Métabolisme
Le métabolisme est une somme d’événements qui se déroulent dans le corps humain pour créer de l’énergie et d’autres substances nécessaires à ses activités. Dans notre organisme, il existe des processus cataboliques et anaboliques.
Le catabolisme est un processus au cours duquel la matière organique est décomposée et l’énergie est simultanément libérée. Il se caractérise par la disparition des réserves de glycogène et la mobilisation des sources d’énergie non saccharidiques – graisses et protéines. Le catabolisme a lieu lors d’une activité de mouvement accrue et est nécessaire au maintien des fonctions vitales.
L’anabolisme, quant à lui, est un processus consommateur d’énergie au cours duquel des substances sont créées. L’approvisionnement en substrat dépasse le besoin immédiat. L’organisme crée des réserves d’énergie, les tissus sont créés et renouvelés. Les processus anaboliques sont prépondérants dans les situations d’activité physique réduite.
Les nutriments de base (glucides, lipides, protéines) sont présents dans les aliments que nous consommons. Ceux-ci sont transformés et absorbés par le système digestif. Les glucides se décomposent en glucides individuels (monosaccharides) où le glucose figure parmi les plus importants. Les lipides se décomposent en acides gras libres et en glycérol. Les protéines se décomposent en acides aminés. Ces agents simples peuvent ensuite être impliqués dans des processus plus compliqués.
Les glucides sont utilisés dans les activités anaérobies et aérobies. L’ATP se resynthétise à partir du glycogène (glycogène musculaire, glycogène hépatique) qui se transforme en glucose. Les réserves de glycogène dans le corps humain sont limitées. Les lipides sont utilisés dans les activités motrices d’endurance de faible intensité. Alors que l’utilisation des protéines dans la resynthèse de l’ATP est très limitée, les acides gras libres sont utilisés dans une large mesure. Le glucose est généré par la gluconéogenèse.
Métabolisme musculaire
Les muscles ont besoin d’énergie pour produire des contractions (figure 6). Cette énergie est dérivée de l’adénosine triphosphate (ATP) présente dans les muscles. Les muscles ont tendance à ne contenir que des quantités limitées d’ATP. Lorsqu’elle est épuisée, l’ATP doit être resynthétisée à partir d’autres sources, à savoir le phosphate de créatine (CP) et le glycogène musculaire. D’autres réserves de glycogène sont stockées dans le foie et le corps humain est également capable de resynthétiser l’ATP à partir des lipides, c’est-à-dire des acides gras libres. Différents modes de couverture énergétique sont utilisés en fonction de l’intensité et de la durée de la charge de travail imposée à l’organisme.
Figure 6 Énergie pour les muscles
Le système ATP-CP
L’ATP et le CP mentionnés ci-dessus sont les sources d’énergie de la contraction musculaire (Fig. 7, 8, 9). La production de l’énergie utilisée dans la contraction musculaire se fait par la voie anaérobie (sans oxygène).
Figure 7 Molécule d’ATP
Figure 8 ATPase (décomposition de l’ATP et production d’énergie pour la contraction musculaire)
Figure 9 Resynthèse de l’ATP à partir du CP
Glycolyse anaérobie
C’est un processus chimique au cours duquel l’ATP se renouvelle à partir du glycogène, c’est-à-dire du glucose, dans un milieu anaérobie.c’est-à-dire le glucose de manière anaérobie (sans accès à l’oxygène). Dans ces processus, le lactate, c’est-à-dire le sel de l’acide lactique, est généré dans les muscles. Ce système énergétique produit 2 molécules d’ATP. Glycolyse – transformation du glucose en 2 molécules de pyruvate générant le rendement net de molécules d’ATP et de 2 molécules de NADH (dégradation anaérobie du glucose en pyruvate et lactate) – voir. Fig. 10.
Système oxydatif
C’est un processus chimique au cours duquel la resynthèse de l’ATP se fait par voie aérobie (avec accès à l’oxygène). Tant le glycogène ou le glucose que les acides gras libres agissent ici comme sources d’énergie.
La glycolyse aérobie a lieu dans le cytoplasme de la cellule où 34 molécules d’ATP sont générées à partir du glycogène, c’est-à-dire. glucose en présence d’oxygène (Fig. 10).
Figure 10 Glycolyse anaérobie et aérobie
Les acides gras libres présents dans les mitochondries des fibres musculaires transformés en acétyl CoA sont utilisés dans la resynthèse de l’ATP. L’acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs et des molécules d’ATP sont ainsi générées.
Les systèmes énergétiques individuels s’impliquent en fonction de l’intensité d’une activité de mouvement réalisée. Si la performance est conduite au niveau maximal, il y a une implication progressive de tous les systèmes (Fig. 11, 12).
Figure 11 Couverture énergétique sous charge de travail maximale
Figure 12 Couverture énergétique sous charge de travail maximale
Types de fibres musculaires
Les fibres musculaires humaines ont des qualités distinctes. Bien que l’on connaisse aujourd’hui près de 30 types de fibres musculaires dans le corps humain, nous avons tendance à ne travailler qu’avec les trois types suivants :
Fibre musculaire rouge lente I (SO – fibres oxydatives lentes)
La fibre musculaire rouge lente se caractérise par une capacité aérobie élevée et une résistance à la fatigue. Comme leur capacité anaérobie est lente, elles ne peuvent pas faire preuve d’une grande force musculaire. La contraction musculaire a tendance à être lente – 110 ms/contraction musculaire. Une unité motrice contient environ 10 à 180 fibres musculaires.
Fibre musculaire rouge rapide IIa (FOG – fibres glycolytiques oxydatives rapides)
La fibre musculaire rouge rapide partage certaines des qualités avec une fibre lente ou une fibre de type IIx. Cette fibre est caractérisée par une capacité aérobie moyenne et une résistance à la fatigue. Elle présente également une capacité anaérobie élevée et est capable de faire preuve d’une grande force musculaire. La vitesse de contraction est de 50 ms/contraction musculaire. Une unité motrice contient environ 300 à 800 fibres.
Fibre blanche rapide IIx (FG – fibre glycolytique rapide)
À la différence des types précédemment cités, la fibre blanche rapide est caractérisée par une faible capacité aérobie et une tendance à la fatigue rapide. En revanche, elle possède la plus grande capacité anaérobie et est capable de faire preuve d’une force musculaire considérable. La vitesse de contraction est de 50 ms/contraction musculaire. Une unité motrice contient environ 300-800 fibres.
Le volume des fibres musculaires de ce type est donné génétiquement (jusqu’à 90 %) (Jančík et al., 2007) et varie chez les personnes individuelles. Dans la population moyenne, le rapport entre les fibres lentes et les fibres rapides est de 1:1. La figure suivante (Fig. 13) montre le rapport des fibres lentes aux fibres rapides chez les athlètes engagés dans différentes disciplines.
Figure 13 Rapport des fibres rapides (type FG et FOG) aux fibres lentes (type SO) chez différents types d’athlètes
Dans la contraction musculaire, les différents types de fibres musculaires s’activent en fonction de l’intensité du mouvement musculaire. Pendant un exercice de faible intensité, les fibres lentes sont principalement recrutées. Cependant, avec l’augmentation de l’intensité de l’exercice, les fibres rapides sont activées. Il est important de noter ici que le rapport entre les fibres diffère selon les muscles du corps humain. Par exemple, les muscles posturaux ont tendance à contenir plus de fibres lentes.