mardi 22 février 2011

Voyage au cœur du métabolisme : les muscles (1)


Lorsque le cheval réalise un déplacement, il met en jeu ses muscles. Comme en physique rien n'est gratuit, cela correspond à une dépense d'énergie, et comme le moteur a besoin de carburant pour produire un travail, le muscle du cheval à lui aussi besoin d'une source d'énergie, j'ai nommé l'ATP. 

  • ATP (Adénosine TriPhosphate) : Il s'agit d'une molécule essentielle du vivant qui est constituée d'un "corps" (adénosine) et de 3 groupements phosphates liés par une liaison très énergétique, la liaison phosphate. C'est la rupture d'une ou 2 liaisons phosphates avec l'aide d'enzyme qui permet de libérer l'énergie nécessaire au fonctionnement des organismes vivants.
    L'ATP est stocké en faible quantité dans les cellules (les réserves permettent la survie pendant quelques secondes uniquement), mais l'organisme en synthétise en permanence.
    Il peut être synthétisé à partir d'ADP (cf ci dessous) et d'une autre molécule : glucide ou lipide ou protéine. Parmi les différents mécanismes à l'œuvre, celui à base de protéine est extrêmement peu rentable, ce qui justifie une ration pauvre en protéines pour un cheval de sport.
  • ADP  (Adénosine DiPhosphate) : Lorsque l'organisme a besoin d'énergie, il peut dégrader de l'ATP en utilisant une enzyme (ATPase) pour couper la liaison du dernier groupe phosphate selon la réaction biochimique suivante :  ATP donne ADP + un groupe phosphate+énergie. L'ADP peut ensuite être reconvertie en ATP (ce qui coûte de l'énergie à l'organisme) par différents procédés que l'on appelle aérobie ou anaérobie selon qu'ils nécessitent ou non la présence d'oxygène.
Comme on l'a vu, les réserves d'ATP dans les muscles ne permettent de tenir que 2 ou 3 secondes, il est donc essentiel de comprendre les différents mécanismes possible pour régénérer l'ATP à partir de l'ADP. Deux modes de production sont distingués selon que l'on utilise de l'oxygène ou pas : 
  • Le métabolisme aérobie qui utilise de l'oxygène en utilisant les usines à ATP très efficaces que sont les mitochondries.
    • métabolisme : Il s'agit d'un métabolisme assez long à démarrer qui a lieu au sein des mitochondries. Ce métabolisme peut fonctionner avec 2 types de carburants : le glycogène et les acides gras. Une molécules de substrat va mener à 36 molécules d'ATP! Le rendement avec les acides gras est meilleur que celui avec le glycogène, d'où l'intérêt de supplémenter en huile végétale
    • Avantages : utilise le glucose  ou la dégradation des lipides voir même des protides de manière très efficaces sans générer de déchet.
      Peut durer tant que le cheval s'oxygène correctement et a des réserves en lipides (réserves en lipides dans l'organisme 30 fois supérieures à celles en glycogène dans le foie et les muscles)
      C'est LE métabolisme des sports d'endurance : dressage, endurance, hunter, randonnée...
    • Inconvénients : Production lente d'énergie, limitée lors d'efforts violents ou lorsque le cheval manque de souffle par l'apport en oxygène. Elle n'est pas efficace dès le début de l'effort.
    • Conditionnement :
      • le conditionnement aérobie favorise l'utilisation des acides gras comme source d'énergie. Le fait d'utiliser les AG favorise la conservation des stocks de glycogène et retarde l'apparition de la fatigue. Le conditionnement aérobie permet d'optimiser ce mode de fonctionnement bien mieux qu'en "engraissant" le cheval : poids supplémentaire demande plus d'énergie aux muscles, graisse isole thermiquement le cheval qui ne peut plus se refroidir.
      • Le conditionnement aérobie augmente aussi la quantité de glycogène stockée dans les muscles.


  • Le métabolisme anaérobie qui existe en l'absence d'oxygène. C'est LE métabolisme des activités de vitesses : courses, barrage...
    2 voies de synthèse anaérobique sont possibles : 
    • Utiliser de la créatine phosphate (KP) : une autre molécule bien énergétique présente dans les muscles. 
      • métabolisme : ADP+KP donne ATP + créatinine.
      • Avantages : pas de création de déchet pour l'organisme, métabolisme à l'œuvre des les premiers instants de l'effort.
      • Inconvénients : Les réserves en créatine phosphate des cellules musculaire sont de l'ordre de 30 à 40 secondes(?). Par contre elles sont reconstituées en 3 minutes environ. Aucun entraînement ni aucune mesure alimentaire ne peuvent augmenter les stocks de créatine phosphate dans les muscles.
    • Utiliser le glycogène comme combustible : 
      • métabolisme:  glycogène donne ATP + acide lactique
      • Avantage : métabolisme possible même quand les cellules musculaires ne sont plus suffisamment oxygénées.
      • Inconvénients : Génération d'acide lactique, responsable des courbatures et de la sensation de fatigue. Fatigue musculaire.
        Réserve de glycogène dans les muscles de l'ordre de la minute, ensuite il faut que le foie relargue du glycogène dans le sang.


Bibliographie :

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