La filière Anaérobie Alactique

Cet article est le numéro 4 sur 7 du dossier Adaptation énergétique à l'entraînement
Vous avez aimé, dites-le !

    La filière de la force et de la vitesse

    Lorsque les efforts sont importants, maximaux, ils ne durent que quelques secondes (jusqu’à 7 secondes environ). On utilise alors principalement l’énergie immédiatement disponible (l’ATP) et nécessitant que très peu de transformation (la phospho-créatine).

    La filière énergétique de la phospho-créatine

    L’effort maximal possible avec les stocks en ATP intramusculaire est de très courte durée (2 à 3 secondes selon Hochachka, 1992). Ainsi, il convient d’apporter une solution de synthèse de cette dernière pour poursuivre l’exercice physique. Nous retrouvons en premier lieu la filière Anaérobie Alactique pour cet apport d’énergie supplémentaire.

    Il s’agit de la courbe noire du schéma 1.

    Fonctionnement

    Son fonctionnement se fait à partir de la phospho-créatine (ou phosphoryl créatine=PC). C’est la filière permettant la plus grande force-vitesse puisque utilisable par toutes les fibres musculaires et d’une grande rapidité de dégradation. Nous entendons souvent que c’est la filière des fibres rapides car la force-vitesse de ces fibres est très nettement supérieure à celles des fibres I (lentes), les rendant quasi inexistantes dans l’implication de l’activité musculaire. Mais elles participent à l’effort.

    Durée

    Les réserves en PC sont telles que l’effort maximal ne pourra pas excéder environ 7 secondes (généralement 3 secondes, arrivant à 7 pour les athlètes les plus entraînés). Après ce temps d’effort, un trop grand nombre de fibres musculaires se trouvent dépourvues de stock, engendrant une chute de la vitesse de déplacement.

    Si l’effort maximal est poursuivi le plus longtemps possible, les stocks en PC seront épuisés en 15 secondes environ, pouvant monter à 30 secondes pour les athlètes les plus entraînés (Hultman, 1967). La filière Anaérobie Alactique n’interviendra plus après si l’effort maximal est prolongé.

    Si l’effort initial n’est pas maximal, l’utilisation des réserves en PC pourra se stabiliser (resynthèse de la PC au cours de l’effort physique) et donc permettre une utilisation prolongée sur plusieurs minutes (Rossiter, 2002). Ceci ne serait possible que lorsque l’effort est suffisamment faible pour permettre un plateau de VO2 (la Créatine issue de la filière AA et celle provenant du foie rentrent alors dans la mitochondrie pour en ressortir sous forme de PC).

    Différence des fibres lentes et rapides

    Cela devient très intéressant lorsque les études nous montrent que ce système de va et vient se fait naturellement et de manière prépondérante dans les fibres de type lent (oxydatives) et s’améliore avec l’entraînement du point de vue du rendement mitochondriale (entraînement aérobie).

    Ce rendement pouvant être également amélioré dans les fibres rapides (entraînement aérobie ET entraînement de vitesse-force), nous pouvons ainsi anticiper la possibilité d’améliorer le processus énergétique en combinant vitesse et aérobie (Il ne faut pas oublier l’entraînement de vitesse pour les sports d’endurance et inversement).

    Cela rejoint les différents travaux montrant l’amélioration de la synthèse de la Créatine en PhosphoCréatine grâce aux entraînements endurants (Quirstorff, 1992 – Trump, 1996 – Bogdanis, 1996).

    Différence entre les fibres rapides et très rapides

    Il est toutefois important de noter que malgré cet aspect aérobie dans la resynthèse de la PC, la différence initiale des stocks de PC entre les fibres I (oxydatives) et les fibres II est très faible. Par contre, la différence entre les fibres de type IIa et IIB est, quant à elle, significative (+25% de PC dans les fibres IIb par rapport aux fibres IIa, Karatzaferie, 2001).

    Le fonctionnement de la filière anaérobie alactique

    Comment se fait la synthèse de l’énergie ?

    L’équation de fabrication de l’énergie à partir de la PC est : PC+ADP+nrj→Créatine + Phosphate+ NRJ

    Vidéo issue de la chaine Youtbe Axislab.

    Cette énergie sera utilisée pour produire un ATP à partir d’un ADP et d’un Phosphate.

    La source d’énergie

    Ainsi, la première source de resynthèse (ou production d’ATP) est la phosphorylcréatine (PC). Il s’agit de la matière première de la filière AA. En s’hydrolysant avec la PCK (enzyme Phosphorylcréatine kinase), la PC et l’ADP forme une ATP et un C (Carbone).

    Quantité de baisse des stocks

    La baisse de concentration de cette PC va jusque à environ 20% environ pour le muscle travaillant (pour les exercices les plus intenses).

    Cette limite pourrait être due à 3 facteurs :

    • Baisse du PH musculaire (accumulation des protons H+) que nous verrons plus tard, est potentiellement responsable de la resynthèse de la PC (et l’on ne peut à la fois synthétiser et dégrader).
    • Augmentation des taux d’AMP, d’IMP, de NH3 et NH4 (dont nous allons voir l’usage)
    • La chute des réserves en PC à un niveau avoisinant les 20% (=limite de sécurité).

    Les limites de la déplétion en Phospho-créatine

    Contrairement à la chute des stocks d’ATP, la baisse de la PC est fortement liée au régime de contraction. Ainsi, un effort concentrique pourra provoquer jusqu’à 3 fois plus de baisse de PC qu’un effort excentrique avec la même charge (-61% contre -19%, Bonde-Petersen, 1972). Il n’y aura par contre pas de différence significative entre un effort isométrique et un effort dynamique (Harris, 1977) également à l’opposé de l’usage des stocks en ATP. Toujours à l’opposé de la déplétion des stocks en ATP, la baisse de la PC sera plus importante dans les fibres de type II (Karatzateri, 2001).

    Durant des efforts maximaux et de très courtes durées, d’autres phénomènes interviennent pour produire de l’énergie. Ces phénomènes sont marginaux pour la production de force. Néanmoins ils induisent l’utilisation accrue des autres filières énergétiques, rendant ainsi progressivement la filière AA minoritaire puis inexistante.

    Pourquoi cette variation dans la déplétion ?

    Ceci permet de conclure que la déplétion de la PC est liée à un retard de la phosphorylation oxydative (Timmons, 1998) donc que la baisse de la PC est significative d’un déficit des voies aérobies. La déplétion de la PC sera ainsi directement liée à la performance force/vitesse.

    Parmi ces phénomènes marginaux, l’organisme est capable de produire de l’ATP grâce à 2 molécules d’ADP (sans passer par la PhosphoCréatine). Cela n’est possible que lors d’efforts limites : très intenses (Soderlund et Hultman, 1991 – Spriet, 1987, Tulson, 1995) ou prolongés (MacLean, 1991). Ceci ne peut-être que très faible (marginalisation) car l’ADP libre et disponible dans le muscle ne correspond qu’à 3-5% de l’ADP présente puisque celle-ci se fixe sur les protéines contractiles (Newsholm et Beis, 1996).

    L’AMP (Adénosine MonoPhosphate) ainsi obtenue (ADP+ADP–>ATP+AMP) se modifie en IMP (Inosine MonoPhosphate) produisant de l’ammoniaque (NH3) qui sera éliminé en 10 minutes environ après l’exercice (Graham, 1990).

    Durant l’exercice, le NH3 se fixe sur le glutamate permettant un effet tampon du PH intramusculaire.  L’activation de ce cycle (AMP–>IMP) est directement liée à la déplétion de la PC (Sahlin et Katz, 1991) et à la chute du PH local aux environs de 6,4 (Hellsten, 1999). MacLean (1991), a montré que les efforts sous maximaux n’induisent pas cette activité AMP-IMP (la production d’AMP pour les efforts prolongés donc sous-maximaux provient de l’usage des Acides Aminés pour produire de l’énergie, voir plus loin).

    Par la suite, l’IMP sera transformée en Inosine puis en Acide urique (Burian, 1905 – Hellsten, 1994, 1999). Ainsi, cette transformation peut amener à une chute équivalente à 44% de la perte en ATP (permettant de limiter une baisse trop importante du ratio ATP/ADP) et provoquer jusqu’à 7% de perte d’adénosine dans la cellule musculaire (Hellsten, 1999). Ceci s’accentuera dans un effort de type Interval Training à Haute Intensité ou H.I.I.T. (Stahis, 1999) et est très localisé dans les fibres de type rapide (Brault et Terjung<, 2001).

    La reconstitution des stocks en Phospho-créatine

    L’utilisation du glucose

    L’Adénosine étant un puissant vasodilatateur, cette perte d’Adénosine (sortie de la cellule) permettra une hyper vascularisation locale permettant une amélioration de l’oxydation et un afflux de glucose dans la cellule musculaire. Chaque gramme de glucose apportant 3 grammes équivalent d’eau, nous retrouvons ici le phénomène connu des Culturistes : la congestion musculaire = engorgement d’eau et de glucose des muscles travaillés durant une séance spécifique en musculation.

    La durée de la réplétion

    La réplétion des stocks de PC se fait en 3-4 minutes (JR Poortmans, 1986).

    En fait, cette réplétion s’effectue en 2 phases : les +-20 premières secondes très rapides (82% de restockage) puis les +-170 secondes environ pour les 18% restant (Harris, 1976). Ces chiffres sont des approximations variables selon le type d’exercices (l’isométrie augmentant les temps de récupération, montrant que le blocage sanguin durant l’exercice induit des variations dans la récupération ultérieure).

    L’intervention de l’oxygène

    Ceci est également aux chiffres de remboursement de la dette en Oxygène (02) : celle-ci possède également 2 phases. La composante rapide de l’ordre de 25 secondes puis la composante ultra-lente.

    Nous observons ici la première implication du métabolisme oxydatif (filière AE) dans les autres filières : la récupération des réserves en PC et ATP implique une bonne capacité de fonctionnement de l’AE.

    La baisse du PH

    Une autre composante semble intervenir dans la reformulation de la PC : son enzyme PCK. À l’état neutre (PH=7), la PCK n’intervient pas.

    Lors de l’exercice, le PH cellulaire chute. Cette chute de PH (avoisinant les 6.4 dans le cas d’intensité très importante) semble favoriser l’activité de la PCK. Ainsi, l’élimination rapide des protons (H+) provenant de l’activité glycolytique se fait rapidement au début, engendrant une remontée du PH, remontée réduisant le fonctionnement de la PCK (justifiant les 2 temps de réplétion de la PC).

    Modalités de récupération de la filière anaérobie alactique

    De là, on en déduit que la réplétion des réserves en PC après l’exercice nécessite à la fois la présence d’oxygène et également une acidification de la cellule.

    Elle se fera alors en 2 temps : une phase rapide de l’ordre de la vingtaine de seconde puis une phase plus lente pouvant aller jusque 5 minutes (variable selon le type d’effort, sa durée et l’état de fatigue).

    La déplétion ne durera que quelques secondes (de 3 à 15 secondes selon l’intensité de l’effort et le niveau de l’athlète) ne permettant que des efforts brefs. Cette source d’énergie étant similaire à tous les types de fibres, elle permet des efforts utilisant les fibres les plus fortes, donc des exercices à très haute intensité.

    Sources de la créatine

    La créatine utilisée pour reformuler de la PC ne vient pas uniquement du muscle. Elle provient également des reins et du foie (d’où la rapidité de resynthèse de la PC une fois l’exercice terminé). En effet, le rein va adresser au foie de l’arginine et de la glycine. Ce dernier va y ajouter de l’Adenosyl-méthionine pour former de la créatine qui passera dans le système sanguin. Cette créatine ira pour 95% vers les muscle et 5% vers le cerveau.


    Cet article fait partie du recueil 2011-2012


    L’énergie
    Déplétion et réplétion énergétique
    Anaérobie Lactique
    Aérobie
    Réplétion du glucose


    Vous avez aimé, dites-le !

      A propos de Sébastien BÊME

      Préparateur physique depuis +20 ans. De formation Staps, diplômé BPJEPS AGFF, Certifié CrossFit Level 1, Gymnastics et Weightlifting. Formation CrossFit Judge et Scaling Auteur de nombreuses publications et propriétaire des sites internet www.gymsante.eu (et ses déclinaisons), www.fuck-genetics.fr et www.etre-conscient.com

      Comments are closed.

      Categories de la section

      Deja paru sur Gymsante

      Livre – Entraînement Fonctionnel