Les basiques de l’entrainement

ATP (Adénosine triphosphate) et ADP (Adénosine diphosphate) - Sources de l’énergie musculaire

 

I.Principe

Pour réaliser un mouvement (marcher, courir…), nous contractons nos muscles squelettiques. Cette contraction musculaire va produire de l’énergie mécanique et de l’énergie thermique (chaleur). Afin de produire cette contraction, nos muscles (nos cellules musculaires) ont besoin d’une énergie chimique. Cette énergie chimique va être fournie par des substrats (les glucides, les lipides et les protéines qui sont des substrats énergétiques).

 

Comme nos muscles ne sont pas capables d’utiliser directement les substrats, le composé chimique ATP va jouer l’intermédiaire entre l’énergie libérée par les substrats et l’énergie nécessaire à la contraction musculaire. La dégradation des substrats se fait par les cellules musculaires et l’énergie libérée est récupérée grâce à des voies métaboliques.

Le besoin en ATP va dépendre de la puissance, la durée et la modulation de la contraction musculaire pendant l’exercice.

 

 Schéma de principe de la contraction musculaire

 

 

II.Transformation de l’ATP en Energie Chimique

Dans la cellule musculaire, l’ATP est dégradé à partir d’une molécule d’eau (hydrolyse). En se dégradant, elle va libérer de l’énergie et de l’ADP. Sans resynthèse de l’ATP par un apport extérieur, la réserve d’ATP est épuisée au bout d’une dizaine de contractions musculaires (en fonction du besoin d’énergie à produire).

 

 III.Resynthèse de l’ATP

Etant donné que seule une faible quantité d’ATP est stockée dans les cellules musculaires, et que celles-ci ne peuvent pas fonctionner sans ATP, un processus de resynthèse est nécessaire. Ce processus de resynthèse est réalisé par le système de phosphorylation qui va mélanger un substrat, l’ADP pour reformer de l’ATP.

La resynthèse de l’ATP est réalisée à partir de voies métaboliques suivantes :

-       Anaérobie alactique

-       Anaérobie lactique

-       Aérobie

Chacune des voies métaboliques va utiliser différents substrats en fonction de leurs disponibilités. Chaque voie métabolique possède son propre système de resynthèse de l’ATP

1) Le système de Phosphagène (Réaction de Lohman) : Cassure de la Phosphocréatine grâce à l’ADP et la Créatine kinase. Cette dégradation produit de l’ATP et de Créatine sans besoin d’oxygène. Ce métabolisme est appelé Anaérobie alactique.

2) Le système de Glycolyse anaérobique : A partir de la dégradation du Glucose (substrats de Glucide : Glucose, Glycogène, …) par l’’ADP, production d’ATP et de Pyruvate. En absence d’oxygène ou en apport insuffisant d’oxygène « hypoxie » (par exemple contraction rapide des muscles), le Pyruvate va être transformé en Lactate (fermentation lactique). Ce métabolisme est appelé Anaérobie lactique car la production d’ATP ne nécessite pas d’oxygène et produit du Lactate.

3) Le système de Phosphorylation oxydative : A partir de la dégradation des substrats (Glucides, Lipides, Protéines) par l’oxygène, production d’ATP, et de Dioxyde de carbone (CO₂). Ce métabolisme est appelé Aérobie car la production d’ATP nécessite de l’’oxygène.

 

 

 Voies métaboliques de resynthèse de l'ATP

 

 

Le processus de resynthèse est fortement dépendante de la température corporelle d’où la nécessité de procéder avant tout effort nécessitant une grande production d’ATP à un échauffement corporel et aussi à éviter tout refroidissement pour maintenir la température musculaire à 38°C.

Lorsque le niveau de resynthèse d’ATP ne satisfait pas au besoin en énergie de l’exercice, le sujet va être obligé de diminuer son allure. Il est cependant possible de lancer le processus de resynthèse de l’ATP par une anticipation mentale de l’exercice (particulièrement nécessaire pour les efforts très courts de type sprint). Au repos, la vitesse du cycle de resynthèse est très lente. En anticipant l’exercice, le processus de resynthèse est augmenté, mais va tourner à vide (sans consommation d’ATP) en attendant le début de l’exercice.

 

 IV.Les substrats utilisés pour la resynthèse de l’ATP

La resynthèse de l’ATP se fait à partir de substrats. Ces substrats sont principalement disponibles dans les muscles, ou le foie, sang.

    

- ATP (Cellule musculaire)

- Phosphocréatine (cellule musculaire)

- Glycogène (cellule musculaire et hépatique)

- Triglycérides (cellule adipeuse)

- Glucose et Acides gras (sang)

- Protéines dont les Acides aminés (cellule musculaire)

 

La principale réserve de substrats est essentiellement localisée au niveau du muscle et du tissu adipeux

 

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Définitions :

Acides aminés : Constituant élémentaires des protéines synthétisées par l’organisme ou apportés par l’alimentation

Acides gras : Constituant de certains lipides (triglycéride, phospholipide)

ADP : Adénosine diphosphate – Composé chimique à haute énergie servant à la synthèse de l’ATP

ATP : Adénosine triphosphate – Composé phosphaté à haute énergie chimique qui permet la contraction musculaire

Créatine : Molécule présente dans le muscle sous forme de créatine phosphate (PCr) essentielle à l’efficacité du système énergétique ATP-PCr

Créatine Kinase : Enzyme qui catalyse (accélère et facilite) la cassure de la Créatine Phosphate avec l’ADP pour synthétiser l’ATP

Dioxyde de carbone (CO₂): Molécule qui est formé dans le tissu organique et éliminée par les poumons

Enzyme : Protéine qui accélère et facilite les réactions chimiques

Glucides : Les glucides sont une famille de molécules organiques familièrement appelées « sucres ».

Glucose : Forme de sucre simple (hydrate de carbone)

Glycolyse : Dégradation du glucose en acide pyruvique

Glycogène : Polymère de glucose. Forme de stockage des sucres dans l’organisme

Hydrolyse : Décomposition chimique par fixation d’eau

Hypoxie : Baisse de la concentration en oxygène

Lactate : Sel formé à partir de l’acide lactique

Lipides : Composés organiques présents dans l’organisme sous différentes formes : triglycérides, acides gras, phospholipides et stéroïdes

Métaboliques (métabolismes) : Ensemble des transformations chimiques et physico-chimiques qui s’accomplissent dans tous les tissus de l’organisme vivant (dépenses énergétiques, échanges, nutrition…)

Phosphagène : Synonyme de la Phosphocréatine.

Phosphocréatine : Composé riche en énergie qui joue un rôle important dans la contraction musculaire lors d’exercice court

Phosphorylation : La phosphorylation correspond à l'ajout d'un groupement phosphaté sur une molécule

Protéines : Une protéine est une molécule composée d'une chaîne d’acides aminés. Les protéines servent à la construction et au renouvellement des cellules du corps, des fibres musculaires, mais aussi de toutes les autres cellules.

Pyruvate : Le Pyruvate est une molécule issue de la dégradation du glucose

Resynthèse : Action de reconstitution d’un élément (chimique, organique, substrat …)

Substrats : Substance sur laquelle agit une enzyme en déterminant sa transformation

Triglycérides : Substrat énergétique ayant la valeur calorique la plus élevée. C’est la forme de stockage des graisses dans l’organisme

 

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Références :

Physiologie du sport et de l’exercice – Collection Sciences et pratiques du sport – Edition De Boeck – Auteurs : DL. Costill, JH. Wilmore, WL. Kenney

Biochimie des activités physiques et sportives – Collection Sciences et pratiques du sport – Edition De Boeck – Auteurs : JR. Portmann, N. Boisseau

Physiologie et méthodologie de l’entrainement – Collection Sciences et pratiques du sport – Edition De Boeck – Auteur : Véronique Billat

VO₂ Max à l’épreuve du temps – Collection Sciences et pratiques du sport – Edition De Boeck – Auteur : Véronique Billat

Cours de métabolisme : Professeur C. Zinsou

 

 

Nathalie,Running without Limits.