Fonction musculaire
Les muscles utilisent l’énergie chimique stockée dans les aliments que nous mangeons et la convertissent en chaleur et en énergie de mouvement (énergie cinétique). L’énergie est nécessaire pour permettre la croissance et la réparation des tissus, pour maintenir la température corporelle et pour alimenter l’activité physique. L’énergie provient d’aliments riches en glucides, en protéines et en graisses.
La source d’énergie utilisée pour alimenter le mouvement de contraction des muscles actifs est l’adénosine triphosphate (ATP), le moyen biochimique du corps de stocker et de transporter l’énergie. L’ATP est un nucléotide de haute énergie qui agit comme une source instantanée d’énergie dans la cellule. Lorsque les muscles se contractent, ils décomposent l’ATP dans une réaction qui fournit de l’énergie. Cependant, les cellules musculaires ne stockent que suffisamment d’ATP pour alimenter quelques secondes de contraction maximale. Une fois que la contraction musculaire commence, la fabrication de l’ATP doit commencer rapidement.
La production d’ATP étant si importante, les cellules musculaires ont plusieurs façons différentes de la produire. Ces systèmes fonctionnent ensemble par phases. Les trois systèmes biochimiques de production d’ATP sont, dans l’ordre:
- Utilisation du phosphate de créatine
- Utilisation du glycogène (glycolyse anaérobie)
- Utilisation de la respiration aérobie (lipolyse de glycolyse aérobie)
Utilisation du phosphate de créatine
Pour continuer à travailler, les cellules musculaires doivent reconstituer leur apport en ATP. Toutes les cellules musculaires contiennent un composé à haute énergie, le phosphate de créatine, qui est rapidement décomposé pour produire de l’ATP. Parce que les réserves de phosphate de créatine sont également limitées, ce système énergétique ne peut soutenir la production musculaire maximale que pendant environ 10 secondes. Le système phosphagène est la source d’énergie primaire lors de rafales d’activité très courtes et rapides, telles que les sprints.
En utilisant du glycogène (glycolyse anaérobie)
Pour maintenir l’exercice pendant plus de 10 secondes, les muscles doivent décomposer les sources de carburant telles que les glucides et les graisses pour fournir l’énergie nécessaire à la re-synthèse de l’ATP. Le métabolisme des glucides est plus rapide que le métabolisme des graisses. Par conséquent, les glucides fournissent un pourcentage élevé d’énergie lors d’entraînements de très haute intensité. Parce que les glucides peuvent être métabolisés anaérobiquement, sans oxygène, ils deviennent une source d’énergie vitale lorsque l’apport d’oxygène aux muscles ne peut pas répondre à la demande.
La dégradation des glucides pour fournir de l’énergie sans oxygène est appelée glycolyse anaérobie. Ce processus libère de l’énergie très rapidement et produira suffisamment d’énergie pour durer environ 90 secondes. Il est important que l’oxygène ne soit pas nécessaire car il faut un certain temps au cœur et aux poumons pour augmenter l’apport d’oxygène aux muscles. Le glucose et les glucides stockés sous forme de glycogène dans les cellules musculaires sont décomposés par une série de réactions pour former un composé appelé pyruvate. Ce processus donne deux à trois molécules d’ATP pour chaque molécule de glucose. Un sous-produit de la fabrication d’ATP sans oxygène est l’acide lactique, qui peut s’accumuler dans vos muscles pendant un exercice rapide, provoquant fatigue et douleur.
En utilisant la respiration aérobie
Dans les deux minutes suivant l’exercice, le corps commence à fournir de l’oxygène aux muscles qui travaillent. Lorsque l’oxygène est disponible, le pyruvate peut être décomposé de manière aérobie pour produire jusqu’à 30 molécules supplémentaires d’ATP, ce qui rend le métabolisme aérobie, bien que plus lent, beaucoup plus efficace que le métabolisme anaérobie. Les graisses peuvent être décomposées de manière aérobie pour produire de grandes quantités d’ATP. Après des entraînements vigoureux, les muscles réapprovisionnent les fournitures d’ATP en aérobic.
La respiration aérobie peut fournir de l’ATP pendant plusieurs heures ou plus tant qu’un apport de glucose dure. Ce glucose peut provenir de plusieurs endroits:
- Apport de glucose restant dans les cellules musculaires
- Glucose provenant des aliments dans l’intestin
- Glycogène dans le foie
- Réserves de graisse dans le muscle
Production de lactate (acide lactique)
Lorsque le corps a beaucoup d’oxygène, le pyruvate est transféré dans un voie aérobie à décomposer en ATP (le pyruvate est produit par glycolyse à partir de la dégradation du glucose). Cependant, lorsque l’oxygène est limité, le corps convertit temporairement le pyruvate en lactate, ce qui permet à la dégradation du glucose – et donc à la production d’énergie – de se poursuivre. Les cellules musculaires actives peuvent continuer ce type de production d’énergie anaérobie à des taux élevés pendant une à trois minutes, période pendant laquelle le lactate peut s’accumuler à des niveaux élevés.
Un effet secondaire des niveaux élevés de lactate est une augmentation de l’acidité des cellules musculaires. Les mêmes voies métaboliques qui permettent la dégradation du glucose en énergie fonctionnent mal dans cet environnement acide. C’est un mécanisme de défense naturel pour le corps. Il prévient les dommages permanents pendant les efforts extrêmes en ralentissant les systèmes clés nécessaires au maintien de la contraction musculaire. Une fois que le corps ralentit, l’oxygène devient disponible et le lactate est reconverti en pyruvate, permettant un métabolisme aérobie continu et de l’énergie pour la récupération du corps après l’événement intense.
L’accumulation de lactate n’est pas responsable de la douleur ressentie dans les jours suivant un exercice intense. Au contraire, la production de lactate et d’autres métabolites pendant un effort extrême entraîne une sensation de brûlure souvent ressentie dans les muscles actifs. Cette sensation souvent douloureuse nous amène également à arrêter de trop travailler le corps, forçant ainsi une période de récupération au cours de laquelle le corps efface le lactate.
