Étiquette : Filières Energétiques

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Le rôles des fibres musculaires qui composent nos muscles.

Les muscles qui composent notre corps ne sont pas homogènes.  Ils se composent de différentes fibres (moteurs) qui par leur structure diffèrent légèrement, s’enclenchant de manière précise pour répondre à certaines intensités et certaines durées d’efforts en lien avec les filières énergétiques sollicitées .

Les fibres sont le moteur du mouvement ce sont elles qui convertissent l’énergie chimique (ATP) en énergie mécanique. En se rétrécissant elles entraînent la contraction musculaire.

Cette particularité confère aux muscles des caractéristiques spécifiques particulières.

Elle va entraîner une différenciation de la composition de vos muscles en fonction de votre génétique mais aussi du sport que vous pratiquez, afin de répondre au  mieux aux efforts que vous lui imposez. Si vous pratiquez un sport d’endurance vos fibres vont tendres à devenir endurantes, au contraire si vous pratiquez un sport explosif certaines de vos fibres seront plus spécialisées dans la vitesse de contraction et  auront une puissance importante.

On dit que les fibres musculaires sont asynchrones ce qui signifie que lors d’une contraction musculaire il n’y a jamais 100% de vos fibres qui sont utilisées pour produire du mouvement (sauf effort maximal en théorie). Et ce pour une raison d’économie, les fibres musculaires sont recrutées (utilisées) de façon à maintenir la meilleure contraction possible le plus longtemps possible. Pour cela elles se contractent de manière bien séquencées pour permettre la récupération de certaines, tout en continuant à produire du mouvement. La fatigue et l’arrêt de l’exercice provient donc de l’épuisement de la totalité des fibres qui composent le muscle. Car bien que travaillant de façons  séquencées celles-ci vont se relayer et pallier à l’épuisement de certaines jusqu’à l’arrêt complet de la contraction.

On dénombre trois types de fibres que l’on peut retrouver sous les classifications suivantes

  • Fibre rouge                     ou        de type 1
  • Fibre intermédiaire     ou        de type 2a
  • Fibre blanche                 ou         de type 2b et 2x

Les fibres de type 1

Ce sont des fibres dites lentes, elles sont longues et de faible diamètre (ce qui explique la morphologie des coureurs d’endurance qui ont une silhouette fine en raison d’une musculature toute en longueur du fait d’un pourcentage de fibre 1 très élevé).

Leur contraction est de l’ordre du « reflexe » on ne réfléchit pas à contracter ses muscles lombaires pour se maintenir debout ! Celles-ci servent majoritairement lors des efforts d’endurance et sont liées au métabolisme Aérobie. Elles permettent de développer une contraction musculaire faible mais ce sur une durée quasi illimité. Ce sont des fibres fortement vascularisées permettant un apport important de substrats, elles contiennent par ailleurs une teneur  importante en lipides (substrat de la filière aérobie).

Ces fibres sont majoritaires dans la composition musculaire, elle représente 50 à 60 % des fibres musculaires. Ce pourcentage s’explique en raison de la nature majoritaire des mouvements que nous effectuons. Ils sont de faible intensité et de longue durée (marcher, maintenir la posture debout, …)

Elles s’entraînent lors de longues séries à moyenne intensité ou grâce à du fractionné. Le but recherché étant d’épuiser la fibre pour qu’elle développe sa capacité de résistance à l’effort.

Les fibres de type de 2b

Ce sont les fibres diamétralement opposées aux fibres 1, elles sont courtes et de gros diamètre (ce qui explique la morphologie des sprinters, et de haltérophiles qui ont une silhouette avec des muscles imposants et tout en forme). Elles peuvent être contractées de façons volontaires. Ces fibres sont utilisées lors d’efforts très intenses et de courtes durées. Elles permettent de développer une contraction musculaire, une force, très importante, mais de ce fait elles sont très vite fatigables ; de l’ordre de quelques secondes d’efforts. Elles sont liées au métabolisme anaérobie alactique qui a les mêmes propriétés.

De fait elles sont faiblement vascularisées car elles ont peu besoin des substrats amenés par le sang hormis pour la resynthétisation moléculaire lors de la récupération, car elles utilisent majoritairement la phosphocréatine présente directement dans le muscle.

Elles représentent 30 à 35 % des fibres musculaires et sont principalement entraînées par les personnes cherchant à gagner en puissance. Pour ce faire il faut imposer aux muscles des contractions « violentes » proches du maximum de la personne sur un laps de temps très court moins de 6 sec et avec une récupération très importante entre les séries, entre 3 et 5 minutes pour permettre les resynthétisations quasi complètes de la phosphocréatine ; le substrat majoritaire lors de ces contractions.

Les fibres de type 2a.

On pourrait les appeler les « fibres bonus » car ce sont des fibres modulables de part leur composition et leur caractéristique qui se situent entre les 2 fibres détaillées précédemment.

Elles ont un diamètre moyen et permettent de développer une force conséquente.  Elles sont cependant rapidement fatiguées au bout de 30 à 40 secondes. Ces fibres sont en lien avec la filière anaérobie lactique, et sont développées par les coureurs de sprint long ou d’endurance courte (effort compris entre 1 et 3 minutes).

Il faut savoir qu’une fibre lente est et restera toujours une fibre lente, même en lui imposant un entraînement spécifique de sprint elle gardera ses caractéristiques. Elle pourra être un peu plus puissante et un peu moins endurante mais elle restera à vocation endurante. Et ce car la majorité des actions réalisée par notre corps ont ses propriétés, même pour Usain Bolt !

Une fibre rapide aura la même propriété elle ne pourra pas être transformée en fibre lente, même en lui imposant des entraînements d’endurance extrême. Et ce dans un but de survie, à tout  moment nous devons être capables de produire une action puissante et rapide sur une courte durée pour pouvoir s’éloigner d’un danger.

Les fibres « intermédiaires » elles, sont par contre modulables et pourront devenir significativement plus endurantes ou plus rapides suivant l’entrainement qu’elles subiront.

C’est donc sur ces fibres que tout l’intérêt va se porter lors de l’entrainement d’un athlète.

On va certes renforcer les qualités premières des fibres 1 ou 2, pour qu’elles soient respectivement soit plus endurantes soit plus puissantes, mais on va surtouts chercher à modifier les fibres intermédiaires pour augmenter le potentiel d’endurance ou de puissance de notre muscle.

Car  souvenez-vous que les fibres sont asynchrones.  Cela signifie que dans une optique de gain de puissance, si vous avez davantage de fibres capables de produire une contraction puissante, votre performance n’en sera que meilleure. Dans un cas de gain d’endurance, plus vous aurez de fibres endurantes capables de se relayer durant l’effort, plus vous pourrez maintenir cet effort longtemps.

Ces fibres composent 10 à 15% du muscle pour une personne non entraînée, pour les athlètes ce pourcentage viendra augmenter soit le pourcentage de fibre 1 soit le pourcentage de fibre 2 suivant leur pratique sportive bien qu’elles restent en réalité toujours des fibres intermédiaires. C’est simplement leur vocation qui est modifiée. Ce qui signifie que les changements obtenus peuvent être réversibles.

Abordons maintenant l’utilisation de ces fibres au sein du muscle lors de différents types d’efforts et ce pour une personne n’ayant pas des propriétés musculaires extrêmes.

Lors d’un exercice faible à modéré le pourcentage de fibres utilisées par le muscle passe de 0 à 40%  et 100 % de ces fibres sont de type 1.

Pour un effort modéré ++ le nombre de fibres utilisées par le muscle passe de 40% à 60 %, le pourcentage de fibre 1 passe de 100% a 80% et 20% de fibres intermédiaires se mettent en mouvement pour maintenir l’effort.

Lorsque l’effort tend à devenir maximal le recrutement des fibres musculaires tend vers les 100 %.

Le pourcentage de fibre 1 continuer à augmenter en valeur relative mais diminue en valeur absolue pour atteindre 60%, les fibres intermédiaires interviennent pour 20% et enfin les fibres de type 2b passent progressivement de 0 a 20%  plus l’effort se fait intense.

On peut donc noter que même lors d’un effort maximal, bien que la puissance provienne des 20% de fibres de type 2b, la majorité des fibres mises en action sont des fibres endurantes.

J’espère que ces informations vous permettront de mieux saisir le fonctionnement de vos muscles et vous permettront de façonner vos entraînement en fonction de vos objectifs.

N’oubliez pas toutefois que vos performances découlent majoritairement de vos facultés génétiques et donc de votre composition  musculaire naturelle.

A très bientôt

Marc

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Comprendre les filières énergétiques

Notre corps est un moteur hybride, il va utiliser différentes sources d’énergie suivant les contraintes physiques qu’il rencontre. Ce qui implique différents substrats (carburant : glucide, lipide, protide) et différents moteurs(fibre musculaire : de type 1, 2a et 2b) toutefois l’énergie produite par nos cellules proviendra toujours de l’ATP (adénosine triphosphate) ; les différents substrats permettant la resynthétisation de cette molécule.

On note que  la puissance de ces moteurs s’exprime K-cal sachant que 1K-cal représente l’énergie nécessaire pour élever la T° d’1 litre d’eau de 1 à 15 °C.

Le corps n’emmagasine jamais plus de 85 g d’ATP ce qui représente une source d’énergie faible puisque qu’elle permettra  d’effectuer un effort intense de seulement 1à 2 secondes..

Ceci explique que le corps est toujours entrain de resynthétiser cette molécule à partir des carburants dont il dispose.

L’Anaérobie  alactique.

Lors d’un effort intense ou au début de chaque exercice c’est la dégradation de la phosphocréatine et de l’ATP présent dans nos muscles qui va permettre la réalisation du mouvement.  On appelle cette filière l’anaérobie alactique. Ces substrats constituent une source d’énergie immédiate et disponible qui ne nécessite pas d’oxygène et ne conduit pas à la formation d’acide lactique. Cependant les réserves sont faibles et ne permettent pas de maintenir un effort intense (seulement 1à 5 secondes). On considère pour un sprint que 90% des réserves en phosphocréatine et 20% des réserves d’ATP sont utilisées lors des 5 premières secondes.

Ces réserves seront reconstituées à 80% en 1 minute de récupération si l’approvisionnement en O2 est suffisant. Ce qui justifie, lors de séances de sprint ou d’intervalle training, de prendre des récupérations d’au  moins une minute !

En résumé l’anaérobie alactique est une filière énergétique qui produit de l’énergie en absence d’O2 et sans production de lactate. Elle a une capacité très faible 3 à 5 secondes, mais une puissance très élevée qui s’élève à 4.01 Kcal.  Cette filière est utilisée pour  répondre aux efforts courts et intenses. Car n’ayant pas besoin d’O2 elle se met en place instantanément lors du début de l’effort.

Elle entraînera toutefois une dette en oxygène, qui sera rééquilibré lors de la récupération (voir article dette en O2).

On considère que c’est la filière énergétique des sprinters sur 80 et 100m, mais aussi celle des haltérophiles.

L’anaérobie lactique.

C’est la filière qui va venir relayer l’anaérobie alactique lorsque qu’au bout de 5 secondes celle-ci est épuisée.

Attention toutefois à ne pas penser qu’elle démarre au bout de 5 secondes, elle démarre elle aussi au moment où le corps se met en action cependant elle devient prioritaire au bout de 5 secondes environ.

La puissance de cette filière est plus faible (0.8Kcal) et entraîne l’accumulation de lactate qui va nuire à la performance du fait d’une augmentation du Ph musculaire (voir article : l’acide lactique).

Le substrat majoritaire est le glycogène (cellules glycémiques complexes composées de glucose qui sont facilement dégradées par l’organisme). La production d’acide lactique s’explique par le manque d’oxygène. Afin de pouvoir continuer à produire de l’énergie le corps va, par un mécanisme chimique complexe, réalisé en transferts d’ion H+  entre 2 molécules, du NadH+ vers l’acide pyruvique. L’acide pyruvique va devenir, avec cet ion H+, de l’acide lactique. Le NaD dépourvu de son ion H+ va pouvoir lui se replacer dans le cycle de dégradation du glycogène pour permettre à la production d’énergie de continuer.

En résumé l’anaérobie lactique est une filière énergétique qui produit de l’énergie mais qui resynthétise aussi de l’ATP. Elle se déroule sans oxygène ce qui entraîne la production de l’acide lactique. Elle permet d’approvisionner le corps sur des efforts de 20 à 30 secondes d’intensité élevé. Le substrat majoritaire est le glycogène.

On considère que c’est la filière énergétique des coureurs du 200 et 400 m, mais aussi des athlètes de short track (patinage de vitesse), des pistards. Pour généraliser, c’est la filière primordiale pour tous les exercices compris entre 1 à 3 minutes d’effort.

Leur performance s’explique par leur capacité à résister au lactate musculaire en évacuant celui-ci de leurs muscles vers la circulation sanguine et par l’entrainement en diminuant l’apparition des troubles liés à sa présence. En effet,  les expériences ont montré que l’effort maximal est stoppé par l’athlète avant que les réserves glycogéniques ne soit épuisées. On observe en revanche que l’augmentation du  lactate musculaire et sanguin conduit a l’arrêt de l’exercice.

L’aérobie

Voilà la filière énergétique majoritaire, c’est celle que nous utilisons au quotidien pour vivre.

Les substrats majoritaires sont le glycogène (cellules glycémiques complexes composées de glucose) le glucose et les lipides (matière grasse). L’un est épuisable et est considéré comme le facteur primordial de la performance dans les efforts d’endurance : le glycogène. Et l’autre est considéré comme « inépuisable » et jouera aussi un rôle important lors des épreuves les plus extrêmes.

L’aérobie est une filière énergétique qui produit une puissance relativement faible mais qui a une capacité très élevée voir « infinie » pour les plus grands athlètes. Elle va prendre le relais au bout d’environ 1minute des 2 filières citées précédemment.

La présence d’oxygène va permettre de resynthétiser les réserves d’ATP utilisées précédemment mais aussi de continuer à produire de l’énergie en grande quantité et ce tant qu’elle aura à sa disposition des substrats.

Ce qu’il faut savoir c’est que le glycogène, le glucose et les lipides sont utilisées en simultané lors d’effort d’endurance. Oubliées l’idée reçue qui dit que les graisses sont utilisées après 40 minutes d’efforts. Celle-ci provient en réalité du fait que le glycogène et le glucose sont des substrats épuisables contrairement aux lipides. En effet lors de la plupart des exercices au bout de 40 minutes les réserves deviennent faibles et les lipides deviennent de ce fait majoritaires dans la production d’énergie. Tout comme le glycogène et le glucose les graisses sont utilisées dès le début de l’exercice. Il faut cependant bien comprendre le fonctionnement de l’utilisation des substrats lors d’un exercice d’endurance.

Plus l’exercice d’endurance sera élevé plus le part du glycogène dans la production d’énergie sera prioritaire. A 80% de vo2max la part d’utilisation du glycogène peut-être 5 fois supérieure à celle observée à 25% de vo2max. Au delà de 90% de vo2max le glycogène sera pratiquement le seul substrat utilisé.

Lors d’un effort d’intensité modérée l’utilisation du glycogène est moindre celle-ci étant compensé par une augmentation de l’utilisation du glucose et des lipides.

L’utilisation du glycogène va dépendre aussi du type de fibre musculaire utilisé pendant l’effort (voir article : les fibres musculaires)

Cependant lorsque l’exercice se prolonge les réserves diminuent ce qui entraîne une utilisation plus importante des 2 autres substrats.

En ce qui concerne le glucose sa consommation par le muscle est doublée entre la 10ème et la 40ème minute d’un exercice modéré,  il contribue lors de cette période à environ 30% de la production d’énergie. Ce pourcentage peut augmenter à 40% si l’exercice se prolonge au-delà d’une heure jusqu’à 4 heures et plus. Le foie joue un rôle très important lors de l’effort d’endurance car c’est lui qui va gérer la glycémie et alimenter le système nerveux central pendant l’effort. Tout en dégradant des unités glycosiles contenues dans ces cellules et en synthétisant du glucose à partir de molécules véhiculées par le sang vers le foie comme par exemple le lactate (le déchet produit en début d’exercices devient utile à ce moment de l’effort).

Enfin, pour les lipides, bien que leur % dans la production d’énergie soit négligeable au début de l’exercice ou si celui-ci et à une trop grande intensité, son utilisation dépasse les 40% après 1 heure d’effort et devient majoritaire au bout de 4h. Les lipides utilisés proviennent soit du muscle lui-même où ils sont stockés sous forme de …, soit des réserves lipidiques.

Il ne faut toute fois pas oublier que les lipides seront par ailleurs utilisés lors de la récupération pour resynthétiser les réserves de notre corps. Ce qui en fait un substrat très important il ne faut pas l’oublier.

En résumé, la filière aérobie est la filière majoritaire dans la plupart des exercices que nous effectuons au quotidien. Elle est primordiale pour les athlètes d’endurance, qui vont chercher à obtenir des très grandes quantités de glycogène pour maintenir leur effort à une intensité élevée le plus longtemps possible.

Pour conclure, nous avons vu les 3 filières énergétiques qui permettent à notre corps de produire de l’énergie pendant l’effort, chacune répond à un besoin spécifique qui est liée à une intensité et à une durée d’effort. Chacune de ces filières s’entraîne et se développe de façon différente et il faut savoir que l’on ne peut pas à la fois être endurant et sprinter puisque les mécanismes pour répondre à ces contraintes sont très différentes.

Il faut par ailleurs savoir que génétiquement nous sommes tous plus enclin à être performant sur l’une de ces trois filières.Maintenant à vous d’adapter votre entraînement à vos besoins et à vos facilités

A très bientôt

Marc