Fiche de révision : Physiologie de l’exercice anaérobie

📋 Plan du Cours

1. Continuum des systèmes énergétiques
2. Métabolismes anaérobies et oxydatif
3. Créatine phosphate et système ATP-PC
4. Production et devenir du lactate
5. Transport et clairance du lactate
6. Évaluation de la capacité anaérobie
7. Lactate et intensité de l’exercice
8. Seuils, tamponnement et fatigue

📖 1. Continuum des systèmes énergétiques

★ À maîtriser

• L’ATP disponible dans le muscle ne permet que 2 à 3 secondes d’effort maximal, ce qui rend nécessaire sa resynthèse immédiate.

• Les trois voies de resynthèse de l’ATP sont:

  • le métabolisme anaérobie alactique
  • le métabolisme anaérobie lactique
  • le métabolisme oxydatif

• Les trois sources d’ATP contribuent à un effort maximal, quelle que soit sa durée, mais le système aérobie domine après 2 minutes.

Compléments

• La prédominance d’une voie énergétique dépend du type de sollicitation, du muscle et des types de fibres musculaires recrutés.

💡 Astuce mémo

ATP-PC → glycolyse lactique → oxydation

📖 2. Métabolismes anaérobies et oxydatif

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme anaérobie alactique : Répond à toute augmentation de la dépense énergétique, surtout au début d’un effort de haute intensité, et possède une autonomie d’environ 10 secondes à contraction maximale.
• Métabolisme anaérobie lactique : Intervient lorsque la demande d’ATP dépasse les capacités des voies anaérobie alactique et aérobie, notamment lors d’exercices de haute intensité.

★ À maîtriser

• Le métabolisme oxydatif fonctionne en permanence, fournit l’énergie du repos et couvre rapidement les efforts d’intensité faible à modérée.

Compléments

• La capacité maximale de production d’ATP par la voie anaérobie lactique est atteinte après 5 secondes de contraction maximale et se maintient quelques secondes.

• Le métabolisme anaérobie lactique intervient à partir de 40 à 60 % de VO2max.

💡 Astuce mémo

Anaérobie = intensité élevée ; oxydatif = repos et intensité faible à modérée

📖 3. Créatine phosphate et système ATP-PC

★ À maîtriser

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

• La créatine corporelle est stockée à 95 % dans le muscle squelettique, dont 30 % sous forme libre et 70 % sous forme de créatine phosphate.

• Le système ATP-PC utilise la créatine phosphate pour resynthétiser rapidement l’ATP selon la réaction $ATP + Cr \rightarrow Cr-P + ADP$, puis reconstitue les stocks après l’effort.

Compléments

• Le renouvellement quotidien de la créatine comprend:
  • 2 g dégradés en créatinine et excrétés dans les urines
  • 1 g apporté par l’alimentation
  • 1 g synthétisé par le foie à partir d’arginine, de glycine et de méthionine

💡 Astuce mémo

ATP-PC : produire puis reconstituer rapidement l’ATP

📖 4. Production et devenir du lactate

★ À maîtriser

📐 Formule — La lactate déshydrogénase convertit le pyruvate et le NADH+H+ en lactate et NAD+ selon la réaction $Pyruvate + NADH + H^+ \rightarrow Lactate + NAD^+$.

• L’activation de la glycolyse augmente la production de lactate, qui s’accumule lorsque sa production dépasse son élimination.

• L’acide lactique se dissocie en lactate et H+, et les ions H+ peuvent contribuer à la baisse du pH musculaire et sanguin.

Compléments

• La quantité limitée de NAD+ impose le recyclage du NADH+H+ par la lactate déshydrogénase ou par la chaîne respiratoire.

💡 Astuce mémo

Glycolyse accrue → recyclage du NADH → production de lactate

📖 5. Transport et clairance du lactate

★ À maîtriser

• La clairance du lactate repose principalement sur son oxydation à 50-75 %, puis sur la néoglucogenèse à 10-25 % et la transamination à 5-10 %.

• Le lactate quitte la fibre musculaire, passe dans le sang et peut atteindre d’autres muscles, le foie ou le cœur.

• MCT1 est principalement présent dans les fibres oxydatives et le muscle cardiaque, tandis que MCT4 est associé aux fibres glycolytiques.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Fibre → sang → mitochondrie, foie, cœur ou autre muscle

📖 6. Évaluation de la capacité anaérobie

🔑 Notions clés & Définitions

• MAOD : Différence entre la demande cumulée en oxygène estimée par extrapolation d’exercices sous-maximaux et la consommation cumulée mesurée après un exercice supramaximal épuisant.
• EPOC : L’EPOC est la consommation excessive d’oxygène après l’exercice, liée notamment à la reconstitution des stocks d’oxygène, aux concentrations hormonales élevées, au coût énergétique cardiorespiratoire, à la température corporelle et à l’élimination des lactates.

★ À maîtriser

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

Compléments

• La durée maximale d’un exercice anaérobie de haute intensité est d’environ 2 à 3 minutes, mais sa capacité reste difficile à évaluer.

💡 Astuce mémo

MAOD mesure le déficit cumulé ; EPOC décrit la consommation post-exercice

📖 7. Lactate et intensité de l’exercice

🔑 Notions clés & Définitions

• MLSS : La plus haute charge de travail pouvant être maintenue dans le temps sans augmentation continue du lactate sanguin, en considérant l’augmentation initiale des 10 premières minutes.

★ À maîtriser

• Lors d’un exercice aérobie sous-maximal, le lactate s’accumule d’abord pendant le déficit en oxygène puis se stabilise lorsque sa vitesse d’apparition égale sa vitesse de disparition.

• Lorsque l’intensité augmente, la vitesse d’apparition du lactate devient supérieure à sa vitesse de disparition, ce qui entraîne son accumulation.

• Pour un travail compris entre 50 et 85 % de VO2max, le lactate augmente fortement pendant les 5 à 10 premières minutes puis peut se maintenir, augmenter ou diminuer selon l’entraînement et l’intensité.

Compléments

• Pour un travail inférieur à 50-60 % de VO2max, le lactate augmente initialement puis se stabilise ou diminue.

💡 Astuce mémo

Intensité croissante → production supérieure à la clairance → accumulation

📖 8. Seuils, tamponnement et fatigue

★ À maîtriser

• Lors d’un exercice aérobie d’intensité croissante, la consommation d’oxygène augmente proportionnellement à l’intensité tandis que la production de lactate, faible et stable aux basses intensités, augmente ensuite brutalement et de façon exponentielle.

📌 Le seuil anaérobie correspond au point où la réponse ventilatoire devient disproportionnée par rapport à la consommation d’oxygène, mais les seuils ventilatoires SV1 et SV2 ne sont pas nécessairement identiques aux seuils lactiques SL1 et SL2.

📐 Formule — Le bicarbonate tamponne les ions H+ selon les réactions $NaHCO_3 + HLa \rightarrow NaLa + H_2CO_3$ puis $H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2$ au niveau pulmonaire.

• L’accumulation du lactate dépend de l’équilibre entre production et élimination et ne signifie pas nécessairement un manque d’oxygène.

• La baisse du pH perturbe:

  • les enzymes comme la PFK
  • les transporteurs mitochondriaux
  • la glycogène phosphorylase
  • l’utilisation des acides gras
  • le recyclage de l’ATP
  • la capture du calcium

Compléments

• L’accumulation des ions H+ peut provoquer une douleur musculaire et une diminution de la performance par fatigue métabolique et fatigue musculaire.

💡 Astuce mémo

H+ accumulés → baisse du pH → perturbation enzymatique et fatigue

📊 Tableaux de synthèse

Voies énergétiques selon l’effort