Avant tout, faisons une petite cure de rappels :

 L’étude de la cellule, élément constitutif de tout être vivant, permet de mieux comprendre l’organisme et son fonctionnement. En effet, le fonctionnement de la cellule est représentatif de celui de l’organisme auquel elle appartient. Elle a 7 activités principales :

-             - Respire, absorbe de l’oxygène et rejette du CO2.

-             - Se nourrit et digère.

-             - Rejette des déchets.

-             - Bouge.

-             - Se reproduit.

-             - Grandit.

-             - Meurt.

Elle vie en symbiose (=elle prend et elle donne) avec son environnement.

La cellule est constituée de plusieurs éléments :

-       1 enveloppe : membrane cytoplasmique à la perméabilité sélective. Selon la cellule l’enveloppe prend différentes appellations.

-       Le cytoplasme : c’est le milieu fondamental dans lequel baignent les éléments de la cellule (sarcoplasme pour la cellule musculaire).

-       1 Noyau : pour les cellules qui sont nucléées (les globules rouges sont anucléés).

-       Les mitochondries : se sont des usines qui fonctionnent uniquement grâce à l’oxygène. Leur objectif est de fournir de l’énergie.

-       Les vacuoles : permettent les échanges osmotiques avec le milieu. Elles permettent de remettre à niveau l’équilibre entre le milieu intra et extracellulaire.

Toute cellule est le lieu d’une activité continue jusqu’à sa mort. Elle meurt soit après un laps de temps (cellules sanguines), soit quand elle n’arrive plus à trouver les éléments nécessaires à sa survie.

La cellule transforme tous ces nutriments, et toute cette transformation est appelée :

le métabolise = anabolisme (synthèse) + catabolisme (dégradation).

Physiologie musculaire

Quand le cœur bat, quand on digère ou quand on bouge une partie quelconque de notre corps, les muscles interviennent. Chez un sujet sédentaire, le muscle représente 40 à 50% du poids total du corps humain.

Fonction principal du muscle :

-        Produire des forces et mouvements en se contractant.

-        La contraction des muscles squelettiques placés sous le contrôle du système nerveux permet à l’homme de se déplacer dans son environnement, de le contrôler, de le modifier, saisir, interagir avec son environnement.

-        Le muscle permet aussi la régulation thermique et corporelle, il transforme l’énergie mécanique en énergie chimique

Il existe 3 types de muscles différents dans le corps:

-        Les muscles lisses appelés aussi « muscles à contractions involontaires »: Ils sont très endurants et sont gérés de façon autonome par le système nerveux (donc on ne les contrôle pas) et assurent le fonctionnement de la vie végétative. On les retrouve dans les parois des vaisseaux (contraction et dilatation permettant de réguler le flux sanguin), et ils interviennent dans les transports digestifs, l’émission de l’urine et dans l’accouchement par exemple.

-       Le muscle cardiaque: Il est lui aussi placé sous le contrôle du système nerveux autonome et assure la contraction du muscle cardiaque : le myocarde.

-       Le muscle squelettique : Ils sont aussi appelés « muscles du mouvement volontaire ». Ils s’insèrent sur les pièces osseuses et permettent l’interaction entre le corps et son environnement.

Bien que les structures des muscles lisses, cardiaques et squelettiques diffèrent quelque peu, ces  3 types de muscle ont le même mode de production de force.

Structure et fonction du muscle squelettique :

Le muscle squelettique est composé de 75% d’eau et 20% de protéines, le reste sont les autres substances : divers minéraux, graisses, sucres, acides aminés. Les protéines que l’on retrouve dans le muscle sont : actine, myosine (représentant plus de la moitié des protéines : 52%) et tropomyosine.

Quand nous pensons aux muscles, nous avons tendance à considérer chacun d’eux comme une unité à part. Ceci est normal dans la mesure où un muscle squelettique donne l’apparence d’agir comme un entité individuelle. Mais le système est beaucoup plus complexe que cela. En effet, chaque muscle est constitué de millier de cellules musculaires nommées fibres musculaires (cellule musculaire = fibre musculaire).

Ces fibres musculaires se distingue de la façon suivante :

Muscle rouge, fibre de type 1 (lente): Ils utilisent de l’oxygène pour fonctionner et sont peu volumineux. On dit qu’ils participent à la cybernétique du geste (fonctionne de manière très automatisé). Ce sont généralement des muscles profonds (le transverse, le grand droit). Ils sont peu fatigables. 

Muscle blanche, fibre de type 2 (rapide) : Ils peuvent travailler en aérobie mais aussi en anaérobie lactique et alactique. Ce sont le plus souvent des muscles superficiels (biceps, pectoraux). Ils sont très fatigables.

Structure d’un muscle squelettique :

·    Le muscle (= organe) : constitué de centaines ou de milliers de cellules musculaires, ainsi que de gaines de tissu conjonctif, de vaisseaux sanguins et de neurofibres.

·    Faisceau musculaire (=partie du muscle) : assemblage de cellules musculaires, séparées du reste du muscle par une gaine de tissu conjonctif.

·    Fibre (=cellule) musculaire : cellule multinucléée allongée d'apparence striée. La plupart s’étendent d’une extrémité à l’autre du muscle (elles peuvent par exemple attendre 35cm dans la cuisse…)

·    Myofibrille ou fibrille (organite complexe constituée de groupes de filaments) : élément contractile cylindrique ; les myofibrilles occupent la plus grande partie du volume de la cellule musculaire ; portent des stries, constituée de sarcomères placés bout à bout.

·    Sarcomère (=segment d’une myofibrille) : unité contractile, constituée de myofilaments (actine et myosine).

·    Myofilament ou filament : sont de 2 types (minces et épais) et constitués de protéines contractiles. Les épais = myosine et les minces = actines. Le raccourcissement du muscle est assuré par le glissement des filaments minces le long des filaments épais.

Ainsi les filaments d’actine et de myosine permettent la contraction musculaire c’est à dire que la tête de myosine va venir se coller à la fibre d’actine et grâce à l’ATP la tête de myosine va pivoter et ainsi la fibre d’actine va se tracter. L’ATP joue un rôle important dans le processus de la contraction musculaire !

Les filières énergétique:

 La réalisation d’une pratique sportive entraîne une dépense énergétique dont l’importance est fonction essentiellement de la durée et de l’intensité de l’effort.

Pour se mouvoir l’organisme transforme de l’énergie chimique (hydrolyse de l’ATP) en énergie mécanique. Ce composé phosphoré (l’ATP=adénosine triphosphate) est l’élément indispensable à la contraction musculaire et constitue le réservoir d’énergie cellulaire.

L’objectif de toutes ces filières c’est la production de l’ATP !

3 filières sont disponibles chez l’Homme avec une différence de temps au niveau de la création de l’ATP. La faible concentration de ce composé disponible immédiatement au sein de l’organisme musculaire ne permet de réaliser qu’un effort bref. Il apparaît donc nécessaire de remplir se réservoir au fur et à mesure que cela diminue. 3 processus vont intervenir pour assurer en permanence la resynthèse de l’ATP :

·    processus anaérobie alactique,

·    processus anaérobie lactique

·    processus aérobie.

Chaque processus est caractérisé par son substrat qu’il utilise pour produire cet ATP, par sa puissance, par sa capacité, par son rendement.

Howald a montré que toutes les filières énergétiques démarrent en même temps ! Ainsi à tout instant, la puissance développée reflète la somme de l’implication de chacune des 3 filières.

·    Notion de puissance et de capacité :

Ces 3 filières ont donc comme objectif commun de restituer, à partir de leurs combustibles, le seul carburant de toute cellule : l’ATP. L’hydrolyse de l’ATP fournit l’énergie nécessaire à tout travail. Il est primordial de bien différencier les notions de puissance et de capacité :

o   La capacité énergétique d’un processus : c’est la quantité totale d’énergie qu’il peut fournir.

o   La puissance énergétique d’un processus : c’est la quantité d’énergie consommée par unité de temps, ce qui n’est pas la même chose.

             Ceci nous amène à comprendre que tous les efforts soient des "puissances", autrement dit des débits d'énergie par unité de temps, que l'on a l'habitude d'appeler intensités. Un moyen simple pour bien comprendre la différence est de représenter schématiquement

                - la capacité par un réservoir,

                - la puissance par le carburateur,

             Quant à la durée c'est le rapport des deux, donc pour la même capacité plus le débit est élevé, plus l'effort est court et vice versa. Or, dès la moindre fourniture énergétique le carburateur est sollicité et dépense une certaine quantité d'énergie, autrement dit, il n'est pas possible de faire appel à l'un et pas à l'autre. Ce qui revient à admettre que ces deux notions sont inséparables fonctionnellement, ainsi sur le plan de l'entraînement on voit mal comment il sera possible d'agir sélectivement sur l'une ou sur l'autre, c'est obligatoirement sur les deux à la fois !

·         Les 3 filières énergétiques :

Lorsque l'on débute un effort physique, la filière alactique se met immédiatement en marche. Elle s'appuie sur les réserves d'ATP contenues dans les muscles et sur la créatine phosphate. Les autres filières vont alors devoir produire à nouveau de l'ATP pour reconstituer les réserves. Si la consommation d'oxygène au repos est faible, elle augmente progressivement à l'effort. Pour répondre à ce besoin, l'organisme va tenter d'apporter de plus en plus d'oxygène aux muscles. L'activité du système cardio-vasculaire augmente donc pour transporter de plus en plus d'oxygène : le rythme cardiaque et la ventilation accélèrent. Au bout d'un moment, le corps ne peut plus augmenter la vitesse du cœur et de la ventilation. Du coup, la production d'énergie va alors plafonner. On arrive au fameux seuil de la VO2 Max (Volume d'oxygène maximum). Ce seuil correspond aussi à la VMA (Vitesse Maximale Aérobie). A ce moment-là, si l'athlète veut durcir son effort à cette intensité, il va se trouver en dette d'oxygène. Le besoin d'énergie nécessaire va alors solliciter la filière anaérobie lactique. La production d'énergie a alors un coût. Elle ne peut se faire sans produire un déchet limitant l'effort : l'acide lactique. Plus l'effort va être intense et prolongé et plus la production d'acide sera importante. L'acidose va agir sur les muscles qui vont fonctionner de moins en moins bien. L'effort doit inéluctablement être diminué ou arrêté pour revenir à l'équilibre.

Ainsi sur chaque filière, il y a 2 choses à développer : la capacité et la puissance, qui sont pour simplifier l’endurance et la vitesse (je sais pour certains je blasphème mais nous sommes dans la simplification des choses !)

1-      Processus anaérobie alactique:

Ce processus correspond à un effort de très courte durée : 7 à 8 secondes max grâce à l’utilisation de l’ATP intramusculaire et la créatine phosphate. Ce processus se fait en absence de l’oxygène sans production lactate.

Durée : jusqu’à 15’’.

1-      Les substrats utilisés

Substrats support c’est la réserve d’ATP intramusculaire immédiatement disponible et la créatine phosphate (libère un phosphate pour venir se coller à l’ADP et fait de l’ATP) : ADP + Pi → ATP

2-      Les facteurs limitant du processus

Le stock limité d’ATP. Ce processus anaérobie alactique entraîne le processus anaérobie lactique

Exemple d’entraînement : C’est le système énergétique permettant de produire l’énergie lors d’un effort très court et très intense.  Ainsi son entraînement est relativement facile puisqu’il consiste dans des distances très courtes (sprint sur 40, 60m) avec une grande vivacité et une intensité à 100% (voir 120%). Exemple 10x 60m à vitesse max, et une récupération active de 3’ entre chaque répétition.

L’entraînement en puissance consiste en des sprints très courts (jusqu’à 60m), des exercices de réactivité, bref, tout ce qui est entre 0 et 7 secondes.

L’entraînement en capacité est relativement comparable mais sur des distances provoquant des temps d’effort de 7 à 15 secondes voir jusqu’à 25 secondes (60m, 100M voir 200m).

N.B : Ne pas oublier que le but est d’avoir une vitesse maximale, donc entre les séries un repos conséquent (= pour resynthétiser l’ATP) et une récupération active pour que les vitesses soient réellement les plus importantes possibles. 

 2-      Processus anaérobie lactique:

 Dans ce processus, c’est la dégradation du glycogène que va permettre de produire de l’ATP. Le problème de ce processus, c’est que l’on dégrade du glycogène sans utilisation d’oxygène. Cela induit alors une production d’acide lactique.

Durée : entre 45’’ et 2’.

1-      Les substrats utilisés

La transformation se fait comme suit :

Glycogène (C₆H₁₂O₆) → glucose → 2 molécules acide pyruvique → lactate (qui n’a pas le temps d’être assimilé dans le cycle de Crebs = donc pas d’utilisation d’oxygène ici) qui va être transformé en acide lactique par une enzyme « lactate déshydrogénase » → Chaque fois qu’il y a transformation il y a production d’ATP.

2-      Les facteurs limitant du processus

Le principal facteur limitant est l’accumulation de déchets : L’augmentation de concentration en acide lactique provoque une diminution du pH : la fibre ne peut alors plus se contracter.

Exemple sur piste : Ce système est producteur d’énergie lors des 400 mètres voir des 800 mètres.
Mais il produit le fameux déchet acide lactique qui limite la pratique ...

Méchant ??? Pas autant que cela car l’acide lactique est également un substrat énergétique, il est utilisé pour fournir de l’énergie et provoque également la mise en marche de système de production d’énergie !

On sait maintenant qu’un sportif de haut niveau pourra produire plus d’acide lactique qu’un coureur lambda. Simplement avec l’entraînement, le corps réagit en proposant la mise en place de systèmes tampons qui permettent de limiter les effets négatifs de l’acide lactique. Et c’est cela la capacité lactique ! C’est s’entraîner pour mettre en place ces fameux système-tampons.

Travail en puissance anaérobie lactique : C’est un travail sur la vitesse entre 300 et 600 mètres sur piste. Alors nous pouvons proposer un travail sur 6 x 500m avec un repos conséquent (R=3’), actif et complet pour permettre de travailler la vitesse maximale sur 500 mètres et donc être à 100 % de ses capacités pour aller le plus vite possible à chaque répétition. Le but de la série sera de faire le même temps sur les 6 répétitions.

 Autre exemple, nous pouvons travailler dans le but d’améliorer sa vitesse sur 400 mètres (coureur de 400). Bien sur un travail en fractionné sera intéressant dans ce cas de figure (fractionné le 400 mètres en 4x100m avec une récupération de 5 voir 10 secondes entre chaque 100 mètres) il permettra de vraiment travailler cette vitesse maximale sur 400 mètres. Par la suite, le but sera de complètement supprimer les temps de repos entre chaque 100 mètres pour arriver à l’amélioration globale du 100 mètres.

Travail en capacité anaérobie lactique : Le but est de provoquer la mise en place de ces système-tampons pour résister à la fatigue musculaire que provoque l’acide lactique. Ainsi un travail sur 600 mètres (voir 800m) peut être intéressant. Le but est d’avoir l’intensité la plus grande possible et de répéter le meilleur temps possible à chaque répétition. 5 à 6x600 mètres, Repos 1min30 repos passif. Il faut provoquer la fatigue et ainsi se battre contre celle-ci. Ce sont des séries relativement dures physiquement et psychologiquement. Il faut « se sortir les tripes » !

Egalement avec le même principe de fractionné on peut proposer du 4x(4x200m) fractionné avec uniquement 5s de repos en les 200 et 1’30’’ entre les séries. On travaillera ainsi la résistance de sa vitesse maximale sur le 800 mètres.

3-     Processus aérobie

Plus on va dans la durée de l’effort, plus l’organisme à besoin d’oxygène pour avancer. C’est cette oxygène qui va permettre la synthèse de l’ATP à partir des substrats disponibles : lipides, protides.

La transformation se fait suivant la formule suivante (simplifiée) :  glycolyse → acide pyruvique → acétyl-Coenzyme «a ». Ce dernier est oxydé à l’intérieur de la mitochondrie puis, par un ensemble de réaction appelé cycle de Crebs, synthétise de l’ATP.

Le muscle peut s’il a du temps utiliser les acide gras libres provenant de la dégradations des triglycérides se trouvant dans le tissus adipeux, dans les tissus musculaires et dans le sang (Béta- oxydation).

1-      Les substrats utilisés

Glycogène, lipide, protéine

2-      Les facteurs limitant du processus

La PMA, VMA (car on accumule l’acide lactique, dette oxygène), aspect psychologique, douleurs musculaires…

Exemple:

             Travail en capacité aérobie : C’est sûrement la chose la plus simple à développer ! Il suffit simplement de courir a une intensité relativement moyenne, mais le plus longtemps possible.

Ainsi 2 méthodes s’offrent à nous : soit -la méthode des efforts continus (= 1H30’ footing à 120-130puls/min) soit la méthode des efforts intermittents : c’est à dire des 10x800m, 40x200m, 6x1200m, 5x200m, etc ... Mais si l’on veut cibler le processus capacité aérobie, il faut des efforts en globalité longs avec une intensité moyenne (essoufflé sans plus, facilité technique, impression de bien être et de pouvoir continuer l’exercice très longtemps).

             Travail en puissance aérobie : La puissance est quelque chose de plus difficile à développer puisque pour développer une vitesse de course, il faut être au maximum de ces possibilités ! Je pose une question à tout le monde : COMMENT S’ENTRAINER A ALLER PLUS VITE ALORS QUE L’ON EXECUTE UN EXERCIVCE A DES VITESSES QUI NE SONT PAS MAXIMALES ? A un moment donné, pour aller plus vite, il faut "mettre les mains dans le cambouis" si l’on veut progresser. N’oublions pas que l’objectif en compétition, c’est aller le plus vite possible du départ à l’arrivée, et ce, quelque que soit la distance (5000m au marathon). Et là un autre débat surgit sur la question de volume à réaliser à l’entraînement. Je serais tenté de répondre : il faut, à l’entraînement, LA QUANTITE DE QUALITE (faire beaucoup certes mais surtout faire bien). Si l’on ne se force pas à aller au maximum de ses possibilités LORSQUE L’ENTRAINEUR LE DEMANDE la progression ne se fera pas ou que très peu !

             Bref, pour développer cette puissance il faudra donc des moyennes maximales (pour la distance bien sûr = c’est une vitesse relative). Le repère de travail est la VO2max, qui sera déterminée à partir de tests réalisés sur tapis ou sur le terrain (test Luc Léger, Cooper…). A partir de là, vous prenez la moyenne par 400 mètres ce qui vous donne une indication de rythme.

On prend l’exemple d’un coureur qui se prépare pour un 10Km. Sa VMA est de 18Km/h et son objectif est de 41’, soit 4’15’’ au 1000m (Notons que la VSA c’est la vitesse de seuil anaérobie correspond à 80% de la VMA). N.B : Le seuil anaérobie est le point à partir duquel le mode d'oxygénation change, c'est-à-dire qu'à ce niveau d'intensité, la filière anaérobie lactique commence à entrer dans la production d'énergie. Il est étroitement lié à la VMA (environ 85% de celle-ci).

             Nous pouvons donc alors proposer des séries de type 2x6x400 à VMA avec 15 secondes de repos soit 1’20’’ au 400m. Puis avec l’amélioration (donc avec l’entraînement) nous proposerons des séries plus difficiles, par exemple 5x800 à VMA -5s (donc pour l’exemple les 2x6x400 en 1’15’’  r=15s). On pourra donc varier le temps d’exécution dans les séries et les temps de repos. Bien sûr, on pourra passer à des 4x800m puis 3x1200m etc ... En gros l’objectif est de travailler vers l’objectif final qui dans ce cas là est un 10000 mètres. Il faut donc d’abord travailler la vitesse après avoir trouver un objectif réalisable, puis travailler la résistance de cette vitesse en augmentant la distance par répétition et en diminuant aussi les temps de repos.