Les Systèmes énergétiques en Natation

D’un point de vue scientifique, l’une des meilleures définitions de la natation vient de l’auteur Ferran Rodriguez : « La natation le résultat d’une transformation d’une puissance métabolique en une puissance mécanique avec une efficience énergétique donnée ». En clair, Rodriguez explique que le nageur utilise son énergie pour surpasser la résistance de l’eau et des vagues. Cette énergie augmente d’ailleurs avec le cube de la vitesse. Décryptons son chapitre tiré du livre : “World book of swimming : from science to performance.” (Editeurs : L.Seifert, D.Chollet et I.Mujika, 2010).

Woman swimmer in a starting position

Dans cet article, nous allons essayer de décrire l’utilisation de chaque système énergétique et de leur contribution en natation. L’énergie chimique se convertie en énergie mécanique par le transport du sang vers les muscles. En natation, comme dans les autres sports, il existe trois mécanismes qui permettent de synthétiser l’ATP, et donc de produire de l’énergie :

  • L’anaérobie alactique qui utilise la dégradation du phosphagène
  • L’anaérobie lactique ou glycolyse qui produit des lactates
  • L’aérobie qui utilise l’oxygène

La puissance métabolique correspond donc à la somme de l’utilisation de ces 3 systèmes. Voyons voir quelles sont les spécificités de la natation concernant la contribution de ces 3 systèmes.

 

Spécificités de la natation

Contrairement aux sports terrestres, en natation, la puissance mécanique est utilisée pour surpasser la résistance de l’eau et des vagues. Cette puissance dépend du cube de la vitesse de déplacement. Cette relation implique qu’une petite augmentation de vitesse, nécessite une très forte augmentation de la puissance mécanique. Par exemple, pour augmenter sa vitesse de 2%, il faudra générer une augmentation de 8% de sa puissance. Un autre aspect important de la relation entre l’énergie et la propulsion est le coût énergétique. Cela correspond à la somme totale d’énergie dépensée par le corps du nageur sur une distance donnée. Différentes équations permettent d’estimer la production d’énergie de chaque système énergétique. Sur de très hautes intensités, tous les systèmes contribuent à la production d’énergie (à des niveaux différents selon la durée de l’effort). Sur des intensités sous-maximales, toute la puissance mécanique est générée par le métabolisme aérobie. En résumé, la natation est un sport où la dépense d’énergie est forte. Cela est principalement dû aux contraintes qui sont imposées par son environnement.

prise de lactatémie equipe de france de natation

Les différentes nages

Le coût énergétique peut être utilisé pour quantifier l’efficience propulsive de nage, qui représente un déterminant majeur de la performance. Sur des vitesses de course, le coût énergétique est le moindre en crawl, puis en dos, en papillon et en brasse respectivement. La brasse est la nage la moins économique. C’est la seule nage où le coût énergétique augmente linéairement avec la vitesse. Ce qui est probablement dû aux variations intra-cycliques de la brasse, où l’énergie dépensée pendant la phase de traction est compensée par la perte de vitesse pendant la phase non-propulsive. Dans les autres nages, le CE augmente de manière exponentielle par rapport à la vitesse.  

 

Figure représentant les valeurs moyennes du coût énergétique des quatre nages en fonction de la vitesse.
Figure représentant les valeurs moyennes du coût énergétique des quatre nages en fonction de la vitesse.


Les différentes distances

Distance Temps (min:s) Anaérobie alactique Anaérobie lactique Aérobie
50m 0:22.0 38 58 4
100m 0:48.0 20 39 41
200m 1:45.0 13 29 58
400m 3:45.0 6 21 73
800m 7:50.0 4 4 82
1500m 14:50.0 3 11 86

 

Tableau représentant la contribution de chaque filière énergétique durant des épreuves de nage libre chez des nageurs de niveau international réalisé par simulation informatique.

 

Sur ce tableau, nous observons bien le caractère mixte de la natation où les 3 filières énergétiques prennent une place importante.

Pour le 50m, c’est la seule épreuve qui ne nécessitera que très peu l’activation du système aérobie. Les stocks d’ATP et de Phosphocréatine sont rapidement utilisés et c’est la glycolyse qui s’active fortement pour maintenir l’énergie déployée et devient la source d’énergie la plus importante pour la contraction musculaire. Les parts de la contribution aérobie et anaérobie sont relativement équilibrées du 100m au 400m. D’où la nécessité de développer ces deux processus à l’entrainement. D’ailleurs, on voit que même pour le 100m la part aérobie est importante. Le 100m en natation n’est pas vraiment du sprint, puisque la durée de cet effort implique forcément une bonne puissance aérobie pour être le plus performant possible.

Sur le 200m et le 400m, ce sont les épreuves où les nageurs doivent être capables d’avoir une grande puissance lactique et une grande puissance aérobie. Ces épreuves nécessitent en effet de produire beaucoup de lactates tout en consommant beaucoup d’oxygène (d’où l’appellation d’épreuves mixtes).  

Aussi, évidemment pour les épreuves de demi-fond, c’est le processus aérobie qui va nettement prendre le dessus. Toutefois, la vitesse du début de course sera permise par la puissance anaérobie et facilitera le déclenchement de la puissance aérobie.

 

Figure qui montre la contribution de chaque système énergétique (A) et simplifié en contribution anaérobique/aérobique (B) en fonction du temps sur des épreuves de nage libre. Les données ont été obtenues par simulation informatique et sont présentées en pourcentage de la demande total d’énergie. Les symboles marquent les valeurs correspondant aux épreuves mentionnées dans le tableau ci-avant.
Figure qui montre la contribution de chaque système énergétique (A) et simplifié en contribution anaérobique/aérobique (B) en fonction du temps sur des épreuves de nage libre. Les données ont été obtenues par simulation informatique et sont présentées en pourcentage de la demande total d’énergie. Les symboles marquent les valeurs correspondant aux épreuves mentionnées dans le tableau ci-avant.

 

Conclusion

En conclusion, nous remarquons que la compréhension de la contribution des 3 grands systèmes énergétiques en natation permet de mieux identifier les capacités du corps humain et d’expliquer la performance dans l’eau. Selon les qualités, l’expérience et les moyens à disposition de chacun, différentes orientations d’entrainement peuvent être prescrites. Bien entendu, une large partie de l’entrainement est dédiée au développement des capacités physiologiques du nageur. L’évaluation du métabolisme permettra de savoir quelles seront les capacités qu’il faudra augmenter ou maintenir à l’entrainement en fonction de ses nages et distances de prédilection.

 

@robiinroad

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