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Les Sources d’energie de la Contraction Musculaire

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La contraction musculaire nécessite de l’énergie. il existe trois filières énergétiques, trois sources d’énergie de la contraction musculaire.

Selon ses objectifs, il faut savoir choisir ou utiliser la bonne filière énergétique.

Si l’on souhaite perdre du poids, s’affiner ou se muscler etc.., il vaut mieux connaître quelques bases physiologiques pour parvenir plus facilement à des résultats. En effet, il existe trois filières énergétiques, trois sources d’énergie de la contraction musculaire.

filières aerobie et anaerobie

L’entraînement physique a pour but améliorer les avantages de ces trois filières mais il faut également lutter contre leurs inconvénients afin augmenter les performances physiques ou sportives. Lorsqu’on connaît certaines bases théoriques cela permet expliquer certains processus physiologiques et de mieux comprendre le fonctionnement de notre organisme à l’effort. Comprendre ces phénomènes contribue également à progresser et à planifier plus efficacement ses séances d’entraînement ou sa préparation physique.

filières aerobie et anaerobie
Ci dessus schéma filaments actine et myosine (muscles)

Le muscle est le moteur du mouvement. La principale propriété du tissu musculaire est la contractibilité. C est cette propriété qui lui donne ce rôle moteur.

La cellule musculaire se présente comme une succession de disques clairs et sombres formés par des filaments actine et de myosine. Au cours de la contraction musculaire, il y a glissement des filaments actine et de myosine réalisant ainsi un raccourcissement de la fibre musculaire. La contraction musculaire se traduit par le glissement de ces filaments actine sur les filaments de myosine.

 

Les bases théoriques :

 

 

Le muscle transforme l’énergie chimique en énergie mécanique. La contraction musculaire utilise une molécule que l’on appelle l’A.T.P. (molécule Adénosine Triphosphate) comme carburant. Cette molécule, sous l’action de l’influx nerveux qui arrive au muscle par le nerf moteur et avec l’intermédiaire du calcium, va être dégradée en A.D.P. (Adénosine Diphosphate) et un atome de Phosphate.

Cette dégradation s’accompagne d’une libération énergie et de chaleur.

Cependant les réserves A.T.P. dans la fibre musculaire sont faibles, et cela ne permet qu’une contraction une durée de 1 à 2 secondes. L’A.T.P. n étant pas apporté aux muscles, il existe des processus capables de resynthétiser, de reconstituer les molécules A.T.P. et de Phosphate présent dans le muscle. Il suffit pour cela apporter l’énergie qui sera fournie par des matières énergétiques et qui dépendent des conditions de travail du muscle.

 

On dit que l’A.T.P. est re-synthétisé selon trois filières énergétiques qui dépendent de l’intensité et de la durée du travail.

 

La filière aérobie : 

courseourunning-light

Cette filière nécessite la présence oxygène.

L’intensité du travail est telle que l’oxygène ne fait pas défaut et cette filière devient essentielle pour les efforts de plus de neuf minutes (courses longues, cyclisme, ski de fond etc..). Cette filière est longue à se mettre en route. En présence oxygène, l’ A.T.P. est re-synthétisée avec l’énergie fournie par le glucose, les lipides, les protides.

On utilise cette filière dans des conditions de travail peu intense et très long du type endurancemarche, course (3000 m), ski de fond, marathon, nage libre, cardio-training..

Cette filière est très économique (le glucose fournit l’énergie pour la re-synthèse de 38 molécules A.T.P). Elle peut se poursuivre très longtemps car il n’y a pas de déchets toxiques tant qu’il y a de l’oxygène.

La filière aérobie permet de retarder l’apparition acide lactique, de la dette oxygène et donc de la fatigue. Elle apporte l’oxygène nécessaire à l’élimination acide lactique après un exercice au cours de la récupération.

 

  • Les avantages de la filière aérobie :

– Cette filière peut se poursuivre indéfiniment tant qu’il y a de l’oxygène est que la fourniture de glucose et de lipides est suffisante. Elle ne dégage pas de déchets toxiques capables de bloquer l’activité des cellules.

– Elle est économique puisque une molécule de glucose dégage suffisamment énergie pour re-synthétiser 38 molécules A.T.P.

 

  • Les inconvénients de la filière aérobie :

– Cette filière ne fonctionnera pas si l’oxygène fait défaut, si les réserves du muscles sont épuisées et que l’intensité du travail dépasse les possibilités oxygénation de l’organisme. Elle ne permet qu’un travail d’intensité modéré (en fonction de nos propres capacités d’oxygénation) chez un individu.

– La mise en route de cette filière n est pas immédiate si l’on augmente brusquement l’intensité du travail car cette filière est liée à l’activité cardio-pulmonaire (inertie de mise en route).

On peut améliorer la filière aérobie en améliorant ses possibilités d’oxygénation (la VO2 max) et l’endurance. En conséquence, il sera judicieux de pratiquer des entraînements en interval-training (par exemple 4X6 minutes de travail à 80% intensité avec 3 min de repos pour augmenter le VO2 max; et de faire des efforts longs (supérieurs à 20 minutes) à allures variées afin améliorer l’endurance et le VO2 max.; de faire des efforts longs à allure constante (footing) pour accroître l’endurance.

Lorsqu’on souhaite évaluer la filière aérobie à l’aide indicateurs que l’on appelle tests d’évaluation ou de contrôle, on peut utiliser les ” Tables de Letessier”, la mesure directe du VO2 max, le test de Cooper (course de 12 minutes sur terrain plat – on mesure la distance parcourue), et aussi le test de Léger-Boucher..

 

La filière anaérobie lactique: 

filières aerobie et anaerobie

Si l’intensité ou le travail musculaire s’intensifie, l’oxygène va faire défaut.

L’intensité de travail est telle que l’apport en oxygène est insuffisant, le glucose seul peut se dégrader et fournir l’énergie, mais il se dégrade incomplètement en donnant de l’acide lactique. Cet acide l’acide, s’il s’accumule, va bloquer la contraction musculaire, à partir un certain seuil.

Cette filière concerne les efforts intenses une durée limitée, allant de 10 secondes à une minute ou deux minutes : gymnastique, course (800 m), nage..

Elle est limitée dans le temps par la production d’acide lactique. Elle permet de développer un travail de puissance élevée et la cellule peut fonctionner un certain temps en manque d oxygène.

Si la quantité acide lactique devient trop importante dans le muscle, le milieu devient trop acide et les réactions ne peuvent plus se faire au delà une certaine limite.

 

  • Les avantages de la filière anaérobie lactique :

– Lorsque l’oxygène vient à manquer, notre organisme peut tout de même assurer un travail pendant un certain temps limité.

– Elle permet assure une survie momentanée dans certaines circonstances accidentelles ou exceptionnelles (apnée, asphyxie..).

– La filière permet assurer un travail intense qui dépasse les possibilités d’oxygénation (le VO2 max.)

 

  • Les inconvénients de la filière anaérobie lactique :

– L’acide lactique se concentre progressivement et va bloquer au bout un moment l’activité musculaire.

– Elle est beaucoup moins économique que la filière aérobie puisqu’une molécule de glucose permet en se dégradant, de re-synthétiser deux molécules A.T.P. (ce chiffre est de 38 dans la filière aérobie).

 

On peut améliorer la filière anaérobie lactique en essayant de contrer les effets de l’acide lactique. Il sera judicieux dans ce cas d’habituer les muscles à supporter l’acide lactique: 

  • Augmenter la durée du travail en présence d’acide et de rechercher la quantité maximale d’acide lactique que le muscle peut accumuler sans se bloquer.
  • Retarder l’apparition de l’acide lactique (amélioration des deux autres filières).
  • Assurer la proportion qui revient aux trois filières dans la discipline pratiquée. Lorsqu on souhaite évaluer la filière anaérobie lactique à l’aide indicateurs que l’on appelle tests d’évaluation ou de contrôle, on peut utiliser les tables de Letessier, le test du Dr Lemon (courir 500m sur une piste étalonnée tous les 50 m .On chronomètre le 2éme et le dernier 50m – on fait la différence – on multiplie par 10 – Il faut obtenir le score le plus bas).
La filière anaérobie alactique: 

 

filières aerobie et anaerobie

Si l’effort demandé est maximum, très intense et bref (travail de la force et de la vitesse), l’A.T.P. s’il n’est pas suffisant est re-synthétisé grâce à un composé phosphoré, la créatine phosphate ou phosphocréatine, immédiatement disponible dans le muscle.

En effet, à intensité extrême, naturellement sans oxygène, le muscle utilise la créatine phosphate pour re-synthétiser l’ A.T.P.

Cette filière fonctionne jusqu’à ce que les réserves de créatine phosphate s’épuisent soit environ au bout de 10 secondes de travail. Les activités principalement concernées sont le sprint, course (100m) les sauts, les lancers, l’haltérophilie ..

 

  • Les avantages de la filière anaérobie alactique :

– Cette filière permet un travail’en puissance maximale.

– Selon l’activité sportive pratiquée, elle peut être immédiatement mise en jeu grâce aux réserves de créatine phosphate présentes dans le muscle.

 

  • Les inconvénients de la filière anaérobie alactique :

Les réserves de créatine phosphate s’épuisent au bout de dix secondes environ et cela limite l’utilisation de cette filière. Ces réserves de créatine phosphate varient en fonction de l’entraînement de l’individu et de plusieurs autres paramètres..

 

On peut améliorer la filière anaérobie alactique en augmentant la puissance de la filière (rendement optimum des fibres à contractions rapides – de type II a); et en augmentant la capacité endurance de cette filière en prolongeant sa durée de mise en jeu par une élévation des réserves A.T.P. et de créatine phosphate.

 

La qualité de cette filière dépend essentiellement de la fourniture en créatine phosphate, des qualités neuromusculaires et de la qualité de la transmission nerveuse. Lorsqu’on souhaite évaluer la filière anaérobie lactique à l’aide d’indicateurs que l’on appelle tests d’évaluation ou de contrôle, on peut utiliser les tables de Letessier (on compare les performances sur des efforts de courtes durées grâce à des tables athlétiques), on peut utiliser aussi le “Surgent Test” (on mesure les différences de hauteur lors une détente verticale sans élan, le test chronométré (on chronomètre une course allée et retour de 40 m.

 

En conclusion, on peut noter que le calcium est nécessaire au retour au repos des filaments actine et de myosine, où certains problèmes de contractions musculaires liés à l’absence de calcium chez certaines personnes (crampes etc..). De ce fait, un apport complémentaire en calcium et en fer peut être envisagé dans les périodes entraînement.

 

Présence oxygène

Filière énergétique

Durée maxi. de l’effort

Type effort

SANS O2

A.A.

10 sec

sprint, lancer, saut, haltérophilie..

A.A. + A.L.

de 10 sec à 1 min

100 à 400m 100m en nage libre..

AVEC O2

A.A. + A.L. + O2

de 1mn à 2 min

gym, ski descente, 200m nage libre

A.L. + O2

de 2 min à 9 min

aviron, course de 1500 à 3000 m

O2

de 9 min à plusieurs heures

ski de fond, cyclisme (+3000 m)

Légende: O2 (oxygène) – A.A. (aérobie alactique) – A.L. (aérobie lactique)

 

La plupart des activités sportives utilisent une source principale et des sources secondaires. Cependant, une filière énergétique peut être pratiquement exclusive mais parfois elles peuvent être toutes sollicitées en même temps (cours de culture physique ou certains circuit-training où les efforts sont mixtes du point de vue de la dépense énergétique).

 

C’est en fonction de l’intensité de l’exercice, que l’une ou l’autre de ces filières devient prioritaire. Beaucoup activités sportives n’ont pas un travail d’intensité constante et régulière; la plupart ont une longue durée qui exige l’intervention prépondérante de la filière aérobie pour fournir l’énergie nécessaire à la contraction musculaire.

Quel que soit l’entraînement, il y aura une phase de récupération donc l’aérobie interviendra aussi pour restaurer les stocks dépensés durant l’effort (phase dette oxygène).

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