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Effort long

Les usines mitochondriales des fibres qui sont utilisées dans les efforts longs d’endurance dits aérobie vont consommer de l’oxygène . Les substances qui y entrent en présence d’oxygène y seront transformées pour produire des quantités colossales d’ATP.
38 ATP par tour de transformation de chacun qui entre, dérivé du Glucose(1) ou d’Acide gras venant des graisses. (2)
Le glucose n’entre pas tel quel dans la mitochondrie. C’est sa forme dégradée sans besoin d’oxygène (1) qui avait donné de l’acide lactique qui y entre. Il y aura donc moins d’acide lactique formé dans les efforts de longue durée.
Mais il y en aura toujours un peu car le corps humain utilise toutes ses ressources en même temps.
Le glucose libre pour être transformé est présent dans la fibre.
Le sang en apporte aussi car il en contient naturellement. (On le dose par la mesure de la glycémie)
Le glucose existe aussi en réserve dans la fibre sous forme de nombreux glucoses accrochés entre eux, cette forme liée est appelée glycogène. Si vous imaginez le glucose libre comme semblable à un grain de raisin, le glycogène serait une réserve de grains sous forme de grappe. Il faudra couper chaque grain de la grappe pour le rendre libre et utilisable.

Un peu d’énergie sera perdue pour ce décrochage. Ainsi quand la fibre manque de glucose libre elle va chercher dans son glycogène pour en libérer. Les réserves de glycogène du muscle sont très importantes car elles vont assurer la fourniture de glucose pour les efforts longs d’endurance aérobie. C’est pour cela que l’alimentation du sportif sera particulièrement riche en glucides afin de confectionner un maximum de réserves de glucose sous forme de glycogène. . Pour se lier les uns aux autres sous forme de glycogène les glucoses ont besoin d’eau. Donc le glycogène contient aussi de l’eau.
Mais quand le muscle utilise trop de glucose il en prend aussi au sang qui le traverse, et le taux de glucose dans le sang diminue (Hypoglycémie).
Le cerveau qui est alimenté par le glucose du sang va en manquer car il n’a pas de réserves de glycogène ce qui va provoquer une grande fatigue et des malaises. Le cerveau commande tout. Dans les sports de longue durée il redoute avant tout les hypoglycémies et les déshydratations.
C’est alors que le sang qui continue à circuler partout passe par le foie et ira y prendre du glucose dans les réserves de glycogène que le foie contient. Le sang ressortira du foie enrichi en glucose. Il retournera l’apporter au muscle qui y trouvera son aliment principal et surtout au cerveau qui sera ainsi protégé. Cette réserve de glycogène du foie n’intervient pas au début de l’effort. Son glucose sera extrait quand « ça » commence à aller mal dans la fibre.
Pour vous donner un ordre d’idée sur le glucose et ses réserves, disons qu’un sportif de 70 kg possède environ 30 kg de muscles et il a de 13 à 15 g de glycogène par kg de muscle, soit une réserve d’environ 450 g de glycogène musculaire. Dans le foie il y en a entre 80 et 100 g. Ces réserves sont suffisantes pour assurer un effort aérobie par les « usines » d’environ 1 h 30.

Pour augmenter les réserves en glycogène voyez l’article 117 et 9402.

Mais nous avons écrit que les mitochondries sont alimentées par les dérivés du glucose et des acides gras
. Les acides gras et leurs dérivés proviennent des graisses de la fibre et du sang.

Pour que les dérivés des acides gras soient producteurs d’ATP dans la mitochondrie il faut qu’il y ait dans la mitochondrie un dérivé du glucose pour les prendre en charge.
Puisque les dérivés des graisses ne donnent de l’ATP dans la mitochondrie que s’il y a encore un dérivé du glucose on dit que les graisses ne sont brulées qu’au feu des sucres. C’est une expression « vulgaire » mais qui affirme une réalité. Il y a très longtemps les glucides étaient malencontreusement appelés « hydrates de carbone » Il ne faut plus utiliser cela. Quand j’étais en première année de médecine le Professeur Christol nous disait effectivement que « les graisses brûlent au feu des hydrates de Carbone »

Toutes ces transformations nécessitant de l’oxygène dans la mitochondrie se déroulent selon une sorte de cycle, comme une moulinette qui revient à sa position de départ. Chaque tour de moulinette porte le nom de cycle de Krebs.
La formation de 38 ATP utilisés pour la contraction des fibres est accompagnée du rejet de CO2 gaz carbonique et d’eau H2O
Tout vient des substances entrées dans la mitochondrie et qui y subissent des transformations et de l’oxygène qui a été apporté par le sang. Et cet Oxygène vient de l’air que nous respirons.
(Note pour les savants (1) Pyruvate (2) Acetyl-coA)

La respiration assure l’apport d’oxygène aux usines des fibres pour les efforts d’endurance aérobie.
QUELQUES MOTS SUR L’AIR QUE NOUS RESPIRONS
L’air, on le sait, est formé d’un mélange de deux gaz dont un est capital pour la vie, l’Oxygène, l’autre ne servant à rien dans l’effort, l’Azote.
Je devrais écrire que l’air contient « environ » 20% de dioxygène O2 et de 80% de diazote N2.
Quand on parle d’un mélange gazeux on évoque sa pression.
Ici l’air est à la pression atmosphérique. Cette pression sera différente selon que l’on est au niveau de la mer ou au sommet d’une montagne. Elle est plus faible en altitude. C’est normal, plus on monte et moins on a de l’atmosphère sur la tête ! Chaque gaz de l’air exerce sa propre pression en fonction de son % dans le mélange.

tiré de http://www.brunette.brucity.be/pagodes1/physique/ntic/pression_atm.htm
La pression atmosphérique est exprimée dans ce schéma en hecto Pascals.
1 hecto Pascal = 0,75 mm de Mercure
L’altitude est en Km (1000 m) L’Everest serait presque à 9 km (8850 m)

Nous n’avons pas évoqué tout le chemin que suit l’oxygène de l’air pour arriver aux fibres.
Il nous manque encore à décrire une partie de la respiration.
Mettons nous donc à la place d’un O2 de l’air et suivons-le en compagnie de son copain l’Azote.
Le thorax peut être comparé à un accordéon. Après une expiration qui le vide et diminue la pression à l’intérieur des poumons, le thorax ensuite augmente de volume et inspire. L’air extérieur qui n’a pas changé de pression est alors aspiré et rentre en circulant d’abord dans des canalisations qui le conduisent jusqu’à des petits sacs minuscules qu’il « gonfle » en arrivant car ils étaient presque vides d’air. Ces petits sacs portent le nom d’alvéoles pulmonaires. Expiration et inspiration se succèdent, comme on le voit quand on se prépare à souffler les bougies d’anniversaire (inspiration) et qu’on souffle pour les éteindre (expiration)
Les tuyaux qui conduisent l’air sont d’abord la trachée que l’on sent sous les doigts à la base du cou, comme du cartilage, puis les bronches dont le diamètre diminue au fur et à mesure qu’on s’enfonce dans la cage thoracique. Quand elles sont minuscules on les appelle « bronchioles » (prononcer bronquioles)

Quand l’air entre dans les alvéoles qui étaient « dégonflées » il se mélange à un peu de gaz qui était encore là car tout n’est pas sorti lors de l’expiration. Ce nouveau mélange obtenu sera un peu plus pauvre en oxygène que l’air pur.
Le sac alvéolaire est entouré de sang qui circule dans de minuscules vaisseaux sanguins nommés capillaires, tellement fins que les globules ne passent que l’un après l’autre, le sang circule car il est poussé par l’effet des contractions du cœur. Le cœur est en effet une pompe aspirante et refoulante qui assure ce que l’on nomme la circulation sanguine. Le sang passe dans ces capillaires collés à l’extérieur du petit sac alvéolaire et il continue son chemin ensuite par les « artères » plus grosses vers les fibres et le corps entier. Lorsque le sang et le mélange gazeux alvéolaire ne sont séparés que par la paroi de l’alvéole et du capillaire, des échanges gazeux sont possibles. Dans les deux sens, bien entendu.
1- Du gaz carbonique CO2 qui était dans le sang traverse les membranes et passe vers l’alvéole. Le sang s’appauvrit donc en CO2. Ceci explique que le mélange gazeux expiré en soufflant est riche en CO2.
2- De l’oxygène O2 passe de l’alvéole vers le sang. Le sang s’enrichit donc en oxygène. C’est bien, puisque ce sang portera cet oxygène aux mitochondries des fibres et à celles du reste du corps.

L’Azote N2 se dissout dans le sang, aucun intérêt pour le muscle.
Il nous reste à préciser comment le sang transporte l’oxygène.
Une fraction minime de l’oxygène reste libre dans le sang, c’est une quantité vraiment minuscule mais qui, quand le sang arrive aux fibres, sera immédiatement disponible. L’oxygène a besoin d’être libre pour quitter le sang et diffuser dans les fibres. Direction …mitochondrie !
Mais la majeure partie de l’oxygène qui est passée de l’alvéole vers le sang ne reste pas libre dans le sang. Elle va rentrer dans les globules rouges se fixer sur le pigment hémoglobine (Hb) que ces globules contiennent. C’est cette hémoglobine qui contient du fer qui donne à ces globules cette belle couleur rouge. Plus l’hémoglobine transporte d’oxygène et plus le sang est rouge. L’hémoglobine qui transporte de l’oxygène dans les globules rouges porte le nom savant d’oxyhémoglobine.
Les chimistes écrivent que Hb + O2 → HbO2
Quand le sang arrive dans les fibres, l’hémoglobine des globules rouges va relâcher une partie de l’oxygène qui était partiellement lié à son fer. Devenu libre, cet oxygène ira vers le pigment myoglobine qui l’attire puis vers les usines mitochondriales et y rentrera. L’usine à ATP est assurée de fonctionner correctement.
Il faut savoir quand même que le sang qui a traversé les fibres n’a pas perdu tout son oxygène. Il ne laisse à la fibre que ce dont elle a besoin. C’est la quantité d’O2 libre présente dans la fibre qui par sa pression commande l’importance des échanges.
On comprend que HbO2 des globules rouges → Hb + O2 (O2 libéré dans la fibre)
Dans l’effort du 100 mètres, effort explosif, les besoins en ATP étaient quasi instantanés, aucun autre système de fabrication d’ATP n’avait le temps de se mettre en route. Un 100 m, comme un lever de poids, se fait sans respirer, bouche fermée. C’est un effort dit en résistance.
Ici c’est différent. Dans le marathon qui est un effort long d’endurance, l’oxygène a le temps d’arriver aux fibres, l’effort est qualifié d’effort aérobie. Evidemment les pros du marathon font un petit sprint de départ pour se libérer des autres coureurs. Il est évident que ce départ sera un peu anaérobie alactique puis un peu lactique. Mais cela ne dure pas. L’oxygène apporté par le sang arrive dans les fibres et diffuse vite vers les mitochondries. Le cœur et la respiration s’adaptent et accélèrent.
Les mitochondries sont plus nombreuses dans les fibres rouges.
Vues au microscope ces « usines » ont l’aspect d’un petit haricot allongé. D’une sorte de traversin. Tout se passe à l’intérieur de l’usine.

Ces mitochondries qui sont dans les fibres et dans toutes les autres cellules du corps sont des centres spécialisés qui transforment les substances capables d’y entrer. N’entre pas dans l’usine qui veut et n’en ressort pas non plus qui veut. La membrane qui les entoure fait un tri sélectif.
Les substances qui y entrent vont y être transformées, on va leur arracher certaines parties, en ajouter d’autres…et cela grâce à la présence d’oxygène O2, qui est entré dans nos poumons avec l’air inspiré.
Ces transformations chimiques avec oxygène fabriquant de l’ATP dans les mitochondries portent un nom que tous les étudiants qui ont fait de la biologie retiennent toute leur vie, même quand ils ont tout oublié, ce nom étant «  le Cycle de Krebs » ! C’est un tour de moulinette !
A l’issu de ces transformations les usines à ATP vont quand même avoir des substances chimiques à rejeter à travers leur membrane dans leur environnement immédiat. L’ATP ressort de la mitochondrie avec de l’eau H2O et du gaz carbonique CO2.

L’eau, c’est très bien, nous en avons besoin puisque le sportif en perd beaucoup pendant l’effort et également pour éviter que « ça chauffe » dans les muscles.
Le CO2 passera dans le sang qui le transportera aux poumons. Souvenez-vous que le CO2 est un gaz acide. Eliminer le CO2 c’est éviter l’acidification dangereuse du corps. L’ATP servira à la contraction.
Il ne faudrait pas croire que tout se passe de façon aussi caricaturale. En réalité toutes les fibres blanches et rouges travaillent en même temps mais selon le sport pratiqué le sportif consomme plus ou moins d’oxygène.

Le lecteur peut à ce niveau se poser un problème : Puisqu’il faut un dérivé du sucre pour que les acides gras produisent de l’ATP dans la mitochondrie, comment continuer à courir quand le glucose et ses stocks de glycogène sont épuisés alors qu’il reste encore une énorme réserve de graisses ?
Autre problème a élucider : La mitochondrie a ses propres limites, il arrive un moment où elle sera saturée car elle tourne au maximum. On peut essayer d’y faire entrer tout ce qu’on voudra, même avec de l’oxygène en plus, impossible de faire d’avantage. La fourniture d’ATP plafonne et on veut aller encore plus vite et plus loin ! Comment va faire la fibre ?
Ce sera l’objet du prochain entretien.


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