Que sont les filières énergétiques ? (suite)

filière énergétique 2
Le

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L’importance de la notion de seuil

Une fois que les capacités de la filière aérobie sont dépassées et dans l’impossibilité de fournir l’énergie utile, le système anaérobie lactique prend le relais avec, pour effet néfaste, la production d’acide lactique et l’arrêt rapide de l’effort. Il est donc intéressant pour un athlète de connaître la zone de transition aérobie/anaérobie avec la fréquence cardiaque et la vitesse de course correspondante. Il pourra s’efforcer de rester en deçà de cette zone et éviter l’accumulation d’acide lactique qui, comme on l’a vu précédemment, entraînerait l’épuisement.

Pour déterminer ce seuil anaérobie on dispose de deux moyens :
- le prélèvement sanguin avec mesure des lactates à chaque palier de l’effort, le seuil anaérobie sera atteint à une concentration de lactates correspondant à 4 mmol/l. L’inconvénient de cette méthode est qu’il faudra arrêter le tapis à chaque palier (pour faire les prélèvements) ce qui entraîne des difficultés de réadaptation pour stabiliser la fréquence cardiaque et la ventilation au redémarrage du tapis ; de plus, cette valeur de seuil de 4 mmol/l peut varier sensiblement d’un sujet à l’autre ;
- le seuil ventilatoire : à partir du seuil anaérobie, il existe une augmentation de l’acidité musculaire et sanguine qui provoque une augmentation de la production de gaz carbonique et donc, une augmentation rapide de l’évacuation pulmonaire de CO2 avec une hyperventilation réflexe bien visible lors des tests d’effort en laboratoire grâce au quotient respiratoire QR (cf. lexique).

Que se passe-t-il en course ?
Au cours d’un effort comme la course à pied, les trois voies énergétiques vont se mettre en route pour fournir l’ATP et donc l’énergie nécessaire au fonctionnement du muscle.
La voie anaérobie alactique se met immédiatement en route, relayée par la voie anaérobie lactique le temps que la voie aérobie soit efficace, ceci grâce à l’apport d’oxygène par la ventilation : ce processus peut demander plusieurs minutes.
Les poumons ne pouvant pas fournir l’oxygène instantanément au sang et donc aux muscles, il existe une phase d’adaptation appelée « dette d’oxygène » avant d’atteindre une ventilation efficace (second souffle). Cette dette sera payée à l’arrêt de l’effort par l’essoufflement.
En pratique lors d’une course on aura :
- un début facile : filière anaérobie alactique ;
- une phase plus difficile (2 à 3 minutes) ou l’on cherche un peu son souffle (dette d’oxygène) : filière anaérobie lactique ;
- une phase d’équilibre plus facile : filière aérobie ;
- enfin, à l’arrêt, un moment d’hyperventilation qui compensera la dette d’oxygène du début.
Un échauffement avant une sortie permet d’atteindre la phase d’équilibre plus rapidement.

Filière

Utilisation
Mise en route

Provenance de l’ATP

Temps d’épuisement

Type d’effort

Durée de restauration du stock

Anaérobie alactique

Immédiate

Créatine-phosphate en stock dans les muscles

5 à 7 secondes

Bref
Intense
(sprint sur 60 m)

15 à 30 minutes

Anaérobie lactique

Quelques secondes

Glycogène musculaire et hépatique

Selon l’exercice,
1 à 3 minutes si exercice intense

Intense 1 à 2 minutes (400 m) ou de résistance

Quelques minutes

Aérobie

Quelques minutes le temps pour le système ventilatoire de fournir l’O2 nécessaire

Oxydation du glycogène et des lipides

Quasi inépuisable

Effort d’endurance,
Jogging, vélo

Quelques secondes

Les définitions importantes à retenir

VMA : la vitesse de course à laquelle la VO2 max est atteinte.
Quotient respiratoire ou QR : correspond au rapport de la consommation de gaz carbonique par la consommation d’oxygène ; il est de 0,75 au repos, de 1 au niveau du seuil et de 1,1 à VO2 max.
Lactatémie : c’est la concentration d’acide lactique dans le sang produit par le système anaérobie. Au repos, sa valeur est de 1 mmol/l, de 4 mmol/l au seuil et peut atteindre 25 mmol/l lors d’effort intense tel qu’un 400 m.
VO2 : l’oxygène consommé par minute d’exercice et par kilo de poids ; il est exprimé en ml/kg/min.
Seuil anaérobie : c’est le niveau maximal d’exercice où l’on conserve un état métabolique aérobie stable. Cela permet de maintenir un exercice de longue durée sans accumulation de lactates.
Capacité aérobie : le pourcentage de la VO2 max atteinte au seuil anaérobie ; il varie de 60 à 95 % en fonction du niveau de l’athlète.
Voie anaérobie : ne nécessite pas d’oxygène pour fonctionner.

Le VO2 Max fait le marathonien

Le VO2 Max représente la quantité maximale d’oxygène que l’organisme peut prélever dans l’air (par la respiration pulmonaire), transporter (par la circulation du sang), et consommer (par les muscles) par unité de temps. En résumé, plus cette valeur sera élevée, plus l’individu concerné sera capable de maintenir longtemps, à vitesse élevée, un effort d’endurance.
Au cours d’un exercice à la difficulté croissante, sur un tapis par exemple, la consommation d’oxygène augmente de façon linéaire alors que la vitesse atteint une valeur maximale limite qui n’augmente plus, même si la vitesse du tapis est augmentée. Cette valeur limite est la VO2 max. La vitesse de course correspondant à cette limite est appelée vitesse maximale aérobie (VMA) ; plus la VO2 du sujet sera importante, plus la VMA sera élevée et meilleur sera l’athlète dans des sports de la filière aérobie type marathon (voir tableau ci-dessous).