Qu’est-ce-que les filières énergétiques ?

Aérobie, anaérobie lactique et anaérobie alactique

Quelles sont les différentes filières énergétiques ? Dans quels sports et à quelle intensité sont-elles sollicitées ? Réponses.

Semi marathon de Paris 2012 Biwott dossard 4

Les filières énergétiques dépendent du type d’effort sollicité. Selon l’intensité de l’activité physique, l’organisme n’utilisera pas les mêmes substrats énergétiques et ne produira pas de l’ATP (Adénosine Triphosphate) de la même manière. L’ATP est la principale source d’énergie directement utilisable par la cellule. Chez l’humain, l’ATP constitue la seule énergie utilisable par le muscle.

Il existe trois filières énergétiques :

  • La filière aérobie
  • La filière anaérobie lactique
  • La filière anaérobie alactique

La filière aérobie

Cette filière permet de créer de l’énergie (ATP) en utilisant de l’oxygène. Plus précisément,  elle produit 39 ATP en dégradant le glycogène musculaire (réserves de sucre) et le glucose sanguin via la glycolyse, ainsi que les triglycérides (acide gras) via la lipolyse. Le produit final de ce catabolisme est l’eau (H2O) et le gaz carbonique (CO2). Par conséquent, cette voie énergétique ne produit aucun « déchet ». Les facteurs limitant de cette filière sont  le VO2max (Volume correspondant à la consommation maximale de l’oxygène) et l’épuisement du glycogène musculaire.

Sports concernés par la filière aérobie : sports d’endurance, marathon, trail, cyclisme, triathlon.

Quatre seuils se distinguent de cette filière :

  • Le seuil aérobie, dit également « endurance fondamentale ». Il correspond à une course en aisance respiratoire à moyenne intensité, entre 70 et 80% de votre VMA selon votre niveau. Ce seuil est jugé à 2mmoles de lactates. Courir au seuil aérobie vous permet de trouver le bon équilibre entre l’apport en oxygène et sa consommation. Cela vous permet donc de faire des sorties longues et de maintenir longtemps cette intensité à un rythme constant.
    Sensations éprouvées : aisance respiratoire, sensation de pouvoir accélérer.
  • La capacité aérobie correspond à la vitesse utile du marathonien, entre 75 et 85% de la VMA (jugée à 3mmoles de lactates).
    Sensations éprouvées : aisance respiratoire mais avec une ventilation plus rythmée par rapport au seuil aérobie. Aisance musculaire.
  • Le seuil anaérobie dit également «résistance ». Ce seuil situé entre 80 et 90% de la VMA selon l’athlète (âge, sexe) et son niveau d’entraînement est jugé à 4mmoles de lactates. Il correspond à une allure soutenue.
    Sensations éprouvées : gêne respiratoire et musculaire.
  • La VMA (Vitesse Maximale Aérobie) correspondant à la vitesse limite atteinte à VO2 max.

Objectifs du développement de la voie aérobie

  • Augmentation du stockage et utilisation des substrats énergétiques (glycogène, acide gras, acides aminés).
  • Amélioration du VO2max et de l’activité enzymatique donc des mitochondries, du transport d’oxygène, du système cardiovasculaire et ventilatoire.

La filière anaérobie lactique

Cette filière produit de l’énergie via la glycolyse. En effet,la glycolyse va dégrader le glucose en deux molécules d’acide pyruvique. La plus grande partie d’acide pyruvique sera transformée en acide lactique. Dès sa formation dans la cellule musculaire, une molécule d’acide lactique sera entièrement dissociée en une molécule de lactate et en un proton. C’est ce proton qui est responsable de l’acidité dans le muscle (et non l’acide lactique). Enfin la glycolyse anaérobie permettra de produire 3 ATP. Cette filière permet de produire de l’ATP rapidement. L’effort ne peut pas durer longtemps à cause de l’acidose dans le muscle.

Sports concernés par la filière anaérobie lactique : demi-fond athlétisme (800m, 1500m), sprint long (400m),  natation (>200m).

Suivant la discipline pratiquée et l’intensité exercée, le nombre de mmoles de lactates sera plus ou moins important. Le tableau ci-dessous met en exergue le nombre de mmoles de lactates produits dans chaque discipline d’athlétisme sur piste.

Lactate et exercice court et intense
100m 13-16 mmol/L
200m 18-20 mmol/L
400, 800, 1500m 22-26 mmol/L
5000m 13 mmol/L
10000m 8 mmol/L

Dans cette filière, on distingue la Puissance et la Capacité Anaérobie Lactique :

  • La Puissance Anaérobie Lactique (PAL) : effort à 140-160% VMA.
    Sensations éprouvées : lourdeur de jambe, mal aux cuisses, nausée de fin d’effort, sensation d’évanouissement.
  • La Capacité Anaérobie Lactique (CAL) : effort à 90-130% VMA.
    Sensations éprouvées :idem que pour la PAL mais de manière moins éprouvante.

Objectifs du développement de la voie anaérobie lactique

  • Augmentation du glycogène intra-musculaire
  • Augmentation du système tampon de l’acidité sanguine et musculaire
  • Modifier les structures des fibres musculaires (développe les fibres rapides ou intermédiaires).

La filière anaérobie alactique

Cette filière crée de l’ATP en dégradant la phosphocréatine (PCr), présente en très petite quantité.  Cette vitesse issue de la voie anaérobie alactique peut être maintenue sur une très courte durée (7 à 15-20s). Il s’agit d’une vitesse explosive et pure. Tout comme pour les autres filières, il existe la puissance et la capacité anaérobie alactique :

  • La Puissance Anaérobie alactique : Vitesse maximale : effort ≥ à 7s.
  • La Capacité Anaérobie alactique : 95% de la vitesse maximale.

Sports concernés par la filière anaérobie lactique : sports de puissance, d’explosivité, de force/vitesse, sprint court 100-200m, saut, lancer…

Objectifs du développement de la voie anaérobie lactique

  • Augmentation du taux de phosphocréatine intra-musculaire.
  • Amélioration de la vitesse de conduction neuro-musculaire.
  • Modification des structures des fibres musculaires (augmentation des fibres rapides).

En résumé, la filière énergétique dépend du sport pratiqué et de l’intensité sollicitée. Le tableau ci-dessous de Georges Cazorla et Luc Léger permet de récapituler le principe des filières énergétiques.

Synthèse d’après Georges Cazorla G et Luc Leger, « Les filières énergétiques : Quoi de neuf ? », 2004
Catactéristiques Anaérobie alactique Anaérobie lactique Aérobie
Source d’énergie Immédiate
Phosphagènes
Retardée
Glycolyse lactique
Très retardée
Oxydative
Substrats ATP + PCr Glycogène Glycogène, acide gras libre, glucose,
acide miné ramifié, alanine
Production ATP Très faible
1 PCr = 1 ATP
Faible
1 GL = 3 ATP
Très élevée
1 GL = 39 ATP
Délai de production optimale Nul Court : 15 à 20s Long : 2 à 3mn
Pour les sportifs de haut niveau :
1 à 1mn30
Puissance Très élevée Elevée Faible
Capacité Très faible Faible Très élevée
Endurance : maintien de la vitesse 15 à 20s
(dépend du %
de la puissance max)
Entre 1 à 3mn
(dépend du % de VMA
entre 90 et 140%)
Dépend du % de VO2 sollicité
Lien de production dans la cellule Cytoplasme
(niveau filament actine et myosine)
Cytoplasme cellulaire
(extra mitochondrial)
Mitochondrie
Produit final du catabolisme ADP et créatine Acide lactique H2O + CO2
Facteur limitant Épuisement des réserves Acide lactique et baisse
du PH cellulaire
VO2 max, épuisement du glycogène,
thermolyse
Durée de la récupération
après sollicitation maximale
Reconstitution des réserves
de phosphagènes
en 6 à 8mn
Métabolisme des lactates :
1h30
Reconstitution du glycogène de 24 à 72h

Toutefois, certaines activités physiques sollicitent plusieurs filières énergétiques à un pourcentage différent. Ci-dessous la répartition de pourcentage des sources énergétiques sur 400m, 800m et 5000m d’après Newsholme et coll (1992).

Sources énergétiques d’un 400m (Athlétisme) :

  • Anaérobie alactique (PCr) : 13%
  • Anaérobie lactique (glycolyse anaérobie) : 62%
  • Aérobie (glycolyse aérobie) : 25%

Sources énergétiques d’un 800m (Athlétisme) :

  • Anaérobie alactique (PCr) : 6%
  • Anaérobie lactique (glycolyse anaérobie) : 50%
  • Aérobie (glycolyse aérobie) : 44%

Sources énergétiques d’un 5000m (Athlétisme) :

  • Anaérobie alactique (PCr) : NUL
  • Anaérobie lactique (glycolyse anaérobie) : 12,50%
  • Aérobie (glycolyse aérobie) : 87,5%

Le tableau ci-après résume la répartition d’ATP dérivé du métabolisme aérobie et anaérobie d’après Newsholme et coll (1992).

Pourcentage de contribution dans la production d’ATP d’après Newsholme et coll (1992)
FILIERE AEROBIE
(glucose sanguin, acide gras, glycogène)
FILIERE ANAEROBIE
(glycogène et PCr)
100m <5% >95%
200m 10% 90%
400m 25% 75%
800m 45% 55%
1500m 75% 25%
10000m 97% 3%
Marathonien 99% 1%
80 km et + 100 %

Pour conclure, trois filières énergétiques existent pour synthétiser de l’ATP : l’anaérobie alactique (phosphorylcréatine), l’anaérobie lactique (glycolyse lactique) et l’aérobie (voie oxydative). Chaque filière sollicitée dépendra de l’intensité de l’effort et de l’activité physique.

Source d’énergie

9 réaction à cet article

  1. Bonjour, pour 80 Km 100% en anaérobie….n’y aurait-il pas une erreur? il me semble que c’est 100% en aérobie. A bientôt

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  2. la différence entre puissance et capacité svp

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    • la capacité est l’endurance. la puissance est la capacité d’exécuter un mouvement explosif le plus vite possible:c’est le rapport entre la force et la vitesse

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      • Non, quand on parle de capacité et puissance dans les filière énergétique ce n’est pas cela. La puissance c’est le nombre d’ATP que la filière peu produire dans un intervalle de temp. la capacité c’est la totalité des ATP produits.

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  3. Durée de la récupération
    après sollicitation maximale est 2 a 5 min
    2 pour un sujet entraîné
    5 pour un sujet normal

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  4. j’ai beaucoup aimé cet article qui a le merite d’être un document d’accompagnement pour les apprenants et leurs encadreurs, certes vous devez voir l’ordre de la description des filières ,parler toujours de l’anaerobie avant aerobie. merci pour l’effort consenti

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  5. Bonjour,
    dans quelle catégorie classer les activités telles que le Qi gong et Taiji ?
    Merci

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  6. merci pour cet article qui synthétise bien ces filières si difficiles à comprendre.
    Juste une petite remarque,j’ai l’impression que les signes sont dans le mauvais sens,par exemple la filière anaérobie lactique concerne les course en natation 200 cela signifie toutes les courses supérieures au 200 m.C’était un détail à moins de me tromper de mon coté,merci encore

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