Physiologie

2 Mars 2011

Bioénergétique de l’exercice physique
Présentation générale Tout exercice musculaire résulte de la coopération de processus physiologiques et mécaniques. Commande nerveuse Activation musculaire (Potentiel d’action : Dépolarisation) Relargage du calcium (Réticulum sarcoplasmique) Hydrolyse de l’ATP (Myosine ATPase) Pi+ADP Fo (Force max.) Vo (Vitesse max.)

ATP

Puissance

Lacontraction musculaire est rendue possible par la transformation d’une énergie chimique en travail grâce à l’interaction (glissement) des filaments d’actine et de myosine (myofilaments fins et épais). INTERETS DE L’ADENOSINE TRI-PHOSPHATE (ATP) L’ATP est la seule molécule connue dont l’énergie puisse être utilisée immédiatement lors de la contraction. La dégradation de l’ATP avec productiond’énergie correspond à une hydrolyse, c’est-à-dire une décomposition avec fixation d’eau : ATP + H2O ? ADP + P + Energie Où ADP correspond à l’Adénosine Di-Phosphate et Pi à l’ion phosphate et Energie à une quantité d’énergie qui sera utilisée soit dans d’autres réactions chimiques, soit pour fournir du travail et de la chaleur. Ce sont les liaisons phosphate qui contiennent de l’énergie. P ~ P ~ P. Cetteréaction nécessite un catalyseur : myosine ATPase contenue dans la myosine. Hydrolyse de l’ATP ATP + H2O ? ADP + Pi + E ? Travail (20-25%) + Chaleur (75-80%)
Enzyme Myosine ATPase

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Bioénergétique de l’exercice physique
L2 STAPS 2010-2011 Séverine F

Toute réaction chimique nécessite un catalyseur = les enzymes. Dans le cas de la contraction musculaire, c’est la myosine elle-même quihydrolyse l’ATP (activité ATPase de la myosine) et qui engendre la force ou produit le travail (formation des ponts actine myosine). L’association dans une même molécule de myosine des capacités d’hydrolyse de l’ATP et de production de travail assure un couplage idéal entre les phénomènes chimiques et mécaniques. Les réserves d’ATP sont très faibles (environ 4 à 7 mmoles.l-1) et ne permettent enthéorie que quelques contractions. La poursuite de l’exercice exige la resynthèse de l’ATP. Le muscle dispose de réserve d’énergie non directement utilisable, sous forme de phosphocréatine, de glucides, de lipides. Le muscle possède une réserve d’énergie mais pas disponible directement. Il n’est pas intéressant de stocker l’énergie sous forme d’ATP car son poids moléculaire est trop élevé (507g) pourla quantité d’énergie utilisable. Il est plus intéressant de stocker l’énergie sous la forme de molécule où le rapport « poids moléculaire / énergie utilisable » est plus faible : – Phosphocréatine – Glycogène – Lipides Ce rapport « poids moléculaire / énergie utilisable » plus faible présente cependant des désavantages : – L’énergie stockée sous cette forme ne peut plus être utilisée directement.- Certains métabolites (acides lactique …) perturbent l’homéostasie. – Le métabolisme est limité par d’autres facteurs (apport en oxygène …). Trois métabolismes énergétiques permettent la resynthèse de l’ATP au cours de l’exercice : – Anaérobie alactique – Anaérobie lactique – Aérobie CARACTERISTIQUES DES DIFFERENTS METABOLISMES ENERGETIQUES Chacun de ces trois métabolisme est défini par : – Soninertie, c’est à dire sa « lenteur » d’entrée en activité – Sa puissance ou nombre de molécules d’ATP par seconde qu’il peut resynthétiser, c’est à dire son débit d’énergie (quantité d’énergie par unité de temps) Ex : Ouverture robinet – Sa capacité ou quantité totale de molécules d’ATP resynthétisés, c’est à dire la quantité maximale de travail qui peut être effectué grâce à ce métabolisme Ex :Taille du réservoir Par ailleurs, il est important de connaître la vitesse de récupération des métabolismes anaérobies : – Rapidité de la reconstitution des réserves de phosphocréatine. – Vitesse d’élimination de l’acide lactique. La connaissance de l’inertie, de la puissance et de la capacité de chacun des trois processus énergétiques ainsi que leur récupération permet d’évaluer l’importance…