Nutriments Métabolisme Pompes ATP-asiques - Free
Cette formule est corrigée par PERRAULT en 1976 : pour des athlètes entraînés :
.... TD n°3. Il existe des échelles de difficulté : de aucun effort (6) à épuisement ...
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ADP (endocytose, exocytose)
ATPase activités
continues
Déphosphorylations ATP Toutes les synthèses
chimiques (phosphorylations)
dans muscle
Phosphocréatine Mouvements des organites
(mitochondries)
Foie Sécrétions
activités
Chaleurs et travail phasiques
mécaniques
Lapport alimentaire de créatine est bénéfique pour la performance.
LATP est utilisée pour toutes les manifestations de la vie utilisant de lénergie.
LATP est la voie de passage obligée entre les sources dénergie et lutilisation de lénergie par les activités vitales.
LATP est continuellement formé et utilisé. Il nest donc pas une réserve, mais une forme de transport dénergie.
Ex : un adulte homme synthétise 4 kg dATP par heure.
Une réserve est une forme de stockage qui présente 4 propriétés :
Stable au cours du temps
Métaboliquement inerte
Incidence négligeable sur la pression osmotique (molécules de grosse taille séparables en petites comme le glycogène et glucose)
Mobilisable en cas de besoin
2°) Résumé du métabolisme énergétique
Une oxydation est une perte d'électrons.
La chaîne de transporteurs délectrons est un système de molécules (les unes oxydantes, les autres réductrices) insérées dans la membrane interne de la mitochondrie de telle sorte que celles qui libèrent un ion H+ le fasse entre les 2 membranes.
La chaîne de transporteurs délectrons est une succession de réactions doxydo-réduction.
La membrane interne contient un canal couplé dH+ et dATP-ase. Il y a beaucoup plus dions H+ dans les 2 membranes quà lintérieur de la mitochondrie. Mais la membrane est imperméable aux ions H+.
LATP-ase H+ est dépendante de la mitochondrie et permet la formation dATP à partir de H+. Le canal H+ est couplé à une ATP-ase car la membrane est imperméable aux H+ : on ouvre un canal.
Quand les H+ passent à travers le canal, il y a recharge dATP grâce à lATP-ase H+ dépendante de la mitochondrie.
ATP ase Q
ATP ADP + Pin
Q
3°) Energie chimique et catabolisme
Catégories dapports nutritionnelsSubstrats énergétiques (sang)Formes de réserve
Glucides
Glucose (glycémie à 1g/L)
Glycogène (muscles et foie)
Lipides
Acides gras
Triglycérides (muscles, tissu adipeux)
Protides
Acides aminés
Protéines (en cas de jeûne prolongé)
4°) Mise en jeu physiologique des différents métabolismes
En milieu anaérobie, lacide pyruvique est dégradé en lactate.
Il existe 3 métabolismes :
anaérobie alactique (phosphocréatine ATP)
anaérobie lactique (glycolyse)
aérobie ( cycle de Krebs et spirale de Lynen)
Type de métabolismeCapacité de synthèse dATPPuissance de synthèse dATP (capacités/temps)
Anaérobie
Faible (2 mol ATP / mol glucose)
Forte
Aérobie
Fort (36 mol ATP/mol glucose
129 mol ATP/mol acides gras )
Faible
La quantité dATP dans un muscle ne descend jamais à zéro.
La concentration en ATP est toujours supérieure à 70-80% du repos.
Notion de seuil lactique (cf. tableau 2) :
Concentration lactate
dans le sang
4mM
2mM
Intensité dexercice
Seuil valeur pour
VO2 max
mM = millimolaire
Le seuil à partir duquel le lactate apparaît dans le sang sappelle le seuil lactique.
Par convention, le seuil est fixé à partir de 4 mM de lactate /sang.
Lentraînement décale la courbe de lactate vers la droite.
Le même type de relation est obtenu quelle que soit lAPS.
Le seuil lactique est un index important de mise en jeu du processus anaérobie.
Seuil lactique sujet entraîné 75-80% VO2 max
Sujet non entraîné 55-60 % VO2 max
II Mesures des dépenses énergétiques par les tests de terrain
La calorimétrie directe nest pas utilisée.
Mais on utilise la calorimétrie indirecte par mesure de la différence de consommation (ou de production) des volumes doxygène (ou de CO2).
1°) Quotient respiratoire (non protéique)
En théorie, QR = Volume CO2 produit / volume dO2 consommé
En pratique, il faut mesurer les consommations à lexercice
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
Pour des glucides, le QR est égal à 1.
Pour des acides gras, le QR est égal à 0,7.
Correction exercice 4 du TD N°1
1. VCO2 rejeté (par consommation des protéines) = 4,8 (L) X 0,13 (g azote sécrété) = 0,62 L CO2
VO2 absorbé (par consommation des protéines) = 6 (L) X 0,13 (g azote) = 0,78 L O2
2. QR non protéique = V CO2 non protéique / VO2 non protéique
= (VCO2 total VCO2 protéique) / ( VO2 total VO2 protéique)
= ( 3,4 0,62 ) / (4,01 0,78)
= 0,863
3. Sachant que QR sucres = 1 et QR lipides = 0,7
Par une règle de trois, on trouve 54% de sucres et 46% de lipides pour la fraction non protéique.
2°) Mesure de leffort aérobie (plusieurs minutes deffort)
Index
La V°O2 max est un révélateur de leffort aérobie.
Signification
Il ny a pas de réserve doxygène dans lorganisme. La consommation doxygène par respiration est directement proportionnelle à la consommation musculaire doxygène et donc au métabolisme aérobie dû à lexercice.
Les tests de terrain CF CLAVE
Le test de COOPER (1968)
Il consiste à parcourir la plus grande distance possible en 12 mn, sur une piste à plat. Ce test est toujours considéré comme fiable pour déterminer la VO2 max. Cooper a établi une formule qui relie la V°O2max avec la distance parcourue. On peut donc calculer la VO2 max sans spiromètre.
V°O2 max = 0,022 d 10,3
mL / min/ kg m
Cette formule est corrigée par PERRAULT en 1976 : pour des athlètes entraînés :
V°O2 max = 0,011 d + 21,9
Critiques du test :
Pas de vitesse imposée (donc ne mesure pas forcément le même type deffort selon les individus)
12 mn est une durée supérieure à la durée moyenne de maintien de la VO2 max, même pour un athlète entraîné.
Variante du test : remplacer les 12 mn par 2400m.
Le test de MARGARIA (1975)
Il consiste à mesurer la distance et le temps dans une épreuve de course supérieure à 1000m à vitesse maximale ( + de 1000m pour que le métabolisme aérobie soit dominant).
Pour d > 5000m d = (V°O2 max 6 ). t ou V°O2 max = 1/5 . d/t + 6
t > 10mn
mL/min/kg s
Pour t < 10 mn d = 5 (V°O2 max 6) . t + 5 V°O2 max
Conclusion
Les recherches sur la dépense énergétique à lexercice ont permis de mettre au point des tests qui donnent la V°O2max pour chaque individu sans aucun matériel de mesure.
Les tests de terrain à effort progressif
Ils sont mieux acceptés par les sujets et surtout plus fiables.
Le test de léger-boucher (1980)
On impose au sujet de courir en augmentant sa vitesse par paliers successifs de 2 mn (à plat) jusquà ce que la vitesse supérieure ne puisse être atteinte ou maintenue 2 minutes.
V°O2 max = 14,5 + 2,14 V + 0,33 V2
mL/min/kg km/h
Lépreuve de Brué
Cest un affinement du test de léger-boucher, car la vitesse est imposée par un cycliste qui roule à côté du coureur. Le cycliste augmente la vitesse de 0,25 à 0,4 km/h toutes les 30s. On peut donc lire directement la vitesse. Le test sarrête quand le coureur « décroche ».
3°) Mesure de leffort anaérobie
Déficit et dette doxygène
Cf. TD n°2
Loxygène réellement consommé par le sujet est supérieur aux besoins doxygène occasionnés par cet exercice.
La conséquence est un déficit doxygène absorbé au début de lexercice.
V°O2
Déficit doxygène Notions empiriques
Dette dO2
V°O2 repos temps
Exercice
Le déficit doxygène en début dexercice met en évidence le recours aux métabolismes anaérobies par lorganisme. Après la fin de lexercice, la quantité dO2 consommée est supérieure à la quantité de repos, comme si le sujet payait la dette doxygène.
Seuil lactique
Cf . TD n°2
Tests de terrain (puissance) du métabolisme anaérobie alactique (quelques secondes)
Détente verticale
Il sagit de faire un saut en hauteur le plus haut possible, sans élan. Pour des adultes : entre 30 à 80 cm de hauteur.) Ex : 1200 W pour un individu de 70kg qui saute 70 cm.
P = 0,002 . M . racine carrée de h
Kg cm
Test des escaliers de MARGARIA
Après une course délan de 2 m à plat, monter 2 par 2 le plus vite possible 12 marches descalier. Grâce à des cellules photo-électriques, on mesure le temps mis pour franchir les 4 dernières marches.
En général, cela varie de 0,3s à 0,75s.
Excellent insuffisant
P = 0,01 . V . M
m/s kg
Tests de terrain (puissance) du métabolisme anaérobie lactique (30s)
Test de WINGATE
Il sagit de pédaler le plus vite possible pendant 30s, avec différentes intensités de freinage sur une bicyclette ergonomique. On en déduit une puissance moyenne.
P = 0,25 . V0 . F0
V (m/s)
V0
F0 force de freinage
4°) Mesure psychologique de la difficulté dexercice
cf. TD n°3
Il existe des échelles de difficulté : de aucun effort (6) à épuisement maximal (20)
Lors dun effort, on demande au sujet de situer son impression sur léchelle. Même chez les sportifs entraînés, limpression dépuisement maximal est généralement en-dessous de leffort à VO2 max. Lentraînement rapproche limpression deffort maximal de VO2 max.
III Fatigue
Cest lensemble des sensations de lassitude qui accompagnent la diminution de la performance musculaire. Voici les épuisements classés par ordre dimportance décroissante.
1°) Epuisement des substrats énergétiques
Epuisement de la phosphocréatine
La conséquence est une forte diminution de la capacité à renouveler lATP. Lentraînement permet dadapter sa vitesse pour ne pas épuiser trop vite les réserves de phosphocréatine.
Epuisement en glycogène musculaire
Le glycogène musculaire est très important lors dun effort modéré et long. La sensation de fatigue correspond à lépuisement de ses réserves.
Epuisement du glucose sanguin
Cest le glycogène hépatique.
2°) Accumulation des déchets métaboliques
Ce sont lacide lactique et le pH. Ils sont importants dans les exercices inférieurs à 30 mn.
3°) Fatigue de la transmission neuro-musculaire
La transmission neuro-musculaire est la commande nerveuse des muscles.
Les sujets atteints de myasthénie connaissent une baisse defficacité de la transmission neuro-musculaire. Le symptôme est une fatigue excessive et permanente.
Le rôle des supporters et des encouragements est très important.
15 / 03 / 00
Les régulations cardiaques, vasculaires et ventilatoires :
adaptations lors dun exercice musculaire
Introduction
Trois types dactivités permettent dajuster les besoins de lorganisme à lactivité musculaire :
Appareil ventilatoire (échangeur)
Appareil cardiaque (pompe)
Appareil vasculaire (conducteur et fluide vecteur)
Cf. schéma p.2
Les poumons sont un échangeur (dO2 contre du CO2). Les vaisseaux conducteurs qui contiennent le fluide vecteur (le sang) ont besoin dune force motrice (la pompe cardiaque).
I Les modifications physiologiques au cours dun exercice musculaire
1°) Accélération du rythme cardiaque
Cf. schéma 1 p.3
Sur un exercice à échelon triangulaire, des adaptations physiologiques se produisent et lactivité cardiaque augmente. Au bout dun certain temps, le plafond de la FC et de consommation dO2 est atteint. Lorsque lactivité cardiaque est bien régulée, on peut augmenter lintensité de lexercice.
2°) Accélération du rythme ventilatoire
Cf. schéma 2 p.3
Ce graphique montre la fréquence ventilatoire en fonction du temps, sur un exercice à échelon carré de 15 mns. La fréquence respiratoire est de 8 au repos et monte jusquà 40 au maximum. La fréquence ventilatoire augmente et sadapte aux nouveaux besoins de lorganisme.
3°) Résultante des rythmes cardiaques et ventilatoires : courbe à échelon carré
Cf. schéma 2 p.3
Lorganisme est en anaérobie en début dexercice car les poumons ne peuvent pas extraire immédiatement lO2 dont ils ont besoin ; cela explique quil existe une période de déficit. Les 2 courbes (fréquences cardiaque et ventilatoire) sont similaires : augmentation jusquà un plateau. La capacité à répondre immédiatement à un exercice est conditionnée par la forme physique.
4°) Redistribution de lalimentation sanguine
Cf. schéma 3 p.3
Cest la répartition du flux sanguin en fonction de leffort (le 1er chiffre est en mL). Lors dun effort, lessentiel de loxygène est redistribué au niveau des muscles par une augmentation très importante du débit sanguin, aux dépens de labdomen, dont le débit attribué diminue.
Constance du débit sanguin
Augmentation du débit sanguin
Diminution du débit sanguin
Au cours de leffort, les 3 activités cardiaque, ventilatoire et vasculaire sajustent. Chacune agit de concert avec les autres, mais quels sont les facteurs qui conditionnent cette régulation ?
II Régulation du rythme cardiaque au cours dun exercice musculaire
1°) Anatomie et cycle cardiaque
Cf. schéma 1 p.4
Une systole est une contraction. Une diastole est un relâchement.
Après leur remplissage, les oreillettes se contractent pour que le sang aille dans les ventricules. Les valvules se ferment. La pression augmente dans le ventricule car le volume sanguin augmente et le ventricule ne peut augmenter sa taille. La sang est éjecté dans le artères.
Cf. schéma 2 p.4
Le nud sinusal-auriculaire est un tissu électrique. Lexcitation se propage à toutes les oreillettes, qui se contractent alors. Les branches du faisceau auriculo-ventriculaire permettent de propager linflux des oreillettes aux ventricules.
Le cycle cardiaque est donc :
Un pace maker
Une vague auriculo-ventricualire
Un frein vagual
2°) Notion de débit cardiaque (Q°C)
Deux paramètres conditionnent le débit cardiaque : la fréquence cardiaque (Fr) et le volume déjection systolique (VES).
mL / min Q°C = VES . Fr
3°) Régulation des paramètres Fr et VES au cours dun exercice
Cf. schéma 3 p.4
Au cours dun effort, le VES et la Fr augmentent, donc le débit cardiaque augmente. Mais au moment où le VES naugmente plus, la FC continue à augmenter et donc le Q°C également.
4°) La régulation nerveuse du rythme cardiaque
Cf. schéma 5 p.4
Sans activité cérébrale, la FC est à 90 battements par minute.
Le système nerveux végétatif contient 2 systèmes : le système parasympathique qui produit lacétylcholine et le système orthosympathique qui produit la noradrénaline.
Cf. schéma 2 p.5
Le système parasympathique diminue la FC. Les mécanorécepteurs et barorécepteurs envoient des influx nerveux (indiquant une diminution de la FC) qui remontent jusquau bulbe rachidien. Pour diminuer le rythme cardiaque, il faut ralentir lactivité électrique du cur par un influx nerveux.
Le système orthosympathique augmente le rythme cardiaque.
5°) La régulation humorale du rythme cardiaque
La régulation humorale se fait par les hormones. Il existe donc 2 types dinfluence pour réguler le rythme cardiaque : la régulation nerveuse et humorale.
Cf. schéma 6 p.6
La contraction musculaire favorise le retour veineux (pompe musculaire).
III Régulation vasculaire au cours dun exercice musculaire
1°) Anatomie de larbre vasculaire
Cf. schéma 2-3 p.6
Les veines sont très élastiques.
2°) Notion de Partérielle et de vasomotricité (loi de Pouseuille)
Cf. loi de Pouseuille p.6
R = résistance à lécoulement ou pression artérielle
r = rayon dun vaisseau
Mu = viscosité du sang
L = longueur du vaisseau
Si le diamètre du vaisseau varie, la pression artérielle varie très fortement (positivement ou négativement) et de façon 16 fois plus importante (car r4 = 16r)
La vasomotricité est la régulation du diamètre des vaisseaux sanguins.
3°) Régulation de la vasomotricité au niveau des artérioles
Cf. schéma 4 p.6
4°) Régulation locale des réseaux capillaires
Cf. schéma 1 p.6
Il existe un niveau local de régulation du diamètre des vaisseaux. Pour des besoins locaux, on peut réguler la distribution du sang au niveau dun organe.
IV Régulation ventilatoire au cours dun exercice musculaire
1°) Anatomie de lappareil respiratoire et cycle ventilatoire
Cf. schéma 1 p.7
Le diaphragme est responsable des cycles expiratoires et inspiratoires. Cest un muscle capital pour la respiration.
Cf. schéma 2 p.7
