BP JEPS _ Activités Gymniques, Forme et Force TRANSFORMATION DE L ENERGIE CHIMIQUE EN ENERGIE MECANIQUE

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1 BP JEPS _ Activités Gymniques, Forme et Force TRANSFORMATION DE L ENERGIE CHIMIQUE EN ENERGIE MECANIQUE

2 Sommaire. INTRODUCTION Page 3-7 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Page 8-15 Page FILIERE AEROBIE Page CONCLUSION Page 36-38

3 INTRODUCTION

4 INTRODUCTION Le muscle est le moteur du mouvement. La principale propriété du tissu musculaire est la contractibilité. C'est cette propriété qui lui donne ce rôle moteur. L'activité musculaire entraîne des changements dans la concentration des métabolites. Certains sont utilisés pour fabriquer de l'énergie. La récupération suivant l'activité musculaire est marquée par des phénomènes conduisant à restaurer les concentrations initiales.

5 INTRODUCTION Le muscle transforme l'énergie chimique en énergie mécanique. La contraction musculaire utilise une molécule que l'on appelle l ATP (molécule d'adénosine Triphosphate) comme carburant. Cette molécule, sous l'action de l'influx nerveux qui arrive au muscle par le nerf moteur et avec l'intermédiaire du calcium, va être dégradée en ADP (Adénosine Diphosphate) et un atome de Phosphate.

6 INTRODUCTION Cette dégradation s'accompagne d'une libération d'énergie et de chaleur. Cependant les réserves d ATP dans la fibre musculaire sont faibles, et cela ne permet qu'une contraction d'une durée de 1 à 2 secondes. L ATP n'étant pas apporté aux muscles, il existe des processus capables de resynthétiser, de reconstituer les molécules d ADP et de Phosphate présent dans le muscle.

7 INTRODUCTION Il suffit pour cela d'apporter l'énergie qui sera fournie par des matières énergétiques et qui dépendent des conditions de travail du muscle. L'ATP est resynthétisé selon trois filières énergétiques qui dépendent de l'intensité et de la durée du travail.

8 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE

9 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Au début d'une activité musculaire, l'atp emmagasiné dans les muscles actifs est consommé en 6 secondes environ. Un système de production rapide d'atp se met en place, en attendant que les voies métaboliques s'adaptent à la demande accrue d'atp.

10 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Si l'effort demandé est maximum, très intense et bref (travail de force et de vitesse), l ATP s'il n'est pas suffisant est resynthétisé grâce à un composé phosphoré, la créatine phosphate ou phosphocréatine, immédiatement disponible dans le muscle. En effet, à intensité extrême, naturellement sans oxygène, le muscle utilise la créatine phosphate pour resynthétiser l ATP.

11 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Cette filière fonctionne jusqu'à ce que les réserves de créatine phosphate s'épuisent soit environ au bout de 10 secondes de travail. Les activités principalement concernées sont le sprint, course (100m) les sauts, lancers, l'haltérophilie...

12 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Les avantages de la filière anaérobie alactique: Cette filière permet un travail en puissance maximale. Selon l'activité sportive pratiquée, elle peut être immédiatement mise en jeu grâce aux réserves de créatine phosphate présentes dans le muscle.

13 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE Les inconvénients de la filière anaérobie alactique: Les réserves de créatine phosphate s'épuisent au bout de dix secondes environ et cela limite l'utilisation de cette filière. Ces réserves de créatine phosphate varient en fonction de l'entraînement de l'individu et de plusieurs autres paramètres..

14 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE On peut améliorer la filière anaérobie alactique: en augmentant la puissance de la filière (rendement optimum des fibres à contraction rapides - type II) en augmentant la capacité d'endurance de cette filière en prolongeant sa durée de mise en jeu par une élévation des réserves d ATP et de créatine phosphate.

15 FILIERE ANAEROBIE ALACTIQUE La qualité de cette filière dépend essentiellement de la fourniture en créatine phosphate, des qualités neuromusculaires et de la qualité de la transmission nerveuse.

16 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE

17 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Elle intervient pour des contractions de durée supérieure et ne nécessite pas la présence de dioxygène. Cette filière utilise les réserves de glycogène du muscle et dégrade incomplètement le glucose. Une série de 10 réactions appelée glycolyse transforme d abord assez rapidement chaque molécule de glucose en deux molécules d'acide pyruvique, et deux molécules d'atp, puis l acide pyruvique est dégradé en acide lactique.

18 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE

19 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Si la quantité d'acide lactique devient trop importante dans le muscle, le milieu devient trop acide et les réactions ne peuvent plus se faire au delà d'une certaine limite. Une partie de l'acide lactique s'accumule dans le sang et dans les tissus musculaires, ce qui provoque des crampes. Le processus est dit anaérobie car ces réactions se produisent en l'absence d'oxygène.

20 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Plus de 70% de l'acide lactique produit passe des muscles au sang, par diffusion. Les fibres musculaires cardiaques, les cellules rénales et les cellules hépatiques peuvent se servir de cet acide pour produire de l'atp. De plus les cellules hépatiques peuvent reconvertir une partie de l'acide lactique en glucose, ce qui produit un double avantage : faire baisser l'acidité et fournir de nouvelles molécules de glucose.

21 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Les avantages de la filière anaérobie lactique : Lorsque l'oxygène vient à manquer, notre organisme peut tout de même assurer un travail pendant un certain temps limité. Elle permet assure une survie momentanée dans certaines circonstances accidentelles ou exceptionnelles (apnée, asphyxie..). La filière permet d'assurer un travail intense qui dépasse les possibilités d'oxygénation (le VO2 max.)

22 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Les inconvénients de la filière anaérobie lactique : L'acide lactique se concentre progressivement et va bloquer au bout d'un moment l'activité musculaire. Elle est beaucoup moins économique que la filière aérobie puisqu'une molécule de glucose permet en se dégradant, de resynthétiser deux molécules d ATP (ce chiffre est de 38 dans la filière aérobie).

23 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE On peut améliorer la filière anaérobie lactique en essayant de contrer les effets de l'acide lactique. Il sera judicieux dans ce cas d'habituer les muscles à supporter l'acide lactique (augmenter la durée du travail en présence d'acide et rechercher la quantité maximale d'acide que le muscle peut accumuler sans se bloquer).

24 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE Il est également possible de retarder l'apparition de l'acide lactique (amélioration des deux autres filières). Sans oublier, que dans tout sport, il faut assurer la proportion qui revient aux trois filières.

25 FILIERE ANAEROBIE LACTIQUE

26 FILIERE AEROBIE

27 FILIERE AEROBIE L'exercice musculaire qui dure plus d'une minute dépend de processus aérobies, donc de réactions qui ont besoin d'oxygène. Il faut absolument qu'il y est hydrolyse aérobie du glucose et des acides gras. Cela s appelle la phosphorylation oxydative du glucose et des acides gras.

28 FILIERE AEROBIE Lors des contractions lentes ou au repos, la plus grande partie de l'approvisionnement en ATP est assurée par la respiration cellulaire aérobie, qui utilise l'énergie fournie par la dégradation des acides gras. Lorsque les muscles se contractent de façon plus soutenue, c'est le glucose qui devient la principale source d'énergie.

29 FILIERE AEROBIE La respiration cellulaire aérobie se déroule dans les mitochondries. Elle nécessite la présence d'oxygène et fait intervenir une suite de réactions complexes (cycle de Krebs). Dans la chaîne respiratoire, les atomes d'hydrogène enlevés au cours de la dégradation des combustibles finissent par être combinés avec l'oxygène moléculaire, et l'énergie libérée est utilisée pour lier les groupements phosphate inorganique (Pi) à l'adp.

30 FILIERE AEROBIE

31 FILIERE AEROBIE

32 FILIERE AEROBIE Cette filière est très économique (le glucose fournit l'énergie pour la re-synthèse de 38 molécules d ATP). Elle peut se poursuivre très longtemps car il n'y a pas de déchets toxiques tant qu'il y a de l'oxygène. La filière aérobie permet de retarder l'apparition d'acide lactique, de la dette d'oxygène et donc de la fatigue. Elle apporte l'oxygène nécessaire à l'élimination d'acide lactique après un exercice au cours de la récupération.

33 FILIERE AEROBIE Les avantages de la filière aérobie : Cette filière peut se poursuivre indéfiniment tant qu'il y a de l'oxygène est que la fourniture de glucose et de lipides est suffisante. Elle ne dégage pas de déchets toxiques capable de bloquer l'activité des cellules. Elle est économique puisque une molécule de glucose dégage suffisamment d'énergie pour re-synthétiser 38 molécules d ATP.

34 FILIERE AEROBIE Les inconvénients de la filière aérobie : Cette filière ne fonctionnera pas si l'oxygène fait défaut, si les réserves du muscles sont épuisées et que l'intensité du travail dépasse les possibilités d' oxygénation de l'organisme. Elle ne permet qu'un travail d'intensité modéré. La mise en route de cette filière n'est pas immédiate si l'on augmente brusquement l'intensité du travail car cette filière est liée à l'activité cardio-pulmonaire.

35 FILIERE AEROBIE On peut améliorer la filière aérobie en améliorant les possibilités d'oxygénation (VO2 max.) et l'endurance. En conséquence, il sera judicieux: de pratiquer des entraînements en interval-training. de faire des efforts longs (sup. à 20 minutes) à allures variées afin d'améliorer l'endurance et le VO2 max. de faire des efforts longs à allure constante (footing) pour accroître l'endurance.

36 CONCLUSION

37 CONCLUSION La plupart des activités sportives utilisent une source principale et des sources secondaires. Cependant, une filière énergétique peut être pratiquement exclusive mais parfois elles peuvent être toutes sollicitées en même temps (cours de culture physique ou certains circuittraining où les efforts sont mixtes d'un point de vue de la dépense énergétique). C'est en fonction de l'intensité de l'exercice, que l'une ou l'autre de ces filières devient prioritaire.

38 CONCLUSION Beaucoup d'activités sportives n'ont pas un travail d'intensité constante et régulière; la plupart ont une longue durée qui exige l'intervention prépondérante de la filière aérobie pour fournir l'énergie nécessaire à la contraction musculaire. Quel que soit l'entraînement, il y aura une phase de récupération donc l'aérobie interviendra aussi pour restaurer les stocks dépensés durant l'effort (phase dette d'oxygène).

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