Adaptation physiologique de l organisme à l effort. Plan

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1 Adaptatin physilgique de l rganisme à l effrt Plan - A Rappel de physilgie - B Ntins succinctes de biénergétique 1 L énergie de la cntractin musculaire 2 Mise en jeu des métablismes biénergétiques Capacité et puissance Anaérbie alactique Anaérbie lactique Aérbie 3 La dette d xygène (O 2 ) - C - Mise en pratique et utilisatin des dnnées physilgiques Endurance Résistance Vitesse Surcmpensatin Frce Travail Puissance - D La thermrégulatin et l imprtance de l eau - E - 1 Echauffement 2 Entraînement - Cnclusin A Rappels de physilgie Le muvement, en général, n est pssible que parce que la cellule musculaire peut se rétracter. Les muscles du muvement (squelettiques) snt cnstitués de tris srtes de fibres : - Ruge (Type I) : fibres à cntractin lente - Rse (Type II a) et blnde (type II b) : fibres à cntractin rapide. Une telle cntractin exige une surce d énergie et ne peut se prlnger que si la surce d énergie est disp- nible. Ce qui suit fait appel aux cnnaissances de base élé- mentaires en ce qui cncerne l anatmie du crps humain et surtut la physilgie respiratire et cir- culatire. B Ntins de biénergétique L énergie prvenant de la cmbustin des aliments est nécessaire pur prvquer la cntractin du muscle (ceux du geste sprtif mais aussi ceux de la psture curante). Cette cmbustin peut se faire en présence d O 2 (aérbie) mais aussi en absence d O 2 (anaérbie) mais dans ce dernier cas il y aura «dette d O 2» et celle-ci devra «être rembursée avec intérêts». En activité, les cellules musculaires peuvent faire atteindre aux prcessus métabliques ci-dessus un niveau jusqu à cent fis supérieur à celui du reps.

2 1 L énergie de la cntractin musculaire Le seul élément qui puisse être utilisé pur la cntractin musculaire est une mlécule particulière qui cnstitue la frme de stckage au sein des rganismes vivants : L Adénsine Triphsphate (u A.T.P.), prduite de la transfrmatin des hydrates de carbne (glucides), des graisses (lipides) et des prtéines (prtides) apprtées par l alimentatin. Lrsque le muscle se cntracte sus l effet des impulsins nerveuses (électriques et chimiques), il peut dégrader cet A.T.P. avec libératin d A.D.P. (Adénsine DI-Phsphate), de phsphate libre et d énergie. Cette énergie peut être utilisée par le muscle pur se cntracter. A - 1 L A.T.P. n existe dans le muscle qu en petites quantités. Celle-ci, sus l actin d une enzyme, se rmpt et peut dnner de l Adénsine Di-Phsphate u A.D.P., un phsphate et de l énergie. Cette surce dit dnc être réapprvisinnée u recnstituée au fur et à mesure. Cette réserve d énergie est vite cnsmmée (de 0 à 7 ). C est un prcessus en Anaérbie alactique. Il atteint d emblée sa puissance maximale (400 KJ / Min.) mais ne peut se prlnger. 2 Quand l effrt se prlnge, la restauratin de l A.T.P. se réalise grâce à la dégradatin réversible d un autre cnstituant chimique cntenu dans le muscle : la Créatine Phsphate (C-P). Cette dégradatin transfère instantanément sa liaisn riche en énergie (P) sur l A.D.P. issu de la réactin précédente : C-P + A.D.P. => A.T.P. + C. Prcessus en anaérbie alactique. Cependant la cncentratin du tissu musculaire en C-P est aussi assez faible et s épuise rapidement (de 20 à 1 ) ce qui cnduirait à l interruptin de l activité s il n y avait pas d autres vies permettant le réapprvisinnement en A.T.P. B - La glyclyse est la dégradatin du glycgène (stcké dans le fie : gr envirn et dans le muscle : gr) en lactate avec libératin d énergie anaérbie lactique. L énergie libérée est utilisée pur transfrmer l A.D.P. en A.T.P. : Glycgène => Glucse => Acide pyruvique et acide lactique => A.T.P. En absence d O 2, il y a frmatin d acide lactique (Au reps, cet acide lactique est diffusé aux muscles, au fie et au cœur ù il est sit xydé, sit utilisé pur recnstituer le glycgène). C - Si la furniture d O 2 aux fibres musculaires est adéquate, les prcessus Aérbie peuvent de dévelpper : - Sit à partir de l acide pyruvique (pas d accumulatin d acide lactique) pur furnir par l intermédiaire d une lngue chaîne de réactins (cycle de Krebs) H 2 O, CO 2 et de l ATP. - Sit à partir de l Acétyl C.O.A. Cnclusin En principe, les tris systèmes (Anaérbie Alactique, Anaérbie Lactique et Aérbie) peuvent libérer l énergie nécessaire. Cependant, dans la plupart des cas seulement, un u deux fnctinnent simultanément. Le système qui furnit principalement l A.T.P. utilisée dépend : De l intensité de l effrt De la durée de l effrt Lrsque un exercice musculaire démarre, les tris prcessus entrent en jeu ensemble et snt dminants successivement. L énergie libérée n est pas ttalement utilisable sus frme de d énergie mécanique. Une partie imprtante (75 80 %) est transfrmée en chaleur. Celle-ci est prprtinnelle à la puissance mécanique et devra dnc être évacuée pur que sit préservée la température cnstante de 37 dans l rganisme.

3 2 Mise en jeu des métablismes biénergétiques au curs de l exercice musculaire Chaque prcessus a une capacité prpre, i.e. la quantité ttale d énergie qu ils peuvent mbiliser, et une puissance prpre, i.e. la prductin d énergie par unité de temps u débit d énergie. A Métablisme Anaérbie Alactique Il atteint d emblée sa puissance maximale mais sa capacité est peu imprtante et l exercice dit s interrmpre rapidement. Exercices intenses (ex. 95 % de la vitesse maximale) de 5 à 10. Récupératin de 2 à 3 pur permettre la recnstitutin. B - Métablisme Anaérbie Lactique Il présente une certaine inertie. Sa puissance augmente prgressivement pur atteindre sn maximum en Sa capacité est plus grande que le précédent et crrespnd à la cncentratin d acide lactique tlérable par l rganisme. Exercices d une durée de 30 à 1 (Ex. 90 % de la vitesse maximale). Sit : Intensité nn maximale (7 20 et récupératin curte. Sit : Intensité maximale (20 1 ) et récupératin nn cmplète C - Métablisme Aérbie et VO 2 Max. Mise en rute lente. Il dévelppe la VO 2 Max., i.e. le vlume maximum d O 2 transprté par le sang jusqu au au muscle. Elle va dnc dépendre : - De la quantité d hémglbine qui passe au cntact des alvéles pulmnaires pendant un temps dnné (dnc du débit sanguin, i.e. cardiaque) - Et du niveau de désaturatin de ce sang veineux, i.e. de sn cntenu en O 2. Il faut entre 2 et 3 minutes pur que cette cnsmmatin d O 2 (V O 2 ) atteigne un état stable. La puissance maximale aérbie crrespnd à la VO 2 Max. Si sa puissance est plus faible que celle des prcessus précédents, sa capacité est par cntre beaucup plus grande. En thérie, des exercices qui snt juste en dessus de la VO 2 Max. devraient puvir se prlnger jusqu à épuisement des réserves énergétiques de l rganisme. En fait cela varie seln l entraînement et la VO 2 Max. présente de grandes différences liées à la génétique et à l entraînement. Elle est plus faible chez la femme et diminue avec l âge (à partir de 30 ans). 3 La dette d O 2 La VO 2 Max. met 2 à 3 minutes à se stabiliser (CF. Ci-dessus). Durant cette péride l énergie est furnie par les deux autres mécanismes anaérbies avec diminutin de la Créatine Phsphate et accumulatin de l acide lactique. A la fin de l exercice, les phénmènes inverses se prduisent : resynthèse de C-P, éliminatin du lactate puis du pyruvate). Ces prcessus cûtant plus cher sur le plan biénergétique que les dégradatins, la quantité d O 2 nécessaire à cela sera plus grande que celle écnmisée au début et il faudra plusieurs minutes pur que la VO 2 Max. retruve sn niveau de reps. En anaérbie lactique les apprts d O 2 ne cuvrent pas les besins. Dnc apparaît une dette d O 2 et prductin d acide lactique.

4 En anaérbie lactique, les apprts d O 2 ne cuvrent pas les besins. Dnc, apparaît une dette d O 2 et prductin d acide lactique. Après l effrt, une péride de récupératin est nécessaire pur restaurer l équilibre (paiement de la dette d O 2 ). L augmentatin de la dette et l accumulatin de l acide lactique altèrent la cntractin musculaire qui devient inefficace. C Mise en pratique et utilisatin des dnnées physilgiques - 1 L endurance Elle caractérise l effrt réalisé en aérbie. Il y a équilibre entre les apprts et les besins en xygène. Pas de dette d O 2. Elle est caractérisée par la V O 2 Max. qui est l absrptin maximale d O 2 (CF. Ci-dessus). Elle est en général rapprtée au pids crprel. Chez un sujet nn-entraîné elle a une valeur de 45 ml / Kg / Min. (35 ml / Kg / Min. chez la femme) Pur mbiliser et transfrmer l énergie dans la cellule musculaire, le transprt d O 2 et l évacuatin des déchets est tributaire de l accrissement de la circulatin sanguine par l extensin de la surface capillaire périphérique. De 20 % au reps l irrigatin passe à 80 % dans la musculature en charge. Elle est particulièrement nécessaire chez l enfant jusqu à envirn 18 ans d autant plus que les systèmes enzymatiques anaérbies lactiques snt peu efficaces durant la puberté. Effets physilgiques à lng terme : A Au niveau des muscles : Augmentatin des la VO 2 Max. Utilisatin cmme énergie des acides gras Peu de mdificatin du vlume musculaire B Au niveau respiratire : Améliratin des phénmènes respiratires Elargissement de la capacité thracique Pumns perfrmants, de vlume accru Capacité accrue de diffusin C Au niveau cardiaque : Plus un cœur est «grand», plus il peut métabliser d acide lactique et ainsi repusser la limite générale de la fatigue. Agrandissement des cavités cardiaques (cntenant) Augmentatin de l ndée systlique (travail cardiaque écnmique) Débit augmenté Augmentatin du vlume (cntenu) Dnc, pur un effrt la fréquence cardiaque diminue mais dans un effrt imprtant le sujet entraîné peut multiplier par quatre sa fréquence cardiaque et sn ndée systlique par deux. Améliratin de la récupératin respiratire et cardiaque Méthdes dévelppement de l endurance : A Effrts cntinus de lngue durée (au-delà de 30 minutes) à allure cnstante : Puls < 170 B Effrts intermittents (alternance de phases actives et de reps relatif.

5 - 2 La résistance Elle se caractérise par un effrt en anaérbie avec déficit plus u mins imprtant en O 2 (dette O 2 ) et prductin d acide lactique. Cependant, la résistance a un effet sur les pssibilités alactiques et lactiques. C est aussi l aptitude à tlérer une charge imprtante d acide lactique u à prduire une grande quantité d énergie avant l interventin de plus en plus grande du prcessus aérbie. Un athlète entraîné peut supprter 220 gr d acide lactique pur 1000 ml de sang et un individu nn-entraîné pas plus de 160. Variatins de la VO 2 Max. et la Fréquence Cardiaque (F.C.) Sujet Age Taille Pids V O 2 Max (ml / Kg / Min.) F.C. Cureur de ,4 198 fnd Cureur de ½ ,1 190 fnd Sédentaire ,4 191 On cnsidère, de façn schématique, que la F.C. chez un sujet nn-entraîné, ne dit pas dépasser : 220 Ses années d âge. Ex. Un sujet de 20 ans ne devrait pas avir, lrs d un effrt, une F.C. de 200 pulsatins / minute (220 20). Rapprt Fibres lentes Fibres rapides Grupe Muscles % Fibres lentes % Fibres rapides VO 2 Max. Sédentaire Cuisses Cyclise Bras Cuisses Canéiste Bras Cuisses Nageur Bras Cuisses Cureur Cuisses ½ fnd Sprinter Cuisses Cureur de fnd Cuisses Effets physilgiques à lng terme : A Au niveau du muscle : Les glucides furnissent seuls l énergie Augmentatin du muscle qui gagne de la frce Dévelppement du cntenant (muscle cardiaque) Accutumance du muscle à des cnditins défavrables B Au niveau respiratire Baisse de la fréquence respiratire au reps Baisse de la fréquence respiratire au reps C Au niveau circulatire Diminutin de la F.C. Dévelppement du cœur et du vlume cardiaque

6 En curse : Résistance Vlume : effrt mindre que l effrt maximal (- ¼) mais distance ttale parcurue supérieure. Résistance Spécifique : Effrt de cmpétitin mais distances inférieures Méthdes de dévelppement de la résistance Effrts très intenses d une durée cmprise entre 15 et 3 minutes, menant à une dette d O 2 séparés par des pérides de récupératin ne permettant pas de cmbler ttalement la dette d O La vitesse En mécanique, la vitesse représente la distance parcurue par unité de temps : V = d / t. On distingue une vitesse cyclique (successin d actins mtrices) et une vitesse acyclique (actin islée). On peut dnc cnsidérer deux srtes de vitesse : A La vitesse de réactin, i.e. le temps éculé entre l rdre (cerveau) et l exécutin de l rdre (muvement). C est une qualité neur-musculaire. Ex. Réactin à un signal, un lancer, un saut, etc. B La vitesse glbale résultant de la vitesse de cntractin musculaire et les pssibilités de celle-ci (puissance musculaire). Elle est dépendante de la puissance musculaire et du temps de réactin du muscle. Cette vitesse inclus naturellement la précédente. On cnsidère que l effrt «vitesse» ne dépasse pas 7. La vitesse est en général innée et ne peut être que faiblement amélirée (entant que facteur physique de la perfrmance). Elle dit être éduquée jeune (7 13 ans) - 4 Phénmène de surcmpensatin Lrsque l exercice s arrête, les diverses substances utilisées pur favriser la cntractin musculaire snt resynthétisées mais à un niveau supérieur au niveau initial. L entraînement (intensité, fréquence, durée) cnsistera à stimuler ce phénmène très imprtant de surcmpensatin. - 5 La frce En mécanique, elle est la mesure d actin mécanique à un mment précis. En tant que qualité humaine, c est la qualité physique qui permet de cmbattre une résistance u d y résister grâce à des effrts musculaires. Cela crrespnd à la qualité du muscle qui lui permet de transfrmer l énergie chimique en énergie mécanique. Frce abslue Grandeur de la charge extrême qu un sujet n est plus en état de supprte. Frce relative Elle est égale à la frce abslue par rapprt au pids du crps Frce statique (u ismétrique)

7 Cntractin musculaire sans muvement (nn mdificatin de la lngueur du muscle) Frce dynamique Cntractin musculaire avec muvement u déplacement (mdificatin de la lngueur du muscle). Sit avec réductin de lngueur du muscle (régime mymétrique) Sit avec allngement du muscle (régime plimétrique). - 6 Le travail Déplacer un bjet sur une certaine distance. Travail = Frce X Distance - 7 La puissance C est le travail par unité de temps. Plus le travail effectué dans un temps dnné est grand, plus grande est la puissance Plus ce temps est curt, plus la puissance utilisée est grande. D Les prcessus de thermrégulatin Nus savns qu une grande partie de l énergie dépensée par l rganisme lrs d un exercice physique est transfrmée en chaleur. Elle est prprtinnelle à celui-ci. Or, la température de l rganisme dit être cnservée à envirn 37, seule cmpatible avec un bn fnctinnement de l rganisme. L évapratin par la sueur est un des mécanismes de déperditin de chaleur très adapté. Pur s évaprer, l eau «prend» la chaleur au crps. Celle-ci est plus imprtante par air sec que par air saturé d humidité (dnc le refridissement se fait mal, la sueur est abndante mais inutile et l rganisme perd beaucup d eau : danger de déshydratatin). Il est indispensable que l rganisme élimine cette chaleur prduite (70 à 80 % de l énergie). Pur une déshydratatin de 4 % du pids crprel, le vlume du liquide extracellulaire diminue de façn sensible accmpagné d une diminutin du vlume sanguin. Le débit cardiaque baisse ainsi que la quantité de sang distribuée aux muscles en activité et u à la peau ù la chaleur se dissipe. La pressin artérielle diminue et l athlète se sent faible et fatigué, le geste sprtif se détérire. En même temps la fréquence cardiaque augmente (puisque le vlume sanguin et le débit diminuent). Pur accritre ces transferts de chaleur, apparaît une dilatatin des vaisseaux de la peau. Une partie du débit cardiaque est ainsi dérivée vers la périphérie au détriment des muscles en activité. La fréquence cardiaque augmente pur pallier au but de minutes. La nécessité de bire cmpense cette déperditin d eau. Ce vlume varie entre 600 et 800 ml / heure. Le sprtif (amis aussi tut persnne en activité) dit bire régulièrement par petites quantités tut au lng de l effrt. Bire largement au-delà de la sif après l effrt permet nn seulement de cmpenser la perte d eau pur la thermrégulatin mais aussi de drainer les déchets du sang (acide lactique, entre autres) et les évacuer (reins, respiratin, sudatin). E - Echauffement et entraînement spécifique - 1 L échauffement est un acte essentiel du sprtif et de tute activité sllicitante (travail physique imprtant par exemple). Mise en actin prgressive physilgique (cardiaque, pulmnaire, articulaire, musculaire), psychlgique (attentin, prjectin) et sciale (relatins aux autres, grupements) qui permet : De préparer l rganisme de façn générale puis spécifique aux effrts qui vnt lui être demandés Au niveau psychlgique (attentin, cncentratin), scial, cardi-pulmnaire, musculaire et articulaire

8 Il cmprte tris grandes phases : Une mise en actin prgressive lente et assez lngue du système cardi-pulmnaire d une façn généralisée (Ex. 10 de curse en endurance). Cette actin, cmme nus l avns vu, permet une dilatatin des capillaires périphériques, une augmentatin et une améliratin de l irrigatin (ndée systlique) et une mise <en actin des prcessus de thermrégulatin. Une mise en actin plus spécifique des grupes musculaires et articulaires qui sernt sllicités plus particulièrement dans l entraînement. Une trisième phase qui : D une part, replace la séance dans sn histricité. C est l ccasin de reprendre ce qui faisait l bjet de la séance précédente par exemple. D autre part d ancrer la séance dans une situatin de référence qui dnnera sens à la leçn et permettra une évaluatin frmative des apprentissages effectués, des dispsitifs utilisés, des régulatins à pérer en curs de leçn. Autres cnseils : Passer d une sllicitatin légère (avec récupératin) à plus intense : prgressivité. D une durée inversement prprtinnelle à la brièveté, l explsivité u la lngueur de l effrt qui sera demandé. Ex. Pussée en curse de vitesse, en gym, en natatin de vitesse, en badmintn et légère en curse lngue, nage lngue, C.O. Avec cntrôle de la façn dnt c est vécu (et supprté) : visuel (essufflement, rugeur, sueur), cntrôle de la FC et FR. Si pssible, en lien avec l activité cncernée. Ex. PF en curse, PF avec dribble, passes en SC, se déplacer sur le terrain avec sa raquette en badmintn, échanges (et nn recherche de rupture), jnglages avec balln au dessus de la tête en VB, déplacements à quatre pattes en Sprts de Cmbat, etc. Eviter d être en prte à faux avec celle-ci (perte de sens). Ex. faire des turs de pistes systématiquement quelle que sit l activité. - 2 L entraînement physique a deux buts : 1 Augmenter les capacités et puissance biénergétiques et musculaires (les ressurces physiques) ; 2 Amélirer les habiletés, la technique gestuelle. Ces deux buts ne snt pas indépendants. Un entraînement (et dnc une améliratin de la perfrmance cmprtera : Un travail des capacités physiques cardi-pulmnaires et de musculatin générale u spécifique ; Un travail des habiletés u techniques (gestuelle efficace) qui dnnera la plus grande efficacité et le meilleur rendement aux qualités purement physiques. Cela est prpre à chaque individu et n est pas la recherche de la cpie du mdèle de haut niveau. La technique est une répnse gestuelle persnnelle pur résudre un prblème rencntré u un bstacle à franchir. A Améliratin des capacités cardi-pulmnaires CF. Endurance, résistance, vitesse B La musculatin Ensemble des prcédés et méthdes pur amélirer la frce musculaire Elle n est jamais un but en si. Elle crée les cnditins prpres à faciliter l améliratin de la cnditin physique sans altérer la structure du geste sprtif. Les éléments de base de la musculatin snt les qualités définies plus haut, à savir : La frce (abslue, relative, statique, dynamique)

9 Le travail La puissance La vitesse La perfrmance sprtive s amélirera dans la mesure ù les qualités des systèmes nécessaires sernt eux-mêmes amélirés (dnc de façn systémique). L améliratin d une qualité dit dnc tujurs être accmpagnée des autres cmpsantes. A Augmentatin de la frce 1 Par des effrts de brève durée et de frte intensité. Augmentatin des fibrilles musculaires. C est la crdinatin musculaire. 2 - Par l accrissement de la masse musculaire. L hypertrphie du muscle est le résultat est le résultat de l intensificatin des prcessus métabliques en aérbie. 3 Par la cmbinaisn des deux vies précédentes. B La frce dynamique Elle se manifeste avec l un des tris caractères suivants : 1 La frce explsive : accélératins maximales de résistances nn extrêmes ; 2 La frce rapide : répétitins d accélératins submaximales de résistances nn extrêmes; 3 La frce lente : répétitins islées pur vaincre des résistances extrêmes à vitesse cnstante. Le rapprt est inverse entre le dévelppement de la frce lente et la frce rapide. C La gestuelle sprtive Plus cmmunément appelée technique, elle est spécifique à chaque activité. Très vastes et très nmbreuses, les techniques ne snt pas l bjet de ce mément. D Capacités crdinatrices Encre appelées adresse. Elles permettent de maîtriser surement et écnmiquement des actins mtrices dans des situatins prévisibles et imprévisibles et d apprendre vite des gestes sprtifs. Elles permettent de lier entre elles harmnieusement, efficacement et écnmiquement des successins d actins mtrices. On peut sans dute relier celles-ci à la ntin de transfert (des habiletés acquises dans un cntexte dnné peuvent être réinvesties dans d autres activités u dans d autres cntextes avec un gain substantiel sur l entrpie liée aux apprentissages. Cnclusin Ce cndensé n a pas la prétentin ni même l ambitin de tut expliquer. De plus, la science et les cncepts évluent par la recherche et, demain, d autres avancées intellectuelles, d autres myens techniques et matériels permettrnt de prgresser sur le plan des perfrmances (dans le sens de «réalisatin», du mt anglais «t perfrm») mais aussi au niveau du meilleur être de chacun. Puisse ce petit «bréviaire» apprter à chacun les cnnaissances minimales suffisantes aujurd hui pur cmprendre, chisir et amélirer ses activité physiques et sprtives mais aussi permettra à chacun de se réduisant la marge d erreur. Jean-Jacques Prié