Activité physique & sportive !

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Une fois stimulés par les impulsions nerveuses venues du cerveau, les muscles vont se contracter. Dans le cadre des activités physiques, les muscles sont sollicités de différentes manières selon la durée et l’intensité de l’exercice.

muscle

Les muscles sont formés de faisceaux composés de fines cellules, parfois très longues, appelées fibres musculaires. À l’intérieur des fibres se trouvent des filaments de protéines imbriqués les uns dans les autres. Lorsque la fibre est stimulée par une cellule nerveuse, ces filaments glissent les uns le long des autres, provoquant un raccourcissement de la fibre. Lorsque ce raccourcissement s’ajoute à celui de nombreuses autres fibres, le muscle se contracte.

Cette contraction consomme de l’énergie sous forme d’ATP provenant essentiellement de la transformation du glucose et des acides gras.

Les fibres musculaires sont de deux types : des fibres rapides, capables de se contracter très rapidement mais peu de fois à la suite, et des fibres lentes, capables de se contracter un plus grand nombre de fois, permettant des exercices plus longs. La proportion de fibres rapides et de fibres lentes varie selon les muscles.

Les muscles responsables des mouvements se trouvent sous le contrôle de cellules nerveuses (les neurones) provenant du cerveau et passant par la moelle épinière. Au niveau des muscles, les terminaisons nerveuses se ramifient et chaque ramification est accolée à la membrane d’une fibre.

L’adaptation des muscles à la pratique du sport

Pendant la pratique d’un sport, les muscles vont travailler davantage. Prévenir les accidents musculaires liés au sport (claquage, déchirure, etc.) implique de bien connaître les effets du sport sur les muscles.

L’adaptation des muscles à court terme pendant le sport

Lors de l’échauffement, les capillaires qui irriguent les muscles se dilatent pour laisser passer plus de sang. Pendant les premières minutes, les fibres musculaires utilisent leurs réserves d’ATP, de phosphocréatine et de glucose pour fournir l’énergie nécessaire à leur contraction, sans intervention de l’oxygène. Ensuite, l’utilisation de l’oxygène permet d’obtenir une plus grande quantité d’énergie, tout d’abord à partir du glucose puis, après une vingtaine de minutes, à partir des acides gras.

L’adaptation des muscles à long terme pendant le sport

La pratique régulière d’un sport de type musculation favorise le développement de la masse musculaire. Les muscles deviennent plus visibles parce que le diamètre des fibres musculaires augmente. Ces fibres deviennent plus réactives aux stimulations des cellules nerveuses. Elles se contractent plus efficacement et améliorent leur utilisation des nutriments : le recours aux acides gras comme source d’énergie se fait plus rapidement.

Pour les fibres rapides, cette adaptation se traduit par un gain de chaque contraction en vitesse et en force. L’adaptation des fibres lentes permet d’améliorer les capacités d’endurance. La pratique du sport provoque aussi l’augmentation du nombre de capillaires qui irriguent les muscles.

L’importance de la musculation pour l’ensemble des sports

L’adaptation des muscles à la pratique sportive peut avoir des conséquences négatives. Sous l’effet de l’exercice, et en particulier des exercices de force, les muscles tendent à perdre de leur élasticité. Ils sont plus toniques : leur longueur au repos est plus courte du fait d’un état de contraction résiduel permanent. La présence de muscles trop toniques peut provoquer des anomalies de la posture, c’est-à-dire de la façon de se tenir.

Par exemple, les personnes qui pratiquent l’escalade font énormément travailler les muscles du devant de l’épaule et les pectoraux : ils ont souvent une posture particulière avec les épaules « enroulées » vers l’avant. Ces mauvaises postures peuvent être responsables de douleurs, voire de problèmes de dos après plusieurs années. Ces problèmes sont corrigés par la pratique d’étirements après l’effort et par la mise en place d’un programme de musculation destiné à faire travailler les muscles qui ne sont pas sollicités par ailleurs. Pour les mêmes raisons, les pratiquants de sports asymétriques (sports de raquette, golf, lancers, etc.) ont intérêt à pratiquer des exercices de musculation symétrique pour éviter des problèmes de posture.

Ainsi, pour tous les sportifs de haut niveau, l’entraînement ne consiste pas seulement à pratiquer leur discipline. Un programme personnalisé de musculation ou d’endurance tient toujours une place importante dans leur entraînement : pour faire travailler les muscles nécessaires à une bonne gestuelle, pour compenser les déséquilibres posturaux, mais aussi pour améliorer la résistance (pour les sportifs d’endurance) ou l’endurance (pour les sportifs de résistance).

Ce programme personnalisé relève de la compétence des préparateurs physiques qui encadrent les sportifs.

L’adaptation du cœur pendant le sport

Chez le sportif, le cœur s’adapte à l’effort et, sur le long terme, à la pratique du sport choisi.

L’adaptation à court terme du cœur pendant l’effort

Avant même le début de l’exercice physique, la fréquence cardiaque peut augmenter légèrement. Cette accélération anticipée est due à la tension nerveuse du sportif. Après le début de l’exercice, la fréquence cardiaque augmente rapidement puis se stabilise au niveau requis par l’exercice. Cette accélération du cœur est provoquée par une stimulation nerveuse et par des hormones comme l’adrénaline, sécrétée par des glandes situées au-dessus des reins (les surrénales).

L’augmentation de la fréquence cardiaque augmente le débit sanguin vers les muscles et, ainsi, permet un approvisionnement suffisant en oxygène et en nutriments. Ce phénomène s’accompagne d’une augmentation de la puissance de chaque contraction cardiaque. Le débit cardiaque peut ainsi être multiplié par un facteur allant de quatre à six, passant de 5 à 22 litres par minute chez une personne peu entraînée.

À la fin de l’exercice, la fréquence cardiaque diminue en deux temps : rapidement (en quelques secondes ou minutes) puis plus lentement (en une ou deux heures) pour revenir à la valeur de repos.

L’adaptation à long terme du cœur avec le sport

Cette adaptation concerne essentiellement les sportifs de bon niveau. Avec la pratique régulière, le muscle cardiaque se développe (la taille du cœur augmente), ses contractions sont plus puissantes et il utilise l’énergie plus efficacement. Ces adaptations ont deux conséquences.

Au repos, la fréquence cardiaque diminue : elle est de 50 à 60 battements par minute, voire même en dessous de 40 battements par minute pour quelques cyclistes ou marathoniens de très haut niveau.

À l’effort, le débit sanguin maximal augmente beaucoup plus que chez une personne de moins bon niveau, permettant des performances très supérieures. À fréquences cardiaques maximales proches, le cœur d’un sportif de haut niveau va pomper beaucoup plus de sang : jusqu’à 36 litres par minute contre 22 litres par minute pour une personne peu entraînée. Ce débit élevé permet un travail musculaire plus intense.

L’adaptation des vaisseaux sanguins pendant le sport

Comme le cœur, les vaisseaux sanguins s’adaptent pour améliorer les performances sportives.

L’adaptation à court terme des vaisseaux sanguins pendant le sport

Dès l’échauffement, les besoins accrus des muscles en oxygène et en nutriments provoquent une dilatation des artérioles et des capillaires qui les irriguent. Pour assurer la redistribution du sang vers les muscles, les vaisseaux des organes au repos (intestin, reins, etc.) se contractent et le débit sanguin dans ces organes peut diminuer de moitié ou plus.

Après quelques minutes, des adaptations se produisent : la peau, qui régule la température du corps par la sudation, voit ses artérioles se dilater. Les artérioles des muscles qui ne participent pas, ou peu, à l’effort se contractent. Tout concourt à optimiser l’oxygénation des parties du corps qui en ont le plus besoin. Le débit sanguin dans le muscle cardiaque est multiplié par quatre, celui des muscles des bras et des jambes par 32.

Le sang a également la capacité de s’adapter à l’effort. Au repos, l’hémoglobine (le pigment rouge du sang) libère seulement un tiers de l’oxygène qu’elle transporte. Lors de l’effort, cette libération d’oxygène est fortement augmentée.

Grâce à l’adaptation du cœur, des vaisseaux et du sang, la quantité d’oxygène disponible pour les muscles pendant l’effort peut atteindre 60 fois sa valeur au repos.

L’adaptation à long terme des vaisseaux sanguins pendant le sport

Avec une activité physique régulière, les muscles s’enrichissent en capillaire s, à la fois parce que les muscles se développent mais aussi parce que de nombreux capillaires jusque-là inutilisés sont mobilisés pour améliorer les capacités d’irrigation sanguine. Les artérioles peuvent également se développer et se ramifier. Le développement du réseau sanguin s’observe également dans les poumons, le cœur et la peau.

Ces nouveaux vaisseaux augmentent le volume total de l’appareil circulatoire. En conséquence, le corps doit compenser ce plus grand volume par une augmentation du volume du sang qui les remplit. Chez le sportif de haut niveau, le volume sanguin peut augmenter d’un à deux litres !

Les bénéfices du sport sur l’appareil cardiovasculaire

Les bénéfices du sport sur le cœur et les vaisseaux ne sont pas réservés aux athlètes. Chez les personnes qui ont une activité physique régulière (au moins 30 minutes par jour, avec une intensité soutenue), le muscle du cœur est plus efficace. L’activité physique régulière favorise également la diminution de la pression artérielle et prévient l’apparition de dépôts de graisses dans les vaisseaux sanguins. Elle permet ainsi de diminuer les risques de mortalité liée aux maladies cardiovasculaires. Ces effets bénéfiques durent tant que l’activité physique est maintenue mais ne persistent pas après son arrêt.

Chez les personnes souffrant d’une maladie coronarienne ou ayant déjà été victimes d’un infarctus du myocarde, l’activité physique, sous contrôle médical strict, fait partie de la convalescence. Une activité d’endurance menée d’une manière douce permet au cœur de se remettre plus rapidement et de compenser en partie la perte d’efficacité due à l’accident cardiaque.

L’adaptation du système respiratoire à l’effort

Pendant le sport, les poumons travaillent davantage pour apporter suffisamment d’oxygène et éliminer le dioxyde de carbone.

L’adaptation à court terme des poumons pendant le sport

Lors de l’effort, les zones du cerveau qui contrôlent la respiration sont stimulées par plusieurs facteurs :

  • des informations provenant des récepteurs présents dans les muscles et les tendons,
  • l’augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans le sang et la diminution de celle d’oxygène,
  • l’accroissement du taux d’adrénaline, etc.

Sous l’effet de ces mécanismes d’information, la fréquence respiratoire augmente, les muscles intercostaux et le diaphragme se contractent plus fortement, augmentant le volume de la cage thoracique à l’inspiration.

La quantité d’air ventilée par les poumons augmente légèrement avant le début de l’exercice (sous l’effet de l’anticipation) puis très brutalement au début de l’effort. Elle atteint ensuite un point d’équilibre quelques minutes après le début de l’exercice. Le temps nécessaire pour parvenir à cet équilibre s’accompagne parfois d’une gêne (par exemple, un point de côté) qui disparaît ensuite.

Pour prélever plus d’oxygène et éliminer davantage de dioxyde de carbone, il est plus efficace d’augmenter le volume d’air ventilé que la fréquence de la respiration. Les débutants font souvent l’erreur inverse : ils accélèrent leur rythme ventilatoire sans inspirer et expirer suffisamment pour mieux renouveler l’air dans leurs alvéoles pulmonaires. Très vite, le manque d’oxygène se fait sentir.

Pendant l’effort, le volume d’air brassé par les poumons passe d’environ 6 à 8 litres par minute au repos à 80 à 150 litres par minute, selon l’intensité de l’exercice. Chez les athlètes de très haut niveau, ce volume peut même atteindre 250 litres par minute. Simultanément, de nombreux capillaires pulmonaires se dilatent pour augmenter le débit du sang dans les poumons. Cette adaptation permet de prélever et de fixer plus d’oxygène sur l’hémoglobine des globules rouges.

À la fin de l’exercice, le volume d’air ventilé diminue rapidement en quelques secondes, mais le rythme de repos n’est retrouvé qu’après plusieurs minutes.

L’adaptation à long terme des poumons pendant le sport

Les sportifs, en particulier ceux qui pratiquent régulièrement un sport d’endurance, apprennent à privilégier l’augmentation du volume d’air inspiré (en respirant plus profondément) plutôt que l’accélération de la fréquence ventilatoire.

L’approvisionnement en oxygène à chaque inspiration est amélioré (le reste d’air vicié dans les poumons est dilué par de l’air frais) et demande moins d’énergie (les muscles intercostaux et le diaphragme se contractent plus fortement mais moins souvent). La fréquence ventilatoire au repos diminue et elle est plus rapidement retrouvée après l’effort.

Entraîner son cœur et ses vaisseaux

L’activité physique peut, lorsqu’elle est excessive, entraîner des problèmes cardiovasculaires : fatigue cardiaque, hypertension artérielle, infarctus, etc. Pour éviter ces problèmes de santé, il est important d’effectuer un examen préalable à la pratique du sport et de savoir entraîner son cœur de manière raisonnable.

Dans de nombreux ouvrages et magazines sur le sport, les recommandations en termes d’entraînement du cœur font référence à la notion de fréquence cardiaque maximale (FCmax). Par exemple, il est souvent écrit que la fréquence cardiaque pendant un exercice devrait se situer à 75 % de la FCmax, celle-ci étant égale à la valeur de 220 diminuée de l’âge (soit 180 battements par minute pour une personne de 40 ans).

Calculée ainsi, cette valeur est beaucoup trop théorique. En effet, la FCmax varie considérablement d’un individu à l’autre, selon son âge (elle diminue en vieillissant) mais aussi selon son héritage génétique et sa condition physique du moment. Il est donc incorrect de se fonder sur une valeur calculée pour déterminer l’intensité à laquelle s’entraîner. Seules les personnes ayant récemment subi une épreuve d’effort connaissent leur véritable FCmax.

Ceux qui ne connaissent pas leur FCmax doivent se fonder sur d’autres critères pour déterminer leur intensité optimale d’entraînement. Un bon moyen est de se fier à l’essoufflement : quand l’essoufflement apparaît, c’est le signe que le sportif a atteint son intensité d’effort optimale. Attention, commencer à se sentir essoufflé ne veut pas dire commencer à se sentir mal ! Ce sont les tout premiers signes de manque d’air qui indiquent l’intensité optimale. La fréquence cardiaque est alors bien inférieure à la FCmax.

Lorsque cette intensité est atteinte, il peut être alors intéressant de mesurer sa fréquence cardiaque (par exemple en se prenant le pouls avec le pouce et l’index au niveau des artères carotides, de chaque côté de la pomme d’Adam) et de suivre son évolution après quelques semaines d’entraînement.

L’échauffement des muscles avant le sport

L’échauffement permet aux muscles de débuter leur effort en douceur. Il provoque la dilatation des capillaires et augmente la température du corps, ce qui permet une meilleure efficacité des réactions chimiques qui génèrent l’énergie. De plus, il favorise l’utilisation par les muscles de la voie aérobie qui est plus efficace sur le plan énergétique. Les assouplissements stimulent et étirent muscles et tendons, ce qui permet de diminuer les risques d’accidents de type élongation ou déchirure.

L’échauffement est indispensable pour préparer le corps et l’esprit à l’effort, et contribuer à prévenir les accidents. Il laisse aux organes le temps de se préparer aux performances qu’il va devoir accomplir. Il permet également de s’adapter aux conditions imposées par l’environnement : température, humidité, altitude, etc. Les sportifs qui ont une masse musculaire volumineuse mettent plus longtemps à s’échauffer.

L’échauffement doit être systématiquement effectué avant chaque séance. Pour cela, il est important d’en faire un véritable rituel où les mêmes exercices sont répétés dans le même ordre, entraînement après entraînement. Au début, les 15 à 20 minutes passées à s’échauffer peuvent paraître bien longues. Commencez en groupe pour vous motiver mutuellement. Après quelques séances, il ne vous viendra plus à l’idée de vous en passer.

Un échauffement bien mené comporte trois phases :

  • l’échauffement général (10 à 15 minutes) : il s’agit de faire des exercices qui élèvent la température du corps et le mettent en condition. Trottiner, sauter à la corde, faire un peu de vélo, faire des pompes, des abdominaux, des flexions des jambes, etc., toutes sortes d’activités faites progressivement et en douceur peuvent faire l’affaire. Il faut faire travailler les muscles qui seront sollicités par le sport en privilégiant les mouvements rapides et sans résistance ;
  • les assouplissements (5 minutes) : le but de cette phase est d’assouplir les muscles et les tendons qui vont travailler, et de stimuler leurs récepteurs. Chaque muscle ou groupe de muscles est étiré pendant 6 secondes (soit deux respirations complètes), puis contracté pendant 6 secondes (tout en maintenant la position d’étirement, ce qui demande un peu de concentration au début), et enfin relâché pendant 6 secondes. L’exercice est répété une fois ;
  • l’échauffement spécifique : en fait, il s’agit de commencer la séance proprement dite, mais sans forcer, en augmentant progressivement l’intensité de l’effort.

N’oubliez pas : vingt minutes d’échauffement avant chaque séance valent mieux que deux mois d’arrêt après un accident ! Il peut être bénéfique de pratiquer des échauffements chaque jour, même en dehors des jours de pratique sportive, par exemple le matin au lever pour se dérouiller.

L’échauffement du système cardiovasculaire avant le sport

L’échauffement permet au système cardiovasculaire (et à l’ensemble des organes sollicités par l’activité physique) de monter en rythme tranquillement. Cette mise en route progressive évite d’exercer une sollicitation trop soudaine des organes. Au cours de l’échauffement, la température du corps s’élève, les artérioles et les capillaires se dilatent dans les muscles, la fréquence cardiaque augmente, tout le corps se prépare à l’effort qui va lui être demandé.

Après l’effort, la récupération active (voir ci-dessous) permet au cœur et aux vaisseaux de revenir lentement à leur état de repos et d’éliminer les substances produites pendant l’exercice (l’acide lactique et l’urée, par exemple).

L’échauffement et la récupération du système respiratoire

Comme dans le cas du système cardiovasculaire, l’échauffement permet au système respiratoire d’atteindre progressivement un fonctionnement optimal. Il permet d’augmenter peu à peu le volume d’air inspiré jusqu’à un état d’équilibre (si la puissance de l’exercice est constante).

La récupération active est importante pour assurer la reconstitution des réserves d’énergie consommées au tout début de l’exercice lors des phases anaérobies.

Cette reconstitution est proportionnelle à la quantité d’oxygène qui a fait défaut durant l’exercice (la « dette d’oxygène »), en particulier au début, avant que les systèmes cardiovasculaire et respiratoire soient parvenus à adapter leur rythme. L’échauffement, en augmentant les rythmes cardiaque et respiratoire avant le début de l’exercice, permet de limiter la dette d’oxygène.

 

La récupération active après le sport

À la fin de l’entraînement ou de l’épreuve, il est préférable de s’arrêter progressivement.

Pour une meilleure récupération des fonctions vitales sollicitées par l’activité physique (circulation, respiration, locomotion, etc.), il est nécessaire d’effectuer des exercices physiques de faible intensité : c’est la récupération dite active. Elle consiste à faire, après l’entraînement ou l’épreuve, une série d’exercices de type footing, natation, vélo, etc. à un rythme modéré. Par exemple, pour un nageur de 1 500 m qui vient de finir sa course, cette récupération peut consister à parcourir 500 m de plus à une allure tranquille. L’élimination de l’acide lactique se fait ainsi plus rapidement. Idéalement, la récupération active doit être suivie d’exercices d’étirements. Sa durée doit être suffisante pour détendre les muscles et les laver des substances toxiques produites par l’exercice, mais sans excès pour ne pas retarder la reconstitution des réserves en énergie.

Après l’effort, il est nécessaire de reconstituer ses réserves énergétiques et hydriques, et de réparer les fibres musculaires lésées. Prendre des boissons hypo- ou isotoniques contenant des sucres et des minéraux, voire un peu de protéines, dans les deux heures qui suivent est un moyen efficace d’y parvenir. Ensuite, des aliments solides riches en glucides (fruits secs, biscuits, barres de céréales, etc.) peuvent être consommés toutes les demi-heures pendant deux à six heures, tout en continuant à s’hydrater.

Le sommeil est également un facteur fondamental pour récupérer sur le plan physique et psychique. Il ne doit jamais être négligé.

Attention à la fatigue !

Lors d’un effort intense et prolongé, les muscles peuvent donner des signes de fatigue : diminution de la vitesse et de la qualité des gestes, crampes, sensations de brûlure, tremblements, raideur, défaillance, etc. Les origines de ces signes peuvent être diverses :

  • l’accumulation d’acide lactique lors de la production d’énergie augmente l’acidité au sein des fibres musculaires. Cette acidité a tendance à inhiber la synthèse d’ATP à partir du glucose et des acides gras et diminue l’énergie disponible pour la contraction des muscles ;
  • les réserves de glycogène s’épuisent et l’utilisation des acides gras comme source d’énergie est moins efficace ;
  • les concentrations locales de calcium, potassium ou magnésium sont perturbées et nuisent aux contractions des muscles atteints ;
  • les messagers chimiques qui permettent la communication entre les neurones et les fibres musculaires s’épuisent.

Au-delà de ces modifications chimiques au niveau des muscles (regroupées sous le nom de fatigue périphérique), la fatigue peut également provenir d’une réaction du cerveau face aux signes de la fatigue musculaire : c’est la fatigue centrale.

Elle se traduit par :

  • une diminution de la capacité de coordination des mouvements ;
  • un affaiblissement des capacités à analyser les sensations ;
  • des troubles de l’attention et de la concentration ;
  • une baisse de la motivation et du plaisir ;
  • un allongement du temps de réaction des réflexes.

Continuer la pratique malgré la fatigue provoque des microlésions au niveau des fibres musculaires. La fatigue est un signal d’alerte destiné à préserver les réserves d’énergie qui sont vitales pour les fonctions de base du corps.

La fatigue ne s’observe pas seulement pendant l’effort. Les sportifs sont également victimes de fatigue chronique, c’est-à-dire qui n’est pas effacée par le repos. Elle est causée par une sollicitation répétée et trop fréquente du corps, par exemple par un surentraînement. La fatigue chronique peut se traduire par des douleurs musculaires et tendineuses, des fractures de fatigue, mais aussi des problèmes psychologiques.