Sport et fatigue musculaire

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1 Sport et fatigue musculaire

2 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions

3 La fatigue musculaire - définitions La fatigue visible : «La fatigue est communément définie comme «une incapacité à maintenir le travail physique usuel, incapacité à maintenir le travail physique usuel, menant à une réduction du niveau de performance» Fitts, 1994

4 La fatigue musculaire - définitions La fatigue réelle : La fatigue se définit également comme la perte d économie du système musculaire, c est-à-dire qu il y a une augmentation d activation pour maintenir le même niveau de performance.

5 La fatigue musculaire - définitions La fatigue est spécifique de l activité qui l a générée

6 La fatigue musculaire - définitions Il existe deux types de fatigue : Fatigue centrale Fatigue périphérique Défauts de la commande motrice Défaillance du mécanisme contractile Rupture d équilibre entre les réactions biologiques dues au stress de l exercice et les capacités de restauration de ces dernières

7 La fatigue musculaire - définitions

8 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue

9 La fatigue musculaire - Origine La fatigue centrale - Motivation insuffisante - Modification du recrutement des unités motrices - Altération de la conduction des interneurones et des motoneurones - Diminution du feedback des afférences Autres facteurs : manque de sommeil, faim (hypoglycémie), inconfort, drogues, environnement chaud

10 La fatigue musculaire - Origine La fatigue périphérique Facteurs électriques au niveau de la jonction neuromusculaire - problème de transmission ou de conduction du PA (tubules transverses) = high frequency fatigue - problème de couplage excitation/contraction = low frequency fatigue Facteurs métaboliques au niveau cellulaire -Déséquilibres ioniques - Epuisement des réserves énergétiques - Accumulation de métabolites (H +, lactates ) - ischémie

11 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire

12 La fatigue musculaire Mécanismes d épargne musculaire La fatigue centrale = sagesse musculaire ou «muscle wisdom». Mécanisme adaptatif d épargne musculaire qui précède la fatigue périphérique. Diminution de la commande motrice à l étage cortical Diminution de la fréquence de décharge des motoneurones alpha de la ME Fatigue centrale Ajustement de la commande motrice centrale Épargne musculaire

13 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence

14 La fatigue musculaire Mise en évidence Chez l animal Enregistrement des cellules de l aire 4 lors de la contraction prolongée du biceps électrodes intracrâniennes Diminution de l activité électrique des cellules du cortex moteur primaire

15 La fatigue musculaire Mise en évidence Chez l homme Stimulation des cellules de l aire 4 par champ magnétique 100 % 50 % Restitution partielle du niveau de force

16 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs

17 La fatigue musculaire Neurotransmetteurs La diminution de la commande motrice est en relation avec l action de facteurs neurochimiques. - Les neurotransmetteurs assurent la transmission dans les structures cérébrales motrices - Au cours d un exercice fatigant, il va y avoir modification de la concentration en neurotransmetteurs - La fatigue centrale est associée à des modifications comportementales

18 La fatigue musculaire Neurotransmetteurs a - Exercice prolongé et catécholamines Exercice prolongé Accélération de la libération de la Noradrénaline et de la Dopamine Diminution de leur synthèse due à une diminution de la concentration en Tyrosine estérase Diminution de la Noradrénaline et de la Dopamine dans les structures cérébrales motrices à l arrêt de l effort

19 La fatigue musculaire Neurotransmetteurs b - Exercice prolongé et Sérotonine - effet inhibiteur au niveau synaptique - Rôle dans le sommeil, la locomotion et les états dépressifs - Augmentation de la Sérotonine dans les exercices prolongés c - Exercice prolongé et GABA (acide gamma amino butyrique) - régulation de la motricité au niveau des noyaux gris centraux (voie motrice secondaire) -Rôle inhibiteur puissant sur la libération des autres neurotransmetteurs - diminution du GABA au cours de l exercice fatigant d - Remarque Cocaïne et Amphétamines retardent l apparition de la fatigue centrale - Cocaïne inhibe la recapture des neurotransmetteurs - Les amphétamines favorisent la libération des neurotransmetteurs

20 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs 4) Diminution de la décharge de motoneurones

21 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Démontrée au cours des efforts isométriques maximum puis observée au cours des efforts dynamiques maximum. La diminution de la fréquence de décharge des motoneurones alpha est le résultat d une inhibition de la décharge de ces motoneurones induite par les afférences musculaires.

22 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs 4) Diminution de la décharge de motoneurones a- les récepteurs mécano et métabosensibles

23 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Mécanorécepteurs: récepteurs sensibles à des variations mécaniques du muscle (tension, étirement.) Métabo(lo)écepteurs : récepteurs métabosensibles, c est-à-dire sensibles aux variations métaboliques du muscle

24 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Métabo(lo)récepteurs Terminaisons nerveuses libres, myélinisées pour le groupe III; non myélinisées pour le groupe IV Localisées dans les espaces extracellulaires des muscles Rôle inhibiteur sur les MN alpha Elles sont activées par : -Une augmentation de température lors de la contraction musculaire - en situation d hypoxie - en réponse à l accumulation de substances dans le muscle (lactate, ions H+, potassium, NO, médiateurs de l inflammation )

25 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Groupe Diamètre µm Vitesse de conduction (m/s) Récepteur Fonction I MécanoR II MécanoR III MécanoR MétaboR IV MétaboR Ia : FNM Ib : OTG Terminaison secondaire des fuseaux Terminaison nerveuse libre <1 0,3-2 Terminaison nerveuse libre Étirement dynamique Force Étirement statique Etirement musculaire Facteurs métaboliques (H+, K+..) Facteurs métaboliques (H+, K+..)

26 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs 4) Diminution de la décharge de motoneurones a- les récepteurs mécano et métabosensibles b- Afférences musculaires et épargne

27 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Au cours du travail musculaire intense Diminution de la décharge des afférences fusoriales Ia Diminution de la décharge des MN alpha augmentation de la décharge des afférences métabosensibles

28 La fatigue musculaire- Décharge des motoneurones Épargne musculaire Retarde la défaillance musculaire Ajustement de la commande motrice centrale Fatigue centrale Diminution de la décharge des afférences fusoriales Ia Diminution de la décharge des MN alpha augmentation de la décharge des afférences métabosensibles

29 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs 4) Diminution de la décharge de motoneurones 5) Recrutement des unités motrices

30 La fatigue musculaire- Recrutement UM Diminution de la décharge des MN alpha implique une activation économique du muscle (modification du recrutement des UM) Diminution du recrutement des fibres rapides IIX et IIA Diminution de la force et de la vitesse de montée en force

31 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale 1) Mécanismes d épargne musculaire 2) Mise en évidence 3) Rôle des neurotransmetteurs 4) Diminution de la décharge de motoneurones 5) Recrutement des unités motrices 6) Conclusion

32 La fatigue musculaire- Conclusion Ajustement au niveau du système nerveux central pour retarder le moment de la défaillance musculaire -Modification de l activité des muscles -Modification du recrutement des UM au sein d un même muscle sensation de l effort

33 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale III/ Mécanismes à l origine de la fatigue périphérique

34 La fatigue musculaire- La fatigue périphérique est la fatigue qui aboutit à la défaillance mécanique Phénomènes métaboliques Phénomènes ioniques Diminution de la capacité contractile Fatigue périphérique (protection de la cellule musculaire)

35 La fatigue musculaire- Défaillance de la jonction neuromusculaire Altération excitabilité du sarcolemme Problème au niveau du couplage excitation/contraction Altération du mécanisme contractile Diminution de l énergie libérée Accumulation de métabolites Dommages cellulaires

36 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale III/ Mécanismes à l origine de la fatigue périphérique 1) Altération de l excitabilité du sarcolemme et des tubules T

37 La fatigue musculaire - Altérations Rappels Les membranes des cellules présentent un potentiel de repos au niveau de leur membrane (-70mV) Cette ddp est le résultat des répartitions ioniques (donc de charges électriques) de part et d autre de la membrane K+ Na+ K+ K+ Maintien dynamique de ddp grâce pompes Na+/K+ ATP-dépendantes Na+ Na+

38 La fatigue musculaire- Altérations Une perturbation de l excitabilité membranaire peut être à l origine du processus de fatigue La fatigue musculaire est fréquemment associée à des changements du potentiel d action du sarcolemme Diminution de son amplitude Augmentation de sa durée Inhibition de la libération de Ca2+ par le RS Pas de Ca2+, pas de contraction

39 La fatigue musculaire- Altérations ouverture des canaux K+, ATP-dépendant (diminution ph) Ouverture des canaux K+, Ca 2+ dépendants (augmentation du Ca2+ intracellulaire) K + Ca 2+ K + e (x 2) augmentation du K+ extracellulaire Dépolarisation ATP K + i Augmentation du seuil d excitation des fibres musculaires K + Diminution du potentiel d action

40 La fatigue musculaire- Altérations La dépolarisation du sarcolemme serait un moyen de se prévenir contre la déplétion potentielle en ATP les processus de protéolyse déclenchée par une accumulation de calcium inracellulaire La récupération de cette fatigue est rapide (qq s)

41 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale III/ Mécanismes à l origine de la fatigue périphérique 1) Altération de l excitabilité du sarcolemme et des tubules T 2) Rôle du calcium dans la fatigue

42 La fatigue musculaire- Rôle du calcium La fatigue musculaire est liée à des perturbations de concentrations de calcium ce qui affecte le couplage excitation/contraction La fatigue musculaire est associée à 3 mécanismes impliquant le calcium Diminution de sa libération par le RS Diminution de sa recapture par le RS Diminution de la sensibilité des myofibrilles vis-à-vis de celui-ci

43 La fatigue musculaire- Rôle du calcium Augmentation du K+ extracellulaire Diminution de la libération de Ca2+ par le RS Ralentissement de la pompe Ca2+ ATP dépendante Diminution de sa recapture par le RS Diminution de la vitesse de conduction

44 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale III/ Mécanismes à l origine de la fatigue périphérique IV/ Le surentraînement

45 Le surentrainement - I/ Introduction 1) Définitions «Le surentraînement est défini comme l incapacité de l organisme à maintenir stable ou positive la balance entre fatigue et récupération.» Israel et al «Le surentraînement est un désordre neuroendocrinien caractérisé par une réduction de la performance en compétition, -- l inaptitude à maintenir la charge d entraînement, -- une fatigue persistante, -- une réduction de la sécrétion de catécholamines, -- des problèmes de santé fréquents, -- une perturbation du sommeil et de l humeur.» MacKinnon, 2000

46 Le surentraînement - Aspect de la fatigue chronique lié à une surcharge physique et/ou mentale Déséquilibre énergétique : le catabolisme supplantant l'anabolisme (la consommation d'énergie > à sa mise en réserve) Sur le terrain - problème majeur des sports d endurance - Affecte 65% des sportifs d endurance au cours d une carrière (Mackenzie 1999) - 2/3 des demi-fondeurs sont affectés (Morgan, 1988) - Considéré comme la cause majeure de blessure chez les triathlètes

47 Le surentraînement - 1) Relation (sur) entraînement/ performance - Phase d entraînement - Phase de récupération : resynthèse des stocks Au moins = à la phase d entraînement - Phase de surcompensation : stockage du glycogène pour revenir à la normale - Après surcompensation, les potentialités ne reviennent pas à la normale

48 Le surentraînement - - Phase d entraînement - Phase de récupération pas assez longue - Reprise immédiate de la phase d entraînement = moins de potentialités - Accumulation d un dette énergétique de plus en plus importante

49 Le surentraînement - Enchaînement de stimulus d'entraînement trop rapprochés = diminution linéaire du niveau des performances Fatigue aiguë : Réversible à Court terme Fatigue persistante : Réversible à Moyen terme Surentraînement: Réversible à Long terme (Arrêt + Assistance médicale)

50 Le surentraînement - 2) Différentes formes de surentraînement Forme aiguë ou Fatigue aiguë : Cas particuliers du surentraînement Au cours d un effort inhabituel = conséquences majeures et rapides. A la fin d un entraînement intense (fréquence cardiaque et respiratoire augmentent, sueur) Si l effort est poursuivi = épuisement aigu : perte de connaissance, détresse respiratoire ou accident cérébral, décès par troubles cardiologiques et/ ou neurologiques Détection par une VO2 max au-dessus de tous les paramètres de VO2 habituelle. Forme de surentraînement où le sportif va plus loin que ces possibilités et ses réserves.

51 Le surentraînement - Forme progressive ou Fatigue chronique : Moins grave. Suivant l état physique et psychologique. Si entraînements trop rapprochés = réserves métaboliques insuffisantes donc diminution des possibilités et baisse de rendement musculaire

52 Le surentraînement - 3) Détection et origines du surentraînement a) Détection

53 Le surentraînement - 3) Détection et origines du surentraînement Nerveuses b) Origines -Système nerveux central : troubles de l humeur et de la motivation, tension nerveuse, dépression, agressivité, asthénie - Système nerveux périphérique Musculaires - Diminution de la puissance aérobie maximale - Diminution de la force maximale - Atteinte du couplage excitation-contraction

54 Le surentraînement - Charge d entraînement excessive et récupération insuffisante (causes principales) Uniformité de la charge et du type d entraînement Augmentation rapide du volume et/ou de l intensité de l entraînement Compétitions de haut niveau fréquentes (performances de haute qualité et de haute intensité) Problèmes médicaux (rhume, infections, allergies, etc.) Nutrition inadéquate (manque d hydratation, de glucides; carence de micronutriments (fer, etc.) et/ou apport énergétique insuffisant. Stress psychologique (école, travail, famille, etc.) Stress environnemental inhabituel (froid extrême, chaleur, altitude, humidité, etc.)

55 Le surentraînement - 4) Accidents physiques consécutifs au surentraînement Surcharge quelconque dans sa pratique = lésions musculaires. Réparation = phénomène de cicatrisation (inflammatoire) = arrêt de l effort = guérison Si pas de repos et poursuite de l'activité= augmentation des lésions = augmentation de la douleur = blessure chronique. Les plus fréquentes sont les périostites, les tendinites, les bursites : (typiquement lié à la surcharge au niveau de l épaule ou du coude). Les myosites et tendinites sont toutes des surcharges donc sont toutes des formes physiques de surentraînement. Les lésions d arthroses sont toutes des surcharges.

56 Le surentraînement - 5) Réactions face au surentraînement Repos : fonction de la période de surentraînement Intensité d entraînement maintenue mais volume total plus faible Si athlète avec plusieurs sports, récupération différente

57 La fatigue musculaire I/ La fatigue musculaire et ses composantes 1) Définitions 2) Origine de la fatigue II/ Mécanismes à l origine de la fatigue centrale III/ Mécanismes à l origine de la fatigue périphérique IV/ Le surentraînement V/ Les endotoxines

58 Les endotoxines Lipopolysaccharides trouvées au repos dans les intestins Lors d un effort, envahissent l organisme Marathon : 81% des 89 coureurs épuisés présentaient un taux d endotoxines > à la normale (Bosenberg, Broch-utne, 1988) 1) Origine Cellules intestinales sensibles à la fatigue Perméabilité plus élevée Création de pores Passage de grosses molécules indésirables

59 Les endotoxines Pratique sportive Diminution de la circulation dans les viscères Libération enzymes pancréatiques + enzymes gastriques Mort cellulaire Endotoxines passent dans le sang Empoisonnement des athlètes

60 Les endotoxines 2) Trajet suivi par les endotoxines Endotoxines Action sur le coeur Lipides membranaires Neutrophiles Diminution de la néoglucogénèse Diminution du diamètre des vaisseaux Crampes Détresse respiratoire Reins

61 Les endotoxines 3) Endotoxines et entraînement Taux d endotoxines est proportionnel au niveau d entraînement Après un effort, plus bas chez les athlètes que chez les non-entrainés = effets moins néfastes Adaptation de l organisme pour se prémunir contre la fatigue

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