Le Fonctionnement Energtique Document labor par Mr: TOUALBIA.N
Conseiller en Sport
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Afin de produire des tensions, le systme contractile du muscle
a besoin dun apport nergtique qui est assur par la dgradation dun
compos cellulaire extrmement riche en nergie( ATP adnosine
triphosphate ). LATP est notre unique monnaie nergtique.
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LA.T.P : Lnergie libre au cours de la dgradation des aliments
nest pas directement utilise pour fournir du travail musculaire.
Elle est employe pour fabriquer un autre compos chimique appel
lA.T.P, qui est emmagasin dans toutes les cellules musculaires.
Cest partir de lnergie libre par la dgradation de lA.T.P que la
cellule peut effectuer le travail qui lui est propre.
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La molcule dA.T.P est faite dun compos complexe, lAdnosine et
de (03)trois parties simples appeles groupement phosphates. Les
liaisons entre les deux groupements terminaux reprsentent DES
LIAISONS PHOSPHATES RICHES EN ENERGIE.
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ADENOSINE -O-P~O-P~O-P- OH OOO OH TRIPHOSPHATE
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Tous les processus nergtiques utilisent de lATP
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Que se passerait-il si les liaisons sont rompues?
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-O-P~O-P- OH OO OH ADENOSINE DIPHOSPHATE 1ere rupture ATP + H2O
ADP + P + H+ (+ ENERGIE) ATPase
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-O-P- OH O OH ADENOSINE MONOPHOSPHATE 2eme rupture
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Lorsquune liaison phosphate est rompue : - un groupement
phosphate est enlev de la molcule dA.T.P ; - de 7 12 Kcal dnergie
sont libres ( 4,8 Kj ) ; - de lAdnosine di-phosphate ( A.D.P ) de
mme quun phosphate ( Pi ) sont forms. 1cal=4.185 j(la quantit d
nergie ncessaire pour augmenter la temprature dun gramme deau de
14.5 15.5)
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Cette nergie libre au cours de la dgradation de lA.T.P
constitue la source immdiate dnergie pouvant tre utilise par le
muscle pour se contracter.
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HYDROLYSE ATP ADP Energie Travail 25% Chaleur 75% Mcanique
Circulation Digestion Chimique Osmotique Scrtions glandulaires
Production de tissu Transmission nerveuse et musculaire Diffrentes
formes de travail biologique que permet lnergie libre par
lhydrolyse de lATP
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La rserve de ce compos est trs faible comparativement aux
besoin exigs par lexercice musculaire, il est donc indispensable
quil y ait des mcanismes de recharge pour pouvoir suivre
leffort.
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Au repos, les rserves en ATP musculaires sont faibles : 4
6millimoles par kilogramme de muscle frais, ce qui pourrait laisser
esprer soutenir 5 7 secondes de contractions musculaires ses seules
dpends.
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Le problme est donc de savoir comment la cellule musculaire est
rapprovisionne en A.T.P quand on sait que le stock intra-
musculaire en A.T.P est trs limit ?
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Trois mcanismes assurent la recharge de lATP. Il sagit de : -1/
La dgradation des rserves en phosphocratine; -2/ La dgradation des
rserves de glycogne en labsence de loxygne, avec formation dacide
lactique. Ce mcanisme est li au rle dune enzyme, le Nad et loxygne
fix sur la myoglobine; -3/La dgradation des aliments (glucides,
lipides, protides ) dans les conditions arobies et qui aboutit la
formation deau et de gaz carbonique.
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1 Mcanisme: Le systme A.T.P-CP ou systme phosphagne
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2Mcanisme: La Glycolyse Anarobie
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3 Mcanisme: Le systme Oxygne La Glycolyse Arobie
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Ces trois systmes qui fournissent lnergie pour la resynthese de
lA.T.P, fonctionnent selon le mme principe gnral. L nergie libre au
cours du mtabolisme de certains aliments et de la C.P est utilise
pour resynthetiser lA.T.P.
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A.T.P A.D.P + Pi + ENERGIE Ainsi lnergie sert a pousser de la
droite vers la gauche la raction :
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Deux des trois systmes mtaboliques permettant la resynthse de
lA.T.P sont ANAEROBIES. Il sagit des systmes A.T.P-C.P et de la
Glycolyse. ANAEROBIE veut dire sans oxygne.
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1/ Le systme A.T.P-CP ou systme phosphagne
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Le systme A.T.P-C.P est le plus simple .
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Lnergie libre est immdiatement disponible pour la resynthse de
lA.T.P. Ainsi mesure que lA.T.P est dgrade au cours de la
contraction musculaire,elle est continuellement resynthtise partir
de lA.D.P et du Pi grce lnergie libre par la dgradation des rserves
de C.P :
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E NERGIE + A.D.P + Pi A.T.P C.P Pi + C + E NERGIE
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La C.P peut tre resynthtise partir du Pi et de la C grce
lnergie libre lors de la dgradation de lA.T.P. Ce processus a lieu
au cours de la rcupration aprs un exercice. A ce moment, lnergie
ncessaire la resynthse de lA.T.P provient de la dgradation des
aliments.
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Dpltion en phosphagnes aprs rptition defforts avec une
rcupration gale 50 secondes
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Conclusion : Le dveloppement de la capacit arobie doit donc
toujours prcder lentrainement de la vitesse, de lendurance de la
vitesse et de la puissance musculaire.
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Quelle Quantit d E nergie peut fournir le Systme desPhosphagnes
?
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Concentration musculaire ATPPCr ATP+CP Phosphagnes totaux mM/
kg de muscle 4-616-2420-30 mM(masse musculaire totale
128-192512-768640-960 Energie disponible Kj/kg de
muscle0.16-0250.67-1.000.84-1.25 Kj(masse musculaire totale)
5.36-8.0421.43-32.1527.13-40.19
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Ceci reprsente une capacit trs faible entre 30 et 50 kj soit
7.17 et 11.96Kcal dnergie sous forme dA.T.P,soit une trs petite
quantit utilisable au cours dun exercice.
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Par exemple, les rserves de phosphagnes des muscles actifs
seraient probablement puises aprs seulement environ 20 secondes au
maximum dun exercice intense. (88 % de la CP est dpens en 5
secondes) Le systme de phosphagnes est mis en jeu pour les dparts
puissants et rapides des sportifs. Il constitue ainsi la source la
plus rapide dA.T.P pour le muscle.
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Cela sexplique par les faits suivants : -ce systme ne dpend pas
dune longue srie de ractions ; -il ne dpend pas du transport de lO2
vers les muscles actifs ; - la C.P et lA.T.P sont emmagasines
directement dans le systme contractile des muscles.
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2/ La Glycolyse Anarobie ou Systme de lAcide Lactique ou Systme
Anarobie Lactacide
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.Il met en jeu une dgradation partielle des Glucides en acide
lactique..La glycolyse est plus complique dun point de vue chimique
que le systme phosphagnes..La glycolyse Anarobie est donc la
dgradation du glucose en labsence doxygne..Au cours de cette
dgradation, une certaine quantit dnergie est libre, et par le biais
de ractions couples, elle est utilise pour resynthtiser de
lA.T.P.
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Le glucose en absence doxygne est dgrad travers un ensemble de
ractions chimiques complexes (10 ractions) en acide lactique:
C3H6O3.
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Contrairement ce qui se dit souvent, ce nest pas labsence
doxygne qui occasionne laccumulation de lactate, car il y a
toujours plus doxygne que la quantit maximale susceptible dtre
utilise par le muscle. Laccumulation intracellulaire de lactate
semble plutt due la conjonction de deux phnomnes :
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1/ A la diffrence entre lactivit maximale de deux enzymes : -
La lactate dshydrognase (LDH) qui rgule la glycolyse ; - La
ctoglutarate dshydrognase qui rgule loxydation. Or, cette diffrence
est 60 fois suprieure en faveur de la LDH, ce qui pourrait
expliquer laccumulation du lactate en amont des possibilits
doxydation de la fibre malgr une prsence doxygne suprieure aux
capacits maximales de lactivit enzymatique arobie. Dailleurs, par
un entranement en endurance arobie qui augmente le nombre et la
taille des mitochondries et donc la concentration des enzymes
oxydatives, il est possible dexpliquer pourquoi, une intensit gale,
un sujet entran accumule moins de lactate.
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2/ Au niveau dactivation et au nombre de protines permettant le
transport transmembranaires du lactate vers le milieu
extracellulaire (Pilegaard et coll., 1993). Lentranement en
endurance peut augmenter le transport du lactate travers la
membrane musculaire et contribuer ainsi une moindre accumulation
intracellulaire (McDernott et Bonen, 1993).
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Lacide lactique est bel est bien potentiellement un acidifiant
des tissus, mais le lactate nest rien de plus que le tmoin innocent
de la production dATP par la filire anarobie(Cazorla et coll,
2001). De plus, il faut savoir que, ds sa formation dans la cellule
musculaire, une molcule dacide lactique(C3 H6 O3) est entirement
dissocie en une molcule de lactate ( C3H5O3) et en 1 proton
(H).
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Par consquent, propos dun effort musculaire, il faut arrter de
parler dacide lactique! Lacide lactique nexiste pas sous cette
forme dans le muscle. Il est plus exact de parler dune production
de lactate qui ne cre pas lacidit mais qui laccompagne.
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La concentration de protons H+ provoque une acidose due une
diminution du PH. Le PH= -Log(H+) PH musculaire au repos = 6.9 7.33
PH musculaire lors dun effort maximal= -0.4 -0.8 units (6.17) Une
diminution du PH de 0.4 0.8 units (environ 10%) provoque une
diminution de la force maximale de 33%. Hypothse: diminution du
nombre de ponts dactomyosine
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Le nombre de mole dA.T.P pouvant tre resynthtiser partir du
glucose est relativement faible si on le compare celui fourni
lorsque loxygne est prsent. Par exemple, au cours de la glycolyse
anarobie seulement 3 moles dA.T.P peuvent tre resynthtiser partir
de la dgradation de 180 g de Glycogne ou (2 A.T.P partir du glucose
non li au glycogne). Le mtabolisme complet dune mole de glucose
(180g ) qui provient directement du glycogne en prsence de loxygne,
libre 39 A.T.P.
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E + 3 A.D.P + 3 Pi 3 A.T.P ( 21 36 Kcal ) C6 H12 O6 2 C3 H6 O3
+ E
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Toutefois,au cours de lexercice,la production dA.T.P par la
glycolyse anarobie est infrieure 3 moles dA.T.P(21 36 Kcal ). (1
Mole dA.T.P libre 7 12 Kcal). Cela sexplique par le fait quau cours
dun exercice intense, la glycolyse anarobie cesse de fonctionner
lorsque 60g 70g dacide lactique sont accumuls dans lorganisme. Par
consquent seulement 1 1,2 moles dA.T.P peuvent tre resynthtises
pour la formation de 60 70 g dacide lactique par la glycolyse
anarobie au cours dun exercice intense. Cela correspond au double
de la production dA.T.P du systme A.T.P C.P.
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La glycolyse anarobie comme le systme phosphagnes fournit un
approvisionnement dA.T.P relativement rapide,par exemple,les
exercices qui peuvent tre xcuts une intensit maximale durant
environ 1 3 minutes (telle une course de 400 m ou 800 m)dpendant en
majeure partie du systme phosphagnes et de la glycolyse anarobie
pour la formation de lA.T.P.
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En rsum la glycolyse :.Conduit la formation de lacide lactique
;.Ne ncessite pas la prsence doxygne ;.Nutilise que les glucides
comme substrats ;.Libre une quantit dnergie suffisante pour la
resynthse denviron une mole dA.T.P.
Selon les circonstances, on se trouve donc en tat de grande
fatigue sans acidit ou de grande acidit sans fatigue. La fatigue
musculaire est due au lactate :
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Ce nest pas laccumulation de lactate qui cre la fatigue
musculaire. Le lactate accompagne lacidification des tissus, qui
peut elle-mme avoir un rle ngatif sur la force ou - au contraire -
protecteur dans certaines conditions.
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Le lactate est quun dchet, un ennemi, une toxine Le lactate
nest donc pas le dchet sans valeur et encore moins cette toxine qui
empoisonne le muscle comme il est dit quelquefois mais rien de plus
quun mtabolite intermdiaire fort potentiel nergtique. (Cazorla et
coll., 2001)
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Le lactate provoque des crampes Les crampes conservent une
grande part de mystre. Contentons-nous de les dfinir comme une
hyperexcitabilit transitoire du tissu musculaire ou des fibres
motrices qui apparat au cours de l'effort sans qu'on sache
exactement pourquoi. Mais cela n'a rien voir avec l'acide lactique
(Thibault, Pronnet, 2005)
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Le lactate provoque des courbatures Comme pour les crampes, les
courbatures ne sont pas la consquence directe dun effort musculaire
lactique. On rencontre des situations o il y a acidit sans
courbatures ou courbatures sans acidit.
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3/ Le Systme Oxygne La Glycolyse Arobie
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En prsence doxygne, une mole de glucose est compltement dgrade
en CO2 ET H2O et elle libre suffisamment dnergie pour permettre la
resynthse de 39 moles dA.T.P.
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Les rserves de glucose sont de: -34g de glucose circulant; -
300 g de glycogne musculaire; - et 100 g de glycogne hpatique. pour
50 g dATP, 72 g de CP et 1200 g de protines destine nergtique. Une
concentration normale de glycogne atteint 15g/Kg de muscle et une
surcompensation permet datteindre 20g/kg.
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La surcharge glycognique: le processus le plus efficace pour
augmenter les rserves musculaires en glycogne comprend des
exercices continus intenses destins vider les muscles de leur
glycogne, associs pendant plusieurs jours un rgime hypoglucidique,
suivi de repos associ un rgime hyperglucidique( rgime scandinave
dissoci). Les rserves de glycogne peuvent ainsi dpasser 700 g.
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Cette production dnergie met en jeu de nombreuses ractions
chimiques contrles par de nombreuses enzymes. Contrairement aux
ractions du mtabolisme nergtique anarobie qui se droulent dans le
cytoplasme, les ractions du mtabolisme nergtique arobie seffectuent
dans une inclusion spcialise de la cellule appele la
Mitochondrie.
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Les diverses ractions du mtabolisme arobie peuvent se diviser
en 3 sries distinctes : La Glycolyse Arobie ; Le Cycle de Krebs ;
et le Systme de Transport des Electrons.
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1.La Glycolyse Arobie :
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La premire srie de la dgradation arobie du glycogne en CO2 ET
H2O est la glycolyse. La diffrence de cette glycolyse par rapport
la glycolyse anarobie rside dans le fait quil ny pas daccumulation
dacide lactique en prsence doxygne. Loxygne permet ceci en
dtournant lacide pyruvique (qui est le prcurseur de lacide
lactique) vers le cycle de Krebs. Ainsi au cours de la glycolyse
arobie, une mole de glucose se scinde en 2 moles dacides pyruvique
et cette raction libre suffisamment dnergie pour permettre la
resynthse de 3 mole dA.T.P.
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E + 3 A.D.P + 3 P i 3 A.T.P G lucose acide pyruvique + E
OXYGENE
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2- Le cycle de Krebs :
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Au nom de Thomas Krebs qui la dcrit en 1940 et qui a obtenu le
prix Nobel de physiologie en 1953. Le cycle est connu galement sous
le nom du cycle de lacide tricarboxylique ou cycle de lacide
citrique. Le cycle de Krebs entrane dune part la production de CO2
qui diffuse dans le sang pour tre limin au niveau des poumons.
Dautre part, dans le cycle de Krebs, les produits qui proviennent
du mtabolisme de lacide pyruvique sont oxyds. Loxydation se dfinit
comme la perte dlectrons dun compos chimique. Dans ces molcules,
les lectrons impliqus sont ceux des atomes dHydrogne.
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En effet, rappelons-nous quun atome dhydrogne est constitu dun
proton (ion H+) et dun electron : H H+ + e- ] Qui entrent dans la
chane de transport des lectrons.
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Les systmes de transport des lectrons :
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2 H+ + 2 e- + O2 H20 Les atomes dhydrognes enlevs aux
intermdiaires ractionnels du cycle de Krebs, sous formes dions H+
et dlectrons, sont cds des atomes doxygne en provenance des poumons
pour former H20. La srie de ractions qui mne la synthse dH2O est
appele : la chane de transport des lectrons ou la chane
respiratoire. Dans cette chane, les ions dhydrogne et les lectrons
sont transports vers loxygne par des Transporteurs dlectrons au
cours dune srie de ractions enzymatique :
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Au cours du transport des lectrons dans la chane respiratoire,
une certaine quantit dnergie est libre et de lA.T.P est
resynthtise. Pour chaque paire dlectrons (2 e-) transporte le long
de la chane,se trouve libre une quantit suffisante dnergie pour
assurer la resynthse de 3 moles dA.T.P en moyenne. Au total, 12
paires dlectrons sont libres partir du mtabolisme dune mole de
glucose. Par consquent, 36 moles dA.T.P sont produites. Ainsi, au
cours du mtabolisme arobie, la majeure partie des 39 moles dA.TP
est resynthtise au sein de la chane de transport des lectrons en
mme temps que leau est forme.
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E + 39 A.D.P + 39 Pi 39 A.T.P C6H12 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20 + E
Equation rsumant le mtabolisme arobie :
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On remarque que 39 moles dATP sont resynthtises dont, 3 partir
de la glycolyse et 36 grce au systme de transport des lectrons. De
plus il faut 6 moles dO2 pour dgrader 180 g de Glucose. Comme 1
mole de nimporte quel gaz occupe 22,4 litres dans les conditions
normales de temprature et de pression donc 6 moles dO2 occupent 134
litres. Il faut donc 134 litres dO2 pour resynttiser 39 moles dATP,
soit 3,45 litres par mole dATP.
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Les caractristiques fonctionnelles des diffrents mcanismes
rgnrateurs dnergie
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Ces mcanismes de recharge ont des caractristiques
fonctionnelles diffrentes notamment : - Le dlai de mise en route; -
La puissance fournie, soit lintensit de recharge par unit de temps;
- La capacit, cest--dire le nombre de molcules dATP quils peuvent
reconstituer au cours de leffort.
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117 Courbe de Volkow
103012.................................
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95.69-179.42 47.84-119.6 7.17-11.96 22.72-28.70 Nb: 1 cal =
4.18j
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Sur le plan pratique le problme est plus complexe car les
diffrents efforts peuvent intresser en mme temps et de diverses
manires ces trois mcanismes, en fonction de lintensit et de la dure
de leffort.
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Daprs Newsholme et coll.(1992) Courses % dATP driv du
mtabolisme arobie 100mInf 5% 200m10% 400m25% 800m50% 1500m65%
5000m86% 10000m96% Marathon98%
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Contribution relative de chaque voie mtabolique en fonction de
la dure de lexercice. Adapt de Gastin(2001) Dure (s)% anarobie%
arobie 10946 158812 307317 456337 605537 1203745 1802773
2402179
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POURCENTAGES DE CONTRIBUTION DANS LA PRODUCTION DATP Daprs
Newsholmeet coll. (1992) Glycogne coursesPCr %Anarobie %Arobie %
Glucose sanguin (glucose hpatique) % Triglycrides (acides gras) %
100m48 4-- 200m256510-- 400m12.563.525-- 800m65044-- 1500m(*)2575--
5000m(*)12.587.5-- 10 000m(*)397-- 42 195m(*)174520 80
000m(*)-35560 (*) : Dans ces preuves la PCr est utilise dans les
premires secondes et, si elle est resynthtise pendant la course,
elle servira aussi pour lacclration finale.
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Dune manire trs gnrale, on peut rsumer ces mcanismes par la
figure ci-dessous:
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(Non directement utilisables Par le muscle) 1 2 3 4 charges
dcharges Piles cratino-phosphatiques charges dcharges Piles a
phosphate Directement utilisables Par le muscle Moteur Dappoint
Glycolyse anarobie Moteur principal Glycolyse arobie + lipolyse
chargeur (Cycle de KREBS) Le modle nergtique
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Les conditions dquilibre entre la dcharge et la recharge sont
atteintes grce au fait que certaines fibres sont engages dans la
contraction et que dautres sont le sige de la recharge. Envisageons
maintenant le modle proprement dit, il se compose :
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1. de piles trs haute nergie(phosphates ) charges davance (ATP)
qui peuvent cder directement leur nergie sous laction du systme
nerveux, une partie de lnergie ainsi libre tant transforme en
travail mcanique;
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2. de piles galement trs haute nergie et charges davance mais
qui ne sont pas directement utilisables par les muscles. Ces piles
sont donc places en drivation par rapport au systme central et
reprsentent les rserves musculaires de cratine phosphates. On les
appellera piles cratinophosphatiques. Cependant si la sollicitation
nergtique na pas t trop grande au dbut de la course elles peuvent
fournir de lnergie pour le sprint final. Mais plus le fond de
course est rapide moins elles pourront contribuer au finish;
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3. dun moteur dappoint utilisant du glycogne musculaire. Celui
ci fonctionne lorsque les besoins en nergie sont importants et
lorsque lorganisme est priv doxygne, en effet lors des exercices
intenses de moyenne dure (infrieurs ou gaux 1 minute environ ) le
systme de transport et dutilisation de loxygne na pas le temps ni
la possibilit dassurer une fourniture doxygne adapte aux besoins,
dans ces conditions ce moteur assure la recharge nergtique, avec
production corollaire dacide lactique. Ce moteur dappoint sera
galement appel moteur lactique ;
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4. dun Moteur principal utilisant les aliments comme
combustibles quil dgrade grce la prsence permanente dun comburant:
loxygne de lair, son fonctionnement tant contrl et rgul par de
nombreux enzymes. Ce moteur sige dans les mitochondries, vritables
centrales nergtiques. Tout le matriel nergtique est livr domicile
par le vaste rseau de distribution que reprsente le systme
cardio-vasculaire.
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Ces trois mcanismes rgnrateurs de piles, directement
utilisables par les muscles, peuvent tre reprsents par la figure
ci- dessous:
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Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP
Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Les
diffrents Mcanismes rgnrateurs dnergie
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Chacun de ces trois mcanismes fondamentaux prsente une srie de
facteurs limitant qui conditionnent leur efficacit. Un des buts
premiers de lentrainement est prcisment de modifier le seuil de ces
limites pour rendre possible une plus grande disponibilit
nergtique. On qualifie dadaptation spcifique lentrainement le
phnomne qui exprime la variation du seuil de celles-ci. Pour chacun
de ces mcanismes nous examinerons leurs limites en faisant rfrence
leurs puissances et capacits respectives.
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Cependant nous tenons mentionner quil semble que certains
auteurs aient confondu capacit et dure de fonctionnement dun
mcanisme. En effet, la capacit correspond la quantit dnergie
fournie par le mcanisme, quant la dure elle est aussi fonction de
la puissance donc du dbit nergtique. Dure = capacit/puissance Pour
une capacit donne, la dure de fonctionnement dun mcanisme est
dautant plus faible que la puissance est leve. Il nest donc pas
possible de la confondre avec la capacit. Le problme central de
lentrainement tant de fonctionner le plus longtemps possible la
puissance optimale.
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PUISSANCE CAPACITE
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Simulation des principaux types deffort
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1. Effort vitesse maximale et de courte dure Nous envisageons
le cas ou les rserves nergtiques sont pratiquement intactes,
autrement dit sans chauffement ou sil ya eu chauffement, un dlai
suffisant a permis la reconstitution des rserves. Dans cet exemple,
les exigences nergtiques sont maximales, les piles phosphates cdent
rapidement leur nergie sous laction des enzymes qui contrlent le
fonctionnement du systme. Cependant des dtecteurs ont pour fonction
de reprer le niveau de charge des piles et ds que la moiti sont
dcharges, ils dclenchent la mise en route du moteur dappoint (
DIPROMPERO) pour complter la fourniture dnergie.
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Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP
Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne En
trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la
contraction musculaire
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La dure du fonctionnement est limite par deux facteurs, la
capacit de piles dune part et la puissance de travail dautre
part.
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La capacit des piles est donc fonction du nombre de micro piles
quelle contiennent. Celui-ci, autrement dit la concentration
musculaire du pool des phosphates haute nergie, est fortement li au
patrimoine gntique (pourcentage de fibres rapides), mais il
semblerait que lentrainement puisse augmenter le nombre des piles
cratino phosphatiques).
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La puissance est conditionne par deux variables: - La premire
est due la rgulation enzymatique qui contrle la dcharge et la
recharge des piles par unit de temps. Cette rgulation peut tre
amliore de manire significative par un entrainement appropri; - La
deuxime est lie la structure des fibres musculaires(fibres rapides
FT) et leur proportion dans le muscle ou /et leur surface
doccupation. A titre dexemple, les sprinters peuvent prsenter un
pourcentage de 74% de fibres rapides par rapport 20% de fibres
lentes, alors que ce sera linverse pour un coureur de fond.
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Lors de tel effort, il est possible de solliciter le moteur
dappoint, en effet, comme on a vu que sa mise en route est lie au
taux de charge dans les piles phosphates, si leffort est supra
maximal, course en cote par exemple, la participation des deux
mcanismes est automatique, lpuisement pouvant se produire entre 6
et 30 secondes suivant la charge. Dans les conditions normales de
course(terrain plat et dur), la dure de fonctionnement de lensemble
des piles est : - de 9 8 secondes environ lorsque lexercice est
maximal - et de 10 20 secondes sil est inframaximal ou
submaximal
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Que se passe t-il aprs leffort? Cest le moteur principal qui
assure en gnral le recharge des piles phosphates et
cratino-phosphatiques, mais si larrt sest produit avant que le
moteur dappoint nait puis compltement ses rserves, il contribue lui
aussi la recharge(mais en produisant du lactate). Dans ces
conditions la recharge se fait plus rapidement mais pour que la
rcupration soit complte, il faudra dans un deuxime temps que le
moteur principal assure la rgnration des rserves nergtiques du
moteur d'appoint.
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Selon Diprompero, il faut une vingtaine de secondes(20sec) pour
reconstituer 50 % des rserves de phosphates.
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Diffrentes tudes scientifiques ont montr quil fallait entre 60
sec et 90 sec pour rapprovisionner lATP. (pour un sprint de 4, il
faudra rcuprer 80, do la notion de: 20 X le temps deffort).
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Ces tudes ont montr galement que 80 % de la CP tait reconstitu
aprs une minute de rcupration active. Scientifiquement il est prouv
que la rcupration entre les rptitions doit tre comprise : entre 20
X le temps de leffort et 3.
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Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP
Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Les
flches reprsentant laction des mcanismes de recharge
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2.Effort vitesse submaximale et de dure moyenne(20sec 1min) Cet
effort peut dbuter vitesse submaximale ou tre la poursuite de
leffort prcdent. Dans ce type deffort le moteur dappoint vient
complter laction des piles hautes nergie, mais son fonctionnement
se traduit secondairement par la production de lactate. La mise en
route de ce processus nest pas instantane(comme les piles) mais ne
seffectue que lorsque la charge des piles sest suffisamment
abaisse. Elle est donc dautant plus rapide que les exigences
nergtiques sont leves.
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Moteur principal chargeur myoglobine Moteur dappoint Pile ATP
Pile cratino-phosphatique O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne En
trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie ncessaire la
contraction musculaire
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Comme dans lexemple prcdent, la dure de fonctionnement du
moteur dappoint est limite par le rapport entre sa capacit
nergtique et la puissance de lexercice.
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Toutefois, le problme est diffrent du 1 er cas, en effet, ce
moteur dappoint, pourtant grand consommateur de glycogne, narrive
jamais utiliser la totalit de ses rserves. Son fonctionnement tant
arrt bien avant lpuisement complet de celle-ci. La capacit est
fonction de lactivit dun rgulateur enzymatique qui contrle son
fonctionnement. La concentration de lactate musculaire sature le
rgulateur, ce qui a pour consquence darrter le fonctionnement comme
le ferait un disjoncteur en cas de surcharge.
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Toutefois,au cours de lexercice,la production dA.T.P par la
glycolyse anarobie est infrieure 3 moles dA.T.P. (1 Mole dA.T.P
libre 7 12 Kcal) (21 36 Kcal ). Cela sexplique par le fait quau
cours dun exercice intense, la glycolyse anarobie cesse de
fonctionner lorsque 60g 70g dacide lactique sont accumuls dans
lorganisme. Par consquent seulement 1 1,2 moles dA.T.P peuvent tre
resynthtises pour la formation de 60 70 g dacide lactique par la
glycolyse anarobie au cours dun exercice intense. Cela correspond
au double de la production dA.T.P du systme A.T.P C.P.
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La capacit du moteur lactique nest donc pas fonction de ses
rserves nergtiques mais de lactivit de son rgulateur de
fonctionnement, et par consquence de la concentration des ions
hydrognes qui satureront son activit et entreront en concurrence
avec les ions de calcium(Ca) au niveau de la formation des ponts
dancrages entre les lments contractiles du muscle. Ainsi les
tensions musculaires seront nettement diminues sous leffet de
laccumulation du lactate ce qui se traduit par une diminution de la
longueur des foules, donc de la vitesse
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Cette inhibition des ions H+ est repousse par le pouvoir Tampon
du sang et du milieu interstitiel. En 1971, Margaria a montr quil
existait une corrlation entre VO2max et le taux de croissance du
lactate dans le sang. Ce dernier est donc dautant plus grand que la
VO2max est faible.
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Cependant, larrt est dautant plus retard dans le temps que vo2
max est leve selon Margaria et Kaul.
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Lexistence de cette relation est dune grande importance pour la
conception des programmes dentrainement; en effet, si une VO2max
leve namliore pas la vitesse du coureur de 400 m ou de 800 m, elle
nen joue pas moins un rle important en reculant le seuil darrt de
ce moteur.
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Quant la puissance, elle est lie comme le premier mcanisme la
quantit des fibres musculaires de type (Fta, FTb)/(FRT, FFT) Les
fibres rapides sont quipes pour rpondre aux besoins de tels
efforts, et en particulier grce leurs activits enzymatiques qui
rgulent la vitesse de dgradation du glycogne en fonction de la
demande nergtique. Un entrainement appropri peut spcialiser les
caractristiques fonctionnelles de ce moteur lactique(donc des
fibres musculaires). Cependant, on ne sait pas encore si
lentrainement augmente laptitude des muscles travailler sous un
faible pH ou sil amliore les systmes tampons.
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En rsum, la dure de lexercice est conditionne par la puissance
puisque ce moteur narrive jamais utiliser tout son carburant. - Si
la puissance de lexercice est maximale ou proche, le moteur
lactique peut fonctionner entre 30 et 60 secondes; - Mais si la
puissance est moindre il peut fonctionner plusieurs minutes (23)
suivant le degr de qualification de lathlte.
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Que se passe t-il aprs leffort? La recharge de rserves de
glycogne et des composs phosphors est assure par le moteur
combustion, suivant les mmes principes que pour le cas prcdent. En
fait, la recharge des rserves de glycogne correspond llimination du
lactate sanguin qui se fait selon une fonction exponentielle
dcroissante du temps dont temps de semi-raction est de 15 minutes
environ(daprs Margaria et Cool). Cependant le taux dlimination du
lactate est acclr si le coureur effectue une rcupration
active(footing lger) ainsi T est port 10 min. ceci constitue encore
une donne prendre en considration pour lentrainement.
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Pour quilibrer la recharge, tout le systme (moteur+chargeur)
doit sy employer. La recharge sacclre, ce qui implique une
consommation accrue de combustibles et aussi doxygne. Toutes les
grandes fonctions de lorganisme sont sollicites:
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La ventilation pulmonaire acclre son rythme, fournissant
davantage doxygne et rejetant paralllement plus de gaz carbonique;
La circulation se transforme: au plan gnral, le cur acclre son dbit
grce laugmentation de la frquence de ses battements, le sang
circule plus vite et vacue plus rapidement les dchets de la
combustion, au plan local elle assure une meilleur rpartition du
flux sanguin vers les muscles principalement sollicits par leffort.
On a chaud, on transpire davantage; A VO2 max, le moteur narrive
plus faire face tout seul aux exigences de lexercice et doit faire
appel au processus lactique.
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3.Du footing facile la course rapide prolonge Dans ces gammes
deffort le moteur principal(encore appel moteur oxydatif) assure
par lintermdiaire de son chargeur un taux de charge constant dans
lensemble des piles composs phosphors. Cependant le bon rgime du
moteur nest atteint quau bout de quelques minutes. sur ce plan
pratique, cet quilibre dynamique peut tre obtenu plus rapidement
grce un chauffement pralable ou aux efforts dun entrainement
spcifique(fig ci-dessous).
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-50 Max fc
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Le niveau de charge relative se maintiendra un niveau dautant
plus bas que la vitesse de course sera leve. Oxygne La dpense
nergtique se traduit par un abaissement du niveau de charge des
piles Aliments En trait plein, principaux mcanismes fournissant
lnergie ncessaire la contraction musculaire Moteur principal
chargeur myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque Pile
cratino-phosphatique Pile ATP -50 Max fc
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-20 Max fc
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En trait plein, principaux mcanismes fournissant lnergie
ncessaire la contraction musculaire AlimentsOxygne Moteur principal
chargeur myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque Pile
cratino-phosphatique Pile ATP -20 fc Max
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Comme on peut le voir daprs ces deux figures, la capacit
nergtique disponible pour le sprint final est dautant plus faible
que le fond de course est lev. Cela signifie que le sprint final
soit dclench au moment opportun.
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Max fc
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La course a vitesse critique Moteur principal chargeur
myoglobine Moteur dappoint O2 Pompe Cardiaque AlimentsOxygne Pile
cratino-phosphatique Pile ATP fc Max
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A vitesse critique le chargeur dbite son maximum et malgr laide
du moteur dappoint il ne pourra maintenir constant le niveau de
charge dans les piles phosphates, celui-ci sabaissera
progressivement jusqu larrt de lexercice par puisement. Cest en ce
sens que lon parle de vitesse critique parce quelle ne peut tre
maintenue indfiniment, soit 6 12 minutes environ.
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La cylindre de ce moteur, autrement dit VO2max semble tre
dtermine gntiquement, mais linverse, lendurance, dfinie comme tant
laptitude utiliser un pourcentage lev de son VO2max est
partiellement amliorable par un entrainement adquat. Cest une donne
fondamentale car disposer dun VO2max lev est une chose et le
maintenir pendant un certain temps en est une autre (endurance
spcifique)
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Contrairement aux autres mcanismes, le moteur oxydatif peut
utiliser plusieurs types de combustibles tirs des aliments en
fonction de lintensit et de la dure des exercices.
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Dans tous les cas de courses rapides sollicitant au moins 95%
de VO2max, donc de dure infrieurs une demi- heure, les glucides
sont les principaux combustibles. En effet, lorsque lexercice est
relativement intense, cest avant tout un besoin en oxygne qui se
fait sentir au niveau de lorganisme, dans ces conditions, le muscle
choisit dutiliser le combustible le plus conomique en oxygne
cest--dire le glycogne, lequel fournissant par molcule doxygne
consomme plus dnergie par unit de temps que ne le ferait les
lipides.
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En dessous de 95% de VO2max, les muscles peuvent faire appel
aux lipides et aux glucides, cependant aprs une heure de course,
les rserves de glycogne font dfaut et lorganisme doit compter
essentiellement sur les lipides ou les protides.
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Afin de participer en tant que combustible, les lipides stocks
dans le tissu adipeux doivent tre dgrads en acides gras libres pour
tre transports aux muscles actifs par les lipoprotines, une fois
arrives il doivent traverser la membrane cellulaire puis la
mitochondrie pour pouvoir tre finalement oxyder son intrieur. Ce
processus tant relativement lent explique pourquoi on ne peut pas
compter sur les graisses avant la premire demi-heure de course. De
plus, les graisses ne peuvent tre dgrades que dans des processus
doxydation, autrement dans des situations ou le muscle ne risque
pas de manquer doxygne, ce qui implique une certaine rserve de
puissance, donc en dessous de 90-95% de VO2max.
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Quant aux facteurs limitant ces rgimes de travail, on ne sait
pas encore sils se situent au niveau du systme cardio-vasculaire et
ou des muscles eux-mmes, et comme tous les deux sont amliors par
lentrainement, il est difficile dopter pour lune ou lautre des
solutions.