Entraînement

Sport et santé

La question de savoir dans quelle mesure une activité sportive est compatible avec le maintien d’une bonne santé a longtemps été un sujet de discussion brûlant. Les champions de la sédentarité absolue, quant il s’agit de justifier leur inactivité, citent le célèbre homme d’état Winston Churchill qui, bien qu’il fumait et n’ait jamais pratiqué aucun sport, a vécu jusqu’à un âge avancé.

Activité physique modérée

Aujourd’hui, on sait non seulement qu’une activité physique modérée est saine, mais qu’elle protège aussi de diverses maladies, comme par exemple celles des voies respiratoires supérieures. Bien qu’un effet positif sur la durée de vie n’ait pas été démontré, il semble qu’une activité physique régulière permette de maintenir une meilleure qualité de vie jusqu’à un âge avancé, ce qui n’est pas le cas des personnes qui n’ont jamais fait d’exercice durant leur vie.

Risque de blessures

Bien sûr, le risque d’accident, et par conséquent le risque de blessure, augmente lorsqu’une activité sportive est poursuivie tout au long de la vie. Mais l’oisiveté n’est pas non plus dénuée de risque. Les accidents de sport génèrent des coûts se chiffrant par milliards, tandis que les personnes sédentaires souffrent de maladies en relation directe ou indirecte avec leur inactivité (obésité, maladies cardiovasculaires, diabète, arthrose, ostéoporose, etc.). En fait, les coûts liés aux maladies en relation avec l’inactivité sont supérieurs à ceux qui découlent des accidents de sports. Selon une statistique suisse (OFSP 2011), la charge financière résultant des maladies liées à l’inactivité serait supérieure d’au moins 20%.

Garder la circulation et les muscles en mouvement

En plus des avantages économiques d’une activité sportive régulière, les conséquences physiques et psychiques positives de l’activité jouent un rôle important. Avec une activité aérobie, qui sollicite principalement le cœur et la circulation, les fonctions du système cardiovasculaire s’améliorent.

La fréquence cardiaque au repos diminue légèrement avec le temps, la pression artérielle diminue également, et la capacité d’absorption d’oxygène par les poumons augmente, ce qui permet une meilleure oxygénation des organes internes. L’endurance et la performance musculaires sont aussi améliorées par une activité régulière. Le sentiment de bien-être ainsi que la confiance en soi sont également accrus. On considère même qu’une activité sportive régulière peut avoir un certain effet antidépresseur.

Grâce à une sollicitation régulière de l’appareil musculosquelettique, les muscles, les ligaments et les tendons deviennent plus résistants, ce qui diminue le risque de blessure. Pour concrétiser cela, avant de débuter (ou de reprendre) une activité sportive, un objectif global devrait être formulé et un programme d’entrainement élaboré.

Approfondissements

Sport et santé
Energie et oxygène dans le muscle
Contraction musculaire
Principes d‘entraînement
Force et endurance
Entrainement de l’endurance et seuil des lactates
Taux de lactates et fréquence cardiaque
Surentraînement

Sujets connexes

Objectif et plan d’entrainement
Exercice physique pour le contrôle du poids
Entraînement et alimentation

Energie et oxygène dans le muscle

Le corps humain est principalement destiné à la performance. En physique, la performance (Watt) correspond au travail (Joule) effectué par unité de temps (secondes) [W = J/s]. Le travail (Joules) correspond à la force (Newton) multipliée par la distance (mètres). Ainsi, un entrainement ciblé augmente la performance de l’organe sollicité (muscles). Ce sont principalement la force ou l’endurance qui peuvent être améliorées.

Energie sous forme d’ATP

Pour produire une force, les muscles ont besoin d’énergie ; celle-ci leur est fournie par la transformation biologique des aliments par le corps. Les muscles ont besoins d’hydrates de carbone (glucose), qui sont stockés dans l’organisme sous une forme particulière (glycogène). Pour que l’énergie stockée dans le foie et les muscles puisse être transformée en travail, il faut de l’oxygène.

L’oxygène « brûlé » dans les cellules est converti en liaison phosphates riches en énergie (ATP, créatine phosphate), qui sont immédiatement utilisées pour la contraction musculaire et donc la production d’un travail. A cet égard, notre corps fonctionne comme un moteur qui aurait besoin d’un substrat énergétique et d’oxygène pour produire un travail.

Production aérobie et anaérobie d’énergie

Sans oxygène, le corps peut aussi fournir un travail pendant une courte période, en utilisant en premier lieu les liaisons énergétiques mentionnées précédemment (ATP, créatine phosphate) ou en dégradant les réserves de glycogène pour fabriquer l’ATP riche en énergie (production d’énergie anaérobie). Ce mécanisme anaérobie est peu efficace, car il consomme beaucoup de glucose pour former relativement peu d’ATP. C’est pourquoi, de l’oxygène est à nouveau nécessaire pour restaurer l’énergie consommée en conditions anaérobies sous forme d’ATP. Pour les efforts de longue durée, la production d’énergie en présence d’oxygène (travail aérobie) est la seule possibilité dont dispose notre corps pour fonctionner correctement.

Dans les poumons, l’oxygène de l’air inspiré passe dans la circulation qui le transporte vers tous les organes. L’oxygène est toxique, il est donc toujours transporté sous une forme liée. Dans le sang, c’est l’hémoglobine des globules rouges qui fixe l’oxygène pour le transporter. Une fois passé du sang dans les cellules des organes, l’oxygène peut être utilisé pour produire de l’énergie sous forme d’ATP.

entraînement : energie et oxygène dans le muscle

Contraction musculaire

Bien que cela nous paraisse tellement naturel lors de nos activités quotidiennes, il ne faut pas oublier que chaque mouvement que nous faisons est le résultat de très nombreuses contractions musculaires. Grâce aux contractions des muscles, reliés aux os par les tendons, le squelette tout entier peut être mis en mouvement.

Myofibrilles

Chaque muscle de notre corps est constitué de cellules dans lesquelles se trouvent des éléments contractiles, les fibres musculaires. Celles-ci peuvent se raccourcir lorsque les myofibrilles (actine et myosine) dont elles sont constituées coulissent les unes par rapport aux autres.

Le raccourcissement des myofibrilles, qui est possible seulement en présence d’ATP, permet les contractions musculaires et ainsi les mouvements volontaires.

Eléments contractiles : l’actine et la myosine

Les éléments contractiles (myofibrilles) sont formés de filaments d’actine et de myosine, arrangés en série (les uns à la suite des autres) et en parallèle (les uns à côté des autres). Les filaments individuels d’actine et de myosine sont organisés en unités, aussi appelées sarcomères.

L’arrangement régulier des sarcomères les uns à la suite des autres est responsable de l’aspect typique (stries) de la musculature volontaire (muscles striés) ; cela les différencie des muscles lisses, qui ne possèdent pas de stries et que l’on ne peut pas contracter de manière volontaire. Tous les muscles de notre corps permettant les mouvements volontaires sont activés par des influx nerveux, sous le contrôle du système nerveux central (SNC).

contraction musculaire

Principes d‘entraînement

Entraînement de la force

Les muscles peuvent principalement être entraînés de deux manières : pour augmenter leur force ou leur endurance. Il s’agit en fait de deux situations extrêmes et opposées, et la plupart des sports comportent toujours une forme mixte de ces principes d’entraînement. Le but de l’entraînement de la force est de développer la force maximale d’un muscle ou d’un groupe de muscles. Pour cela, le groupe de muscles concerné doit être renforcé par des exercices de force. Généralement, ces exercices s’effectuent par des mouvements lents ou rapides et avec une charge sous-maximale, c’est-à-dire 60-70% du poids maximum pouvant être déplacé. Un entraînement ciblé permet de renforcer uniquement le groupe de muscles souhaité. L’entraînement de la force s’effectue par conséquent au moyen de séries de huit à douze mouvements, séparées par des pauses, répétées deux ou trois fois.

Entraînement de l’endurance

L’entraînement de l’endurance ne vise pas en premier lieu la force absolue des muscles, mais l’endurance d’un groupe de muscles. Comme l’endurance musculaire est possible seulement en présence d’oxygène, un des principaux objectifs de ce type d’entraînement est l’amélioration de la disponibilité de l’oxygène dans les muscles. Pour cela, il ne suffit pas de s’occuper du groupe de muscles concernés ; il faut en plus améliorer l’apport d’oxygène par les poumons et son transport par le système cardiovasculaire. L’amélioration de l’endurance entraîne à la fois le système cardiovasculaire et les poumons. L’entraînement de l’endurance vise à améliorer la performance aérobie (en présence d’oxygène), c’est-à-dire les efforts pour lesquels l’énergie disponible dépend principalement de l’apport en oxygène.

Transport de l’oxygène : facteurs limitants

Etant donné que l’apport en oxygène dépend principalement de l’absorption de celui-ci par les poumons puis de son transport par le sang, le challenge de la performance aérobie implique avant tout la sollicitation du cœur et des poumons et par conséquent leur entraînement. Le cœur est lui aussi un muscle et ses performances peuvent être améliorées par l’entraînement.

Les poumons sont enfermés dans la cage thoracique et leur volume ne peut donc pas être augmenté. Lorsqu’on entraîne la respiration, on entraîne par conséquent aussi le diaphragme, qui est lui aussi un muscle. L’entraînement aérobie renforce effectivement le diaphragme, et il en résulte une respiration plus efficace grâce une fréquence respiratoire plus élevée du fait que le diaphragme se fatigue moins vite.

Les sports aérobies, comme le jogging, le vélo et la natation représentent le meilleur moyen d’améliorer l’endurance. Pour obtenir une amélioration durable des performances aérobies, c’est-à-dire de l’endurance, un entraînement aérobie de 30 à 60 minutes par semaine, à une intensité suffisante pour provoquer une transpiration, est nécessaire. Qu’il s’agisse de force ou d’endurance, l’entraînement musculaire constitue le principe de base de l’amélioration de la performance.

principes d‘entraînement

Force et endurance

Chaque personne, qu’elle s’entraîne par passion ou pour améliorer sa santé, se demandera tôt ou tard quelle est l’intensité de l’effort qui lui correspond. L’une parce qu’elle essaie d’améliorer ses performances, l’autre parce qu’elle souhaite brûler des calories.

Etapes de l’entraînement

L’amélioration de la performance implique inévitablement une mesure objective de celle-ci. En physiologie du sport, la performance se mesure soit par la force absolue, lorsqu’il s’agit de déterminer la force musculaire pure, soit par la mesure de facteurs métaboliques pour quantifier l’endurance.

Un principe fondamental de l’endurance est la détermination, en conditions aérobies, du moment de l’apparition d’acide lactique (lactates) dans les muscles. L’acide lactique se forme dans les muscles lorsque ceux-ci tirent leur énergie non plus seulement du métabolisme aérobie, par utilisation de l’oxygène, mais aussi des mécanismes anaérobie.

La fabrication anaérobie (en l’absence d’oxygène) d’ATP conduit à la formation de lactates, qui s’accumulent dans les muscles. Comme le lactate est un acide faible, il provoque l’acidification du milieu intérieur des cellules musculaires. Cette acidification est un des facteurs responsables de la fatigue musculaire.

force et endurance

Entrainement de l’endurance et seuil des lactates

L’augmentation des lactates dans les cellules musculaires est suivie, avec un certain décalage, d’une augmentation du taux des lactates dans le sang, qui peut être utilisé comme paramètre de mesure. Cette augmentation de l’acide lactique dans le sang indique à partir de quel degré d’effort notre organisme passe d’un métabolisme aérobie à un métabolisme anaérobie.

Comme la production d’énergie anaérobie, responsable de la formation de lactates, n’est pas efficace et que l’acidification du milieu cellulaire provoque un ralentissement brusque de la production d’énergie, elle ne peut pas durer longtemps.

Le seuil des lactates, aussi appelé seuil aérobie-anaérobie est utilisé de puis plus de 40 ans en médecine du sport pour déterminer le niveau d’entraînement et les progrès des athlètes de haut niveau.

Plus on est entraîné, plus la durée d’effort avant que le seuil des lactates ne soit atteint est longue. Seul l’entraînement aérobie permet d’élever le seuil de lactates.

Par conséquent, les entraînements doivent viser des performances telles que le seuil des lactates soit dépassé pendant une période déterminée. Ce surcroit de performance supplémentaire induit l’adaptation souhaitée de tous les organes concernés. Grâce à la synthèse d’organites cellulaires (mitochondries), les muscles améliorent ainsi leur capacité à utiliser l’oxygène et donc à produire de l’ATP (surcompensation).

Augmentation de la puissance du cœur et du diaphragme

Par un processus similaire, le diaphragme et le cœur, qui sont aussi des muscles, améliorent également leur puissance, ce qui augmente la captation d’oxygène par les poumons et son transport dans le sang. Grâce à la forte capacité de transport d’oxygène du système cardiovasculaire, la quantité d’oxygène disponible au niveau des muscles augmente, leur permettant de disposer plus longtemps d’énergie anaérobie, plus favorable. C’est le résultat de l’entraînement aérobie.

entraînement de l'endurance

Taux de lactates et fréquence cardiaque

Le suivi de l’entraînement au moyen du suivi des taux de lactates n’est pas à la portée de tous, car il nécessite des prises de sang, un laboratoire et un suivi médical. Des méthodes plus simples et moins invasives ont été mises au point, en particulier pour les activités sportives de loisir.

Entraînement basé sur la fréquence cardiaque

Dans ce cas, les méthodes de contrôle de l’entraînement ne reposent plus sur la méthode invasive de mesure du taux de lactates, mais sur la mesure de la fréquence cardiaque. Lors des efforts importants, dès que le taux de lactates s’élève rapidement, la fréquence cardiaque augmente en parallèle, ce qui en fait une mesure indirecte de la capacité d’effort.

Bien que l’accélération de la fréquence cardiaque ne concorde pas exactement avec l’augmentation des lactates dans le sang, cette méthode est un bon indicateur pour contrôler l’entraînement pendant une période. La méthode n’est pas invasive, mais elle nécessite cependant aussi un suivi médical. Lors de tests durant desquels des efforts croissants sont demandés, la fréquence cardiaque maximale est déterminée. Elle peut aussi être calculée sur la base d’un test d’effort sous-maximal.

Fréquence cardiaque maximale

La fréquence cardiaque maximale dépend de l’âge. Les données expérimentales ont permis d’établir une formule simple (fréquence cardiaque maximale = 220 – âge), qui permet de calculer cette valeur en fonction de l’âge. Grâce à la fréquence (théorique) cardiaque maximale, on peut déterminer différents niveaux d’effort pour la pratique de l’entraînement. Si on souhaite une augmentation de la performance, il faut de temps en temps atteindre une intensité dépassant 70% de la fréquence cardiaque maximale pendant l’entraînement.

A partir de 70% de la fréquence cardiaque maximale, on considère qu’une partie de l’énergie est produite en conditions anaérobies et que la production de lactates commence. En général, c’est la limite à partir de laquelle on observe un effet de l’entraînement et par conséquent une amélioration de la performance.

Les athlètes de haut niveau obtiennent une amélioration de leur performance par des dépassements ponctuels de leur fréquence cardiaque maximale (jusqu’à 105%). Il s’agit néanmoins toujours de personnes jeunes et en bonne santé, sous contrôle médical. Les sportifs amateurs doivent pour leur part se modérer et, avant de reprendre l’entraînement après une longue période d’inactivité, consulter leur médecin.

taux de lactates

Surentraînement

Des objectifs d’entraînement trop ambitieux par les sportifs amateurs, et par un certain nombre de sportifs professionnels, peut de temps à autre conduire à des situations dans lesquelles, malgré des entraînements intensifs, la performance n’augmente plus ou diminue même. Ces états de surentraînement doivent être reconnus aussi rapidement que possible.

Le syndrome de surentraînement

Un syndrome de surentraînement peut avoir des conséquences physiques, comme une chute des performances, une fatigue chronique et une plus forte vulnérabilité aux maladies, ou psychiques comme une diminution du plaisir et une baisse de la motivation, voire même une dépression. La poursuite d’un entraînement intensif malgré la présence de tels symptômes conduit fréquemment à une augmentation du risque de blessures et d’accidents chez les athlètes.

Repos et alimentation saine comme traitement

En présence de tels symptômes, il faut appliquer des mesures correctrices adéquates, comme une pause suffisamment longue ou une réduction marquée de l’intensité et de la durée de l’entraînement. L’introduction d’autres types de sports dans le programme d’entraînement, ainsi qu’un réexamen du régime alimentaire, sont des mesures à prendre en compte également. Les formes d’alimentation trop restrictives doivent être recherchées, de même que d’éventuels déficits d’apport en vitamines, en aliments essentiels ou en oligoéléments car, lors d’exercices intenses, les besoins augmentent. Le fer, ainsi que l’ensemble des vitamines du groupe B, de même que l’acide folique et quelques oligoéléments comme le zinc ou le sélénium sont très importants car, en cas de manque, une anémie peut se développer, réduisant ainsi la capacité du sang à transporter l’oxygène.

surentraînement