Introduction
La concentration de lactate après un sprint est un sujet crucial en physiologie du sport, notamment pour les athlètes de haut niveau. Comprendre les mécanismes de production et d'utilisation du lactate permet d'optimiser l'entraînement et d'améliorer la performance. Cet article explore la cinétique de la lactatémie lors d'une séance de sprint, les filières énergétiques impliquées, et les implications pratiques pour les sportifs.
Les Filières Énergétiques de l'Effort
L'activité bioénergétique englobe l'apport, le transport et la transformation de l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'organisme, ainsi que l'évacuation des déchets. Les fonctions respiratoires, circulatoires, digestives et excrétrices sont toutes impliquées dans ce processus.
Sources d'Énergie de l'Effort
Un effort physique nécessite la mobilisation de forces et la production d'énergie. Chez l'être humain, cette énergie est fournie par l'adénosine triphosphate (ATP), une molécule présente dans la fibre musculaire. L'ATP est la seule responsable de la contraction musculaire.
La dégradation de l'ATP libère de l'énergie, permet la contraction des fibres musculaires et produit une force. Cependant, l'ATP est présente en très petite quantité dans l'organisme et ne peut assurer qu'un effort violent de courte durée (environ deux secondes). Elle doit donc être resynthétisée en permanence.
Resynthèse de l'ATP
Suivant l'intensité et la durée de l'effort, différentes sources d'énergie sont utilisées pour resynthétiser l'ATP. On distingue trois filières principales :
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- Anaérobie alactique: Ne nécessite pas d'oxygène et ne produit pas de lactates.
- Anaérobie lactique: Produit des lactates.
- Aérobie: Nécessite la présence d'oxygène.
Voie Anaérobie Alactique (ATP-PC)
Cette voie est le premier processus permettant de renouveler l'ATP. L'ATP est majoritairement resynthétisée grâce à l'adénosine diphosphate (ADP) associée à la créatine phosphate (PCr). Cette réaction chimique est possible grâce aux enzymes créatine phosphokinase (CPK).
Cette source d'énergie est immédiatement disponible mais de faible quantité, utilisable à intensité maximale pendant 5 à 7 secondes maximum. Elle concerne les fibres à contraction rapide. Il est important de noter que la phosphocréatine est renouvelée grâce à l'oxygène, ce qui signifie qu'un système aérobie performant permet de répéter plus fréquemment les brefs efforts intenses.
Voie Anaérobie Lactique (Glycolytique)
Une fois la source énergétique des phosphagènes épuisée, de nouveaux substrats sont nécessaires pour assurer rapidement une resynthétisation de l'ATP. Ce sont des formes dérivées du glucide qui seront la source d'énergie : le glycogène (stocké dans le foie et les muscles) et le glucose (sanguin).
La production d'énergie se déroulant dans le sarcoplasme musculaire permet un effort intensif mais limité en durée (30 secondes à 1 ou 2 minutes pour une intensité moindre). La dégradation du glucose produit de l'ATP et du pyruvate destiné au cycle de Krebs, transformé en lactate en absence d'oxygène. Ce lactate est réutilisé par l'organisme pour recréer de l'ATP. Si l'intensité de l'effort reste très élevée, la capacité de recyclage est dépassée et l'accumulation d'ions d'hydrogène altère le fonctionnement de la filière énergétique, empêche la contraction musculaire et participe à l'apparition de la fatigue et de la douleur musculaire.
Lactate vs Acide Lactique
Il est crucial de parler de lactate et non d'acide lactique en physiologie du sport. L'acide lactique (C3H6O3) se forme lors de la glycolyse anaérobie. Cependant, en milieu aqueux (comme le corps humain, composé à 70% d'eau), l'acide lactique libère un ion hydrogène (H+) et se transforme en lactate (C3H5O3−).
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La libération d'ions hydrogène perturbe l'équilibre acido-basique et contribue à l'acidose lactique. L'accumulation de lactates a donc une implication directe sur la baisse du pH sanguin.
Voie Aérobie (Oxydative)
Cette voie exige la présence d'oxygène. L'apport d'oxygène dans les fibres musculaires permet un rendement énergétique élevé. Plus de 90% de l'ATP synthétisée au niveau des cellules musculaires est fournie par la filière aérobie. La transformation se produit dans les mitochondries.
L'apport énergétique principal provient des nutriments apportés par l'alimentation :
- Glucides: Indispensables, provenant des sucres.
- Lipides: Provenant des graisses, utilisés pour les efforts modérés supérieurs à 45 minutes.
- Protéines: Sous la forme d'acides aminés, provenant de la viande, poisson, etc.
Les déchets résiduels de cette dégradation aérobie sont de l'eau (sueur) et du gaz carbonique (respiration). Cette filière permet aussi d'oxyder le pyruvate issu de la glycolyse pour produire de l'énergie et rend possible la réutilisation des lactates pour resynthétiser du glycogène ou de l'ATP.
Cycle de Krebs
Le cycle de Krebs est une voie principale d'obtention de l'énergie. Ces réactions, effectuées en présence d'oxygène et à l’aide d’enzymes spécifiques, transforment les substances résiduelles issues de la dégradation partielle des glucides et des lipides pour resynthétiser l'ATP.
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Chevauchement des Processus Énergétiques
Les processus énergétiques démarrent tous immédiatement mais ont des délais d'intervention différents et des possibilités de rendement étalées dans le temps. Il y a donc un chevauchement des processus suivant leur rapidité de disponibilité, l'intensité de l'exercice, l'apport suffisant d'oxygène, etc.
Par exemple, lors d'un sprint de 10 secondes, tous les processus métaboliques interviennent : 4% pour l'ATP, 31% pour la phosphocréatine, 51% pour la glycolyse et 14% pour le processus aérobie.
Étude de la Lactatémie Lors d'une Séance de Sprint
Une étude a été menée sur cinq sprinters masculins de niveau national pour analyser la cinétique de la lactatémie lors de répétitions de 50 mètres à vitesse maximale sur piste.
Résultats
La lactatémie augmente significativement dès les premiers sprints, passant d'une valeur de fin d'échauffement de 3.9 mmol/l à des concentrations de l'ordre de 14.0 mmol/l observées après le troisième sprint. Ces résultats confirment que la glycolyse anaérobie est sollicitée de manière importante et prépondérante dès les premières secondes du sprint, même si celui-ci dure moins de sept secondes.
Rôle et Fonctions du Lactate
Source d'Énergie Alternative
Le lactate est un carburant important pour les muscles, notamment lors d'efforts prolongés. Il agit comme une source d'énergie alternative pour les muscles, le cerveau et le cœur. En cas de surplus de lactate inutilisé dans le muscle, il est évacué dans le sang et transporté vers le foie, où il est reconverti en glucose (néoglucogénèse). Ce cycle de Cori est essentiel pour soutenir des performances d’endurance.
Régulation du pH Musculaire
Le lactate contribue à la régulation du pH musculaire. Lors d'un effort intense, l'augmentation des protons (H+) dans les cellules musculaires peut rendre le milieu trop acide. Le lactate agit comme un tampon, aidant à neutraliser cette acidité et permettant aux muscles de fonctionner plus longtemps à des niveaux d'intensité élevés.
Effets du Lactate sur les Muscles
Lactate et Fatigue Musculaire
La fatigue neuromusculaire induite par l'exercice se caractérise par une diminution temporaire de la capacité d’un muscle à générer de la force ou de la puissance. Cela résulte de changements biochimiques intramusculaires (fatigue périphérique) et d’une diminution de l’activation musculaire par le système nerveux central (fatigue centrale).
Contrairement à une idée longtemps répandue, l'accumulation d'acide lactique n'est pas la principale cause de fatigue musculaire. Ce sont les ions hydrogène (H+) libérés lors de la dégradation de l'ATP qui provoquent l'acidification des muscles et entraînent la sensation de fatigue.
Lactate et Douleurs Musculaires
Les douleurs musculaires après l'exercice, connues sous le nom de DOMS (Delayed Onset Muscle Soreness), ne sont pas causées par l'accumulation de lactate, H+ ou Pi, mais plutôt par des micro-déchirures dans les fibres musculaires.
Gestion de l'Effort et Surcompensation
Alternance Effort-Récupération
Le développement de chaque filière est dépendant des paramètres durée et intensité, tant pour l'effort que pour la récupération. Suivant les durées et intensités choisies pour les temps de travail et de récupération, on vise une filière pour créer un phénomène de surcompensation des ressources énergétiques et permettre au sportif de progresser.
Principe de Surcompensation
La base de l'entraînement physique repose sur le principe de cumul de stimulations dans le temps : c'est le processus de surcompensation. Lorsqu'une charge d'entraînement est appliquée à l'organisme, celui-ci va mettre en œuvre des processus de restauration pour retrouver l'état initial du potentiel énergétique. Si la charge est proche des capacités maximales d'une qualité physique, l'état après restauration sera supérieur à l'état initial.
Effets Immédiats et Retardés de l'Effort
Les effets immédiats correspondent à une adaptation ponctuelle à une charge d'entraînement, tandis que les effets retardés correspondent à une adaptation cumulative et relativement stable de l'organisme aux sollicitations.
Délais de Surcompensation
- Aérobie: 24 à 48 heures
- Anaérobie lactique: 48 à 72 heures
- Anaérobie alactique: 12 à 24 heures
Intérêt de l'Anaérobie Lactique
La filière anaérobie lactique est la filière reine des efforts maximaux de moyenne durée, représentative sur des efforts comme la gymnastique, la natation (50m ,100m, 200m), l'athlétisme en sprint (400m, 200m), le street workout, la course de haies (400m) et l'athlétisme en demi-fond (800m).
Objectifs de Développement de l'Anaérobie Lactique
- Amélioration des réserves musculaires en glycogène.
- Amélioration des systèmes tampons intramusculaires.
- Amélioration de l’élimination des lactates.
- Sollicitation préférentielle des fibres rapides à haut pouvoir glycolytique.
- Habituation à la concentration d’acide lactique intracellulaire.
- Augmentation du système tampon de l’acidité sanguine et musculaire.
- Modification des structures des fibres musculaires.
- Amélioration du seuil d’inhibition du système nerveux et des substances tampons.
- Augmentation de l’hormone de croissance.
- Augmentation de l’activité des enzymes antioxydantes au repos.
Durée et Intensité de l'Effort
L’anaérobie lactique intervient après les 15 premières secondes d'effort. L’intensité de l’effort sera avant tout déterminée par la durée de l’exercice, ainsi que de la séance, très proche du maximal (90 à 95%).
Volume et Fréquence d'Entraînement
Le nombre de répétitions à réaliser dépend de l’objectif et de la durée de travail associée. De même que pour les répétitions, le nombre de séries sera commandé par le niveau de baisse d’intensité durant l’exercice de l’athlète.
Récupération
Il est fortement conseillé d'effectuer des récupérations passives pour habituer l’athlète à une acidification importante du corps.
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