La contraction musculaire démarre par une interaction entre l'actine et la myosine, rendue possible par la libération de calcium. Cette interaction est responsable d'une élévation de l'activité ATPasique de la myosine qui va provoquer l'hydrolyse de la l'Adénosine Tri Phosphate (ATP) fixé sur la tête de myosine.
Cette hydrolyse de l'ATP induit une bascule des têtes de myosine entraînant une traction des filaments d'actine et par voie de conséquence un raccourcissement du sarcomère, unité fonctionnelle contractile du muscle strié squelettique. Ensuite la fixation d'une nouvelle molécule d'ATP sur la tête de myosine provoque la rupture de la liaison entre actine/myosine et permet une autre interaction. C'est la répétition de l'ensemble de ces phénomènes au niveau du sarcomère qui est responsable d'un raccourcissement significatif du muscle. Ainsi, le muscle se comporte comme un transformateur d'énergie chimique en énergie mécanique et cette transformation passe par l'hydrolyse de l'ATP. Au cours d'un exercice musculaire quelqu’il soit, bref et intense, de faible intensité et long, une quantité suffisante d'ATP est nécessaire car l'ATP est la seule énergie directement utilisable par la machinerie contractile. En cas d'apport insuffisant en ATP des perturbations apparaîtront dans les mécanismes contractiles. Cependant. les réserves d'ATP au niveau du muscle sont très faibles. Elles sont évaluées à 5 mmoles.kg-1. Une telle concentration ne peut permettre qu'une contraction de quelques secondes.
Ainsi, pour que le muscle puisse se contracter plus longtemps, une resynthèse de l'ATP est obligatoire (le manière à ce que l'ATP soit reconstitué au fur et à mesure qu'il est hydrolysé. La resynthèse de l'ATP peut se faire grâce à différentes voies métaboliques qui utilisent différents types de substrats et qui ont une importance variable en fonction de la durée et du type d'exercice. La resynthèse de l'ATP peut se faire à partir de l'Adénosine Di-Phosphate (ADP) et de la Créatine Di-Phosphate (PCr) selon 2 mécanismes.
La première réaction s'effectue en présence de myokinase et la seconde en présence de la créatine phosphokinase. Du fait de leur rapidité de mise en jeu, ces 2 processus énergétiques sont essentiellement impliqués clans les exercices brefs et intenses tels que le nécessite par exemple l'haltérophilie. La resynthèse de l'ATP peut aussi se faire à partir du glucose et du glycogène en condition aérobie (phosphorylation oxydative) ou en condition anaérobie. Le rendement énergétique en condition aérobie est nettement supérieur au rendement énergétique dans les conditions anaérobies ce qui permet une épargne des réserves en glycogène. De plus la resynthèse de l'ATP en condition anaérobie conduit à la fabrication d'acide lactique dont l'accumulation au niveau du muscle peut perturber le bon déroulement des mécanismes du processus contractile : en particulier la libération de calcium, l'activité ATPasique de la myosine et de la PFK. Enfin, au cours de l'exercice musculaire, de l'ATP peut être synthétisé par oxydation des lipides. Cette voie métabolique présente plusieurs avantages d'un point de vue énergétique
1- elle permet l'épargne des stock de glycogène,
2- elle présente un excellent rendement,
3- enfin, l'organisme possède de grandes réserves en lipides.
En ce qui concerne l'utilisation des substrats glucidiques et lipidiques au cours de l'exercice musculaire, il est schématiquement possible de considérer que l'utilisation des glucides augmente avec l'intensité de l'exercice tandis que l'utilisation des lipides s'élève avec la durée de l'exercice.
ADAPTATIONS BIOÉNERGÉTIQUES AU COURS D’EXERCICES DE MUSCULATION
Peu d’études ont été effectuées sur les sollicitations bioénergétiques de telles activités ; la raison est essentiellement technique. En effet ces disciplines associent des exercices très brefs et très intenses au cours desquels il est difficile d’appliquer les techniques habituellement utilisées au cours d’exercices musculaires plus longs.
Les moyens dont disposent les physiologistes pour juger des phénomènes bioénergétiques de ces activités sont :
- La mesure de la puissance développée.
- La mesure de la consommation d’O2.
- Le dosage des substrats énergétiques.
- Le dosage des métabolites sanguins et musculaires.
- Le dosage des activités enzymatiques à partir de biopsies musculaires.
PUISSANCE DÉVELOPPÉE
Il a été montré que sur quelques secondes des haltérophiles de niveau olympique pouvaient développer des valeurs très élevés de puissance de l’ordre de 4500 à 5000Watts.
CONSOMMATION d'O2
L’évolution de la consommation d’O2 (VO2) généralement utilisée pour apprécier la dépense énergétique au cours de l’exercice musculaire est mal connue au cours d’exercices d’haltérophilie et sa valeur maximale (VO2max), n’a fait l’objet que de peu d’études. Il est malgré tout admis que la VO2max d’un powerlifter ou d’un weightlifter, n’est pas très élevée. En effet le type d’entraînement pratiqué ne semble pas induire de changement significatif de la VO2max, vraisemblablement en raison d’une sollicitation trop faible du système de transport d’O2. Enfin, le suivi de la Fc largement utilisé dans des disciplines dites d’endurance pour juger indirectement de la sollicitation du système de transport d’O2, ne peut être interprété de façon précise car le type d’exercice n’induit qu’une faible élévation de la Fc.
DOSAGE des MÉTABOLITES SANGUINS et des SUBSTRATS ÉNERGÉTIQUES
Au cours d’exercices tels que le développé couché et les squats, les changements observés sont fonction de la charge utilisée, du nombre de répétitions et de la durée de la période de récupération.
Dans le cas d’un nombre de répétitions peu élevé, suivi de périodes de récupération de 2 à 5mn, il n’apparaît que très peu de changement en ce qui concerne le glucose sanguin, le pyruvate et la lactatémie qui atteint des valeurs de l’ordre de 4mmoles/L. Pour ce type d’exercice, l’énergie provient essentiellement des composés phosphorés riches en énergie (ATP et PCr).
Lorsque le nombre de répétitions augmente et que la durée des périodes de récupération diminue, les changements sont plus nets et la lactatémie peut alors atteindre 16 à 17mmoles/L. Ce dernier résultat indique que dans ce type d’exercice il existe une voie de suppléance qui est la glycolyse anaérobie .
Plus récemment Tesch a pratiqué la technique de biopsie musculaire au niveau du muscle vaste externe avant et après des exercices d’haltérophilie, pour étudier l’utilisation des substrats énergétiques. Ces biopsies montrent une diminution de l’ATP et de la PC de 50%, du glycogène de 40%, une augmentation du glucose 6 phosphate, une multiplication par 5 de la concentration en acide lactique et enfin plus surprenant une diminution significative des triglycérides.
Ainsi la pratique d’exercices utilisés en haltérophilie ou en force athlétique semble induire un important déséquilibre énergétique. En effet la diminution de la concentration en ATP dans la muscle indique que son hydrolyse est plus rapide que sa régénération par la phosphorylation de l’ADP alors que dans la plupart des autres disciplines sportives la concentration en ATP reste constante. La diminution du glycogène, l’augmentation des intermédiaires de la glycolyse et du lactate, montrent que de tels exercices sollicitent très rapidement et de façon importante le métabolisme anaérobie lactique. Ces résultats ont été confirmés lors d’exercices de sprint sur cycloérgomètre. La diminution des triglycérides et l’élévation de acides gras circulants est en faveur de l’utilisation de l’oxydation des lipides comme apport d’énergie au muscle.
Concernant les effets de l’entraînement sur les métabolites et les substrats énergétiques musculaires, les études sont rares. MacDougal précise que les exercices effectués lors d’entraînements d’haltérophilie entraînent une augmentation de la quantité de glycogène musculaire et des composés phosphorés après entraînement. Tesch observe que des modifications enzymatiques apparaissent lorsque l’entraînement est effectué pendant plus de 6 mois en fait, lorsque celui-ci entraîne une hypertrophie significative. Il rapporte une diminution d’activité de la plupart des mécanismes enzymatiques sauf de la lactate déshydrogénase, qui resterait inchangée ou pourrait être augmentée dans les fibres musculaires rapides à fort potentiel glycolytique. Cependant, les relations entre changements enzymatiques et performance ne sont pas encore clairement établies.
EFFETS sur la STRUCTURE des MUSCLES
La pratique régulière d’activité comme le powerlifting, pendant environ 2 à 3 mois entraîne une augmentation de la masse musculaire essentiellement par hypertrophie : augmentation du diamètre des fibres musculaires et de la grosseur des myofibrilles. Cependant un phénomène d’hyperplasie pourrait aussi intervenir. L’étude de la typologie des fibres musculaires à contraction rapide a montré que les weightlifters et donc les powerlifters présentaient généralement un pourcentage plus important de fibres musculaires à contraction rapide à métabolisme glycolytique.
Concernant la capillarisation du muscle, les haltérophiles ont une diminution du nombre de capillaires (environ 30%) par rapport à des sujets non entraînés. Il a été montré que la densité des mitochondries, impliquées dans la phosphorylation oxydative, était diminuée tandis que leur volume était inchangé.
CONCLUSION
L'énergie en haltérophilie provient en grande partie des composés phosphorés (ATP et Créatine phosphate). Mais du fait de la demande énergétique très importante et souvent en raison de la répétition d'exercices successifs, d'autres voies métaboliques de suppléance semblent intervenir dans la resynthèse de l'ATP nécessaire à la contraction musculaire, en particulier la glycogénolyse.
