Limites 1

La première valeur est celle du repos, la deuxième à l’effort long d’endurance d’un champion.
Hélas, il y a des limites à tout.
Nous sommes en plein marathon. L’effort est long, aérobie, d’endurance.
Il met en jeu les usines mitochondriales qui produisent beaucoup d’ATP en présence d’oxygène.
Plus l’effort augmente et plus les mitochondries y participent. Donc plus elles consomment d’oxygène que le sang leur apporte.
Il existe des appareils qui mesurent la consommation d’oxygène pendant l’effort du sportif. Ils mettent en évidence cette augmentation de la consommation d’oxygène qui entre dans les poumons par l’air inspiré. On les voit lors d’une épreuve d’effort sur bicyclette ou tapis roulant. Ils permettent de comparer la composition en oxygène de l’air inspiré et de l’air expiré.
Pourtant, on peut le comprendre, il arrive un moment où les mitochondries sont saturées. Elles sont à la limite de leur fonctionnement. C’est comme si on demandait à une voiture d’aller plus vite que sa vitesse maximale limite. A ce moment-là la consommation d’essence plafonne, elle ne peut plus augmenter, la voiture refuse tout effort supplémentaire. C’est impossible. De même, la mitochondrie ne pouvant faire plus, elle ne peut plus augmenter sa consommation d’oxygène. Les appareils de mesure de la consommation d’oxygène montrent que le sportif a atteint le maximum de consommation d’O2. On dit qu’il a atteint sa VO2max qui s’exprime en litres d’oxygène consommé par minute. On peut l’exprimer de plusieurs façons mais l’essentiel est ici de comprendre le mécanisme. Souvent on rapporte cette consommation au poids du sportif en l’exprimant en millilitres d’oxygène consommé par minute et par kilo.

Mais, même en supposant que les mitochondries seraient encore capables de fonctionner et d’accepter de laisser entrer les dérivés du glucose et des acides gras pour faire l’ATP, il leur faut un apport d’oxygène suffisant pour assurer les cycles de Krebs. Or cet oxygène leur est apporté par le sang et, hélas, la circulation sanguine a ses propres limites. Le cœur se remplit d’avantage, il bat plus vite, il assure un débit sanguin maximal, mais lui non plus ne peut faire plus !
On dit que la plus belle fille du monde ne peut donner que ce qu’elle a !
Le poumon est arrivé également a ses limites, il ne peut plus extraire d’avantage d’O2 à l’air inspiré, les muscles de la cage thoracique se fatiguent. Quand la circulation sanguine qui arrive aux fibres musculaires a atteint ses limites, alors les mitochondries reçoivent une quantité d’oxygène par minute qui ne peut plus augmenter. La consommation en O2 de la fibre n’augmente plus. La VO2 max est atteinte.

Et pourtant la circulation sanguine fait tout pour le muscle en effort. Certains capteurs formés de nerfs et de centres nerveux vont décider de favoriser la circulation sanguine vers le muscle en diminuant la circulation sanguine vers les autres organes sauf le cerveau dont le débit sanguin ne change pas.
Il y a une baisse du débit du sanguin vers le tube digestif, le foie et les intestins pendant les efforts de très longue durée. C’est la même chose pour les reins. La circulation sanguine vers les intestins est tellement diminuée qu’on a observé à la fin des courses trop longues et épuisantes des cas où l’intestin mal irrigué par le sang s’est perforé et il a fallu enlever une fraction d’intestin à l’arrivée d’une course à cause d’une péritonite probable. On a du pratiquer ce que l’on nomme une colectomie. (amputation d’une partie du colon)
Les diarrhées sanglantes sont fréquentes après les courses de très longue durée.
Il y a des appareils pour mesurer cette VO2 max mais il y a aussi des tests de terrain pour l’évaluer approximativement. Ils permettent d’avoir une valeur déduite qui n’a pas la précision de la mesure en laboratoire.
Voyez sur le site les articles 6647, 6746, 6747, 6749.
Un sportif ayant une VO2 élevée est doué pour les sports d’endurance aérobie.
Cette valeur est en moyenne de 45-50 ml/mn/kg pour les hommes et de 35-40 ml/mn/kg pour les femmes.
La VO2 max est la puissance maximale aérobie.
Des entraînements spécialement adaptés aux sportifs et selon le sport pratiqué peuvent l’améliorer.
Mais certains sportifs sont naturellement dotés de qualités spéciales et avec l’entraînement et la pratique ils atteignent des valeurs exceptionnelles.
Un champion d’endurance de niveau international avoisine les 80. Les hyperdoués dans les sports d’endurance comme le cyclisme frôlent les 90 ! Mais ces valeurs sont exceptionnelles.
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Quand les mitochondries sont saturées et qu’elles ne peuvent plus augmenter leur fabrication d’ATP, donc qu’elles n’augmentent plus la consommation d’oxygène, peut on encore demander un effort supplémentaire aux fibres du marathonien, par exemple pour un long sprint final ?
OUI !
Mais comment cela est-il possible ?
Pour comprendre il suffit de se mettre à la place de la fibre.
Elle a encore du glucose dont la plus grande partie rentre dans la mitochondrie car le dérivé du glucose qui peut y entrer y trouve encore sa place. Mais arrive l’instant où pas un de plus ne peut y entrer. Un dérivé glucose transformé par la phase hors usine qui n’arrive pas à entrer dans la mitochondrie saturée peut encore donner quelques ATP en devenant acide lactique. Cela permet d’accélérer encore un peu. Hélas, l’acide lactique formé va acidifier la fibre et le sang et éventuellement abîmer la fibre malgré l’effet des substances présentes pour capter l’acidité (substances tampons) Les substances tampons ont aussi leurs limites.
Ainsi, arrivé au max de consommation d’oxygène, la fibre est encore capable de faire un peu plus d’ATP et d’augmenter l’effort, mais en produisant de l’acide lactique. Cet acide passe en partie dans le sang où on le dose. Les lactates sanguins augmentent quand on a dépassé la VO2 max.

Et ces lactates ne cessent d’augmenter jusqu’à engendrer une importante fatigue qui impose l’arrêt de l’effort ou la lésion des fibres.

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Les triangles rouges représentent la fréquence cardiaque (pouls par minute) Le cœur s’accélère.
Les carrés bleus représentent la consommation d’oxygène. Elle augmente jusqu’à la VO2 max. Puis elle reste constante.
Les triangles verts représentent la concentration sanguine d’acide lactique (dosage des lactates)
Jusqu’au « Threshold anaérobic » le taux de lactates du sang est normal.
Le « Threshold anaérobic » est le seuil à partir duquel les mitochondries commencent à arriver à leur limite. Elles « saturent » A partir de ce point tous les dérivés du glucose n’entrent pas dans l’usine et certains sont transformés en acide lactique et ceci de plus en plus. Ce point est intéressant. Avec un bon entraînement il se déplace vers la droite.
L’acidité bloque le fonctionnement des fibres car toutes les transformations chimiques qui s’y déroulent, que ce soit dans les mitochondries ou en dehors, sont favorisées ou disons sous la dépendance de ce que l’on nomme des enzymes qui sont très sensibles aux variations d’acidité.

Une transformation qui mettrait une minute à se produire ne dure qu’un centième de seconde si l’enzyme spécifique est active. Gêner l’action de l’enzyme par l’acidité c’est aller à la catastrophe. L’acidité peut aussi stimuler des enzymes qui sommeillent dans la fibre et leur effet pourra se révéler redoutable.
Voyez les articles 36, 5409, 40, 8573.
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Si nous récapitulons ce que nous venons de décrire, les choses sont claires. Alors que tout allait bien avec l’oxygène et que l’effort pouvait durer, voila que notre folie noue entraîne dans un effort qui dépasse l’oxygène, qui dépasse ce que notre corps avait prévu. Tout ce que l’on a fait sans oxygène, il faudra le "payer" à la fin ! Ces ATP, ces phosphagènes, ces réserves, c’est après l’effort qu’il faudra les refaire. Il faudra payer l’addition ! Et tout de suite !
C’est pourquoi le corps nous demande de faire ces dettes dès l’arrivée.
C’est comme si la voiture qui a dépassé ses limites et qui maintenant s’immobilise à l’arrêt voyait son moteur tourner encore vite pendant quelques minutes tant que le moteur est trop chaud en continuant à consommer du carburant alors que nous avons déjà enlevé la clef de contact. Pour assurer encore un passage correct du liquide réfrigérant dans le radiateur et recharger la batterie pour que tout soit OK au prochain démarrage.
Ce sujet fera l’objet d’un prochain article "dette d’oxygène"