Métabolismes anaérobie et aérobie
Voici un article qui explique quelques bases pour mieux comprendre comment fonctionne notre organisme lors d'un effort musculaire. Ceci en particulier pour répondre aux questions de Geoffrey, même si d'autres articles apporteront plus de réponses. Comme je compte poster quelques articles sur le sujet de l'entrainement, il faut bien commencer par cela!
Source d'information: Livre de Frédéric Grappe "Cyclisme & Optimisation de la Performance" (livre que je conseille pour tous ceux qui veulent comprendre & améliorer leur technique d'entrainement).
Autres sources d'infos que je trouve intéressantes:
- Forum "Entrainement" de www.julmtb.com (ne pas hésiter à poser des questions)
- Le site d'Yvan Borcard: http://www.premiumwanadoo.com/ivanborcard/
- Le site Sport Passion: http://www.sport-passion.fr/
- Le site de Lapierre (rubrique "Entrainement"): http://www.cycles-lapierre.fr/lapierre/fr/actualites/velo/?rubrique=entrainement
- Le site de bugno: voir lien sur la page d'accueil
- Quelques logiciels intéressants: http://www.awsoft.net/cyclo/calculs/montee.htm
1- Les différents carburants du muscle:
En fait, le seul carburant utilisé par le muscle est l'ATP. Le problème, c'est que la concentration en ATP est présente dans le muscle pour quelques contractions seulement. L'ATP doit donc être reconstitué au fur et à mesure de l'effort, et ceci grace à des carburants secondaires qui sont:
En fait, on distingue normalement l'anaérobie "alactique" et l'anaérobie "lactique". Je ne vais pas rentrer dans les détails, mais ce métabolisme est dit "anaérobie" car la production d'ATP (pour alimenter les contractions musculaires) ne nécessite aucun apport d'oxygène.
En complète aérobie (avec oxygène), la transformation des glucides en ATP (la glycolyse) a un rendement trés important. Elle constitue la principale source d'énergie des sports d'endurance, et ne produit pas d'acide lactique.
Ce sont les triglycerides qui sont utilisés par l'organisme pour fournir de l'ATP aux muscles. Ils sont stockés dans le tissu adipeux, le muscle et le foie (10 à 12 kg de réserves pour un homme). Les lipides aprés transformation (lipolyse) apportent plus de kCal que les glucides, mais leur oxydation nécessite plus d'oxygène.
Des expériences ont été menées sur des sportifs, pendant un effort de 5h en aérobie (intensité moyenne de 60% de la PMA). La consommation des glucides et lipides pour mener à bien cet effort ont été mesurées. Cela donne les résultats suivants (cela donne des règles générales):
5- Le métabolisme protéique (des protéines):
Au dela de 60minutes d'effort, on considère que l'oxydation des protéines représentent 3% à 15% de la dépense totale d'énergie. Les protéines (acides aminés) permettent, par une série de transformation, de créer, dans le foie, du glucose qui passe dans le circuit sanguin et parvient ainsi au muscle. Ce glucose est alors utilisé par les métabolismes décrits ci-dessus pour fournir de l'ATP aux muscles. Ce type de dégradation des protéines produit de l'ammoniaque et de l'urée. Concernant ce dernier déchet, il justifie à lui seul de bien s'hydrater pendant et aprés l'effort.
Le renouvellement des protéines est inhibé pendant l'effort. Il ne peut se faire qu'en période de repos, mais aprés l'effort, la synthèse protéique est plus élevée qu'à la normale pour récuperer ces pertes plus rapidement.
=> C'est pourquoi les boissons ou autres poudres diététiques de récupération comprennent des protéines, et en particulier des acides aminés.
6- Récupération des réserves énergétiques:
La créatine:
Ce carburant s'épuise trés rapidement (10s) mais est utilisé sur les sprints ou accélérations violentes. Mais de la même façon, il ne faut que 2mn environ de récupération pour reconstituer 85% des réserves, et 8 mn pour 97%. Attendre 10 mn entre 2 attaques ou sprints, et bien callé dans les roues, doit donc être suffisant pour ce type d'affort court mais trés intense.
Le glycogène:
Tout dépend le type d'entrainement:
Source d'information: Livre de Frédéric Grappe "Cyclisme & Optimisation de la Performance" (livre que je conseille pour tous ceux qui veulent comprendre & améliorer leur technique d'entrainement).
Autres sources d'infos que je trouve intéressantes:
- Forum "Entrainement" de www.julmtb.com (ne pas hésiter à poser des questions)
- Le site d'Yvan Borcard: http://www.premiumwanadoo.com/ivanborcard/
- Le site Sport Passion: http://www.sport-passion.fr/
- Le site de Lapierre (rubrique "Entrainement"): http://www.cycles-lapierre.fr/lapierre/fr/actualites/velo/?rubrique=entrainement
- Le site de bugno: voir lien sur la page d'accueil
- Quelques logiciels intéressants: http://www.awsoft.net/cyclo/calculs/montee.htm
1- Les différents carburants du muscle:
En fait, le seul carburant utilisé par le muscle est l'ATP. Le problème, c'est que la concentration en ATP est présente dans le muscle pour quelques contractions seulement. L'ATP doit donc être reconstitué au fur et à mesure de l'effort, et ceci grace à des carburants secondaires qui sont:
- La créatine, premier réservoir d'énergie immédiatement disponible, mais seulement 10s environ.
- Les glucides (glycogène musculaire et hépatique). Avec un bon entrainement, ces réserves sont de 45 mn à 1 heure au seuil anaérobie. On les estime également à 2000 kCal, ce qui correspond environ à 500g de glycogène.
- Les lipides (graisse/triglycérides), qui fournissent une grande quantité d'énergie, mais lors d'exercice à intensité réduite, sous le seuil anaérobie. On les estime à 70 000 kCal chez un homme de 70 kg! Mais cett énergie est moins facilement disponible que les glucides.
- Les protéines, disponibles par catabolisme des acides aminés. Celles-ci sont utilisées lors d'efforts longs, et fournissent 5 à 10% de l'énergie nécessaire lors d'exercices prolongés en endurance (d'ou l'intérêt pour la récupération de compenser aussi ces pertes).
En fait, on distingue normalement l'anaérobie "alactique" et l'anaérobie "lactique". Je ne vais pas rentrer dans les détails, mais ce métabolisme est dit "anaérobie" car la production d'ATP (pour alimenter les contractions musculaires) ne nécessite aucun apport d'oxygène.
- Le métabolisme anaérobie alactique permet la création d'ATP à partir de la créatine. Cette transformation ne nécéssite pas d'oxygène, et permet de brusques variations deniveau de dépense d'énergie, mais sur de courtes périodes de temps (15 sec environs - pics de puissance 12 fois supérieurs à la puissance en phase aérobie).
- Le métabolisme anaérobie lactique permet la création d'ATP à partir du stock de glucides. Mais cette consommation de glucides s'effectue sans oxygène. Dans cette transformation de glucide en ATP, il y a création d'acide lactique. L'acide lactique se dissocie ensuite rapidement pour donner un sel: le lactate. Ce métabolisme permet de disposer rapidement de puissance mais la limite est la production de cet acide lactique, qui est un poison pour le muscle. En effet, l'augmentation de sa concentration dégrade au fur et à mesure la transformation des glucides en ATP (la glycolyse), la performance du muscle se verra donc progressivement diminuée.
En complète aérobie (avec oxygène), la transformation des glucides en ATP (la glycolyse) a un rendement trés important. Elle constitue la principale source d'énergie des sports d'endurance, et ne produit pas d'acide lactique.
- La glycolyse augmente de manière exponentielle avec l'intensité de l'effort. Les réserves de glycogène s'épuisent donc aussi de manière exponentielle avec l'intensité. Lorsque le stock de glycogène est épuisé, le taux de sucre dans le sang diminue alors, pour provoquer une hypoglycémie.
- Pour prévenir cette hypoglycémie, il faut ingérer du glucose pendant l'effort. Il est conseillé pour les efforts longs (cela dépend de l'entrainement) d'ingérer 25 à 30g de glucose par heure. L'idéal est de boire une boisson glycosée au rythme de 800ml par heure.
- Il convient de faire attention à l'absorption de glucose juste avant l'effort. 30g de glucose absorbés au repos apparait dans le sang entre 5 à 7 mn aprés, pour un pic au bout de 30 mn. La glycémie retourne à un taux normal au bout de 60 à 75 mn environ. Parallèlement, une hyper insulémie est observée. Celle-ci associée à un effort provoque alors une captation du glucose trés rapide, et un épuisement plus rapide. Il est donc conseillé de ne pas ingérer de boisson glucosée 1 à 2h avant un effort intense. Par contre, cette hyper insulémie n'existe pas si l'absorption avant l'effort est à base de Fructose. C'est pourquoi les boissons d'attente du marché sont toutes à base de Fructose.
Ce sont les triglycerides qui sont utilisés par l'organisme pour fournir de l'ATP aux muscles. Ils sont stockés dans le tissu adipeux, le muscle et le foie (10 à 12 kg de réserves pour un homme). Les lipides aprés transformation (lipolyse) apportent plus de kCal que les glucides, mais leur oxydation nécessite plus d'oxygène.
Des expériences ont été menées sur des sportifs, pendant un effort de 5h en aérobie (intensité moyenne de 60% de la PMA). La consommation des glucides et lipides pour mener à bien cet effort ont été mesurées. Cela donne les résultats suivants (cela donne des règles générales):
- La consommation des glucides augmente pendant une heure pour atteindre un pic au bout d'1 h environ. Ensuite, elle diminue régulièrement, pour une hypoglycémie qui s'installe au bout de 4h environ.
- La consommation des lipides augmente également aussi, mais celle-ci est de plus en plus importante avec le temps:
-
- Au bout d'1 h d'effort (au moment du pic de consommation de glucides), la consommation de lipides est 6 fois moins importante que celle des glucides.
- Au bout de 2 h environ, il y a équilibre entre la consommation des lipides et des glucides.
- Au dela de 2h, ce sont les lipides qui sont utilisés principalement.
- A partir de 4h, la proportion se stabilise à 3/4 de lipides pour 1/4 de glucides.
- => Une sortie avec objectif de "bruler" les graisses doit être effectuée à intensité moyenne (en aérobie), et doit durer plus de 2h30. En dessous d'1h, et même à faible intensité, ce sont surtout les glucides qui sont consommées par le corps.
5- Le métabolisme protéique (des protéines):
Au dela de 60minutes d'effort, on considère que l'oxydation des protéines représentent 3% à 15% de la dépense totale d'énergie. Les protéines (acides aminés) permettent, par une série de transformation, de créer, dans le foie, du glucose qui passe dans le circuit sanguin et parvient ainsi au muscle. Ce glucose est alors utilisé par les métabolismes décrits ci-dessus pour fournir de l'ATP aux muscles. Ce type de dégradation des protéines produit de l'ammoniaque et de l'urée. Concernant ce dernier déchet, il justifie à lui seul de bien s'hydrater pendant et aprés l'effort.
Le renouvellement des protéines est inhibé pendant l'effort. Il ne peut se faire qu'en période de repos, mais aprés l'effort, la synthèse protéique est plus élevée qu'à la normale pour récuperer ces pertes plus rapidement.
=> C'est pourquoi les boissons ou autres poudres diététiques de récupération comprennent des protéines, et en particulier des acides aminés.
6- Récupération des réserves énergétiques:
La créatine:
Ce carburant s'épuise trés rapidement (10s) mais est utilisé sur les sprints ou accélérations violentes. Mais de la même façon, il ne faut que 2mn environ de récupération pour reconstituer 85% des réserves, et 8 mn pour 97%. Attendre 10 mn entre 2 attaques ou sprints, et bien callé dans les roues, doit donc être suffisant pour ce type d'affort court mais trés intense.
Le glycogène:
Tout dépend le type d'entrainement:
- On peut considérer qu'aprés un entrainement court mais intense (plusieurs séries de 1mn à PMA, réalisées jusqu'à épuisement, par exemple), une grande partie du glycogène musculaire est resynthétisée dans les 4/5 premières heures (~55%), et la récupération est complète en 24h. Le glycogène stocké aprés un effort l'est dans les muscles en priorité. La resynthèse du glycogène s'effectue à partir du glucose ingéré pendant la phase de récupération, mais aussi à partir des lactates produits par l'effort (20%).
- Aprés un entrainement en endurance (entrainement long et intense, juqu'à épuisement des réserves de glycogène), tout dépend du mode d'alimentation. Même si l'alimentation est adaptée et fournit en quantité suffisante du glucose, la vitesse de stockage est plus lente (35% en 5h, 60% en 10h). Ensuite, il faut considérer encore 35h pour réobtenir 100% des réserves, soit 2 jours complets.
- => 48h, c'est donc le temps minimum de récupération aprés une course de plus de 3/4h.