Les filières énergétiques expliquées simplement
- Christophe FRANCK
- 27 janv.
- 5 min de lecture
Dernière mise à jour : 22 mars
Puissance, capacité, aérobie, anaérobie, lactique, alactique…
Cet article vous propose une explication claire et structurée du fonctionnement des filières énergétiques, afin de mieux comprendre leur rôle et, surtout, savoir comment orienter leur développement dans une pratique sportive spécifique.
Les notions liées aux filières énergétiques peuvent sembler complexes, parfois mal comprises, et même déformées par certaines explications ou schémas simplifiés. Entre les termes techniques, des représentations parfois trompeuses et quelques idées reçues qui persistent jusque dans certaines formations, il n’est pas toujours facile d’y voir clair.
L’ATP, à l’origine de l’effort
La production d’un effort physique découle de la réalisation de mouvements eux-mêmes produits par des contractions musculaires. Celles-ci sont générées grâce à l’énergie fournie par une molécule nommée ATP (adénosine triphosphate). Stockée en très petite quantité dans l’organisme, elle permet de réaliser un travail musculaire durant 2 à 3 secondes. L'ATP se dégrade en une autre molécule, l’ADP (adénosine diphosphate), et entraine une production d'énergie mécanique (25%) et calorique (75%).
Afin de poursuivre le travail musculaire, il faut renouveler l’ATP.
C’est le rôle des trois filières énergétiques nommées « anaérobie alactique », « anaérobie lactique » et « aérobie » qui correspondent à des successions de processus chimiques destinés à resynthétiser l’ATP.
Les filières énergétiques
Les trois filières démarrent et fonctionnent de façon simultanée. En revanche, elles ont une inertie d’intervention différente car les processus de renouvellement de l’ATP nécessitent des réactions chimiques plus importantes suivant celles-ci. L’une de ces filières aura une action dominante, mais pas exclusive, sur les autres en fonction de l’intensité de l’exercice et de sa durée.
Chaque filière possède
Une puissance : la plus grande production possible d’ATP sur un temps donné.
Une capacité : la durée pendant laquelle la filière peut fournir de l’ATP de façon efficace.
A noter |
Chaque filière permet de régénérer les substrats ou de recycler les métabolites des deux autres afin d’assurer leur propre fonctionnement. Elles forment ensemble le métabolisme énergétique. Comprendre cette notion d’interdépendance est capitale pour développer correctement le secteur énergétique. |
Première voie de renouvellement : la filière anaérobie alactique ou système ATP-CP
Lors d’un effort très intense, l’ATP déjà présent dans le muscle est utilisé immédiatement mais s’épuise en 2 à 3 secondes. Pour poursuivre l’effort, la filière « anaérobie alactique » prend immédiatement le relais : grâce à la phosphocréatine (PCr), l’ADP est rapidement retransformé en ATP par l’action de la créatine kinase. Ce processus est indépendant de l’oxygène et n’utilise pas de nutriments extérieurs.Ce système est extrêmement puissant, permettant de réaliser des efforts maximaux (sprints, sauts, charges lourdes), mais sa capacité est très limitée : les réserves de PCr permettent de tenir environ 7 à 10 secondes seulement car elle est stockée en très faible quantité dans l’organisme et surtout une molécule de créatine ne fournit qu’une seule molécule d’ATP.
La phosphocréatine est constamment utilisée et régénérée en arrière-plan par le métabolisme aérobie. Lors d’un effort maximal, ce renouvellement ne suit pas, mais dans le cadre d’efforts intermittents, la resynthèse est possible durant les phases de récupération. La vitesse de reconstitution de la PCr, qui dépend de l’oxygène disponible et du niveau d’entraînement, constitue alors un facteur clé de la performance.
A noter |
Le système anaérobie alactique n’a pas besoin d’oxygène ni de nutriments extérieurs au sein des cellules pour fabriquer l’ATP. En revanche, il en a besoin pour régénérer la phosphocréatine. C’est pourquoi il est indispensable de développer la filière aérobie dans les sports nécessitant des répétitions d’exercices brefs et intenses. Référence : « Vitesse et aérobie, un couple indissociable » Par Claire Thomas-Junius, Maitre de Conférences-HDR, Université Evry Val d’Essonne, UFR SFA, Département STAPS, Evry. https://www.valdemarne.fr/newsletters/lettre-sport-sante-et-preparation-physique/vitesse-et-aerobie-un-couple-indissociable |
Deuxième voie de renouvellement : la filière anaérobie lactique ou système glycolytique
Lorsque l’effort intense se prolonge au-delà des capacités de l’ATP et de la phosphocréatine, c’est la filière « anaérobie lactique » qui prend le relais. Elle repose sur la dégradation des glucides : le glucose circulant dans le sang et surtout le glycogène stocké dans le muscle et le foie. Ces substrats permettent de resynthétiser rapidement l’ATP par la glycolyse, un processus qui se déroule dans le sarcoplasme musculaire et ne nécessite pas d’oxygène.
Le rendement est limité : 1 molécule de glucose fournit 2 ATP et 1 molécule de glycogène en fournit 3. Cette voie est donc moins puissante que la filière ATP-CP, mais elle possède une capacité plus importante, permettant de soutenir des efforts intenses de 30 secondes à 2 minutes environ, selon l’intensité et l’entraînement.Le produit final de la glycolyse est le pyruvate. En condition anaérobie, il est converti en lactate. Contrairement à une idée reçue, il ne s’agit pas « d’acide lactique » : le lactate joue même un rôle central dans le métabolisme puisqu’il peut être réutilisé directement par les mitochondries pour reformer de l’ATP, ou transporté vers d’autres organes (foie, cœur, cerveau) via la circulation sanguine.
Lorsque la production de lactate dépasse la capacité d’élimination et de recyclage, des ions H+ s’accumulent, ce qui fait chuter le pH intramusculaire et sanguin. Cette acidification perturbe la contraction musculaire et limite alors la performance.
A noter |
Le lactate n’est pas un déchet mais un substrat réutilisé par l’organisme. Lors l’intensité diminue, il entre dans le cycle de la filière aérobie pour être oxydé dans les mitochondries (centrales énergétiques présentes dans les cellules) et est transporté vers les organes (cerveau, cœur, foie, reins) pour être utilisé ou stocké sous forme de glycogène. |
Troisième voie de renouvellement : la filière aérobie ou système oxydatif
Lorsque l’effort se prolonge au-delà de quelques minutes, c’est la filière aérobie qui devient prépondérante. Elle repose sur l’utilisation de l’oxygène pour dégrader les substrats énergétiques disponibles : glucides (glucose sanguin, glycogène musculaire et hépatique), lipides (acides gras issus des graisses de réserve) et, plus marginalement, protéines en cas d’effort très long ou de déficit énergétique.
Les réactions se déroulent dans les mitochondries, véritables « centrales énergétiques » de la cellule. Grâce au cycle de Krebs et à la chaîne respiratoire, l’oxydation complète d’une molécule de glucose permet de produire environ 36 ATP, et celle d’un acide gras peut en générer plus d’une centaine. Le rendement énergétique est donc bien plus élevé que dans les filières anaérobies, mais la vitesse de production est plus lente.
La filière aérobie fournit une énergie pratiquement inépuisable, tant que les substrats et l’oxygène sont disponibles. Elle domine lors des efforts de moyenne à faible intensité (course longue, marche, vélo, natation) et permet de maintenir l’activité sur de longues durées, de plusieurs minutes à plusieurs heures.
Cette filière joue également un rôle essentiel en arrière-plan : elle régénère la phosphocréatine après un effort intense et contribue à l’oxydation du lactate produit par la glycolyse. Ainsi, le système oxydatif constitue le socle de l’endurance et de la récupération.
A noter |
Le système aérobie est essentiel dans l’entrainement sportif car non seulement il permet d’assurer des efforts de durées variables suivant l’intensité (de 6 à 7 mn à plusieurs heures) mais il régénère la phosphocréatine et recycle le lactate des autres filières. Ce système est également le seul pouvant mobiliser les graisses. |
En résumé
Faisons une métaphore avec une voiture.
Anaérobie alactique (ATP-CP) = le turbo : énorme puissance instantanée, mais il s’épuise presque tout de suite.
Anaérobie lactique (glycolyse) = l’accélérateur fort : le conducteur peut rouler vite pendant un moment, mais ça chauffe et ça ne dure pas longtemps.
Aérobie (oxydatif) = le moteur principal : c’est lui qui fait tourner la voiture sur la durée, qui consomme le carburant de façon efficace et qui recharge les autres systèmes quand le conducteur lève le pied.
Passez à l'étape suivante ! |
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