Métabolisme énergétique - Nicolas AUBINEAU

Ma pratique en rééducation cardiaque et respiratoire m'a donné une grande expérience que je partage avec vous.

Métabolisme énergétique

metabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétique, ensemble des réactions chimiques au niveau des cellules de l’organisme, comprend dans sa globalité trois grandes voies biochimiques pour la synthèse d’ATP fonctionnant simultanément dans des proportions différentes selon l’activité physique et/ou sportive pratiquée : la phosphorylcréatine (voie anaérobie alactique), la glycolyse (voie anaérobie lactique) et la chaîne respiratoire au niveau de la mitochondrie (voie aérobie).

L’ATP ou Adénosine Tri-Phosphate est la molécule énergétique de base du vivant, carburant unique de la contraction musculaire. C’est sa production qui permet par la suite qu’il y est contraction du muscle, et donc le mouvement du sportif dans son environnement. Avec un poids moléculaire élevé, cette molécule n’est pas intéressante sur le plan « poids/énergie utilisable », c’est pour cela que l’organisme préfère la produire en direct à partir de substrats intéressants comme le glycogène (forme de stockage du glucose dans les muscles et le foie) ou les graisses (lipides).

 

Concrètement, en partant des voies les plus courtes et les plus intenses pour la production d’énergie :

La voie Anaérobie Alactique (AA)

Elle utilise le pool des phosphagènes (ATP, phosphocréatine PCr) comme substrat. Comme son nom l’indique, l’oxygène n’intervient pas dans les réactions (anaérobie) et il n’y a pas de production d’acide lactique (alactique). De faible capacité mais avec une forte puissance, les réserves en phosphagènes sont essentiellement musculaires et minimes (avec environ quatre fois plus de PCr que d’ATP) au niveau des fibres rapides (Iia notamment.). Elle est efficiente dès le début de l’exercice et pour des intensités maximales. Limitée par la quantité disponible par le pool de phosphagènes, sa durée de couverture de puissance est très faible, quelques secondes (jusqu’à une trentaine de secondes), intéressante pour les sports explosifs, courts et intenses, nécessitant puissance, force et vitesse comme le sprint, les lancers ou les sauts. La récupération nécessite quelques minutes. Son entraînement requiert des répétitions d’exercices de quelques secondes à une trentaine de secondes et l’acquisition d’une certaine masse musculaire.

La voie Anaérobie Lactique (AL)

Elle utilise comme substrat énergétique le glucose issu du glycogène musculaire via la glycolyse anaérobie au niveau des fibres rapides (Iia et b). Il n’y a toujours pas de présence d’oxygène, son débit, plus bas, mais sa capacité plus grande que la voie AA permet une durée de couverture un peu plus importante (quelques dizaines de secondes à quelques minutes) pour des exercices toujours maximaux. Les facteurs limitants sont l’augmentation de la lactatémie associée à la diminution du pH, modulant les activités enzymatiques néfaste à une contraction musculaire optimale. La récupération globale demande un minimum d’une heure. Afin de développer cette filière, les exercices sont fractionnés, avec répétitions d’exercices de 20 secondes à 1 minute 30, 2 minutes, alternés avec des récupérations passives de durée supérieure au temps de travail effectif. Son développement est ciblé pour les sports de demi-fond à forte composante résistance, comme le 400-800m en athlétisme ou la majorité des épreuves de natation, sports de combat (judo, lutte, karaté…).

La voie aérobie

Cette filière se réalise exclusivement en présence d’oxygène et à partir de deux substrats : le glucose (muscles, foie et néoglucogénèse hépatique à partir d’acides aminés) et les acides gras (muscles et tissu adipeux ++) utilisés par les fibres musculaires lentes (I) et intermédiaires (Iia). Les réserves sont assez importantes. Par phénomènes d’oxydation, cette voie produit essentiellement de l’eau et du dioxyde de carbone associé à une production de chaleur. C’est la voie royale pour les sports d’endurance, de fond comme les marathons, triathlons, ultra, cyclisme. Cette filière assure la totalité de l’apport d’énergie sur ces épreuves d’une grande capacité mais avec un débit plus faible que les deux voies précédentes. La récupération est allongée, allant de quelques heures à plusieurs jours selon la charge d’entraînement ou de compétition supportée par l’athlète. La Puissance Maximale Aérobie (PMA) représente le débit maximal d’oxygène (VO2 max) limité par les capacités de l’organisme à prélever, transporter et distribuer l’oxygène nécessaire à la réalisation de l’exercice. Parmi ces facteurs limitants, on peut citer le débit ventilatoire (VE, volume d’air ventilé par minute), le débit cardiaque (Q, volume de sang éjecté par le cœur par minute), la densité capillaire périphérique ou encore la conductance de l’oxygène entre les différents compartiments.

Pour un athlète de 75kgs, on estime les réserves en triglycérides au niveau des adipocytes (cellules graisseuses) entre 10 et 15kgs, au niveau musculaire, 300g, les réserves en glycogène musculaire et hépatique respectivement aux environs de 500-600g et 100-150g. Enfin, une fourniture d’énergie exogène sous forme glucidique vient compléter ces substrats et est fonction de l’alimentation de l’athlète pendant l’effort.

A titre d’exemple, pour une activité sportive comme l’athlétisme, la fourniture d’ATP anaérobie est majoritaire jusqu’à des courses d’une distance de 800m. Ensuite, plus, l’épreuve s’allonge, plus la part aérobie augmente au détriment de l’anaérobie.

 

Applications pratiques pour vos entraînements :

  • Pour des épreuves « explosives », inférieures à 10 secondes, on travaille prioritairement la puissance explosive en réalisant des départs de sprint à intensité maximale, effectués sur quelques secondes (maximum une dizaine de secondes) entrecoupés de périodes de récupération complète de plusieurs minutes (3 à 5 minutes).
  • Pour des épreuves « intermédiaires » en résistance de quinze-vingt minutes au plus, on axe le travail sur la PMA (Puissance Maximale Aérobie). Les répétitions se réalisent entre 5 et 10 minutes à une intensité proche du VO2max et les récupérations sont brèves, inférieures à 1 minute, en passif.
  • Sur un modèle plus en intensité, afin d’améliorer la tolérance à l’acidose du sportif, on cherchera à accentuer les répétitions sous forme de sprints de durée effective inférieure à la minute, les récupérations quant à elles seront longues, plusieurs minutes (maximum de 5 minutes), en mode passif ou actif.
  • Enfin, le dernier niveau, pour la grande majorité en mode aérobie, vise à développer la résistance à la fatigue et l’entraînement à l’endurance aérobie (EA : durée pendant laquelle un sportif peut entretenir un effort à un pourcentage élevé possible de son VO2 max, submaximal) et sur le temps (1h30 à plusieurs heures).

 

En conclusion

Toutes ces voies biochimiques, intervenant à des degrés différents selon les caractéristiques de l’entraînement ou de l’épreuve (intensité, durée,…) sont sujettes à déplétion en amont et donc réplétion en aval. Ainsi, les processus de récupération restent la clé de voûte de votre binôme « bien-être/performance » sur une saison sportive, tant sur les plans nutritionnels (diététique avant/pendant/après) que mécaniques (contention, massages, étirements, cryothérapie…) et psychiques (sophrologie, méditation, …).

 

« Enfin, gardez toujours à l’esprit que chaque sportif est unique et que les caractéristiques individuelles de chacun font que l’environnement (diététique, psychologique, technique, tactique,…) ne sera jamais identique et donc « ce qui s’applique pour une personne ne s’applique pas forcément pour le partenaire d’entraînement ». Il n’y a pas de modèle standard pour tout le monde! 🙂 »

 

Nicolas AUBINEAU
Diététicien Nutritionniste du sport et en clinique
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Métabolisme énergétique
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Je vous propose un éclairage simple sur les différentes voies de synthèse d'énergie au sein de l'organisme en action.
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Un commentaire pour “Métabolisme énergétique
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