C’est quoi la Fatigue ? Approche théorique #1 : Le jeu des dominos

Cyril Schmit, chercheur et expert Lepape-info, vous entraîne dans une approche théorique de la fatigue au travers d'une série de 3 articles.

fatigue

Nous sommes sprinter, demi-fondeur, ou marathonien ? Nous sommes coureur, rouleur ou nageur ? … Jeune ? Âgé ? Novice ? Expert ? Femme ? Les classifications ne manquent guère pour appréhender nos caractéristiques ; et les composantes physiologiques (VO2max, seuils lactiques, etc.) ou mécaniques (technique de foulée, etc.) s’agrègent maintenant aussi à ces modèles. En reliant point par point ces attributs, on finit par définir notre « carte d’identité » de sportif. Une certaine authenticité en quelque sorte : « Ma carte, pas la tienne ! » Mais dans cette diversité, plus loin que la cohérence de classifications, la compréhension d’un phénomène universel a rassemblé de nombreux chercheurs, durablement, parfois intensément, toujours passionnément : la fatigue induite par l’exercice physique.

C’est un dénominateur commun ! Nous sommes demi-fondeur, marathonien, triathlète, jeune ou âgé, etc. … nous sommes concernés ! Pas de mystère, pas d’échappatoire : si je m’engage dans une activité physique, il survient un moment où la capacité à produire de la force décline et m’impose de fournir plus d’efforts pour la maintenir. Je me fatigue ! A l’entraînement, en compétition, je me fatigue ! Pour comprendre ce phénomène, bien des travaux ont été conduits. Des dizaines de protocole pour isoler l’influence du moindre facteur, et identifier une consistance. Identifier « la » composante qui pourrait déterminer, conditionner à quel moment je devrai renforcer mon investissement, à quel moment je ne pourrai plus soutenir la moindre intensité.

« Fatigue, fatigue… où es-tu ?? »

Fort de pléthore de travaux expérimentaux, des explications ont émergé, pour s’ériger en modèles, c’est-à-dire en supports de réflexion supposés rationaliser toute performance ; autrement dit, des modèles pour prédire ! Empiriquement, divers rationnels se sont proposés expliquer la performance physique, sportive. Et… comme une réponse lancée, leur nombre reflète leur validité…

Mais la question n’est pas de savoir si l’on devrait tirer un trait sur tous les apports de ces modèles. Non. Elle est de cibler quelles sont les forces et faiblesses en présence. De savoir jusqu’où se trouve la vérité dans le modèle ? « Jusqu’où », car un modèle de fatigue n’est évidemment jamais totalement faux – parce qu’appuyé sur des données véritables ! Il n’est pas faux, il est partiel.

Des modèles catastrophiques…

  1. Certainement l’un des plus partagés, le modèle bioénergétique de la fatigue, démarre du constat que les réserves en ATP (adénosine triphosphate – la devise énergétique de toute contraction musculaire) initialement présentes au sein de l’organisme demeurent faibles. Elles sont faibles car l’ATP est une molécule lourde. Et si faibles que seulement quelques secondes d’effort suffisent à en dépléter tous les stocks. Dans cette optique, la fatigue serait due à i) un épuisement des sources permettant de générer l’ATP (e.g., le glycogène), et/ou ii) une accumulation trop importante de produits dérivés du métabolisme de ces sources d’énergie (e.g., le lactate comme un dérivé de l’utilisation du glucose).
  2. Le modèle cardiovasculaire/anaérobie fait écho à l’observation d’un plateau de VO2max lors de tests incrémentés. Concrètement, la consommation d’oxygène lors d’un effort maximal (e.g., un test VMA ou PMA réalisé en laboratoire, en club ou chez soi) deviendrait telle que l’organisme ne parviendrait plus à en consommer davantage malgré l’augmentation de l’intensité. D’où un plateau, une stagnation dans l’utilisation de l’oxygène par les muscles. En cause, des facteurs limitants comme la diffusion de l’O2 via les alvéoles pulmonaires, son transport sanguin, ou encore son extraction du sang par les muscles. Le résultat serait alors sans appel : une incapacité à produire davantage d’énergie, donc une offre inférieure à la demande, donc l’arrêt de l’effort.
  3. Le modèle thermorégulatoire démarre lui aussi de constats de laboratoire, mais d’une interpellation en particulier. Prenez un groupe de personnes entrainées, volontaires (évidemment !) et exposez-les alternativement à un bain froid, une pièce tempérée, ou une salle chauffée avant de les soumettre à une épreuve de temps-limite (soutenir une intensité imposée le plus longtemps possible) à 60% de VO2max dans un environnement à 40°C. Une équipe brésilienne a tenté le coup pour comparer les performances, et là, surprise ! Alors que les sujets démarraient effectivement l’exercice avec une température interne différente selon l’essai (~36°C, ~37°C, ~38°C, respectivement aux trois conditions de préparation), ils cessaient tous systématiquement l’effort en atteignant un plafond de température centrale de ~40°C. La condition « froid » engendrant évidemment les meilleures performances sur le temps-limite. Dans cette perspective, le phénomène de fatigue devenait associé à l’évolution de la température interne, et donc à la propension à accumuler de la chaleur au sein de l’organisme.
  4. Le modèle neuromusculaire stipule pour sa part que les altérations chimiques et mécaniques au sein du muscle à l’effort conduiraient indirectement à désactiver la commande motrice à l’origine de sa contraction, et donc à la fatigue. « Indirectement », car ces altérations (l’épuisement des réserves énergétiques, les changements acides du milieu, en potassium et calcium, l’accumulation de radicaux libres de l’oxygène, ou de micro-lésions musculaires, etc.), en s’agrégeant, déclencheraient progressivement une inhibition de la contraction musculaire par i) des capteurs situés près de la colonne vertébrale, et par ii) des récepteurs situés plus haut, dans les aires sensorielles du cerveau. Des « boucles » muscle – système nerveux – muscle en quelque sorte, où à force d’inhibition, l’activation du muscle perdrait inéluctablement en intensité.
  5. Enfin, un rationnel aux applications plus restreintes (à vocation sport de longue durée, type marathon, trail, ironman, etc.) est celui du modèle traumatique, originant la fatigue dans l’accumulation de traumatismes périphériques. Ainsi les facteurs mécaniques – particulièrement prégnants lors de contractions excentriques comme en course à pied en descente – et les facteurs métaboliques (radicaux libres de l’O2 accumulés, respiration mitochondriale saturée…) participeraient de la progressive incapacité à conserver l’intensité de contraction musculaire à l’identique.

Pourquoi des modèles « catastrophiques » ? Car ils ont tous en commun d’annoncer/prédire/programmer une baisse irrémédiable de l’intensité de l’exercice à mesure que l’effort se prolonge. Un cercle vicieux en quelque sorte, une catastrophe… Une catastrophe inéluctable des réserves énergétiques, de la température interne, des traumatismes engendrés par l’exercice, etc. Peu importe le modèle, c’est un peu le jeu des dominos. En pousser un, c’est anticiper ce qui se passera à l’instant T. Savoir qu’à X moment, j’aurai X ressources, et qu’à X + 1 je serai théoriquement incapable de courir plus.

D’accord…mais n’a-t-on pas des arguments récurrents qui nous suggèrent que la compréhension du phénomène de fatigue ne devrait pas être réduite à ce qui se passe dans le corps… A commencer par celui du sprint final ! (Exemples ci-dessous sur les records du monde du 10 km 1995, 1997, 1998)

Fatigue 1

Cyril Schmit

La suite en #partie 2

2 réaction à cet article

  1. Bonjour
    Qu’est ce qui explique la fatigue dans l’effort d’endurance visant la performance d’un cycliste CLM de 1 heure ou d’un coureur de 21.1 km, niveau élite?
    On sait maintenant que ce n’est pas l’accumulation d’acide lactique,
    Comment s’explique le déclin de la capacité à maintenir l’intensité, ce n’est pas l’acide lactique ni le manque de glycogène?
    Qu’est ce qui fait qu’un athlète peut maintenir une PMA ou de sa VMA de 80% pendant par exemple 90 minutes mais pas pendant 2 heures?
    quelles sont les paramètres biologiques limitant ce type de performance?
    J’ai beau chercher je ne parviens pas à trouver d’écrit de recherches scientifique sur le sujet, Connaissant votre intérêt marqués pour la science et l’entrainement cardio j’aimerais savoir ce que vous en pensez???
    merci pour le temps que vous prendrez pour me répondre!

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  2. Bonjour Errol,
    question peu facile que vous appréhendez :) Et oui, la « Fatigue » mobilise les chercheurs depuis de nombreuses années, pour la repousser, la limiter, la court-circuiter… pour s’en débarrasser !
    Pour vous montrer la complexité à laquelle l’ensemble de vos questions se rapporte, je vous invite à taper « fatigue » et « performance » sur Pubmed (un site de recensement d’études scientifiques). Vous verrez alors que vous trouverez : >12000 résultats.

    L’incapacité à produire de la force (ou « fatigue ») a de multiples causes. Sur les épreuves de moyenne/longue durée que vous citez, 2 sources principales sont surtout ciblées :
    – centrale : le système nerveux (cerveau + moelle ép.) n’arrive plus à envoyer une commande électrique aussi intense que d’habitude aux muscles, donc les muscles se contractent moins forts, donc vous avancez moins vite. Pour remédier à ce type de fatigue, ciblez des moyens qui « boostent » votre activation nerveuse (caféine, menthe, sommeil/sieste, auto-verbalisation…).
    – musculaire : les fibres des muscles s’épuisent et se déchirent, ce qui fait que vous perdez aussi en efficacité sur leur recrutement pendant une contraction. Pour lutter contre cette fatigue, il faut habituer vos muscles à la contrainte de l’endurance avec des exercices qui fatiguent vos muscles (très longs et peu intenses) mais ne vous blessent pas, et une alimentation adaptée (notamment en protéines : voir l’article « https://www.lepape-info.com/nutrition/proteines-et-entrainement-les-dernieres-recommandations-partie-1-2/ »).

    Sur ces types d’effort, vous avez raison, les aspects d’acidité musculaire ne sont pas responsables de la fatigue. Par contre, ils ont une part de responsabilité plus importante dans les efforts à 80% de VMA/PMA que vous mentionnez. Et oui, retenez que plus l’effort est court, plus ces aspects bioénergétiques vont être importants, de même que les facteurs cardiovasculaires. On se situe en fait sur des intensités où les différentes causes de fatigue vont TOUTES compter :
    – bioénergétique, où il faudra éviter d’inonder le muscle en « déchets » (il n’y a pas que le lactate…).
    – centrale, où il faudra réussir à se dépasser dans la durée et réussir à ne pas trop monter en température (capacité du corps à thermoréguler).
    – musculaire, où les muscles perdent en force à mesure que l’effort se prolonge.
    – traumatique, avec des microlésions tendineuses ou des douleurs articulaires
    – et d’autres.

    Pour résumer cela, je vous invite à vous intéresser au concept d’intensité critique. C’est une mesure de la performance de plus en plus appréhendée qui tire sa pertinence de l’intérêt qu’elle accorde à chacun des types de fatigue. Peut-être l’objet d’un prochain article… merci pour l’inspiration :)
    Cyril

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