Physiologie du sport
Toute activité physique est basée sur la répétition programmée d’une
série de mouvements. Ce sont les muscles qui sont sollicités en premier
lieu, mais dès que l’effort se prolonge, le fonctionnement de tous les organes
doit être modifié pour s’adapter à des conditions physiologiques particulières.
1. Rappels sur les muscles
Le corps humain comprend plus de 600 muscles qui travaillent en se
contractant ou en se relâchant.
Ces muscles peuvent être regroupés en 3 catégories :
- Les muscles lisses : Ce sont les muscles des organes internes.
Ils sont appelés muscles
involontaires, car ils ne sont pas soumis au contrôle de la volonté. Leur
contraction est lente,
leur puissance est faible et ils ne se fatiguent pas.
- Le muscle cardiaque : C’est un muscle particulier. Il est composé de fibres
liées les unes
aux autres qui se contractent en même temps et produisent ainsi les battements
du coeur.
La contraction du tissu cardiaque est indépendante de la volonté.
- Les muscles squelettiques : Ils interviennent dans les mouvements
de réflexe et les
mouvements volontaires. Ils s'insèrent sur les pièces du squelette (les os),
par
l'intermédiaire de tendons et les font pivoter autour de leurs
articulations.
C’est la contraction musculaire qui est à la base des mouvements.
Lorsque le muscle se contracte, il augmente de volume et se raccourcit pour
rapprocher les points d’attache situés sur 2 os différents. La contraction et
l’étirement simultanés de muscles
opposés permet ainsi de plier ou déplier les membres.
Les différents types de fibres musculaires
Malheureusement, les muscles ne peuvent pas exercer une force maximale
pendant un temps très long. Il faut alors choisir entre un effort intense de
courte durée et un effort d’intensité plus faible qui se prolonge dans
le temps. La structure des fibres musculaires est adaptée à ces deux types
de sollicitations :
Les fibres lentes ou fibres de type
I
Les fibres I appelées également fibres lentes (slow twitch - ST) ou fibres
rouges permettent
une contraction lente. Elles sont en revanche peu fatigables. De
faible diamètre, elles bénéficient d'une bonne irrigation sanguine ce qui
explique leur autre nom de fibres rouges. Comprenant de nombreuses
mitochondries, elles privilégient le travail en aérobie. La contraction
qu’elles provoque développe peu de force, mais elle peut se maintenir pendant
un intervalle de temps très long.
Les fibres rapides ou fibres de
type II
Les fibres II nommées aussi fibres rapides (fast twitch) ou fibres
blanches se "fatiguent"
rapidement. De gros diamètre, elles sont peu irriguées mais disposent
d'importantes réserves énergétiques (glycogène). Elles privilégient le travail
en anaérobie. Elles développent plus de force pendant un temps plus court.
L'aptitude d'un individu à fournir un travail maximal est en partie
déterminée par la proportion de fibres à contraction rapide ou lente dans ses
différents groupes musculaires. La force maximale que peut développer un groupe
musculaire est directement corrélée à sa teneur en fibres de type II.
Les pourcentages de fibres lentes et rapides ne sont pas les mêmes dans
tous les muscles du corps.
D’autre part, la proportion de fibres rapides peut varier entre 20 et 80%
selon les personnes.
Avec l'âge, nos muscles tendent à perdre des fibres rapides au profit des
fibres lentes.
Utilisation des différentes voies énergétiques en fonction du sport
pratiqué
Les efforts brefs et violents : Ces efforts réclament une rapidité et une puissance
considérable. Les fibres de type II (blanches – rapides) sont sollicitées préférentiellement.
Les sports concernés demandent une grande puissance explosive (haltérophilie, saut
en hauteur ou en longueur, sprint).
Les efforts de longue durée : Ces efforts font partie des épreuves d'endurance,
c'est donc la voie aérobie qui devient prédominante. Au commencement d'un
exercice, le muscle puise dans les réserves d’oxygène. Les athlètes pratiquant
des sports de longue durée ont un taux élevé de fibres musculaires dites de
"type I (rouges – lentes)". Les sports concernés
sont appelés sports d’endurance : course de fond (>1000 m ), cyclisme, sports
collectifs, ski de
fond…..
L’oxygène et le système respiratoire et cardio-vasculaire
Dès que l’effort musculaire se prolonge, le système cardiovasculaire est
sollicité afin d’assurer la distribution de tous les éléments biochimiques
nécessaires à la contraction musculaire. Dès que l’effort se prolonge, c’est l’apport
d’oxygène aux muscles qui devient le facteur limitant de la performance. Afin
d’assurer cet approvisionnement, le rythme cardiaque s’accélère et
s’adapte aux besoins des muscles. Au repos, le débit sanguin (la quantité de
sang que le ventricule propulse par minute) est d’environ 5 litres ; la fréquence
est alors de 70 à 80 pulsations(nombre de contractions par minute). Pendant un
effort physique le
débit sanguin peut atteindre 15 à 20 litres par minute.
Lorsque l’effort est violent le nombre de pulsations peut atteindre 170 à
220 par minute.
Les 2 principaux types d’entraînement
Malheureusement, il est impossible d’améliorer les rendements des 2
filières énergétiques
simultanément. Il faut donc choisir des exercices spécifiques à chaque
filière.
La filière anaérobie
Les entraînements visant à améliorer le rendement de la filière anaérobie
sont basés sur des exercices de force ou de vélocité qui développent à
la fois la masse musculaire et sa capacité à effectuer des mouvements rapides.
Au cours de ces entraînements, les temps de travail sont inférieurs à 15
secondes avec des temps de récupération passive de 6 fois le temps de
travail.
L’intensité du travail est maximal ou supra maximal. Leur but est de
développer la puissance musculaire et d’augmenter le recrutement des fibres
lors d’une impulsion nerveuse.
La filière aérobie
Les entraînements visant à développer la filière aérobie privilégient le travail
en endurance : les temps de travail sont longs (de quelques minutes
à plusieurs heures pour les sports d’endurance) avec une faible intensité.
Les entraînements en endurance ont des répercussions physiologiques qui dépassent
le cadre musculaire :
- au niveau cardiaque : diminution de la fréquence cardiaque maximale due à
une meilleure
efficacité du muscle cardiaque,
- au niveau pulmonaire : amélioration des capacités pulmonaires due à une
plus grande
ventilation en cours d’exercice,
- au niveau sanguin : augmentation du taux d’hémoglobine,
- au niveau vasculaire tissulaire : augmentation de la vascularisation au
niveau des muscles
sollicités, diminution de la masse grasse.
On compte deux grands types de fibres musculaires
:
Fibres à contraction
rapide ou fibres blanches
Les fibres II sont à
contraction rapide. Elles se "fatiguent" rapidement. De gros
diamètre, elles sont peu irriguées mais disposent d'importantes réserves de
glycogène. Elles privilégient la filière anaérobique.(anaérobie= sans présence
d’oxygène, l’organisme produit de l’énergie sans utiliser l’oxygène : par ex,
un coureur de 100m n’a pratiquement pas besoin de respirer pour faire son
100m. Ici, l’O2 n’entre pas en compte pour fournir de l’énergie pour la
contraction musculaire). En
haltérophilie, les séries courtes à charges
lourdes favorisent le volume et la prise de masse. Les séries longues à charges
légères favorisent la prise de force et d'endurance mais pas la prise de
volume.
Fibres à contraction
lente ou fibres rouges
Comme leur nom l'indique, les
fibres I sont à contraction lente.
Elles sont en revanche peu fatigables. Elles ont un petit diamètre, elles bénéficient d'une bonne irrigation sanguine ce qui explique leur autre nom de fibres rouges. Comprenant de nombreuses mitochondries, elles privilégient la filière aérobie. ( filière aérobique c’est la filière qui traduit l'aptitude de l'organisme à extraire, transporter et utiliser l'oxygène pour produire de l’énergie, en gros quand tu utilises la filière aérobique, tu travailles l’endurance)
Elles sont en revanche peu fatigables. Elles ont un petit diamètre, elles bénéficient d'une bonne irrigation sanguine ce qui explique leur autre nom de fibres rouges. Comprenant de nombreuses mitochondries, elles privilégient la filière aérobie. ( filière aérobique c’est la filière qui traduit l'aptitude de l'organisme à extraire, transporter et utiliser l'oxygène pour produire de l’énergie, en gros quand tu utilises la filière aérobique, tu travailles l’endurance)
Répartition des fibres
Les fibres "lentes" sont
toujours sollicitées les premières. Les fibres "rapides" sont
uniquement sollicitées dans les efforts importants, pour des durées courtes.
Plus généralement, la vitesse
sollicite les fibres "rapides", l'endurance sollicite les fibres
"lentes" et la force sollicite l'ensemble des fibres.
Pour chaque muscle, il existe des
proportions différentes des deux types de fibres. L'entraînement consiste
essentiellement à développer les fibres dans les justes proportions.
Par exemple, pour certains muscles
de la jambe, la répartition est de 80% de fibres "rapides" pour 20%
de fibres "lentes" chez un coureur de 100 m alors qu'à l'inverse,
elle est de 20% de fibres "rapides" pour 80% de fibres
"lentes" chez un coureur de marathon.
Chez un adulte sédentaire, la
répartition est en moyenne de 48% de fibres "rapides" pour 52% de
fibres "lentes".
Ce
tableau illustre les valeurs pourcentages de fibres rouges et blanches chez les
athlètes professionnels:
ATHLETES
|
FIBRES BLANCHES
|
FIBRES ROUGES
|
MARATHONIENS
|
18
|
82
|
HALTEROPHILES
|
55
|
45
|
SPRINTERS
|
63
|
37
|