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Pourquoi Usain Bolt, qui est aujourd’hui l’homme le plus rapide du monde sur 100 et 200 m, n’est-il pas également le meilleur au 10 000 m
ou au marathon ?

Comment expliquer que le record du monde du 10 000 m ne soit pas cent fois celui du 100 m ?

Au cours d’un effort physique, l’organisme doit ajuster en permanence sa production d’énergie aux besoins de l’exercice. Les adaptations physiologiques qui vont permettre cet ajustement ne sont pas les mêmes selon l’intensité et la durée de l’exercice. Quelles sont ces adaptations ?

Dans quelle mesure contribuent-elles à la performance ?

Pourquoi est-il important de les quantifier ?

À l’origine : l’énergie

Toutes les formes d’activité physique de la vie quotidienne, qu’elles soient sportives ou non, nécessitent de l’énergie. Cette énergie, qui provient à l’origine du soleil, est convertie en énergie chimique par les plantes. C’est en mangeant les plantes, ou les animaux qui mangent ces plantes, que nous obtenons à notre tour de l’énergie. Elle est stockée dans les nutriments issus de la dégradation de ces aliments, que sont les glu- cides, les lipides et les protéines, selon des proportions variables (de 4 à 9 kcal/g de nutriment).

L’évolution de l’espèce a permis d’équiper chacune de nos cellules des moyens nécessaires pour uti- liser cette énergie, que ce soit pour transporter des molécules dans l’organisme, catalyser des réactions chimiques ou permettre la contraction musculaire. Notre capacité à nous mouvoir dans notre environ-nement dépend donc en très grande partie de notre capacité à extraire l’énergie contenue dans les nutriments et à la transférer aux éléments contractiles du muscle squelettique.

Il faut pour cela une molécule qui va servir d’intermédiaire. C’est précisément à cette étape qu’intervient l’adénosine triphosphate (ATP). Le rôle de cette molécule, qui est constituée de trois phosphates inorganiques attachés à une molécule d’adénosine, est de stocker l’énergie dans les liaisons entre ses phosphates, selon le principe d’un ressort comprimé prêt à libérer son énergie potentielle dès qu’on lui permet de se relâcher.

L’ATP est une molécule qui est assez peu intéressante du point de vue énergétique par rapport aux nutriments, puisqu’il contient seulement 0,015 kcal/g. A titre d’illustration, un marathonien qui couvre la dis- tance en 3 h et renouvelle environ 10 g d’ATP chaque seconde devrait disposer d’environ 108 kg d’ATP au début de l’épreuve s’il ne devait compter que sur cette source d’énergie. Il est donc beaucoup plus efficace d’en avoir une petite quantité et de la renouveler au fur et à mesure qu’elle est utilisée, à partir de l’énergie contenue dans les nu- triments. C’est exactement ce qui se passe dans les faits.

Imaginons que notre marathonien pèse 70 kg, dont 30 kg de muscle frais. Il dispose alors d’une réserve d’ATP d’environ 90 g, ce qui correspond à 1,35 kcal, alors qu’il en a besoin de près de 3 000 pour parcourir les 42 km de l’épreuve. L’énergie dépensée au cours d’un marathon provient donc à 99,95 % des nutriments.

Ce fonctionnement particulier nécessite la mise en place de voies métaboliques spécifiques dont l’objectif final est de renouveler l’ATP.

Les filières de resynthèse de l’ATP (1) Les phosphagènes Le système de resynthèse de l’ATP le plus simple et le plus rapide est celui des phosphagènes. Nos cel- lules contiennent une petite quan- tité d’une molécule assez proche de la structure de l’ATP : la phospho- créatine (PCr). Sous l’action de la créatine kinase, l’énergie contenue dans la liaison entre la molécule de créatine et le phosphate inorganique qui constituent la PCr est transférée à une molécule d’ADP, à laquelle on ajoute un phosphate inorganique afin qu’elle soit “encapsulée”. Ce sys- tème de transfert n’est pas spécifique à la PCr, puisque sous l’action de l’adénylate kinase, l’énergie conte- nue dans l’ADP peut également être utilisée pour reformer un ATP à par- tir d’une seconde molécule d’ADP.

L’intérêt de ce jeu de chaises mu- sicales est sa rapidité. Les phos- phagènes permettent en effet de maintenir un débit de resynthèse de l’ATP très élevé, ce qui convient parfaitement aux efforts très in- tenses. En revanche, ils disposent d’une capacité limitée, puisqu’ils ne peuvent couvrir les besoins éner- gétiques que pour 5 à 15 secondes d’exercice d’intensité maximale. Lorsque les besoins sont plus impor- tants, c’est la dégradation des nutri- ments qui fournit l’énergie requise pour la resynthèse de l’ATP, à com- mencer par le glucose.

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