Au niveau musculaire l’énergie est délivrée par le dégradation d’ ATP en ADP avec libération de 7,3kcal/liaison
Il existe des réserves d’ATP dans le muscle pour quelques secondes puis celles-ci doivent être reconstituées.
Elles le sont en premier grâce à la réserve que représente la créatine phosphate dont il existe des réserves dans le muscle pour quelques dizaines de secondes : source d’énergie anaérobie alactique.
Au delà la source d’énergie provient de l’ATP produite lors de la glycolyse anaérobie lactique qui permet des efforts de quelques minutes (deux à trois minutes)
Puis ce sont les mécanismes de production d’énergie par glycolyse aérobie qui entrent en jeu.
En fait ce bel ordre n’est que rarement respecté et c’est l’ensemble des mécanismes qui sont mis en jeu en même temps avec des proportions qui dépendent de l’intensité de l’effort et de sa durée. Il existe tout de même un décalage de la mise en jeu des mécanismes aérobies par rapport au début de l’effort avec constitution d’une dette d’oxygène remboursée à l’arrêt de l’effort.
Pour des efforts de moyenne intensité aux alentours ou au dessous du seuil ventilatoire 1 la dette et le remboursement de la dette sont équivalents sur le plan quantitatif
Pour des efforts pratiquement maximaux voire supra maximaux le remboursement de la dette risque d’être plus important que la dette si les efforts s’accompagnent d’une augmentation de la température centrale.
Pour des efforts sous maximaux mais peu intenses le remboursement peut éventuellement être inférieur à la dette car le cycle de Krebs fonctionnant à une vitesse en adéquation avec la rapidité de la glycolyse anaérobie, pendant l’effort le sujet à le temps de consommer les lactates produits pendant les 2 à 3 minutes de décalage avant la mise en route des mécanismes aérobies.
Par ailleurs dans le muscle il existe une certaine inhomogénéïté des cellules musculaires qui fait que certaines sont à leur activité maximale alors que d’autres sont encore en dessous ; ainsi à l’échelon de l’organisme entier le fait de commencer à voir une accumulation de lactates ne veut pas dire que l’on soit arrivé à la VO² max.
Par ailleurs pour des efforts intenses on peut voir la glycolyse anaérobie fonctionner plus rapidement que le cycle de Krebs ce qui aboutit à une accumulation de lactates qui seront métabolisés dans le cycle de Krebs lors de l’arrêt de l’effort. Mais dans l’immédiat cette accumulation de lactates provoque une acidose donc une production de CO² plus importante que la consommation d’O² d’où un décrochement de la ventilation externe qui se majore : on se trouve dans la zone de transition aéro-anaérobie , au seuil d’adaptation ventilatoire, ou seuil ventilatoire 1 ou seuil de dyspnée. Le taux de lactates qui est au repos de l’ordre de 1nmol/l est à ce seuil aux alentours de 2nmol/l ; pour des efforts plus importants on attend un seuil appelé seuil ventilatoire 2 ou le taux de lactates atteint environ 4 nmol/l.
Devenir des lactates au cours de l’effort : sur un effort maximal produit jusqu’à épuisement le taux de lactates atteint est sensiblement le même chez des sujets entraînés et non entraînés de l’ordre de 15 à 20mmol/l ; cette accumulation de lactates aboutit à un arrêt de l’effort par épuisement du fait de l’acidose.
Si un effort de même intensité est fait mais par paliers d’une minute entrecoupés de récupération la lactacidémie obtenue est la même et pourtant la personne peut poursuivre son effort ; en fait le taux de lactates musculaire à le temps de descendre lors des phases de récupération alors que son passage retardé dans le sang fait monter sont taux en continu. Ainsi dans les épreuves d’effort triangulaires le taux maximal de lactates n’est pas perçu à la fin de l’effort mais trois ou quatre minutes après la fin de l’effort.
Selon le niveau d’effort les substrats énergétiques utilisés ne sont pas les mêmes : théorie du cross point : pour des efforts faibles sous le seuil ventilatoire ce sont essentiellement les lipides qui sont dégradés, au niveau du seuil le facteur limitant est représenté par les réserves de glycogène musculaire, au dessus du seuil l’effort devient plus dépendant des glucides et l’effort s’accompagne d’une production de lactates ; ainsi ce point de transition du passage de l’utilisation des lipides aux glucides pourrait correspondre au seuil lactates.
En fait le modèle réel est celui illustré sur le schéma suivant :
A partir de ce concept on a commencé à s’intéresser aux réentraînements à l’effort des patients atteints de maladies métaboliques.
On fait dans ce cas des épreuves d’effort par paliers de 6 minutes pour laisser le temps au quotient respiratoire de s’équilibrer, épreuves faites à jeûn ; en fonction du quotient respiratoire on sait à tout moment si le sujet métabolise plutôt des lipides ou des glucides.
Equations de Peyronnet :
Glucides = 4,585 Vco² - 3,2255 Vo2
Lipides = 1,7012Vco² + 1,6949 Vo²
Quel que soit le sujet pour un effort d’une intensité donnée la consommation d’oxygène est la même celle-ci dépendant exclusivement de l’intensité de l’effort fourni avec un rapport constant de 10,3ml O² par watt fourni.
Ce que change l’entraînement c’est la VO² max donc la puissance maximale que peut fournir le sujet ainsi que le seuil lactique par rapport à la Vo²max.
sujets sédentaires :25ml/mn/kg de Vo² max
cyclistes confirmés 70ml/mn/kg
coureurs de fond 90ml/mn/kg
sujets entraînés amateurs 40ml/mn/kg
la Vo²max augmente jusque vers 20 ans puis se stabilise entre 20 et 30 ans puis diminue.
Notion de capacité aérobie maximale : la VO²max ne donne pas nécessairement un reflet complet de la capacité à l’effort d’un sujet ; ainsi chez des marathoniens on observe que les meilleures performances ne sont pas forcément corrélées à la Vo²max ; le problème est également de savoir combien de temps on peut tenir un effort sous maximal ; ceci traduit la capacité aérobie maximale. Pour un effort au niveau de la Vo² max on ne tient en moyenne pas plus de 3 à 4 minutes ; plus on descend en dessous du niveau de la Vo²max plus on peut maintenir un tel effort longtemps.
Les facteurs intervenants dans la capacité maximale aérobie sont la VO²max, les réserves musculaires en glycogène, les substrats utilisés selon le niveau de l’effort.