L ENDURANCE : ASPECTS METABOLIQUE ET EVALUATION

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1 L ENDURANCE : ASPECTS METABOLIQUE ET EVALUATION I- METABOLISME AEROBIE A L EXERCICE Si on consomme 100 ATP, 20/25 sont réellement transformés en énergie mécanique. C est la dégradation de l ATP qui permet de créer la seul source chimique capable d être utilisé par les muscles. Pour que l exercice puisse continuer, l ATP doit être reconstitué aussi vite qu il disparait. I.1) SOURCES d ATP 1 : Délai 2 : Puissance 3 : Capacité I.1.1) Voie anaérobie alactique (phosphocreatine) Phosphocréatine + ADP ATP + créatine Créatine phospho-kinase (Ce qui permet de faire la réaction) Avantage : Pas d acide lactique, «n utilise pas d oxygène» Inconvénient : Peu de Capacité DELAI : immédiatement disponible, aucun délai PUISSANCE : Très intense, élevé Capacité : peu I.1.2) Voie anaérobie lactique (glycolyse) Transformation du glucose en acide pyruvique, il y a synthèse d ATP. Le glucose peut provenir du sang, du foie ou de l alimentation. Chaque cellule stock de glucose sous forme de glycogène. Glycogène (musculaire) Glucose-6-phosphate ===> 2 acides pyruvique + 2 (si le glucose provient du sang) à 3 (si muscu) ATP NAD NADH² Glucose sanguin (Alimentation, glycogène hépatique) L important : Régénérer le NAD : 2 voies

2 1 : CYTOPLASME 2 acides pyruvique ==== 2 acides lactiques Lactate déshydrogénase NADH² NAD 2 : Mitochondrie : au niveau de la chaîne respiratoire NADH² == NAD Avantage : Délai : Faible Puissance : élevé Capacité : Importante par rapport à l anaérobie alactique (+ de stocke de glucose) Inconvénient : Acide lactique Acide Lactique === Lactate + H+ Substrat énergétique Acidose intracellulaire Risque de blocage de l activité enzymatique I.1.3) Voie Aérobie (Oxydation des substrats énergétique) Production d ATP à partir de l oxydation : Glucose Acide gras Acide aminé (rôle mineur, négligeable à l exercice) Forme de stockage des substrats énergétiques : Glucose : Glycogène musculaire et hépatique Acide gras : triglycérides du tissu adipeux et Intra musculaires (TGIM) Acides aminés : Pas de formes de stockage Origine des substrats énergétiques pour la fibre musculaire : Circulation sanguine - Glucose Glycogène hépatique Gluconéogenèse hépatique Apport exogène (alimentation) - Acides gras Triglycérides du tissu adipeux Fibre musculaire elle-même Glucose Glycogène musculaire Acides gras Triglycérides intra musculaire

3 Avantage : Capacité : considérable, grande réserve de lipide Pas de production d acide lactique Inconvénient : Délai : Importante, pour qu elle soit fonctionnel au maximum, cela demande + de temps. Production d ATP + lente Puissance : faible SCHEMA «SOURCE D ENERGIE DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE» I.2) Utilisation des différentes sources d ATP au cours de l exercice I.2.1) Généralités Notion de PMA et VO2MAX Au cours d un exercice, utilisation des 3 voies énergétiques Mais, la part respective de chaque voie dans la production d énergie est fonction : - Du sujet : Qualité histo-ensymatique des fibres musculaire et du degré d entraînement - Du type d effort : Intensité et durée PMA : Puissance Maximale Aérobie Plus petite puissance permettant au sujet d atteindre sa VO2MAX Détermination de la PMA : - Exercice de puissance croissante FIGURE 3 Par définition : - Exercice Maximal : Si exercice effectué à une puissance à la PMA - Supra-Maximal : Exercice à une puissance > à la PMA - Sous-maximal : < à la PMA «NORMES» de VO2MAX : Chez l homme : - Sédentaire : <40 ml/min/kg - Entraînés : ml/min/kg - Très entraînés : ml/min/kg Chez la femme : (par rapport à l homme) - VO² max absolu < 30% de moins (L/min) - VO² max relatif < 10 à 12% (ml/min/kg)

4 I.2.2) Phases énergétiques utilisation des différentes voies énergétiques en fonction de la PMA FIGURE 4 ZONE I : 0 à 50% PMA Demande d énergie faible : aérobie ++++ Du point de vue énergétique, pas de facteur limitant la durée de l exercice ZONE II : 50 à 100% PMA Demande d énergie augmente : aérobie ++++ et anaérobie lactique Point de vue énergétique, facteur limitant : Reserve de Glycogène musculaire ZONE III : 100 à 150% PMA Demande énergie très élevée : Aérobie au maximum et ++++ anaérobie Lactique Facteur limitant : Acidose intramusculaire ZONE IV : > 150% PMA Demande d énergie : Anaérobie alactique Facteur limitant : Stock phosphagène (ATP + phosphocreatine) I.2.3) NOTION D ENDURANCE ET DE RESISTANCE Endurance : Aptitude à prolonger un exercice sous-maximal Résistance : Aptitude à prolonger un exercice supra-maximal II- Utilisation des substrats énergétiques à l exercice II.1) Protocole d exercices Exercice triangulaire - Echauffement - Incrémentation de la charge par paliers de 3 à 6 minutes selon protocole II.2) Paramètres mesurés et calculés 1 : Par la mesure des échanges gazeux respiratoires (Calorimétrie indirecte respiratoire) détermination du : - Débit d O² consommé - Débit CO² rejeté 2 : Calcul du Quotient Respiratoire : QR QR = VCO² VO² Le quotient Respiratoire permet de connaître le % d utilisation des glucides et des lipides Si QR = 1 0% LIPIDES et 100% GLUCIDES OXYDES Si QR = % LIPIDES et 0% GLUCIDES OXIDES

5 Système endocrinien et performance : GENERALITE : Endocrinologie : Science des glandes à sécrétion interne Premier travaux ( ) : mise en évidence de l existence de la sécrétine par Bayliss & Starling Système endocrinien : Fonctionne en synergie avec le SN et participe à la régulation de l état d équilibre dynamique de l organisme (homéostasie). Agit plus lentement mais de façon plus durable que le SN (action rapide mais courte) Système endocrinien et système nerveux : complémentaires, indispensable au contrôle et à la régulation de la plupart des fonctions de l organisme. I) SYSTEME ENDOCRINIEN ET HORMONES A) NOTION DE GLANDES 1) Définition d une glande Glande : Organe ou un groupement de cellules spécialisées dans la synthèse et la sécrétion de substances chimiques dotées de propriétés particulières. 3 types de glandes : - EXOCRINES - ENDOCRINES - MIXTES a) GLANDE EXOCRINE Présence de canaux excréteurs ; libération du produit de sécrétion hors de l organisme Exemple : glandes salivaires, sudoripares, lacrymales, prostatiques SHEMA 1.1 b) GLANDE ENDOCRINE Absence de canaux excréteurs ; libération du produit de sécrétion (hormone) dans le sang qui irrigue la glande Exemple : adénohypophyse, thyroïde, surrénales SHEMA 1.2 c) GLANDE MIXTES A la fois exocrine et endocrine

6 Exemple : pancréas (suc pancréatique : fonction exocrine / insuline : endocrine), Gonades ou glandes sexuelles 2) Principales glandes endocrines ou mixtes SHEMA 1.2 (corps) B) NOTION D HORMONES 1) Définition Substance chimique qui exerce dans l organisme une activité bien déterminée. Agit spécifiquement sur certaines cellules ou organes, les cellules-cibles ou organes-cibles 3 principales caractéristiques : - Véhiculée, en très faibles concentrations, par le sang dans tout l organisme - Agit à distance des cellules qui sécrètent (hormone circulante) - Reconnue par les cellules-cibles ou organes-cibles qui répondent de façon spécifique (spécificité d action = propriété essentielle d une hormone) Spécificité d action d une hormone ; Cas d H n agissant que sur un organes-cible ou certaines cellules-cibles (glandes mammaires, prolactine) Cas d H n agissant sur de nombreux organes ou cellules-cibles mais à un moment de la vie (hormone somatotrope / de croissance) Cas d H participant à la régulation de certains métabolismes particuliers : - Hydro-électrolytique ou hydrominéral - Calcique (H parathyroïdienne, calcitonine) cas d H participant à la régulation de certaines fonctions spécifiques : - reproduction (ocytocine) 2) Classification SHEMA types d hormones : LIPOSOLUBLES Stéroïdes (dérivent du cholestérol) H. thyroïdienne HYDROSOLUBLES Amines (dérivent d un acide aminé) Peptides et protéines 3) Mécanisme d action a) Cas d une hormone liposoluble Transport par le capillaire sanguin + vers cellules + Fixation récepteur dans le noyau + modification / réaction ADN, ARN SHEMA 1.3

7 b) Cas d une hormone HYDROSOLUBLE SCHEMA 1.4 Capillaire sanguin + récepteur situé sur membrane externe de cellule cible + cascade de réactions qui vont produire des réactions physiologiques L insuline va se fixer sur les récepteurs de la cellule. Une fois dessus, des transporteurs du glucose vont venir migrer à côté du récepteur pour faire les échanges. 4) Régulation des sécrétions hormonales SCHEMA 3.1 1) STIMULATION HORMONAL : L hypothalamus va sécréter hormones qui elles-mêmes sécrètent des hormones qui stimulent glande (thyroïde, surrénale ) 2) STIMULATION HUMORAL : les modifications chimique du sang (ex : diminution taux de Calcium) vont stimuler la thyroïde et de la parathyroïde qui vont stimuler la PTH 3) STIMULATION NERVEUX CENTRALE : une neurofibre pré ganglionnaire du SNS amène les cellules de la médullosurrénale pour sécréter de l adrénaline et de la noradrélanie Principes : SCHEMA 3.2 Cas d une hormone sécrétée en réponde à un stimulus hormonal : SCHEMA 3.3 Cas d une hormone sécrétée en réponde à un stimulus humoral : SCHEMA 4 II) HORMONES-GLANDES CORRESPONDANTES A) Rappel sur le métabolisme énergétique : glucides, lipides et protéines SCHEMA 5.1 MUSCLE GLUCOGEOGENESE + GLUCONEOGENESE + FOIE GLUCAGON GLYCOGENOLYSE + INSULINE Lors d un exercice aigu : Pendant l effort - [Glucose] dans le sang est stable - Augmentation GLUCAGON - Diminution INSULINE

8 L exercice physique améliore la liaison de l insuline aux récepteurs des fibres musculaires L Activité physique exerce un effet «Insulin-like» en augmentant le nombre de récepteurs sensibles à cette hormone. B) Hormones hypophysaires 1) Le complexe hypothalamo-hypophysaire SCHEMA 5.2 2) Relations hypothalamus-adénohypophyse SCHEMA SCHEMA SCHEMA SCHEMA 6.3 Effet métaboliques de l hormone de croissance SCHEMA 7.1 Rôle de l hormone de croissance au cours d un exercice aigu (1 seule session, pendant l effort) SCHEMA 7.2 RECAPITULATIF SCHEMA 8.1 3) Relation hypothalamus-neurohypophyse SCHEMA 8.2 Neurohypophyse H neurohypophysaire Stocke 2 H. qui sont synthétisée par l hypothalamus et plus particulièrement par des groupes de neurones issus des noyaux paraventriculaire et supraoptique H de structure assez semblable (0 AA dont 2 sont différents) mais ayant des organes-cibles et des effets très différents : - OCYTOCINE : stimule la contraction du muscle lise utérin et l éjection de lait des glandes mammaires - H. antidiurétique (ADH) inhibe la diurèse rénale EFFET METABOLIQUES DE L H ANTIDIURETIQUE SCHEMA SCHEMA 9.1