. On fait de l’entretien. Cette intensité minimale augmente avec le niveau de l’athlète et doit cependant se situer à des valeurs proches des limites maximales du processus travaillé
• principe 3 : pour obtenir une amélioration durable à un processus, il faut développer sa puissance (intensité maximale) et sa capacité (quantité d’énergie totale qu’il est capable de fournir). Si on travaille qu’un seul aspect, on va régresser dans l’autre et cela va entraîner à long terme de la fatigabilité, des blessures
• principe 4 : pour développer la puissance d’un processus énergétique, on a recours à des efforts correspondants à l’intensité maximale de ce processus et même à des intensités dépassant ce maximum (intensité supra maximale). La durée des efforts doit rester inférieure à la durée maximale durant laquelle le processus peut assurer la fourniture énergétique de la contraction musculaire
• principe 5 : pour développer la capacité d’un processus énergétique, on emploiera des intensités inférieures à l’intensité maximale du processus. Leur durée sera supérieure à la durée à laquelle le processus finit de s’épuiser.

L’entraîneur va contrôler les effets qu’il veut provoquer chez l’athlète au travers les caractéristiques de 5 paramètres :

-          intensité de l’action : elle varie en fonction du processus énergétique à travailler ainsi que des secteurs que l’on veut développer (capacité/puissance)

-          durée de l’action : elle est complémentaire de l’intensité

-          durée de la récupération : on travaille sur la restauration plus ou moins complète du processus énergétique

-          nature de la récupération : elle peut être active ou passive. On peut ainsi prolonger, réduire ou accentuer les effets des charges de travail

-          quantité totale de travail : on détermine ici le moment à partir duquel un exercice répété va perdre ou gagner en efficacité

Ces 5 paramètres sont incontournables pour optimiser l’entraînement.

Ils permettent une évaluation de la condition physique à un moment donné. On pourra ensuite définir des critères d’intensité individuelle de l’entraînement. Ils servent également à évaluer l’efficacité d’un entraînement pour le réajuster si nécessaire. Ils permettent d’avoir une estimation directe de la VO₂max et de la VMA (évaluation directe en laboratoire).

Exemples de tests :

-          Cooper : courir la plus grande distance possible en 12min.

VO₂max = (22.351*dist.(km))-11.288. test rectangulaire maximal continu

-          Léger-Boucher : test triangulaire maximal continu. Des plots sont disposés tous les 50m. rythme donnée par une cassette. Il faut ajuster sa vitesse au signal d’arrivée au niveau du plot. La vitesse augmente de 1 km/h toutes les minutes. Le dernier palier atteint correspond à la VMA

-          Le 30/30 de Gacon-Assidi : test rectangulaire maximal discontinu

Rectangulaire : pas de progressivité de l’effort

Triangulaire : progressivité de l’effort