L1S1 OUT3. TD 5 BIO-ENERGIE Système Anaérobie lactique. 1. Rappels / CM

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1 L1S1 OUT3 TD 5 BIO-ENERGIE Système Anaérobie lactique 1. Rappels / CM 1

2 L acidose et ses effets a) A basse intensité d exercice b) lorsque l intensité augmente GLUCOSE GLUCOSE H+ H+ NAD, FAD 2 ACIDES PYRUVIQUES H+ H+ 2 ACIDES PYRUVIQUES O 2 CO 2 + H 2 O + ATP Débordé!!! H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ATP / molécule de substrat: (G => 36 ATP) DANGER ACIDOSE!!! Utilité de la formation de l acide lactique GLUCOSE H+ H+ H + H + 2 ACIDES PYRUVIQUES CH 3 -CO-COOH H+ H+ Plus la vitesse de la glycolyse augmente / celle du système aérobie, plus la production d acide lactique augmente 2 ACIDES LACTIQUES CH 3 -CHOH-COOH 1. ACIDOSE IMMEDIATE EVITEE 2. la glycolyse peut tourner vite! 2

3 la glycolyse peut tourner vite! GLUCOSE = C 6 H 12 O 6 2 fois(ch 3 -CO-COOH + NADH+H + ) (acide pyruvique) Débordé!! G L Y C O L Y S E 2 ACETYL-COA KREBS P.O. H + H + LDH M H + H + 2(CH 3 -CHOH-COOH + NAD) (acide lactique) L'isoenzyme M de la LDH, prédominante dans les muscles squelettiques (fm RAPIDES), favorise la transformation de l'acide pyruvique en acide lactique seulement 2 ATP / G!!! 34 ATP Utilisation très élevée de glucose. 3. l acidose n est souvent que retardée A l'acidité de l'organisme, l'acide lactique (CH 3 -CHOH-COOH) se trouve presque complètement dissocié en: ion lactate (CH 3 -CHOH-COO - ) + un proton (H + ) risque d ACIDOSE subsiste! (2 H + fixés, mais 1 perdu) H + H + 3

4 4. Mais les protons «libérés» peuvent être tamponnés (ex: bicarbonate de sodium NaHCO 3 ) CH 3 -CHOH-COOH + NaHCO 3 => CH 3 -CHOH-COONa + H 2 CO 3 => H 2 O + CO 2 Pas de problème!! Mais les tampons sont en quantité limitée => ACIDOSE surtout chez les enfants.!! nombre de tampons << adulte H + l acidose associée à 5 mmol/l de lactate chez l enfant celle associée à 23 mmol/l chez l adulte!! Acide lactique = facteur limitant la perf? Notion courante: acide lactique = facteur limitant perf => ACIDOSE qui nuit à la perf. FAUX car le lactate n affecte pas la performance MAIS lactates et ions H + augmentent en parallèle (1 pour 1) 4

5 La lactatémie: entre production et élimination [ lactate ] dans le sang (mmol.l -1 ) mesurée par micro-prélèvement au niveau: - du lobe de l oreille - de l extrémité de l index ATTENTION: * Ne reflète que le résultat: production par le muscle élimination à différents endroits (cœur, fm lentes de divers muscles) «entre apparition et disparition» Elimination du lactate Schéma global / lieux d élimination VEINE CAVE INF. Lactate et CO 2 ATP AORTE b) FOIE Gh a3) COEUR Fibres rapides Fibres lentes glucose LACTATE CO 2 ATP Lactate d autres muscles a1) MUSCLE lui-même (fm lentes) a2) D autres MUSCLES (Adapté de Brooks et al. 96) 5

6 a1) au sein même du M. ; a2) ds des M. moins actifs ; a3) ds le cœur : L acide lactique est retransformé en ac. pyruvique Glycolyse par la réaction inverse de celle conduisant à la formation de lactate CH3 -CO-COOH + NADH+H + (acide pyruvique) LDH H CH3 -CHOH-COOH + NAD (acide lactique) 1 ACETYL-COA KREBS L'isoenzyme H de la LDH, prédominante dans les muscles squelettiques lents et dans le myocarde. P.O. 17 ATP 3 CO 2 + 3H 2 O ½ glucose!! Le lactate représente pour ces 2 structures une source importante d E. (80% E du myocarde dans effort intense)!! Seulement 5% de l élimination du lactate! ce qui conduit à la production de 17 ATP par le système aérobie A l exercice, 15 à 20% de la quantité totale du lactate est ainsi transformée en glucose au niveau du foie par le Cycle de Cori. Au repos : 80% => glycogène Glycogène h. FOIE b) ds le foie : SANG Glucose h. pyruvate lactate NEOGLUCOGENESE SANG Glucose m. Glycogène m. pyruvate lactate MUSCLE 6

7 2. Lactatémie : entre production et élimination Modèle bicompartimental Freund (1986) Selon ce modèle, les échanges de lactate peuvent être représentés par un système à 2 compartiments (distinction physio et non anat): 1. les muscles actifs (en contraction) 2. le reste de l'espace de distribution du lactate 7

8 A l'exercice, la production de lactate augmente, le niveau s'élève dans les 2 compartiments, mais de façon plus marquée dans l'espace musculaire. robinet de diffusion peu ouvert A la fin de l'exercice, Dans une 1ère phase, le niveau de lactate dans les muscles diminue alors qu'il augmente dans le sang. Tous les robinets sont ouverts. 8

9 Dans la 2ème phase, le taux de lactate dans le sang diminue à son tour. - Les échanges de lactate se font proportionnellement au [La]sg quelque soit l'intensité de l'exercice. Plus il y a de lactate dans le sang, plus il est diffusé (pour être éliminé) lactate («diffusion facilitée» par les MCT1) 9

10 Le contraire n est pas vrai!! Plus il y a de lactate ds le muscle, moins il en sort! lactate Lactate («diffusion limitée» par les MCT4) Si le muscle s arrête, ce n est pas grave! Mais il faut éviter un choc métabolique ( ph ds M, pas ds sg) Transport facilité par des monocarboxylates MCT1 favorise l entrée du lactate ds lieux d élimination (fm I & mitochondries pour y être oxydé) MCT4 favorise la sortie du lactate du muscle dans le sang (plus dans fm II) Fibre II glycogène Fibre I (MCT1 accru avec l entraînement) lactate lactate lactate CO 2 MUSCLE (Adapté du cours de J. Mercier ) 10

11 L'élévation du lactate sanguin [LA]s reflète l augmentation progressive de sa Vit. d apparition Vit. d élimination (Ra - Rd) en fonction de l'augmentation de la consommation d O 2. ou durée (Rd) (Ra) Baisse relative de Rd par rapport à Ra Le système aérobie saturé dans bcp de fibres musculaires => moindre élimination => l'élévation rapide lactatémie sg Récup. passive Récupération active versus passive Arrêt total Faible flux sanguin Baisse rapide de l activité aérobie Lente élimination de l ac. lactique RECUP. COMPLETE en 1h30 à 2h (pas en 2 jours!!!) Récup. active Activité maintenue (50 à 60% de VO 2 max) moins.. en début de saison Important flux sanguin Activité aérobie reste élevée Rapide transport et élimination de l ac. lactique sans accumulation supplémentaire (E > P) RECUP. COMPLETE en 20 à 30min!! 11

12 3. Lactatémie en ISOM TRAVAIL STATIQUE La pression interne croît => écrasement des vaisseaux sanguins ISCHEMIE Endurance limitée... 12

13 TRAVAIL STATIQUE ISCHEMIE O 2 CO 2 AL SYSTEME AEROBIE LOCAL SATURE! H + H + H + INTERVENTION ACCRUE DE LA GLYCOLYSE ACIDOSE! <=> Optimisation des systèmes tampons, mais pas de la vascularisation ou du nbre de mitochondries.. PRODUCTION ACCRUE D ACIDE LACTIQUE (AL) MAIS PB / ELIMINATION 3. Lactatémie et APS (illustrations du CM) 13

14 / CM 1. Exercices d intensités décroissantes du 800 m (zone rouge) au footing lent (zone verte) P >> E Lactate (mmol/l) Cf. dans Filières P E m 0 800m 1500m VMA 10km footing rapide marathon footing lent Concentrations lactiques moyennes (en mmol/l) dans différentes épreuves de courses. implication GLYCOLYSE (syst. A ± débordé) / CM 2. Ex. triangulaires : de la zone verte à la zone orange Zone «Seuil» P >> E P = E P > E 14

15 NB: Effets de l'entraînement aérobie 2a 1 2b - l'accumulation du lactate dans le sang se produit plus tard, c.a.d. à un % VO 2 max plus élevé. 1. Un sujet entraîné en endurance réalise le même exercice qu'un sujet sédentaire avec une moindre lactatémie. 2. La zone de transition est repoussée («seuil lactique») 3. L aptitude à maintenir longtemps une puissance élevée va de paire avec une lactatémie moins élévée. Intérêt de l entraînement de type FARTLECK («jeu de la vitesse»en suédois) BUT: reculer son seuil EXERCICE: intermittent Intensité élevée (seuil) Avant Intensité faible: < seuil Après Durée de type: 1 30/2. chez l enfant / 1. Intensité initiale de type jogging agréable mise en route du système A 2. Travail de type intermittent: a) au seuil: vise à devenir plus économique à cette «vitesse critique» ( P) (gainer son bassin, améliorer son expiration, les coordinations, garder des contacts courts au sol..) b) < seuil: vise à mieux éliminer ( E) récup. active (pour développer les substances tampons, encore faut-il monter en acidose!!) => P BAISSE et E AUGMENTE => déplacement du seuil et meilleure récupération 15