A) Structure du muscle
La contraction musculaire est en fait un raccourcissement des sarcomères qui est lui-même dû au glissements des filaments d’actine et de myosine. On observe en effet un coulissage des myofilaments les uns par rapport aux autres. Puisqu'il y a un racourcissement des sarcomères, les fibres perdent en longueur mais gagnent en hauteur: voilà pourquoi le muscle gonfle lorsqu'on le contracte. Le sarcomère peut racourcir d'environ le 25% de sa longueur.
On voit sur le schéma ci-contre les filaments d'actine, en rouge qui sont reliés à la périphérie de la myofibrille, et en bleu, les filaments de myosine. Lorsque le muscle se contracte, les filaments de myosine attirent les filaments d'actine, ce qui provoque un raprochement des disques Z (les bords d'un sarcomère, représentés sur le schéma en jaune). Ceux-ci se rapprochent car ils sont attachés à l'actine.
Mais comment fait la myosine pour attirer l'actine?
En fait, ce sont les filaments de myosine qui s'attachent aux filaments d'actine et les attirent.
Donc au cours de la contraction, les myofilaments vont s’attacher l’un à l’autre. Cet attachement nécessite cependant la présence de l’ATP...
1) Structure du muscle:
Les muscles représentent 50% du poids total du corps humain. Dans cet aparté, nous allons nous centrer uniquement sur les muscles squelettiques, qui sont tout simplement des tissus contractiles (capable de se contracter). Ils sont aussi appelés "muscles volontaires" (car c'est notre corps qui les fait bouger selon sa volonté grâce aux signaux envoyés par le cerveau), ou bien "muscles de mouvements", car c'est bien évidemment eux qui nous permettent de bouger.
Que se passe t-il lors d’un effort?:
La fibre musculaire peut se contracter : un raccourcissement à l’échelle de la fibre musculaire entraîne elle même un raccourcissement à l’échelle de l’organe. Tous les sarcomères sont raccourcis durant la contraction.
La contraction des muscles squelettiques sont les moteurs de tous les mouvements: lorsqu’un muscle se contracte, il exerce une force qui tire sur les tendons. Les tendons, peu élastiques, ne se déforment pas et tirent sur les os: nous avons alors un mouvement.
Pour récapituler, nous avons:
Un muscle constitué de paquets de fibres, chaque fibre étant constituée de plein de myofibrilles, elles-même divisées en sarcomères.
Ces sarcomères sont composés de filaments: les filaments épais qui sont constitués de “myosines” et les filaments fins qui sont constitués “d’actines” et qui sont attachés à la périphérie de la cellule.
Ces fibres de myosines et d'actines sont des protéines.
Voici un schéma pour mieux comprendre.
B)Contraction musculaire
1) Comment ça marche?
2.1) Dès qu’il est question de consommation d’énergie par le corps, l’ATP entre en jeu. Il s’agit d’un acide aminé, présent dans chaque cellule musculaire. L’ATP est, par définition, une molécule intervenant dans les transferts d'énergie au niveau cellulaire.
Cet ATP est néanmoins limité et se consomme en trois secondes.
un muscle --> paquets de fibres -->chaque fibre est constitué de myofibrille --> divisée en sarcomères
2) L'ATP, qu'est ce que c'est?
Au départ, la molécule de myosine est liée à une molécule d’ATP (tête de myosine).Cet ATP sera alors hydrolysé (ATP+H2O). Après cette hydrolyse, l’ATP devient de l’ADP +Pi (phosphate inorganique). L’ATP est donc capable de libérer de l’énergie sous forme chimique lorsqu’il est “hydrolysé”, c’est à dire lorsqu’il perd un groupement phosphate en cassant les liaisons covalentes. C’est cette cassure qui est à l’origine de l'énergie. On peut donc dire que c'est cette hydrolyse de l'ATP qui fournit directement aux cellules musculaires l'énérgie nécéssaire à la contraction.
Moléculairement, l'ATP se résume en une base d'adénine H2N5, un groupe ribose, et un groupement triphosphate:
Pour voir la réaction plus facilement on peut considérer l'ATP comme ceci:
A-P-P-P (A étant l'adénine, et P le phosphate).
Durant l'hydrolyse, l'ATP perd un groupement phosphate, on obtient donc:
A-P-P. Il y a une cassure qui libère l'énérgie.
On a donc de l'ATP+H2O
Dans un second temps, la molécule de myosine va libérer ce phosphate et va pouvoir s’attacher au filament d’actine. À ce moment là, les deux myofilaments sont liés l’un à l’autre par L’ADP.
Alors, la tête de myosine va basculer, changer d’angle et faire coulisser l’actine sur la myosine.
Ce cycle se répète successivement, grâce à une regeneration d’ATP.
C'est la contraction musculaire.
Puisque l'ATP s'épuise très rapidement, il existe plusieurs mécanismes de restauration:
1- La première façon d'obtenir de l'ATP est grâce à la phosphocréatine, ou créatine de phosphate, qui est une source d'énérgie naturellement présente dans les muscles squelettiques.
La phosphocréatine se développe en milieu anaérobique car elle n'a pas besoin de dioxygène. Cependant, en tant que réserve, le stock de phosphocréatine est épuisé en 20 secondes maximum.
2- La deuxième est d'effectuer une fermentation lactique. Ici, c'est le glycogène qui est le créateur de l'ATP: Le glycogène produit du glucose, qui produit lui-même de la glycolyse, qui produit à son tour de l'ATP.
À force d'utiliser le glucose, les réserves présentes dans le corps s'épuisent. C'est donc un désavantage, car on consomme beaucoup de réserves glucidiques pour une production d'ATP relativement basse: Par ce moyen, le corp est capable de produire de l'ATP pendant un temps allant de 1 à 3 minutes, voir dans des cas extrême 4 minutes.
3- Après ces 90 secondes, l’ATP sera produit en mode aérobie, avec apport d’oxygène, ce qui permet de faire des efforts de longues durée. Voilà pourquoi, plus on est en altitude, plus on manque d'oxygène, plus l'effort est intense (moins d'ATP, donc moins d'énergie)
2.2) Puisque nous connaissons l'ATP et son développement, voyons à présent comment se fait la contraction musculaire au niveau des myofilaments...
ADP+Pi
La rigidité musculaire d'un cadavre s’explique d’ailleurs grâce à ça: Il n’y a plus de respiration, donc plus de régénération d’ATP, donc le coulissage n’est pas possible entre les filaments.
C)Et l'escrime dans tout ça?
L'escrime est un sport qui se déroule en petits matchs de 3 minutes. L'effort est donc très intense, et le fleuretiste utilisera alors ses muscles relativement peu de temps, mais ils auront besoin d'une énorme dose d'énérgie.
Le fleuretiste a besoin d'une caractéristique, qui s'avère cruciale lors de ses combats: l'explosivité
Structure moléculaire de l'ATP
Les muscles sont des organes qui transforment l’énergie chimique en énergie mécanique. La voie nerveuse est donc la responsable du bon fonctionnement des muscles. (Voir 02)
1) L'explosivité musculaire
L'explosivité musculaire est ce qui va permettre a n'importe quel sportif d'être vraiment puissant. Pour dévelpper une explosivité efficace, il faut combiner deux aspects: la vitesse et la force
La technique la plus efficace pour améliorer son explosivité et la pliométrie. La pliométrie est un exercice qui consiste en une répétitions d'un mouvements necessitant une contraction et une flexion de n'importe quel muscle squelettique.
Par exemple, si un fleuretiste manque d'explosivité pour réaliser une flèche ou une fente, il faudra qu'il améliore sa force explosive au niveau des cuisses et des vastes latéraux et médiaux (muscles prédominant de la cuisse)Pour cela, des grand bonds verticaux sur une surface pieds joints suffisent, tant qu'on les réalise de manière intense et sérieuse. De cette manière là, on améliore la rapidité du mouvement et la force. Dans ces exercice, le but n'est pas de tenir longtemps, sinon de s'extenuer le plus rapidement possible.
Exercice de pliométrie classique
2) Deux grand types de fibres musculaires?
1º: Les fibres de type 1, ou fibres rouge:
Ces fibres ont la caractéristiques d’être petite de diamètre et de contraction lente (elles mettent plus longtemps à effectuer la contraction du muscle, car elles disposent d’une vitesse de conduction nerveuse relativement lente). Elles ont cependant une très bonne irrigation sanguine et, pour cause, sont surtout utilisées dans des efforts de longues durées et d’intensité faible. Ces fibres utilisent donc le processus d’aérobie (dioxygène) pour créer de l’ATP (de l'énergie).
2º: Les fibres de type 2, ou fibre blanche:
Ces fibres, elles, sont plus volumineuse de diamètre et son par conséquent de contraction rapide, car elles disposent d’une d’une vitesse de conduction nerveuse rapide. Elles sont peu irriguées, mais elles disposent en revanche d’importantes réserves de glycogène. comme nous avons vu dans le grand A, le glycogène n’a pas besoin de dioxygène: Les fibres blanches sont donc fournies en énergie par le système anaérobie.
Maintenant, qu'est-ce qui détermine la proportion de fibre rouge ou blanche? C'est une question de génétique. Cependant, avec un bon entraînement, on peut transformer les fibre de type 1 en 2 et vice-versa.
Le muscle s'adapte à l'effort demandé. Un fleuretiste présentera donc beaucoup de fibres rapides, car l'explosivité est essentielle dans son sport.
Voila pourquoi un bon entraînement adapté est primordial pour un fleuretiste qui désire atteindre son meilleur niveau. La méthode bulgare est alors une bonne option...
La méthode bulgare a pour objectif de développer la force explosive d'un individu, comme la pliométrie, mais son principe est tout de même différent: Elle consiste à soulever des charges lourdes et à les altérner avec des charges légères: Le muscle visé va ressentir un contraste.
Exercice de méthode bulgare visant, dans cet exemple, le biceps:
À gauche, des charges lourdes, qui développe la force pure, et à droite, des charges légère, qui développe la vitesse
En effet, durant les charges lourdes,le but sera d'utiliser sa force pure, et durant les charges légères, le but et de développer sa vitesse.
On retrouve ici les deux aspects que nous avons cité au début, qui composent l'intégralité de l'explosivité musculaire: la vitesse et la force
La méthode bulgare solicite en priorité les fibres blanches, qui sont celles qui permettent de développer l'explosivité musculaire, d'où l'interêt de la pratiquer pour devenir meilleur fleuretiste.
On voit ici en rouge les fibres lentes et en blancs les fibres rapides. Un sprinteur présente plus de fibres blanche, car il a besoin d'une contraction rapide. Un coureur de marathon, lui, présente plus de fibres rouge, car il a besoin d'une contraction lente.
Un muscle est constitué de fibres musculaires. Ces fibres se contractent ou se relâchent grâce aux signaux que le cerveau envoit (signal du système nerveux). La cellule musculaire est une cellule géante, qui a plusieurs noyaux, et sa taille peut varier, allant d'1 mm jusqu'à 30 cm de longueur (une cellule peut être 300 fois plus grande qu'une autre), et allant d'1 micromètres jusqu'à 100 micromètres pour les plus grandes.
3) Un peu de chimie...
La production d'acide lactique se fait à partir du glucose, qui lui peut provenir de l'hydrolyse du glycogène.
De petites quantités d'acide lactique servent de sources d'énergie temporaires et permettent d'éviter une sensation de fatigue démesurée durant un exercice physique. Si l'effort est de court durée, on peut privilégier cette voie d'obtention d'ATP plus rapide que tout les processus aérobies Cependant, une accumulation d'acide lactique durant un entraînement peut engendrer des sensations de brûlure dans les muscles, ce qui ralentira ou stoppera des activités sportives. Pour cette raison, il est préférable de réduire l'accumulation d'acide lactique au sein des fibres musculaires.
Attention, l'acide lactique ne provoque pas la douleur musculaire après l'effort! C'est par contre lui qui provoque cette sensation de douleur du muscle pendant l'effort, mais disparait au bout d'une heure au maximum.
Pour créer de l'ATP, le corps utilise de l'oxygène, mais avec un effort aussi intense que l'escrime, il aura besoins de plus d'énérgie. le corps puisera dans les procédés anaérobies vu dans le grand A. Le glycogéne va créer cette acide lactique, et au bout de 3 minutes (temps de durée du glycogène), il va commencer à ralentir les muscles et à provoquer ces sensations de brulûres
Pour éviter cet amas d'acide lactique, trois règles sont essentielle:
l'échauffement (voir partie II), l'hydratation (voir partie III), et la respiration.
L’acide lactique est éliminé rapidement après l’exercice physique.
De formule brute C3H6O3, l'acide lactique est en réalité la combinaison entre des ions lactate et des ions H+ tout deux fabriqués lors de la production de l’énergie dans les fibres musculaires.
Pour faire simple, on peut simplifier l’équation par ceci: C3H6O3=C3H5O3+H+
Par contre, seuls les ions H+ acidifient nos fibres (c’est à dire que leur PH devient acide)
1)L'acide lactique:
2) Comment expliquer cette acidité?
Nous avons ici un schéma qui uni deux termes: la Vitesse (en m/s-1) et la Force (en kg), qui nous donne des renseignements sur la puissance P (en kg/m/s-1)
On remarque que plus la force (en ordonnée) est importante, plus la vitesse (en abscisse) associée au mouvement est faible.
La puissance produite lors d'une contraction musculaire est égale au produit de la force par la vitesse.
P=F*V
Ce schéma nous indique la charge a utiliser pour travailler la puissance du sportif (dans le cas du schéma, le sportif est inconnu). La courbe noire nous indique la vitesse en m/s d'une barre de musculation lors d'un squat (exercice musculaire des quadriceps). La courbe bleu représente la puissance en kg/m.s-1 déployée par l'individu en fonction de sa vitesse, (obtenue grâce à la relation P=F*V)
Dans cet exemple précis, la charge à utiliser pour l'individu est de 50 kilos environ, pour qu'il développe sa puissance maximale.
C'est alors un bon test à réaliser pour tout les fleurettistes!
Spectre de puissance