Chapitre IV – Adaptation de l\'organisme à l\'effort PDF

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Chapitre IV – Adaptation de l'organisme à l'effort Au niveau anatomique, quel que soit le type d’effort, l’organe principal mobilisé est le muscle. L’effort aérobie dépend de la disponibilité de l’oxygène. En fonction des ressources utilisées, on distingue 2 attitudes physiques → anaérobie et aérobie. Il existe une zone d’effort adaptative qui est une zone de transition aérobie-anaérobie qui est la phase la plus importante. L’état d’équilibre est atteint lors des phases aérobies et la zone de transition aérobie-anaérobie.

1) L'exercice de type aérobie Il se caractérise par la consommation de substrats énergétique lors de l'effort de longue intensité. Le comburant est alors l'O 2. L'exercice de type aérobie va être déterminé par le bon fonctionnement de 3 fonctions : musculaires, cardiovasculaires et pulmonaire. La fonction pulmonaire permet de capter l'oxygène puis c'est les muscles qui les consomme et c'est le système cardiovasculaire qu permet de mettre en relation ces deux autres systèmes. La réaction de l'organisme va être une réaction qui intègre tous ces éléments. Pour regarder la réaction de l'organisme à l'effort, on peut observer directement le muscle, poser un cathéter au niveau du coude pour mesurer le débit sanguin. On peut aussi mesurer grâce au débit ventilatoire : VO 2 = VxFO2% =VE * ( FI O2 % - FEO2 %) Avec VO2 : Débit ventilatoire VE : Débit à l'expiration FI : Fraction d'oxygène expiré à l'inspiration (toujours égale à 20,93 ou 21% d'oxygène dans l'air disponible peut importe où l'on se trouve). FE : Fraction d'oxygène expiré à l’expiration La calorimétrie indirecte est la mesure du VO². L’exercice submaximal correspond à une intensité constante. La consommation d’oxygène est généralement équivalente au repos à 0.3L/min. Lors d’un effort on commence par augmenter la vitesse respiratoire. On commence par une phase de déficit en oxygène (apport d’O2 insuffisant), l’organisme accumule une dette en oxygène, c’est le temps nécessaire pour l’adaptation à l’effort. On puise dans les réserves anaérobies (pioche dans les substrats énergétiques). Puis une phase d’équilibre où l’apport en oxygène est égale au besoin. La consommation en O 2 est égale à l’apport en O2. Equilibre atteint qu’après quelques minutes Enfin dans un troisième temps on a une phase d’excédent en oxygène ou d’extra consommation en O 2 . On consomme plus d’oxygène que besoin car lorsqu’on a fait notre effort on a épuisé une partie de nos ressources en énergie. La reconstitution des stocks en énergie nécessite de l’oxygène (l’effort s’arrête).

Normalement la dette est égale à l’extra consommation de la 3ème phase en termes de VO2. Remboursement de la dette en oxygène de la phase 1ère. Si on fait un sprint on consomme 50 % de la phosphochréatine, dans la minute qui suit on réalimente à 50% le stock de phosphochrétine. On comble alors la dette en O 2, la quantité d’O2 manquante va être égale au surplus de la 3ème phase. (Équation de Di Prampero, 1990)

(VO2STABLE – VO2t) = VO2STABLE∙e-kt

0.023 consommation de lipides) au repos et supérieur à 1 à VO 2MAX (environ 1,06 => consommation de lipides et glucides) Si on mesure le débit ventilatoire, on remarque qu’il est stable avant d’augmenter. Au moment où le QR est égal à 1, on se met alors à hyper ventiler (→ fatigue=> consommation de glucides). Le problème de cette méthode est qu’elle est relativement imprécise car il y a une zone trop importante ou le QR est égal à 1 (seuil de fatigue franchis, équivaut au niveau maximal d’endurance aérobie). (Wasserman 1973) –

Production CO2 par le muscle (évacué donc)→ augmentation CO2 ds le sang ⇒ Acidose métabolique (muscle tétanise)

– les équivalents ventilatoires (en oxygène et en dioxyde de carbone) (Équivalents énergétiques, VE/VCO2 et VE/VO2 ), on peut déterminer 3 phases. 1ère phase de décroissance des équivalents où l’apport en O 2 est supérieur au besoin (excédent aérobie en O 2 ou excédent énergétique > besoins) pour produire de l’effort, pas de processus de fatigue. La 2ème phase se fait après le seuil ventilatoire appelé SV1 qui est une phase d’équilibre ou de légère augmentation. L’oxygène qui est produit sert uniquement à la production de mouvement lors de la phase d’équilibre (entre SV1 et SV2).Et enfin une 3ème phase d’augmentation, la ventilation est plus importante que le débit en O2 , on apport plus assez d’O2 (déficit aérobie, apport O2 < besoins), on va devoir puiser dans le métabolisme anaérobie (effort augmente dc besoin anaérobie plus grand). La ventilation est le seul moyen d’évacuer le gaz carbonique. Le problème est que pour réaliser ces mesures il faut connaître le débit ventilatoire qu’on peut uniquement faire en laboratoire. (Wasserman, 1973)

la méthode du lactate On passe d’un métabolisme strictement aérobie à un métabolisme anaérobie et aérobie. Le problème de l’anaérobie est l’accumulation de lactate qui gêne le fonctionnement des muscles (crampes, courbatures). On peut déterminer l’apparition de la fatigue grâce à la mesure du lactate. On a un test triangulaire avec l’augmentation de la consommation d’oxygène, l’augmentation du débit ventilatoire. Au repos la valeur est d’environ 1Mm/L (endurance fondamentale) et aux environs de 2Mm/L on a l’apparition du 1er seuil lactique où on peut réaliser en effort sans conséquence sur la performance (capacité aérobie illimité). On peut augmenter l’effort jusqu’au seuil lactique 2, à 4Mm/L où on commence à accumuler du lactate de façon très importante. (puissance) Cela va donc induire la fatigue. Pour une population normale les seuils lactiques se produisent au même moment que les seuils ventilatoires. Pour évacuer, oxyder le lactate on produit une acidose métabolique qui va être responsable d’une acidose ventilatoire qui augmente le débit cardiaque, du débit ventilatoire et la production d’énergie ; et donc de la fatigue. –

Zone transitionnelle aérobie-anaérobie Entre 1er seuil de la zone aérobie et 2eme seuil anaérobie QR = 1 consommation de glucide, 1er seuil = apparition de la fatigue 1 seuil de fatigue, 1 seuil ventilatoire et 1 seuil lactique Chez le sportif, il va être intéressant de savoir la vitesse maximale à laquelle la personne est capable de travailler (VO²MAX ) Il va être aussi important de connaître son seuil anaérobie. C’est-à-dire la plus forte puissance que la personne pourra produire sans produire de fatigue (travail de résistance). Dès que l’on dépasse ce seuil on fatigue.

Pourquoi on fatigue ? En augmentant la ventilation, on augmente la fréquence cardiaque, donc on consomme plus d’énergie, on fatigue pour éliminer les déchets (chaleur). Donnée repère sur le seuil : chez un adulte de 25 ans sédentaire, le seuil ventilatoire apparaît pour des efforts a intensité de 60/75% de la VO²MAX soit une FC de 150/170bpm Chez le sportif : 70/90% de la VO²MAX , soit une FC de 175/180bpm Le but de l’entraînement est de repousser le seuil jusqu’à la VO²MAX. Ce seuil représente l’entrée en zone de fatigue, donc avec l’entraînement on peut augmenter l’intensité de travail développé sans fatiguer. Les valeurs les plus fortes observées est un seuil à 98% de VO²MAX , soit 25km/H sans fatiguer. Le travail sous le seuil, on ne fatigue pas, effort théoriquement illimité, en réalité c’est impossible à cause de la déshydratation, accumulation de chaleur. - La VO²MAX correspond à la vitesse maximale aérobie, le seuil correspond à notre endurance

maximale aérobie. On ne sait pas mesurer l’endurance maximale aérobie. On peut mesurer le seuil en sachant à partir de quand on se met à produire du lactate. On le détermine en laboratoire. =>L’apport énergétique de la voie aérobie est insuffisant donc on puise dans la voie anaérobie. Le seuil marque le passage d’un exercice aérobie à un exercice anaérobie.

Paramètres du seuil anaérobie L’effort en anaérobie correspond à un exercice court et intense (inf. à la min., qui ne nous permettent pas d’atteindre un état d’équilibre) mais pas seulement (car tous les métabolismes sont utilisés lors de ce type d’effort) L’endurance aérobie, le seuil s’atteint lorsqu’on rentre dans l’endurance aérobie. L’exercice anaérobie concerne tous les efforts supérieurs au seuil aérobie. C’est un exercice ou l’apport en énergie par la voie aérobie est insuffisant donc on puise dans la ressource anaérobie. En exercice anaérobie on est par exemple à 30% aérobie et 70% anaérobie. Il n’existe pas d’exercice 100 % anaérobie. Quelque soit le type d’effort on commence forcément par l’anaérobie. On ne peut pas être strictement en effort anaérobie (100% anaérobie = impossible) Lorsque l’on atteint notre VO²MAX on atteint notre aptitude maximale aérobie. Exercice bref, intense, anaérobie = exercice supra maximal. L’anaérobie concerne alors forcément les exercices supra-maximaux Pour continuer un effort en aérobie, il faut une consommation d’oxygène adapté à notre effort. La mise en place du processus aérobie met environ 3minutes, tant que l’apport en oxygène n’est pas suffisant on n’est pas exclusivement en effort aérobie. On compense donc avec l’anaérobie. On crée une dette en oxygène. En ne considérant pas la dette en oxygène, un exercice qui est dit aérobie, utilise donc que le métabolisme aérobie. On distingue 3 grds types d’efforts : → le travail explosif (inf. à la seconde mais très intense. Ex : sauts, lancés, mvts réflexes) => Pour cet effort on doit produire beaucoup d’énergie et très vite, il faut donc un métabolisme ultra rapide capable de réagir immédiatement : L’ATP présente dans le muscle, l’ADP et la Phosphocréatine. (=phosphagènes) On parle de travail de type réflexe. → travail court : représente des efforts compris entre 2 et 5 secondes. Effort alactique => utilisation des phosphagènes voir la glycolyse. (On utilise l’ATP + ADP + Phosphocréatine). En effet on utilise la voie des phosphagènes. Ceux-ci étant rapidement épuisés, on utilisera par la suite la glycolyse. On ne produit pas d’acide lactique donc on est en effort de type anaérobie alactique. ADP = voie de myokinase / PC = voie de créatine kinase => Lactatémie supérieure à 4mmol/L (valeur théorique moyenne) => capacité à produire beaucoup de lactate dès que l’on dépasse ce seuil : jusqu’à 12mmol/L Pour savoir si on est sur de l’alactique, il suffit de calculer le taux de lactate ; si celui ci augmente, on est donc pas uniquement dans l’alactique. Si on produit beaucoup de lactate, on est aussi en anaérobie lactique, on est passé dans la voie métabolique glycolytique. → Travail fort («long ») :entre 1 seconde et 1 minute => anaérobie alactique puis glycolyse lactique. En travail long, on utilise l’ATP pendant environ 2 secondes, puis les phosphagènes, jusqu’à 7 secondes, Puis on utilise le glucose (glycolyse anaérobie)

(il faut regarder le taux d’acide lactique pour avoir une idée de l’intensité de l’effort (proportionnel)) ATP + Phosphagène = ALACTIQUE Glycolyse anaérobie = LACTIQUE Le seul de moyen biologique pour vérifier l’effort anaérobie est le lactate. Plus l’intensité de l’effort sera grande, plus il y a production de lactate. ➔ ➔

- Savoir si l’effort que l’on réalise est efficace : (Pour être capable de mobiliser bcp d’nrj par les voies anaérobies, il faut une masse musculaire importante.)

Pour savoir il faut donc faire des tests : Pour l’effort explosif on fait des tests de lancés et de saut, on va mesurer des phénomènes qui se déroulent en anaérobie. (préferentiellement le saut car moins de contraintes) => Le test de détente (Sargent, 1931) → debout et faire une détente verticale moyenne entre 30 et 80cm sans l’aide des bras. On peut alors déterminer un PMA. P MAX anaérobie = Poids * hauteur *9.81 Pour les efforts courts : => Test de Margaria et Kalanen (1968) → faire courir une personne ds un escalier de 12 marches, 2 marches par 2, de hauteur égales et on mesure le temps de passage entre la 3è et la 9ème marche) On pourra alors trouver la puissance développée (proportionnelle à la quantité de substrats utilisés) En moyenne le temps est inférieur à 0.3secondes on a une forte puissance anaérobie. Si le temps est supérieur à 0.75secondes, t’es qu’une merde. On définie la FCmax de réserve comme la différence entre la FCmax et la FC de repos Pmax anaérobie = (Poids * 104cm *9.81) / t Pour le travail fort : Test de force-vitesse (1978) Consiste à réaliser une série de sprint de 7 secs contre des charges croissantes. Le plus simple est sur ergo cycle, le cobaye pédale à fond contre une force de freinage. On mesure la vitesse maximale de pédalage. P anaérobie = Force * VitesseMax (Vo) La puissance maximale est atteinte à charge optimale. Vitesse optimale = Vo/2 Ce test permet de déterminer l’effort de type anaérobie lactique. - Le test de WINGATE sur ergo cycle : Sprint de 30 sec (à Pmax anaérobie), puis 3’30’’ de récupération. On mesure à chaque étape la quantité de lactate. Ces tests servent à mesurer la Puissance maximale anaérobie. Jusqu’à l’âge adulte, il y a augmentation de la Puissance anaérobie, jusqu’à 60 ans. Le sexe, a poids égal, un homme à plus de masse musculaire que la femme. Donc l’homme a une puissance anaérobie supérieure. L’entraînement adapté permet d’augmenter de 50 à 100% la Puissance maximale anaérobie. L’entraînement augmente notre vitesse d’élimination des déchets. Augmentation de la capacité a stocké les substrats On augmente l’efficacité de nos enzymes. L’alimentation influe sur la qualité musculaire donc la PMAnaérobie....