L approche bioénergétique Appréhender l homme par la bioénergétique est une manière de comprendre et d analyser ses performances motrices. Ce champs d étude resté l apanage des scientifiques entre les années 50 à 80, se diffuse avec la professionnalisation de la préparation physique et plus largement avec l essor du coaching et de l animation sportive. L organisme doit être sans cesse approvisionné en énergie sous sa forme chimique pour satisfaire ses différentes fonctions - motrice, digestive, respiratoire, cérébrale etc. La mécanique humaine transforme donc de l énergie chimique en énergie mécanique. Loi de la thermodynamique. Toute énergie ne peut être détruite mais est transformée d une forme à une autre. Energie chimique (100%) Energie thermique (75%) + Energie mécanique (25%) La mécanique humaine est efficace grâce à sa capacité d extraire l énergie des nutriments (glucide, lipide, protide) pour la transférer aux muscles. C est à l alimentation qu incombe l apport de ces nutriments à l organisme. L énergie produite par la dégradation des aliments se mesure en joules ou en calories (1 calorie correspond à 4,18 joules). Toutefois, le muscle est incapable d extraire directement l énergie de ces derniers, c est l ATP qui joue le rôle d intermédiaire énergétique.
ATP (Adénosine Tri Phosphate) : Cette molécule, logée au niveau des fibres musculaires, se dissocie et libère de l énergie capable de provoquer le raccourcissement des fibres. Elle est une réserve énergétique dont la resynthèse est nécessaire pour maintenir un effort. La rapidité à laquelle est resynthétisé l ATP dépend de la puissance et de la durée de l effort réalisé. L organisme fait appel à trois mécanismes capable de procurer l énergie nécessaire à cette resynthèse au fur et à mesure de la dégradation de la molécule : La filière anaérobie alactique, la filière anaérobie lactique et la filière aérobie. Ainsi, l ATP fournit l'énergie nécessaire aux réactions chimiques du métabolisme. Sa dégradation s opère grâce à un cycle pouvant se résumer par la réaction suivante : ATP <--> ADP + PI + Energie L ATP devient, par l action de l enzyme ATPase, de l ADP, un Phosphate Inorganique et de l énergie disponible. Le métabolisme se défini comme l ensemble des échanges physiques et chimiques qui permettent les transferts d énergie dans l organisme. Il implique deux processus contraire : anabolisme et catabolisme, soit un processus de construction et de dégradation. On peut distinguer le métabolisme de base, assurant le maintient des fonctions nécessaire à la survie, c'est-à-dire les besoins incompressibles de l organisme, et celui, plus soutenu, de l activité physique. Le calcule approximatif du métabolisme basal s obtient par l équation suivante : 1 MET = 1 kcal/kg*h ou bien 4,184 KJ/KG*H Le Metabolic Equivalent Task est un coefficient appliqué au niveau d activité du sujet.
I) Modélisation de la bioénergétique W + Q Durée Intensité Substrats Glucide Lipide Protide Puissance Energie Capacité
Un travail musculaire est caractérisé par un niveau de force (F) et une durée. Dans le cytoplasme et les mitochondries se déroulent les réactions chimiques permettant de métaboliser les lipides, glucides et protides, substrats énergétiques indispensable à la production continue d ATP. L oxydation des nutriments organiques se déroule dans les mitochondries. Les trois processus énergétiques interviennent de façon préférentielle selon la durée et l intensité de l exercice. Ils sont caractérisés par leur «puissance» et leur «capacité», c est à dire un débit et un volume. La voie alactique produit de la créatine et un phosphate inorganique à partir de la Phosphocréatine (PCr). La voie lactique produit du lactate à partir du glucose dégradé en acide pyruvique. La voie aérobie produit du CO² à partir de l oxydation des lipides et glucides. Les contractions musculaires à l origine d un mouvement nécessitent de l énergie. Cette énergie est fournie par l adénosine triphosphate (ATP), qui est la seule forme d énergie chimique utilisable par les protéines contractiles. Le potentiel d'action correspond à une dépolarisation de la membrane plasmique des neurones. Ce dernier est initié, selon la loi du tout ou rien, par un échange d ions entre le milieu inta et extra cellulaire.
La contraction musculaire correspond au raccourcissement des sarcomères engendré par le glissement des filaments fins d actine entre les filaments de myosine (complexe acto-myosine). Les nutriments organiques glucides, lipides et protides, différent par la quantité d énergie apportée, les réserves existantes et la vitesse à laquelle ils sont dégradés. Ils existent en forme libre ou sous forme de stockage (glycogène ou triglycéride). II) Les trois filières énergétiques La filière anaérobie alactique : Elle ne nécessite pas d oxygène pour fonctionner et ne produit pas de lactate. L énergie développée est utilisable rapidement grâce à L'hydrolyse de la phosphocréatine (PCr). Toutefois, la quantité d ATP produite demeure faible en raison des faibles réserves de cette molécule. Moins de 10 secondes suffisent pour épuiser les stocks du substrat. Cette filière apparait également comme le déclencheur des deux suivantes par la mise en route de la glycolyse anaérobie, puis de la glycolyse aérobie.
Effets de l entrainement anaérobie alactique Efforts Supra maximaux (2 à 10 secondes. Intensité : 100% à 95% de la puissance maximale alactique). - Utilisation optimale des réserves de PCr - Impacte positivement la vie et demie vie métabolique de la PCr - Hausse de l activité enzymatique et du rendement de la filière - Développe les fibres de type II - Impact positif sur le niveau de force développé La filière anaérobie lactique : Tout comme la précédente, elle ne nécessite pas d oxygène pour fonctionner, mais produit du lactate lors de la dégradation de son substrat : le glycogène musculaire et le glucose sanguin. Les délais d intervention de la filière demeure rapide (5 secondes environ) et sa capacité permet de soutenir un effort de 30 secondes à deux minutes. Le lactate, considéré naguère comme un déchet métabolique et facteur limitant de la performance, est utilisé par de nombreux organes. Par exemple, le foie est capable de transformer le lactate en glucose. Ce dernier apparait donc comme un substrat énergétique. Effets de l entrainement anaérobie lactique Efforts Supra Maximaux et maximaux (20 secondes à 3 minutes. Intensité 130 à 90% de la vitesse maximale aérobie). - Tolérance à l acidose musculaire accrue - Modification de la cinétique du lactate en fonction de l intensité - Favorise l utilisation du lactate comme sous substrat énergétique - Hausse de l activité enzymatique et du rendement de la filière
La filière aérobie : La filière aérobie nécessite de l oxygène pour finaliser son cycle de réactions chimiques. Par conséquent, elle produit du CO² en plus d une grande quantité d énergie. Sa capacité est quasi illimitée et sa puissance maximale se limite à l intensité correspondant à VO² max. Le délai d intervention de la filière est de quelques minutes après le début de l effort. Contrairement aux processus précédents, la voie aérobie utilise comme substrat le glucose, mais également les lipides, sous forme d acides gras, et les protéines. Effets de l entrainement aérobie Effort Maximaux et sous maximaux (4 minutes à plusieurs heures. Intensité 110 à 60% de la vitesse maximale aérobie). - Augmentation de la densité mitochondriale - Développe les fibres musculaires de type I - Baisse du coût énergétique pour les efforts de type aérobie - Hausse de l activité enzymatique et du rendement de la filière - Amélioration du système cardio-ventilatoire - Amélioration du potentiel aérobie (VMA et temps de maintient à VMA) Sébastien Rodde