Naturellement, l’énergie est nécessaire pour compléter le mouvement musculaire. Il existe différentes sources d’énergie dans le corps humain, qui sont successivement activées les unes après les autres. Considérons chacun d’eux.
ATP
La source universelle d’énergie dans un organisme vivant est la molécule d’ ATP , qui est formée dans le cycle du citrate de Krebs. Sous l’action de l’enzyme ATPase, la molécule d’ATP est hydrolysée, détachant le groupement phosphate sous forme d’acide orthophosphorique (H3PO4), et se transforme en ADP, tandis que de l’énergie est libérée.
ATP + H2O = ADP + H3PO4 + énergie
La tête du pont de myosine, en contact avec l’actine, possède une activité ATPase et, par conséquent, la capacité de décomposer l’ATP et d’obtenir l’énergie nécessaire au mouvement.
La quantité d’ATP contenue dans le muscle est suffisante pour effectuer des mouvements pendant les 2 à 5 premières secondes.
Phosphate de créatine
Le stock de molécules d’ATP dans le muscle est limité, par conséquent, la consommation d’énergie lors du travail musculaire nécessite un réapprovisionnement constant, cela est dû au phosphate de créatine . Le phosphate de créatine a la capacité de détacher un groupe phosphate et de se convertir en créatine, attachant un groupe phosphate à l’ADP, qui est converti en ATP.
ADP + créatine phosphate = ATP + créatine.
Cette réaction est appelée réaction de Loman. C’est pourquoi la créatine est d’une grande importance dans la musculation .
Il convient de noter que la créatine n’est efficace que lors de la réalisation d’exercices anaérobies (de force) , car la créatine phosphate suffit pour environ 2 minutes de travail intense, puis d’autres sources d’énergie sont connectées. En conséquence, en athlétisme, la prise de créatine en complément pour augmenter les performances sportives est inefficace.
Les réserves de créatine phosphate dans la fibre ne sont pas importantes, elle n’est donc utilisée comme source d’énergie qu’au stade initial du travail musculaire , jusqu’à l’activation d’autres sources plus puissantes – la glycolyse anaérobie puis aérobie . A la fin du travail musculaire, la réaction de Loman va dans le sens inverse, et les réserves de créatine phosphate sont reconstituées en quelques minutes.
Métabolisme énergétique du muscle squelettique
Le CP fournit une réserve d’énergie phosphatée pour la resynthèse de l’ATP à partir de l’ADP au début de l’activité contractile (Fig. 3) :
CF + ADP Créatine kinase K + ATP (1)
Au repos, les fibres musculaires augmentent la concentration de CF jusqu’à cinq fois plus que l’ATP. Au début de la contraction, lorsque la concentration d’ATP commence à baisser et que l’ADP augmente en raison de la décomposition accélérée de l’ATP, l’activité de masse favorise la formation d’ATP à partir de CP.
Bien que la formation d’ATP à partir de CF se produise rapidement, nécessitant une seule réaction enzymatique (1), la quantité d’ATP qui peut être obtenue à la suite de ce processus est limitée par la concentration initiale de CF. Les fibres musculaires contiennent également de la myokinase, qui catalyse la formation d’une molécule d’ATP et d’une molécule d’AMP à partir de deux molécules d’ADP.
ATP et CF, pris ensemble, peuvent fournir une force maximale pendant 8 à 10 secondes. Ainsi, l’énergie tirée du système phosphagène est utilisée pour de courtes périodes d’activité musculaire maximale requises en athlétisme et en athlétisme (course de 100 m, lancer du poids ou haltérophilie).
Glycolyse
Bien que le métabolisme via la voie glycolytique ne produise qu’une petite quantité d’ATP à partir de chaque unité de glucose absorbée, il peut fournir une synthèse rapide de grandes quantités d’ATP lorsque suffisamment d’enzymes et de substrat sont disponibles . Ce processus peut également avoir lieu en l’absence d’oxygène :
Glucose anaérobie glycolyse rapide 2 ATP + 2 lactate (2)
Le glucose pour la glycolyse provient soit du sang, soit des réserves de glycogène . Lorsque le glycogène agit comme matériau de départ, trois molécules d’ATP sont formées à partir d’une unité de glucose consommé à la suite de la glycogénolyse phosphorolytique. Au fur et à mesure que l’activité musculaire s’intensifie, de plus en plus d’ATP est nécessaire pour la dégradation anaérobie du glycogène musculaire, et la production d’acide lactique augmente en conséquence. La glycolyse anaérobie peut fournir de l’énergie pour 1,3 à 1,6 minutes d’activité musculaire maximale.
La formation d’ acide lactique abaisse le pH des fibres musculaires. Cela interfère avec l’action des enzymes et provoque des douleurs si l’élimination de l’acide lactique est trop lente par rapport à sa formation.
Phosphorylation oxydative
Glucose + O 2 -> 38 ATP + CO 2 + H 2 O. (3)
Les graisses ne sont catabolisées que par des mécanismes oxydatifs et une grande quantité d’énergie est libérée. Les acides aminés peuvent également être métabolisés de manière similaire. Les trois voies métaboliques de la production d’ATP pour la contraction et la relaxation musculaire sont illustrées à la Fig. 3.
Au cours des 5 à 10 premières minutes d’activité physique modérée, le principal « carburant » consommé est le propre glycogène du muscle. Au cours des 30 minutes suivantes, les substances véhiculées par le sang deviennent dominantes; la glycémie et les acides gras contribuent à peu près de la même manière à la consommation d’oxygène des muscles. Après cette période, les acides gras prennent un rôle de plus en plus important.
Il est important de souligner l’interaction entre les mécanismes anaérobies et aérobies dans la production d’ATP pendant l’exercice. La contribution de la production d’ATP anaérobie est plus importante avec un exercice de haute intensité à court terme, tandis qu’avec des charges de faible intensité à long terme, le métabolisme aérobie prédomine.
Récupération et dette d’oxygène
Une fois l’activité physique terminée, la consommation d’oxygène est toujours supérieure à la normale (tableau). Plus récemment, le terme « consommation excessive d’oxygène après l’exercice » a également été utilisé pour désigner la dette en oxygène .
Au début, le niveau est très élevé, tandis que le corps reconstitue les réserves de CP et d’ATP, renvoyant l’oxygène stocké aux tissus, puis pendant une heure supplémentaire, la consommation diminue tandis que l’acide lactique est éliminé. Par conséquent, les premières et dernières phases de la dette en oxygène sont appelées respectivement dette en alactate et en lactate d’oxygène. Une augmentation de la température corporelle indique également un taux métabolique plus élevé et une augmentation de la consommation d’oxygène.
Plus l’activité physique est longue et intense, plus la récupération est longue. Par exemple, la récupération d’un épuisement complet du glycogène musculaire prend souvent des jours, plutôt que les secondes, minutes ou heures nécessaires pour reconstituer les réserves de CP et d’ATP et éliminer l’acide lactique. Un exercice de haute intensité entraîne probablement des microtraumatismes des fibres musculaires, et leur récupération prend un certain temps.
Composantes de la dette en oxygène. Après un effort physique prolongé et intense, la respiration reste au-dessus de la normale pour répondre à la demande accrue en oxygène
| Composant | Explication |
| 1 | Restauration des réserves d’oxygène dans les tissus (environ 1 l) |
| 2 | Récupération des niveaux de créatine phosphate et d’autres phosphates riches en énergie (environ 1-1,5 L) |
| 3 | Élimination de l’acide lactique par néoglucogenèse et autres voies (jusqu’à 12 litres) |
| 4 | Stimulation du métabolisme due à l’augmentation des niveaux d’adrénaline (environ 1 litre) |
| 5 | Consommation supplémentaire d’oxygène dans les muscles respiratoires et le cœur (environ 0,5 l) |
| 6 | Augmentation générale du métabolisme due à une température corporelle plus élevée * |
Q10 – Une élévation de température de 10 °C peut doubler le taux métabolique si les cellules peuvent faire face à de tels changements de température.