L'énergétique
musculaire .
Comme nous le savons ,les muscles sont d'importants consommateurs
d'énergie. Nous nous intéresserons donc à la provenance de cette énergie.
La principale source d'énergie de l'organisme est l'ATP
: Adénosine triphosphate (ATP), molécule présente dans tous les organismes
vivants, principale source d'énergie immédiatement disponible pour l'activité
des cellules.
L'ATP est un produit du métabolisme cellulaire, dans des organites
spéciaux appelées mitochondries. Comme les fonctions d'échange énergétique
de l'ATP et les fonctions catalytiques (accélérateur) des enzymes sont intimement
liées, l'ATP se comporte comme une coenzyme. La partie adénosine de la molécule
est constituée d'adénine, composant azoté (également l'un des principaux composants
des gènes), et de ribose, sucre ayant cinq atomes de carbone. Trois unités
de phosphate (triphosphate), chacune composée d'un atome de phosphore et de
quatre atomes d'oxygène, sont rattachées au ribose. Les deux liaisons entre
les trois groupes de phosphate sont hautement énergétiques, ce qui signifie
qu'elles sont relativement faibles et libèrent leur énergie dès que les enzymes
les rompent. À la libération du dernier groupe de phosphate, la molécule d'ATP
devient une molécule d'ADP (adénosine-diphosphate). La majorité des réactions
qui demandent de l'énergie à l'intérieur des cellules sont assurées par la
conversion de l'ATP en ADP!; ces réactions sont les signaux nerveux, le mouvement
des muscles, la synthèse des protéines, et la division cellulaire. Généralement,
l'ADP récupère rapidement la troisième unité de phosphate pour reformer de
l'ATP, sous l'action du cytochrome qui est un pigment protéique et qui reforme
la liaison en utilisant l'énergie apportée par l'alimentation. Dans les cellules
cérébrales et musculaires des vertébrés, un excédent d'ATP peut se combiner
avec la créatine et constituer une importante réserve d'énergie.
Elle se présente de la façon suivante :
La réaction de l'hydrolyse est :
+H2O
----> P + A-P-P
+énergie mécanique
et chaleur (30.5kJ)
La molécule
A-P-P
ou ADP va régénérer la dernière
liaison afin de reformer une molécule d'ATP. Cette réaction
est possible grâce à l'enzyme d'ATP hydrolase .
Il existe 3 types de réactions qui vont intervenir pour produire
l'énergie indispensable à l'activité physique.
I)Les
réactions anaérobies.
1-La réaction anaérobie alactique(dette en O2).
Elle permet une restauration immédiate de l'ATP .En effet, lors
de contraction très brèves , de l'ordre de quelques secondes ,le taux d'ATP
dans le muscle reste constant. Il existe donc un processus de restauration
immédiat de restauration de l'ATP. Il ne nécessite pas d'oxygène et se réalise
sans formation d'acide lactique ,d'où son nom de voie anaérobie alactique.
Cette réaction met en jeu la phosphocréatine (créatine + P).Cette
molécule est dégradée en libérant 43 kJ par mole.
Cette filière est donc utilisée lors d'effort cours de type
explosif comme les sauts ,les lancés ,l'haltérophilie.
Créatine-H2O
---> molécule de glucose (hydrolysable )
L'énergie nécessaire à la régénération de la dernière liaison
est fournie par l'ATP.
2-La réaction anaérobie lactique.
Lorsque la demande en ATP dépasse les possibilités de la voie
précédente(durée supérieure),l'organisme utilise la voie anaérobie alactique
. Lors de cette réaction ,la cellule musculaire utilise les molécules organiques
mise en réserve dans son cytoplasme.(utilisation de la molécule de glycogène
) Cette production énergétique se déroule en 3 étapes :
Hydrolyse du glycogène :
Glycogène + H2O
---> molécule de glucose (hydrolysable)
Glycolyse :
II)Réaction aérobie (apport d' O2).
Lorsque la concentration musculaire se prolonge ,l'organisme accroît l'alimentation
en dioxygène des muscles par augmentation du débit sanguin. La voie aérobie
des oxydations respiratoires dans les mitochondries se met en route.
La capacité de cette voie est immense puisqu'elle dispose de l'ensemble
des réserves énergétiques de l'organisme et que l'utilisation des métabolites
par oxydation s'effectue avec un très bon rendement en ATP. En revanche ,si
sa durée peut être très longue ,son intensité est limitée par l'approvisionnement
des cellules en dioxygène ,lui-même soumis aux possibilités des appareils
respiratoire et circulatoire. Cette filière est utilisée lors d'efforts longs,
elle caractérise les épreuves d'endurance comme le marathon, le 1500 mètres
nage libre ,le ski de fond.
Acide pyruvique( acide gras )+ O2 ----->CO2
+ H2O +énergie de 36 ATP
On trouve différents types de fibres musculaires dans les
muscles squelettiques, les unes mieux adaptées à des efforts prolongés
mais peu puissants; d'autres, à des efforts intenses mais brefs; d'autres
encore que l'on qualifie habituellement d'intermédiaires. Les premières, baptisées
fibres lentes (ou de type I), sont de petit diamètre et très vascularisées.
Elles contiennent de nombreuses mitochondries et peu de glycogène. le terme
"lentes" vient de la lenteur relative de la conduction nerveuse dont
elles sont la cible et, partant, des caractéristiques des motoneurones qui
les innervent. Ces fibres fonctionnent en aérobie et ont un taux de myoglobine
élevé, d'où leur couleur rouge. Elles sont très endurantes, mais peu puissantes.
Elles se situent surtout dans les muscles posturaux, ceux qui assurent l'équilibre.
C'est le cas du soléaire, par exemple, un muscle du mollet qui contient plus
de 80% de fibres lentes. A l'opposé, il y a aussi les fibres dites rapides
(ou de type IIB ) localisées dans les muscles pâles ou carrément blancs en
raison du très faible taux de myoglobine, comme par exemple le droit antérieur,
un des chefs du quadriceps. Ces fibres sont de grand diamètre, pauvres en
mitochondries et peu vascularisées. Elles se caractérisent en outre par leur
richesse en glycogène et fonctionnent en anaérobie. Elles sont à la fois très
puissantes et très fatigables. Entre les fibres lentes et les fibres rapides,
on trouve les fibres IIA ou fibres intermédiaires. Celles-là ont une couleur
rosé et sont à la fois rapides et résistantes à la fatigue. Leur double appareillage
enzymatique, oxydatif et glycogénique, leur permet de faire face àtoutes les
sollicitations. En fonction de l'entraînement ces fibres sont également capables
de se modifier lentement en privilégiant certaines filières. Le muscle est
relativement plastique. Il a été souvent démontré que l'entraînement en endurance
transformait des fibres rapides en fibres lentes. En revanche, la transformation
inverse est plus difficile à réaliser. Du moins chez l'homme. Car, chez l'animal,
on est déjà parvenu à des résultats assez remarquables. Comment cela se fait-il?
Probablement parce que l'animal de laboratoire est soumis à un travail répétitif
continu, tandis que chez l'homme, l'en-traînement est noyé dans une activité
quoti-dienne essentiellement posturale. Quoi qu'il en soit, on ne peut pas
fondamentalement bouleverser l'ordre de la génétique qui commande la répartition
des trois types de fibres. Au cours de la vie, il peut également se produire
des changements. Le nombre de fibres reste ainsi relativement constant jusqu'à
l'âge de 40 ou 50 ans où il commence à décroître. Mais, comme toujours, tout
dépend des sollicitations .
On peut résumer les différents types de fibres à
travers ce tableau :
L'énergie nécessaire à l'activité physique est fournie aux muscles par l'organisme
à travers 3 types de réactions qui dépendent de la nature de l'activité . Il
existe 3 types de fibres musculaires correspondant à ces 3 filières
.