L'ATP

     Lors de l'effort physique, les muscles ont besoin d'énergie afin de se contracter pour fonctionner. Mais comment cette énergie parvient-elle jusqu'aux muscles? La réponse se trouve dans l'ATP (Adénosine Triphosphate). L'ATP est une molécule permettant de stocker, d'emmagasiner et de transporter l'énergie nécessaire aux muscles afin qu’ils puissent se contracter.

     Plus scientifiquement, l’ATP  est une substance chimique qui participe à la transformation du glycogène en glucose dans les organismes vivants. Elle est constituée d’adénine, de ribose (sucre) et d’un groupe de phosphates reliés les uns aux autres par deux liaisons pyrophosphates dont la rupture produit de l’énergie. La destruction de cette liaison forme deux molécules, une d’ADP (Adénosine Diphosphate) et un phosphate. Néanmoins, les réserves d’ATP stockées par l’organisme ne permettent de réaliser qu’un effort de courte durée en filière anaérobie alactique.

     Pour continuer l’effort, le corps doit donc en permanence renouveler l’ATP qui est aussitôt « consommée », c’est donc la filière anaérobie lactique. L’ATP est produite à partir des substrats énergétiques, qui sont obtenus grâce aux aliments que nous mangeons.

     Au-delà d’un certain temps, la respiration et par conséquent l’oxygène participe à la dégradation du glucose afin de produire plus de molécules d’ATP, c’est la filière aérobie.

L'organisme pendant l'effort

     Pendant l’effort de résistance, l’organisme subit une contrainte physique et doit, par conséquent, changer sa façon de fonctionner. Ainsi, lors de cet effort, des paramètres de l'organisme sont modifiés: notamment l’accélération de la fréquence cardiaque et du rythme respiratoire.

Le cœur:

      Nous savons que dès l'enclenchement d'un effort physique, le cœur se met à battre de plus en plus vite: la fréquence respiratoire augmente, mais quel(s) paramètre(s) régule et contrôle la vitesse de battement de l'organe?

     Le sang riche en oxygène passe dans les poumons, puis dans le cœur qui le propulse vers les différents organes, et les muscles en particulier. Ensuite, le sang appauvri en oxygène et riche en déchets de dioxyde de carbone (CO2), repart des organes jusqu’au cœur puis aux poumons, chargés d'évacuer le CO2.

     Durant une activité physique, le cœur est le premier muscle à subir un grossissement. En effet, tout effort physique débute avec l’augmentation progressive de la fréquence cardiaque. Le muscle et par conséquent les cellules qui le composent, a besoin de plus de dioxygène procurant l’énergie qui crée le mouvement. Ainsi, le cœur va battre plus vite pour distribuer le sang de manière plus rapide, c’est à ce moment-là que le cœur grossit. La quantité de sang éjectée à chaque contraction augmente également. Cela aura pour effet d’améliorer les performances sportives.

 

Les poumons:

     L'activité pulmonaire est elle aussi modifiée et croît de la même manière que l'activité cardiaque. Les poumons apportent de l’oxygène à l’organisme afin de fournir de l’énergie aux muscles. Ils éliminent le dioxyde de carbone, un déchet qui se forme lors de la production d’énergie. Lorsque le corps réalise un exercice physique et que les muscles travaillent plus intensément, il utilise davantage d’oxygène et produit plus de dioxyde de carbone. Afin de gérer cette demande supplémentaire, le rythme respiratoire augmente, pouvant varier d’environ 15 inspirations/expirations par minute au repos à 50 au cours de l’exercice . 

 

Les muscles

     Le corps humain est composé de plus de 600 muscles, classés en trois différents types : les muscles squelettiques, le muscle cardiaque et les muscles lisses.

     La plupart sont des muscles squelettiques, ce sont les muscles dont le mouvement est contrôlé par l'organisme, quand celui-ci bouge (par exemple, le biceps, le mollet ou le quadriceps). Les muscles lisses sont composés de cellules à un seul noyau et se contractent de manière involontaire, à l'inverse des muscles squelettiques. Ils ont pour fonction de faire circuler des substances dans le corps, et sont présents au niveau des parois du tube digestif, des artères, mais aussi dans le système urinaire et respiratoire pour favoriser la circulation de l'urine et de l'air. Le muscle cardiaque, ou myocarde, est le muscle assurant les battements du cœur.

     Les muscles sont composés de différentes fibres musculaire  qui se contracte pour permettre au corps de se déplacer , les fibres lentes ou fibres rouges et les fibres rapides ou fibres blanches.
 

LES DIFFÉRENTS TYPES DE FIBRES MUSCULAIRES

 

Il existe trois différents types de fibres musculaires :

• La fibre musculaire de type I  (fibre musculaire à contraction lente)
• La fibre musculaire de type IIa (fibre musculaire à contraction rapide)
• La fibre musculaire de type IIb (fibre musculaire à contraction rapide)

Chaque type de fibre musculaire a ses propres caractéristiques et est adapté à un type d’effort bien particulier.

Ils ont des propriétés contractile et métabolique différentes, ce qui les classe en tant que fibre musculaire à contraction rapide et lente.

-FIBRE MUSCULAIRE TYPE I À CONTRACTION LENTE

Ce type de fibre musculaire est utilisé dans la plupart de nos activités quotidiennes, ainsi que pendant des activités d’endurance type course de longue distance. Ces fibres musculaires ont la vitesse de contraction la plus lente et sont les moins volumineuses. Elles supportent des contractions musculaires sur une longue période de temps mais ne peuvent pas développer une grande force. Ce type de fibre musculaire utilise l’oxygène pour transformer le glycogène en ATP, qui est l’énergie du muscle (filière aérobie).

-FIBRE MUSCULAIRE TYPE IIa À CONTRACTION RAPIDE

Les fibres musculaire de type IIa ont une plus grande vitesse de contraction et son plus volumineuses. Elles sont moins endurantes que les fibres musculaire de type I, mais elles peuvent produire une plus grande force. Ces fibres musculaires peuvent générer un mouvement explosif et puissant pendant une courte période de temps. Leur capacité d’utiliser l’oxygène pour produire de l’énergie est plus faible, mais elles utilisent aussi le glycogène musculaire pour produire de l’ATP (filière anaérobie). Ces fibres musculaires sont appropriées pour des activés telles que le rugby, le hand-ball, les arts martiaux et des sports de force extrême comme l’haltérophilie.

-FIBRE MUSCULAIRE TYPE IIb À CONTRACTION RAPIDE

Les fibres musculaires de type IIb sont les moins endurantes et les plus volumineuses. Elles génèrent le plus de puissance grâce à leur plus grande force et leur rapidité de contraction. Elles n’utilisent que le glycogène musculaire pour produire de l’ATP. Ce type de fibre musculaire est recruté lors d’activités qui exigent des efforts très puissants sur une période de temps extrêmement courte. Ce type de fibre musculaire est majoritairement recruté lors d’effort comme un 100 mètres en sprint, un 50 mètre en natation ou un épaulé jeté de niveau olympique.

 

 

Source d'énergie

L'organisme à besoin de "carburant" pour fournir un effort. Cette source d'énergie réside dans les stocks énergétiques du corps, où se trouve un élément indispensable à l'organisme lors d'une activité physique: le glucose. Lorsque la durée de l'effort pratiqué dépasse quelques secondes (environ 30s), il devient un effort appartenant aux filières aérobique ou anaérobique lactique. Ces deux filières ont un point commun: elles utilisent le même substrat énergétique, le glycogène. Étant donné qu'elles regroupent une majorité d'efforts, nous allons nous intéresser à leur source principale d'énergie.

Glucose: c'est un sucre simple présent dans l'organisme. Le glucose provient soit de l'alimentation soit du foie qui le fabrique, le stocke et le libère dans le sang.

Glycogène: forme sous laquelle les glucides (famille de molécules familièrement appelées "sucres") sont stockés dans l'organisme. Le glycogène est décomposé en molécules de glucose lorsque le corps a besoin d'énergie. Il est surtout emmagasiné dans le foie et les muscles squelettiques.

 

La glycolyse est une voie catabolique de transformation du glucose en énergie.

Rôle de la glycolyse :

     La glycolyse est un processus libérateur d'énergie ayant lieu dans le cytoplasme de toutes les cellules, au cours duquel le glucose est dégradé pour fournir de l’énergie. Les premières étapes nécessitent un investissement de deux molécules d’ATP, mais les étapes suivantes permettront d’en produire quatre.

Étapes de la glycolyse :

     Le glucose subit de nombreuses modifications grâce à des enzymes spécifiques. Ainsi, le glucose est transformé au fil de nombreuses étapes et du pyruvate est obtenu à la fin de la chaine. Celui-ci peut donner respectivement naissance à de l’acétyl-CoA et du dioxyde de carbone, ou du lactate, suivant la présence ou non d’oxygène dans le milieu.

     Au final, les nombreuses étapes de la glycolyse mènent à un bilan énergétique positif, en totalisant la production de deux molécules d’ATP par molécule de glucose consommée.

 

Protocole et hypothèse

 

Notre expérience consiste à comparer les deux types de récupération, passive et active.

Pour cela, nous avons choisi de pratiquer un sport en filière énergétique anaérobie lactique: la course à pied en effort de type résistance (où l’organisme utilise entre 80% et 90% de sa propre VMA). Nous avons choisi cette filière énergétique correspondant à l'effort de type résistance car on peut dire que c'est le "juste milieu" en terme de durée de course et de récupération. En effet, pratiquer un effort d'endurance nous aurait fait courir très longtemps avant l'épuisement tandis qu'à l'inverse, un effort très intense tel le sprint, nous aurait obliger à effectuer un temps de récupération trop court pour pouvoir comparer les différents moyens de récupérer. 

 

Protocole de l’expérience:

Matériel et participants: 2 coureurs; 1 chronométreur; 2 cardio fréquence-mètres; 2 tableaux à remplir entre les séries + stylos.

 

-Réaliser l'expérience lors de deux séances à une semaine d'intervalle afin de réaliser une récupération complète entre les deux;  

-Les coureurs doivent courir 2 minutes, calculer au préalable la distance qu'ils doivent parcourir durant cette durée en fonction de leurs VMA respectives;

-Les 2 coureurs courent pendant 2 minutes et récupèrent pendant 1 minute car durant un effort de type résistance, il est important de respecter le fait que le temps de repos soit équivalent à la moitié du temps de l’effort;

-Leur but est de faire le maximum de séries jusqu'à l'épuisement;

-Durant la première séance: Les 2 coureurs courent en même temps, le chronométreur leur indique par un coup de sifflet les débuts de séries et de fins. Lors de la récupération, un coureur récupère activement: il trottine ou saute sur place; et l'autre passivement: il s'assoit ou s'allonge sur le bord de la piste;

-Durant la seconde séance, les coureurs inversent les rôles: celui qui a récupéré activement lors de la première séance doit récupérer passivement et inversement; 

-Pendant le temps de récupération: Les coureurs ont plusieurs choses à prendre en note dans leurs tableaux: d'une part, ils notent leur fréquence cardiaque dès la fin de chaque série et juste avant la série suivante afin d'évaluer ses variations durant le temps de repos. D'autre part, ils doivent compter leur rythme cardiaque grâce au nombre d'inspirations/expirations durant la minute de récupération. Enfin, les coureurs notent leur ressenti à la fin de chaque série, sur une échelle de 1 à 5, selon leurs sensations éprouvées:

1-organisme frais, sans aucune gêne physique;

2-corps chaud, toujours pas de gêne;

3-légères douleurs musculaires, respiration plus saccadée;

4-jambes lourdes, respiration très rapide, sensation de ne plus pouvoir accélérer;

5-au bord de la rupture, plus assez d'énergie pour continuer sur le rythme imposé par l'effort de résistance.

 

Lors d'un effort de type résistance, effort en anaérobie lactique, une accumulation d'acide lactique se produit dans les muscles. Cette accumulation a pour conséquence de provoquer une sensation de courbatures et de jambes lourdes chez le coureur. Ainsi, l'objectif est de trouver le moyen le plus efficace d'éliminer l'acide lactique le plus rapidement des muscles durant le temps de récupération. La récupération active est bien entendu la plus appropriée pour cela, c'est pourquoi nous pouvons formuler l'hypothèse suivante: Les deux coureurs seront moins vite épuisés lorsqu'ils récupéreront de manière active que lorsqu'ils récupéreront de manière passive.