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Notions de biologie sportive: VO2MAX et ATP

Les plus sportifs d'entre nous auront sans doute remarqué que certains termes couramment utilisés par les entraîneurs ou les préparateurs physiques reviennent tout le temps.
Qu'il s'agisse de "VO2 max", d'"ATP" ou de "globules rouges", ces éléments désignent la base de nos performances physiques et sont souvent ignorés par la pluspart d'entre nous.
Ce dossier aborde quelques notions techniques de l'entraînement physique avec un langage clair et à la portée de tous.

Alors même si ce n'est pas ce qui vous intéresse le plus dans la pratique d'une activité physique, vous feriez mieux d'aller au bout de ces quelques lignes, c'est toujours intéressant de savoir ce qui se passe dans notre corps lorsque l'on court sur un tapis de course ou que l'on ride en pleine poudreuse à l'Alpe d'Huez.

Enfin, pour les plus récalcitrants, certains termes ci-dessous pourront toujours se placer au détour d'une conversation entre ami(e)s.


I. Le Muscle

Qu'est-ce que le muscle?

Le muscle est un organe caractérisé par sa capacité à se contracter en réponse à une stimulation du système nerveux. L'unité de base du muscle est la myofibrille. Chaque cellule musculaire appelée fibre contient plusieurs myofibrilles. Chaque myofibrille est constituée de deux types de filaments épais ou fins régulièrement disposés.

Comment fonctionne le muscle?

Les myofibrilles sont constituées de rangées alternées de myofilaments épais et de myofilaments fins se rejoignant aux extrémités. Lors des contractions, ces groupes de filaments glissent les uns contre les autres reliés par de petites structures agissant comme des crochets. L'énergie nécessaire à ces contractions est fournie par des groupes de mitochondries entourant les myofibrilles.

Le muscle comporte deux types de fibres:

  • Les fibres blanches, rapides, puissantes consomment beaucoup d'énergie ATP. Fibres adaptées à un exercice intense de courte durée.
  • Les fibre rouges, lentes consomment peu d'énergie ATP. Elles sont adaptées à un exercice d'endurance.

Le footballeur, par exemple, doit arriver à un équilibre entre les deux fibres afin de pouvoir tenir durant 90 minutes tout en pouvant réaliser de courts sprints. Pour cela, il effectue donc un entraînement musculaire spécifique alliant musculation et sprint (fibres blanches) et footing (fibres rouges).

II. Le Sang

Quel est le rôle du sang ?

Le sang est un tissu circulant dans les artères et veines de l'organisme. Celui-ci est oxygéné dans les poumons, il devient rouge clair puis passe dans les artères afin de fournir de l'oxygène aux muscles. (l'oxygène sert à la synthèse de l'ATP). Une fois ayant fourni l'oxygène, le sang est rouge foncé. La circulation se fait grâce au cœur (qui est un muscle) qui pompe le sang.

Comment l'oxygène est-il transporté ?

Le sang est composé de plasma dans lequel baignent des millions de cellules dont les globules rouges (hématies) et globules blancs (leucocytes). Ce sont les hématies qui véhiculent l'oxygène dans le sang. Dans les poumons, l'oxygène se fixe sur l'hémoglobine qui est une protéine contenue dans les hématies. Au contact du muscle, l'oxygène se fixe alors sur la myoglobine (contenue dans les muscles) qui attire l'oxygène.

Le sportif nécessite donc un maximum de globules rouges dans le sang afin de véhiculer le plus d'oxygène possible et de pouvoir donc fournir les muscles en énergie. D'où l'utilité pour les sportifs de haut niveau de subir des préparations physiques en haute altitude (comme les Bleus avant la Coupe du Monde 1998), la faible quantité de dioxygène entraîne une production de globules rouges dans le sang, le sportif pourra donc véhiculer plus d'oxygène. De même, une certaine forme de dopage (EPO) agit à ce niveau en entraînant un forte production de globules rouges.


III. Le Coeur

Le coeur est un muscle permettant au sang de circuler. La fréquence de ses pulsations est rythmée par l'effort physique. Ainsi, plus l'effort est intense, plus la nécessité d'oxygène est importante et plus le cœur bat vite. Cependant, le cœur possède une fréquence de pulsations maximale au-delà de laquelle il ne peut aller. Cette fréquence se situe en général 180 puls./min.

Le sportif doit donc effectuer des exercices agissant sur le système cardio-vasculaire permettant de renforcer le coeur, le nombre de pulsations par minutes baisse alors (musculation et endurance).

IV. Les poumons

Les poumons se remplissent d'air lors de l'inspiration grâce à la contraction des muscles respiratoires qui augmente le volume de la cage thoracique.

Afin d'inspirer un maximum d'air (et donc d'oxygène), le sportif doit effectuer des exercices permettant d'augmenter le volume de la cage thoracique, il doit donc exercer les muscles par une musculation spécifique.

V. VO2 max et aptitude à l’effort prolongé

Qu'est-ce que la VO2 max ?

La VO2 max est la consommation maximale de dioxygène d'un sujet effectuant un effort prolongé d'intensité maximale. Elle s'exprime en L/min ou en L/min/kg en tenant compte de la masse corporelle du sujet. Si on considère l'ensemble des fonctions de l'organisme, on peut aussi donner la définition suivante : la VO2 max est la quantité maximale de dioxygène qu'un sujet peut prélever au niveau pulmonaire, transporter au niveau cardio-vasculaire et consommer au niveau musculaire.

Comment mesure-t-on la VO2 max ?

Elle s'effectue de manière directe ou indirecte au cours d'épreuves dites " d'effort ". Elle ne peut être réalisée qu'au laboratoire, en milieu médical, à l'aide d'appareils permettant la mesure simultanée de la puissance de l'effort, du volume des gaz respiratoires et de la fréquence cardiaque.

La VO2 max varie avec l'âge : elle est maximale vers 20 ans et baisse ensuite régulièrement. Elle dépend non seulement de facteurs génétiques, mais aussi du mode de vie. Chez le jeune, elle peut s'améliorer de 10 à 50 % après quelques mois d'entraînement sportif. La mesure de la V02max permet de juger de l'aptitude d'un sujet à des exercices intenses et prolongés. Elle constitue une donnée essentielle du suivi de l'entraînement, notamment par la connaissance de la puissance maximale que l'athlète peut supporter. La puissance maximale, qui ne peut être maintenue que quelques minutes par un sujet " normal ", peut être prolongée 20 minutes par un athlète entraîné. Si on utilise une puissance sous-maximale, l'exercice peut être soutenu d'autant plus longtemps qu'il représente une fraction plus faible de la puissance maximale aérobie. Cette aptitude à prolonger un effort est l'endurance.


Vocabulaire :

  • Myofibrille : Constituant cellulaire microscopique et allongé composé de protéines complexes (actine et myosine).
  • Mitochondrie : Organite cellulaire contenue dans le plasma de la cellule.
  • ATP : Adenosine Tri Phosphate.


 

 

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