Pendant très longtemps, l’acide lactique a joué le rôle du méchant dans l’entraînement des sportifs d’endurance. Les origines de ce mythe remontent au début des années 1900, à des expériences sur des muscles de cuisses de grenouilles mortes. Durant des années, on a cru que l’acide lactique était un poison qu’il fallait à tout prix contenir. Cet article vise à expliquer ce qu’il se passe réellement dans votre corps quand vous titillez votre zone rouge à l’entraînement, pourquoi il ne faut pas avoir peur des lactates, pourquoi il faut au contraire chercher à en produire, et comment vous pouvez repenser vos entraînements « au seuil » pour mieux progresser.
Ce que sont les lactates… et ce qu’ils ne sont pas
Le sujet des lactates est vaste, généralement mal compris, avec plein de termes différents qui veulent finalement dire la même chose ou presque. Voici les informations importantes à retenir :
- L’acide lactique n’existe pas dans le métabolisme énergétique. Lorsqu’on parle d’acide lactique dans le cadre du sport, il s'agit en réalité du lactate La- et de l’ion H+ qui l’accompagne.
- Les lactates ne causent pas de fatigue, de brûlure ni d’acidité dans les muscles. Ces choses ont de multiples causes comme des perturbations au niveau du système nerveux ou des réactions chimiques nécessaires à la contraction musculaire. Ces dérèglements sont concomitants à l’accumulation des lactates dans le muscle et dans le sang mais ne sont pas causés par cette accumulation.
- Les lactates ne provoquent pas de crampes. D’après les physiologistes, elles viennent soit d’un effort trop violent, soit de muscles mal préparés, soit d’une déshydratation, soit d’un manque d’électrolytes. Ou d’un peu tout ça à la fois selon les personnes. Idem pour les courbatures, les lactates n’y sont pour rien. Ces douleurs, connues sous le nom de DOMS (Delayed Onset Muscle Soreness), apparaissent généralement 24 à 48 heures après un effort intense ou inhabituel. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les courbatures ne sont pas causées par l'accumulation de lactate, H+ ou Pi mais plutôt par des micro-déchirures dans les fibres musculaires.
- Les lactates ne sont ni un déchet, ni un poison. C’est même tout le contraire.
- Le terme de seuil anaérobie est mal compris. On ne passe pas d’un effort avec oxygène à un effort sans oxygène (même en apnée !). On parlera plutôt de seuils ventilatoires ou lactiques qui témoignent de la prédominance d’un système énergétique par rapport à un autre, mais pas de son activation exclusive.
- Les lactates sont le carburant favori des mitochondries, avant même le glucose. C’est donc une source d’énergie précieuse dont il faut savoir tirer parti.
- Les lactates jouent un rôle très important dans la signalisation cellulaire. Leur présence active (entre autres) la multiplication des mitochondries à l’intérieur des cellules musculaires. Et plus de mitochondries = plus d’énergie = plus de puissance = vous courir plus vite.
Les lactates : d’où viennent-ils, où vont-ils ?
Pour comprendre le rôle des lactates, il est essentiel de comprendre le métabolisme énergétique. Il existe trois métabolismes énergétiques dans la cellule.
La voie oxydative ou aérobie
Ce métabolisme utilise de l’oxygène pour convertir le glucose, les acides gras (et un peu les acides aminés) en énergie. Ces nutriments sont soit apportés par l’alimentation (pensez ravitaillement) soit déjà présents dans l’organisme sous formes de stocks comme le glycogène musculaire pour le glucose ou les poignées d’amour pour les acides gras.
La réaction chimique la plus connue du système oxydatif est le cycle de Krebs. Les réactions chimiques ont lieu dans la mitochondrie, l’usine énergétique de la cellule. Ce sont principalement les fibres musculaires lentes, les plus riches en mitochondries, qui sollicitent cette voie métabolique.
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La voie aérobie a une faible puissance mais une grosse capacité : elle peut durer tant qu’on lui apporte du carburant mais ne fournit pas beaucoup d’énergie à un instant T. Elle produit de l’énergie, de l’eau et du CO2. Enfin, point très important, elle ne produit pas de lactates mais elle les utilise comme substrat énergétique. Les lactates sont donc une source d’énergie pour le corps.
La voie glycolytique anaérobie ou anaérobie lactique
Ses réactions chimiques ne nécessitent pas d’oxygène. Elle utilise exclusivement le glucose ou le glycogène musculaire. Elle prend le relais de la voie aérobie quand l’effort s’intensifie. Mais ça ne veut pas dire que cette dernière s’arrête de fonctionner. La voie anaérobie lactique devient juste dominante.
Elle a une forte puissance mais une capacité bien plus limitée que la voie aérobie. Ce sont principalement les fibres musculaires rapides, les moins riches en mitochondries, qui sollicitent cette voie métabolique.
En plus de l’énergie liée à la dégradation du glucose et du glycogène, la voie anaérobie lactique produit des lactates (et à aucun moment de l’acide lactique, c’est une fausse interprétation). Mais elle ne sait pas les utiliser à des fins énergétiques. Au repos, la production de lactates n’est pas nulle car certains organes comme le cœur et le cerveau les adorent, encore plus que le glucose.
La voie anaérobie alactique
Cette dernière voie ne produit ni n’utilise de lactates.
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L’utilisation des lactates et la « lactate shuttle »
Comme expliqué plus haut, les lactates sont le produit final de la glycolyse anaérobie. Et plus cette voie est sollicitée en puissance et en durée, c’est-à-dire plus vous envoyez fort et longtemps, plus elle produit de lactates.
Ces lactates, il faut bien en faire quelque chose. Pour cela, le corps a deux solutions. En premier lieu, ils vont être utilisés à l’intérieur du muscle dans lequel ils ont été produits. Un muscle est constitué de fibres lentes et de fibres rapides, dans des proportions diverses selon les muscles et les individus. Ce sont les fibres rapides qui vont produire le plus de lactates mais comme elles ont peu de mitochondries, elles vont vite se retrouver saturées. Les lactates vont alors migrer vers les mitochondries des fibres lentes (toujours dans le même muscle) qui vont alors pouvoir les utiliser comme n’importe quel autre substrat.
A un moment donné, quand l’effort intense se prolonge, les mitochondries des fibres lentes du muscle qui travaille ne vont pas pouvoir suivre la cadence et vont elles aussi saturer. Les lactates ne peuvent plus être utilisés dans le muscle où ils ont été produits. Ils vont devoir aller se faire recycler ailleurs, et pour cela, ils vont passer dans le sang, direction d’autres muscles ou organes. Et c’est là et seulement là que l’on mesure l’augmentation des lactates avec un simple dispositif identique à celui utilisé par les diabétiques pour contrôler leur glycémie. Ce point est très important : mesurer les lactates sanguins ne signifie pas que leur production vient juste d’augmenter. Cela signifie que les muscles au travail ont excédé leur capacité d’utilisation (ou de recyclage, comme vous voulez) des lactates et qu’en quelque sorte, ils débordent.
Ce transport des lactates via le sang vers d’autres muscles ou organes s’appelle la navette du lactate, ou « lactate shuttle » en anglais. Cette navette est très utile pour l’athlète car les lactates sont une source d’énergie que l’on pourrait qualifier de gratuite (mais pas infinie). Les lactates sont ce qu’il reste après que le glucose ou le glycogène aient été transformés en énergie par la glycolyse anaérobie. Il n’y a donc pas besoin de les ingérer et l’organisme ne dépense aucune énergie à les produire. Ils sont juste là, à attendre d’être utilisés à la place d’autres substrats. Par exemple, le foie sait convertir les lactates en glucose et les réinjecter dans la circulation, tout ça en cours d’effort.
Il ne faut donc pas craindre une augmentation des lactates. Cependant, il est vrai qu’une forte concentration de lactates dans le sang est corrélée à une augmentation de la fatigue et à l’impossibilité de poursuivre l’exercice passé une certaine durée. Sauf que corrélation ne vaut pas cause. En même temps que l’intensité de l’effort augmente (et donc la production de lactates), des perturbations électriques et chimiques s’installent au sein des systèmes nerveux et musculaires. Elles finissent par rendre la contraction des muscles beaucoup moins efficace et provoque le ralentissement ou la fin de l’exercice. Mais ces perturbations sont très difficiles à mesurer in vivo lors d’un effort et comme elles sont très bien corrélées à l’augmentation des lactates, on préfère mesurer ces derniers car c’est plus simple, moins invasif et facilement reproductible. Les lactates ont donc acquis indirectement leur mauvaise réputation.
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Les seuils lactiques et le « talk test »
On distingue généralement deux paliers d’augmentation des lactates sanguins. Les fameux seuils. Avant le premier Turn Point, la production de lactates est équivalente à celle du repos. L’énergie apportée aux muscles provient exclusivement de la voie aérobie. Seuls certains organes (dont certains sont des muscles, comme le cœur) se fournissent par la glycolyse anaérobie et les lactates produits sont recyclés à l’intérieur de ces mêmes organes.
Entre le premier et le deuxième Turn Point, l’énergie provient des voies aérobie et anaérobie lactique. Les lactates ne peuvent plus être recyclés entièrement dans les muscles actifs et l’excédent doit être acheminé vers d’autres muscles et organes où il sera métabolisé. Le taux de lactates augmente au-dessus des valeurs de repos, mais si l’athlète maitrise bien son intensité, il arrive à contenir l’augmentation des lactates et à maintenir un état stable au niveau du corps tout entier et plus seulement des muscles actifs. En théorie, jusqu’à ce deuxième Turn Point ou seuil, l’effort pourrait se poursuivre indéfiniment. Mais bien sûr, ce n’est jamais ce qu’il se passe car la fatigue (musculaire en particulier) et nerveuse (lassitude, etc.) finissent par avoir le dessus.
Au-dessus du deuxième Turn point, les muscles actifs produisent plus de lactates que peuvent en recycler les dits muscles et le corps dans son ensemble. Ils s’accumulent dans le sang. Et les perturbations associées vont vous obliger à ralentir ou à stopper l’exercice.
Vous avez sûrement entendu parler de ces seuils, sous des noms divers : Turn Points, seuil anaérobie, seuils lactiques, seuils ventilatoires, Maximum Lactate Steady State (MLSS), Onset of Blood Lactate Accumulation (OBLA), etc. Les valeurs de ces deux seuils sont arbitrairement définies à 2 et 4 mmoles par litre de sang. Mais ce ne sont que des moyennes et varient beaucoup d’un individu à l’autre.
Le talk test est un test simple pour évaluer ces seuils ventilatoires. Ce test a l’avantage de ne pas être maximal, donc il ne fait pas peur comme pourrait le faire un test de VO2max par exemple. Comme on ne va pas à fond, la récupération est très rapide. On peut donc le reproduire régulièrement pour vérifier l’efficacité de son entraînement.
Exercice intermittent de haute intensité (HI) et lactates
L’association des deux mots « durer » et « haute intensité » induit obligatoirement l’apparition de la notion de fatigue, qui sera au cœur des préoccupations des entraîneurs. Les exercices HI de durée supérieure à quelques secondes sont constitués d’un départ plus rapide que la vitesse moyenne et d’une fin de course en décélération.
Si l’on considère les niveaux de puissance et les délais d’inertie des filières anaérobies, l’utilisation immédiate de la PCr « amortit » le délai de mise en route de la glycolyse. À mesure que l’exercice se prolonge, la contribution de cette dernière augmente alors que la disponibilité en PCr diminue. À la fin des exercices HI supérieurs à quelques secondes, ces deux filières ne permettent plus de maintenir le débit de resynthèse de l’ATP, expliquant en partie la chute de vitesse déjà évoquée.
En course, les épreuves allant du 100 m au 1 500 m sont réalisées à des vitesses moyennes qui vont de 220 à 108 % de la Vitesse Maximale Aérobie (VMA). Le 3 000 m plat en course à pied ou le 2 000 m en aviron qui dure entre 6 et 9 min d’effort sont parcourus à des allures très proches de la VMA.
La plus grande différence entre les épreuves de durée inférieure ou supérieure à 3-4 min concerne la répartition de l’utilisation de l’énergie anaérobie : très importante en début d’épreuve sur les disciplines les plus courtes, cette contribution anaérobie s’avère plus faible en début d’exercice puis reste modérée en milieu d’épreuve sur les disciplines dépassant 4 min. De ce fait, sur ces durées d’effort supérieures à 3-4 min, l’accélération terminale est permise car subsiste encore la possibilité d’utiliser des ressources anaérobies. Cette sollicitation finale de la glycolyse, va également induire des valeurs de lactatémie > 15 mmol/l.
Au cours des exercices HI continus compris entre 3 s et 3-4 min, l’effort est toujours supérieur à la Puissance Maximale Aérobie (PMA). Plus l’exercice est court, plus la contribution anaérobie est précoce et importante. À l’exception des exercices les plus courts où le départ est all-out, l’optimisation de la performance passe par un départ rapide qui doit être géré avec beaucoup de subtilité (ni trop vite, ni pas assez).
À l’exception des exercices de quelques secondes, un exercice n’est jamais soit aérobie, soit anaérobie. La plupart des exercices HI se caractérisent par une mobilisation des trois filières énergétiques et sont donc toujours mixtes, à la fois anaérobie et aérobie. Dans tous les cas, au moins une des trois filières sera impliquée de façon maximale.
Exercices continus optimisés par des stratégies all-out (3 s ≤ exercices < 30 s)
Il est utile de différencier les efforts compris entre 3 et 10 s de ceux compris entre 10 et 30 s.
Exercice continu HI de 3 à 10 secondes (3 s ≤ exercices < 10 s)
Au cours d’un exercice de contraction isométrique maximale, le pic de débit d’utilisation de la PCr est atteint dans les deux premières secondes de l’exercice et ne fait que décliner ensuite. Dans le même temps, la glycolyse apporte sa contribution de façon quasi instantanée mais n’atteint son débit maximal qu’après 5/6 s d’effort. Il a pu être estimé que 15 mmol ATP/kg ms peuvent être conjointement libérés par les processus PCr-ATP et lactiques dans les 6 premières secondes d’exercice, avec une participation équivalente de la part de chacun des processus. La contribution aérobie est minime (7 %) et correspond à l’utilisation de l’O2 en réserve dans l’organisme.
Au cours d’un exercice maximal de 3 à 10 s, les réserves en phosphagènes (ATP et PCr) répondent immédiatement aux besoins de l’exercice. Dès le début de celui-ci, le système lactique (la glycolyse) participera de façon substantielle à la resynthèse d’ATP alors que le système aérobie intervient de façon minime (3 à 8 %). Pour un exercice de 6 s, la contribution des systèmes ATP-PCr et lactique sera quasi équivalente (respectivement environ 45 et 50 %).
Exercice continu HI de 10 à 30 secondes (10 s ≤ exercices < 30 s)
Au cours d’un effort continu de 10 s, l’implication du système lactique atteindra son débit maximal et couvrira environ 50 % des besoins énergétiques totaux. Pour un effort de 15 s, cette valeur peut atteindre 19 mmol/l. Sur un exercice de 10 s, la filière aérobie intervient peu (les sprinteurs sont en apnée le plus souvent), mais l’O2 en réserve sur l’hémoglobine et la myoglobine est mobilisé (10 ml d’O2/min/kg environ) s’ajoutant ainsi à l’O2 transporté par les respirations juste avant ou pendant l’exercice.
Lors d’un exercice maximal de 20 s ou d’un 200 m couru à vitesse maximale, la filière ATP-PCr est très vite sollicitée, avec pour corolaire la déplétion quasi maximale de la PCr au cours de la course. La lactatémie, témoin indirect de la stimulation du système lactique, illustre une très forte implication de ce système (lactatémie > 20 mmol/l à haut niveau). Enfin, le système aérobie est déjà mobilisé puisqu’il est impliqué à 70 % de son maximum en fin d’exercice et contribue pour environ 30 % des besoins énergétiques de la discipline. Après des sprints maximaux de 10, 20 ou 30 s, le glycogène est déplété de 12, 18 et 30 %.
Au cours d’un exercice maximal de 10 s, les besoins énergétiques sont couverts par la dégradation des phosphagènes (ATP-PCr) et par le système lactique (glycolyse) qui atteindra son débit maximal et couvrira au final 50 % des besoins totaux. Le système aérobie intervient pour 10 % des besoins énergétiques par la contribution des réserves en O2 sur la myoglobine et hémoglobine. Pour un exercice de 20 s, les contributions des filières ATP-PCr, lactique et de la filière aérobie sont environ de 15, 55 et 30 % ce qui se traduit par des valeurs de lactatémie proche de 20 mmol/l chez des sportifs élite.
Exercices optimisés par une stratégie positive (30 s ≤ exercices < 3/4 min)
Exercice continu HI de 30 à 60 secondes
Trente secondes correspondent à la durée d’exercice continu maximal la mieux décrite dans la littérature scientifique. Après 20 s, les réserves cellulaires de PCr sont presque totalement déplétées. Ainsi, la contribution de la PCr dans les dernières 10 s d’un exercice de 30 s n’équivaut plus qu’à 2 % des besoins énergétiques.
La resynthèse d’ATP par la glycolyse qui atteint son débit maximal après 5 s d’exercice peut être maintenue jusqu’à 20 s dans le cas de contraction isométrique quasi maximale. Avec la durée croissante d’exercice, le lactate s’accumule jusqu’à atteindre 120 mmol/kg ms dans le muscle et 20 mmol/l dans le sang chez les sportifs experts.
La contribution du système aérobie augmente au fur et à mesure de la durée d’exercice. À condition que la vitesse ou puissance de départ soit quasi maximale, les sportifs qui mobilisent une grande masse musculaire (en course par exemple) peuvent approcher voire atteindre VO2max. Néanmoins, la contribution aérobie n’est estimée qu’à 20-30 % des besoins énergétiques totaux.
La concentration en PCr après une répétition de 30 s n’est plus que de 40 % des réserves initiales. Un second sprint de 30 s diminue encore les réserves en PCr qui n’ont pas eu le temps de se reconstituer totalement pendant les 4 min de récupération (70 à 80 %). La concentration en ATP diminue également au cours de la séance, confirmant qu’un fort débit de resynthèse d’ATP par la glycolyse ne peut être maintenu très longtemps. Ainsi, dans cet exercice de 30 s, la participation du système lactique dans les dix dernières secondes n’est déjà plus que de 40 %.
Les exercices qui durent entre 30 et 60 s sont caractérisés par une augmentation de la contribution aérobie. À condition d‘un départ rapide, cette formation aérobie d’ATP peut atteindre sa valeur maximale.
Les filières énergétiques n’interviennent pas de façon linéaire au cours de l’exercice. Le premier quart d’un exercice de 50 s est majoritairement basé sur la dégradation de la PCr, dont la concentration diminue de moitié pendant le premier 100 m. Le système lactique participe (mais modérément) à la production d’énergie et la concentration de lactate musculaire sera de 4 mmol/kg ms. Ensuite, les filières seront impliquées toutes trois de façon notable. On constate d’ailleurs une accumulation de lactates au fur et à mesure de l’exercice et une participation accrue de la filière aérobie. Le même type de résultat a été démontré en natation au cours d’un 100 m nage libre puisque les nageurs atteignaient 94 % et 100 % de VO2max au bout de 50 et 75 m.
Que la VO2max ait pu être atteinte ou approchée sur 400 m en course ne signifie néanmoins pas qu’il faille surestimer cette ressource et consacrer une part trop importante de l’entraînement au développement de système aérobie qui selon Gastin (2001) reste pourvoyeur de seulement 1/3 des besoins énergétiques.
Au cours d’un exercice maximal de 30 à 60 s, la contribution du système lactique à la resynthèse d’ATP sera au moins le double de la contribution de PCr. Dans certaines conditions, il est possible d’approcher la VO2max. Ainsi, sur ces durées d’effort, les trois filières énergétiques peuvent-elles être tour à tour sollicitées à leur maximum.
Exercice HI continu de 60 à 120 secondes
Les disciplines continues qui durent entre 60 et 120 secondes, sont également caractérisées par l’implication maximale des trois filières énergétiques. La participation maximale du système aérobie est garantie pour peu que le départ soit réalisé sur des bases supérieures à la vitesse moyenne. Des estimations directes des contributions énergétiques d’origine aérobie et anaérobie ont révélé qu’une épreuve maximale d’environ 75 s correspondrait à une participation équivalente de ces deux filières.
Lactate, fatigue et récupération
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). Ce n'est pas l'acide lactique, mais les ions hydrogène (H+) libérés lors de la dégradation de l'ATP (la source d'énergie des muscles) qui provoquent l'acidification des muscles et entraînent la sensation de fatigue.
Concernant la récupération, des études ont comparé les méthodes de repos actif et passif sans montrer de différences significatives. Cependant, la récupération active est souvent recommandée pour diminuer le taux de lactate sanguin. Aussi consommer des glucides immédiatement après un effort permet de restaurer les réserves de glycogène musculaire. Les premières heures après un exercice sont particulièrement importantes pour optimiser la récupération. De plus, des stratégies d'hydratation adéquates avant, pendant et après l'exercice sont essentielles pour maintenir la performance.
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