Comprendre les filières énergétiques

décembre 14, 2012 dans Conseils par Marcoach

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