Fiche de révision : Physiologie de l’exercice anaérobie

📋 Plan du Cours

1. Continuum des voies énergétiques
2. Métabolismes énergétiques à l’effort
3. Créatine et système ATP-PC
4. Production et devenir du lactate
5. Transport et clairance du lactate
6. Capacité anaérobie et récupération
7. Lactatémie selon l’intensité et la durée
8. Seuils lactiques et ventilatoires
9. Effets du lactate et de l’acidose

📖 1. Continuum des voies énergétiques

★ À maîtriser

• La quantité d’ATP immédiatement disponible dans les muscles ne couvre que 2-3 s d’effort maximal, ce qui impose une resynthèse rapide de l’ATP.

• Les trois voies qui contribuent à la production d’ATP pendant l’effort sont les métabolismes anaérobie alactique, anaérobie lactique et oxydatif.

• Les trois métabolismes énergétiques interviennent quelle que soit la durée de l’exercice, mais leur contribution relative varie avec l’effort.

Compléments

• Le système aérobie domine après 2 min d’exercice.

• Les durées associées aux intensités indiquées sont :

  • 10 min à 100 % de VO2max
  • 30 min à 95 % de VO2max
  • 60 min à 85 % de VO2max
  • 120 min à 80 % de VO2max

📖 2. Métabolismes énergétiques à l’effort

★ À maîtriser

• Le métabolisme anaérobie alactique répond aux augmentations de dépense énergétique, au moins pendant leur phase initiale, et est utilisé lors d’efforts de haute intensité.

• Le métabolisme anaérobie alactique fournit une autonomie d’environ 10 s lors d’une contraction maximale.

📌 Le métabolisme anaérobie lactique intervient lorsque la demande d’ATP dépasse la capacité des voies anaérobie alactique et aérobie.

• Le métabolisme oxydatif fonctionne en permanence, fournit l’énergie au repos et augmente rapidement pour couvrir les efforts de faible à modérée intensité.

Compléments

• Lors d’une contraction maximale, la capacité maximale de production d’ATP par la voie anaérobie lactique est atteinte au bout de 5 s et se maintient quelques secondes.

• La production d’ATP par le métabolisme oxydatif augmente avec l’intensité de l’effort jusqu’à son maximum, la VO2max.

💡 Astuce mémo

Alactique pour l’effort maximal bref, oxydatif pour le repos et les intensités faibles à modérées

📖 3. Créatine et système ATP-PC

★ À maîtriser

• Chez l’adulte, la concentration de créatine est de 120-140 mmol/kg de muscle sec, avec des valeurs basses de 90-100 mmol/kg et des valeurs hautes de 150-160 mmol/kg.

• La créatine corporelle est stockée à 95 % dans le muscle squelettique, où elle se répartit en 30 % de créatine libre et 70 % de créatine phosphate.

Compléments

• Environ 2 g de créatine sont dégradés quotidiennement en créatinine, ensuite excrétée dans les urines.

• Le foie synthétise la créatine à partir de :

  • arginine
  • glycine
  • méthionine

📖 4. Production et devenir du lactate

★ À maîtriser

📐 Formule - La lactate déshydrogénase (LDH) catalyse la réaction $\text{pyruvate} + \text{NADH} + \text{H}^+ \rightarrow \text{lactate} + \text{NAD}^+$.

• L’activation de la glycolyse, notamment stimulée par le calcium associé à la contraction musculaire, augmente la production de lactate.

📌 Le lactate s’accumule lorsque sa vitesse de production dépasse sa vitesse d’élimination.

Compléments

• L’activité de la LDH est supérieure à celle de la pyruvate déshydrogénase (PDH).

📌 La quantité limitée de NAD+ impose le recyclage du NADH+H+ par la LDH ou par la chaîne respiratoire.

💡 Astuce mémo

Production supérieure à l’élimination → accumulation du lactate

📖 5. Transport et clairance du lactate

★ À maîtriser

• Le lactate est éliminé ou réutilisé notamment par : oxydation (50-75 %), néoglucogenèse (10-25 %), transamination (5-10 %), formation de corps cétoniques, formation d’acides aminés, notamment l’alanine, qui peut contribuer à la néoglucogenèse

• L’acide lactique se dissocie en lactate et H+.

• Le lactate peut quitter une fibre musculaire par le sang et gagner d’autres muscles, le foie ou le cœur.

Compléments

• Les transporteurs MCT facilitent le transport du lactate entre compartiments selon le gradient de concentration ; MCT1 est associé aux fibres oxydatives et au muscle cardiaque, tandis que MCT4 est associé aux fibres glycolytiques.

• Dans la mitochondrie, le lactate est réoxydé en pyruvate avec du NAD+ et produit du NADH+H+ ; une fibre musculaire peut produire et consommer simultanément du lactate.

• Une partie du lactate est éliminée par sudation.

📖 6. Capacité anaérobie et récupération

🔑 Notions clés & Définitions

• Maximum Accumulated Oxygen Deficit : Différence entre la demande cumulée d’oxygène estimée par extrapolation des besoins lors d’exercices sous-maximaux et l’absorption cumulée d’oxygène mesurée après un exercice épuisant supramaximal.

★ À maîtriser

• Le MAOD est présenté comme un paramètre mesurable et fiable pour caractériser la capacité anaérobie.

Compléments

• Les facteurs associés à l’EPOC comprennent : la resynthèse de l’ATP et de la créatine phosphate, la reconstitution des stocks d’O2, des concentrations élevées d’adrénaline et de cortisol, le coût énergétique du système cardiorespiratoire, l’élévation de la température corporelle, l’élimination des lactates

• Le cours indique que la durée maximale de l’exercice anaérobie est de 2-3 min et que son évaluation est difficile.

📖 7. Lactatémie selon l’intensité et la durée

★ À maîtriser

• Lors d’un effort de courte distance, la production énergétique est principalement anaérobie et le lactate s’accumule ; au fil de la course, la contribution aérobie augmente tandis que l’intensité physique diminue.

• Lors d’un travail léger à modéré inférieur à 50-60 % de VO2max, la lactatémie augmente puis se stabilise ou diminue.

• Lors d’un travail modéré à fort de 50-85 % de VO2max, la lactatémie augmente fortement pendant les 5-10 premières minutes, puis peut se maintenir, augmenter ou diminuer selon l’entraînement et l’intensité.

• Lors d’un exercice aérobie incrémenté, la consommation d’O2 augmente avec la demande énergétique et est proportionnelle à l’intensité de l’effort.

Compléments

• À 30 km, soit environ 18 min dans l’exemple du cours, le lactate sanguin est proche de sa valeur de repos.

• Lors d’un exercice aérobie incrémenté, la production de lactate reste faible et stable aux basses intensités, puis augmente brutalement et la lactatémie évolue de façon exponentielle avec l’intensité.

📖 8. Seuils lactiques et ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• État stable maximal de lactatémie : La plus haute charge de travail pouvant être maintenue dans le temps sans augmentation continue du lactate sanguin.
• Seuil anaérobie : Le point à partir duquel la réponse ventilatoire n’est plus proportionnelle à la consommation d’O2.

📝 Points essentiels

• Pour mesurer le MLSS, on ignore l’augmentation initiale de lactate des 10 premières minutes et on détermine la charge pour laquelle la lactatémie reste constante ; plusieurs tests sont nécessaires.

• Lors d’un exercice incrémenté, le rythme cardiaque augmente proportionnellement à l’intensité de l’effort jusqu’à la FCmax.

• Les points d’inflexion ventilatoires sont désignés SV1 et SV2, et les seuils lactiques correspondants sont désignés SL1 et SL2.

📖 9. Effets du lactate et de l’acidose

★ À maîtriser

• L’accumulation de H+ peut diminuer le pH musculaire et sanguin et contribuer à la douleur et à la fatigue métabolique.

• La diminution du pH musculaire altère le fonctionnement des enzymes, notamment la PFK, des transporteurs mitochondriaux et la disponibilité des substrats énergétiques.

Compléments

📐 Formule - Le bicarbonate tamponne les ions H+ selon la réaction $\text{NaHCO}_3 + \text{HLa} \rightarrow \text{NaLa} + \text{H}_2\text{CO}_3$, puis l’acide carbonique se transforme dans les poumons selon $\text{H}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

• La baisse du pH réduit l’activité de la glycogène phosphorylase et l’utilisation des acides gras, dont la mobilisation est inhibée par l’acide lactique.

• Les perturbations métaboliques favorisent la déplétion de la phosphocréatine et limitent le recyclage de l’ATP.

• La fatigue musculaire est associée à l’inhibition de l’hydrolyse de l’ATP et à la limitation de la capture du calcium.

💡 Astuce mémo

Accumulation des H+ → baisse du pH → perturbations musculaires

📊 Tableaux de synthèse

Voies énergétiques et effort