La physiologie musculaire chez le cheval athlète

Avr 29, 2022 | Physiologie

cheval musclé
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La physiologie musculaire chez le cheval athlète est un facteur important à étudier lorsque l’on s’intéresse à son entraînement. En effet, les muscles participent à diverses fonctions essentielles à la vie du cheval (respiration, digestion…) et à son adaptation au milieu environnant. Puisqu’ils servent des objectifs locomoteurs, les muscles font partis des différents facteurs contribuant à la performance du cheval athlète : un cheval musclé de manière optimale aura plus de chance de gagner une course.

Quels sont les différents types de muscles chez le cheval ? 

Un muscle est une structure organique formée de fibres contractiles assurant le mouvement.

Il est possible de distinguer parmi les tissus musculaires trois grands types de muscles :

  • Le muscle cardiaqueIl s’agit du myocarde. La contraction de ce muscle est involontaire et mécanique.
  • Les muscles lisses – Il s’agit des muscles présents dans la paroi de la plupart des viscères creux et permettent la mobilité des organes internes (intestin, vessie et utérus).
  • Les muscules squelettiques – Il s’agit des muscles qui, par l’intermédiaire du tendon, se fixent au squelette et contribuent au mouvement de celui-ci dans une direction bien définie grâce à leur fonction essentielle de contraction. 

Nous allons consacrer cet article à l’étude plus détaillée des muscles squelettiques, fortement impliqués dans la locomotion du cheval athlète.

Focus sur les muscles squelettiques et leur composition

Un muscle squelettique est composé d’un ensemble de regroupement de fibres musculaires. Les fibres musculaires sont l’élément contractile cellulaire le plus petit d’un muscle. La fonction de la fibre musculaire réside dans sa capacité de contraction avec raccourcissement et production de force.

Chacune de ces fibres musculaires est composée d’un ensemble de myofibrilles, elles-mêmes composées de deux filaments de protéines appelées actine et myosine. Les filaments musculaires sont attachés ensemble autour d’une band Z, parallèlement les uns aux autres. Cette partie représente le composant musculaire qui travaille et s’appelle le sarcomère. Durant un effort, les filaments glissent d’avant en arrière afin de permettre au muscle de s’allonger et de se raccourcir. C’est ce glissement qui permet aux bands Z de se rapprocher lors de la contraction, et de s’éloigner lors de la relaxation.

muscle myofibrille et sarcomère
Myofibrille

Fibrille contractile que l’on trouve dans le cytoplasme des fibres musculaires. La myofibrille est la structure à l’intérieur de la fibre musculaire responsable de sa contraction. Localisée dans le cytoplasme, elle parcourt la cellule sur toute sa longueur. Lors de la contraction musculaire, les filaments qui la constituent, coulissent les uns par rapport aux autres et la cellule se raccourcit.

Sarcomère

Un sarcomère est l’élément constitutif de base des myofibrilles, structure cellulaire responsable de la contraction des fibres musculaires. La répétition des sarcomères dessine, tout le long de la myofibrille, une striation régulière, visible au microscope.

La vitesse et la force de contraction développées par un muscle dépendent à la fois de la quantité de fibres actives et de leurs propriétés contractiles et métaboliques.

bannière livre blanc locomotion

Les différents types de fibres musculaires chez le cheval athlète

Nous pouvons distinguer trois grands types de fibres musculaires à partir de leurs propriétés contractiles et métaboliques.

Les fibres musculaires lentes – dite de type I

Ce sont les fibres qui se contractent lentement, avec une force relativement faible, ce qui limite l’intensité du travail fourni. Elles disposent d’une grande faculté à utiliser l’oxygène et sont très résistantes à la fatigue. Ce sont les fibres musculaires adaptées aux exercices d’endurance de longue durée.

Les fibres musculaires rapides – de type II

Ce sont les fibres qui se contractent rapidement, avec beaucoup de puissance. Au sein même de cette typologie de fibre, nous pouvons distinguer deux types : les fibres de type IIB et les fibres de type IIA.

Les fibres musculaires de type IIB sont les fibres dotées de la capacité contractile la plus élevée. La puissance élevée des contractions peut s’expliquer par un apport en ATP rapide, mais qui n’est malheureusement pas soutenable dans le temps. Elles consomment de la créatine phosphate et du glycogène par la voie de la glycolyse anaérobie qui aboutit à la production d’acide lactique. Leurs caractéristiques en font des fibres spécialisées pour fournir des contractions très puissantes durant quelques dizaines de secondes, et sont donc adaptées aux exercices tels que les sprints.

Les fibres musculaires de type IIA sont à la fois dotées de capacités contractiles très rapides, et utilisent le métabolisme aérobie afin fonctionner. Elles sont dons capables de fournir des contractions musculaires fortes, durant plusieurs minutes. Ce sont les fibres adaptées pour un effort musculaire de résistance. Elles peuvent être qualifiées d’intermédiaire entre les fibres musculaires de type I et IIB et sont responsables de la tenue de vitesse chez le cheval de course. Les fibres de type IIA sont donc d’une importance capitale.

 

tableau physiologie musculaire

Hodgson, D., McKeever, K., & McGowan, C. (2014). The athletic horse – Principles and Practice of Equine Sports Medicine (2nd ed.).

Influence de l’entraînement sur la physiologie musculaire du cheval athlète

L’entraînement peut-il contribuer à la croissance et à la transformation de la répartition des fibres

musculaires chez le cheval de course ?     

Il est tout à fait possible d’affirmer que les muscles squelettiques s’adaptent à l’entraînement exercé, et peuvent donc être influencés dans leur composition. Les facteurs responsables de ces transformations sont les suivants :

  • La fréquence
  • L’intensité
  • La durée
  • L’adaptation graduelle de l’entraînement ou l’atteinte d’un plateau 

La manière de gérer l’entraînement de vos chevaux influence donc la variation des quantités de fibres présentes dans les muscles. Les effets de l’entraînement seront plus prononcés chez les chevaux qui n’ont jamais été entraînés que chez ceux qui reprennent un programme d’entraînement.

Quels sont les effets recherchés chez le cheval de course ?

  • L’augmentation du nombre de fibre de type IIA doit être un objectif de l’entraînement puisque ces fibres participent au développement de la puissance musculaire lors d’effort de résistance, telle que la tenue de vitesse de train de course avant le lancement du sprint final.

  • Une diminution significative des fibres de type IIB n’est pas souhaitable puisqu’elle serait associée à une diminution de la force et de la vitesse de contraction des muscles.

Ce que dit la science :

  • L’entraînement intense peut modifier la typologie musculaire, notamment le rapport entre les fibres rapides IIA et IIB.
  • Chez le pur-sang entraîné de façon conventionnelle, l’entraînement ne génère pas une diminution significative du nombre de fibres de type IIB, mais plutôt une amélioration de leur capacité oxydative.
  • Chez les chevaux de courses trotteurs adultes, on observe des modifications de la proportion et des surfaces de fibres du muscle fessier moyen après une période d’entraînement intense de deux semaines (Gottlieb-Vedi 1988). La proportion en fibres IIA augmente tandis que celle en fibres IIB diminue et que celle en fibre I reste inchangée.
  • Chez le galopeur les mêmes tendances sont observées après une période d’entraînement intense. Le travail en résistance (puissance maximale pendant plus de 5 minutes) augmente donc le rapport des fibres IIA/IIB et la surface relative des fibres IIA.
  • Six semaines après l’arrêt de l’entraînement, la composition en fibres peut être inchangée, permettant ainsi d’admettre qu’une période de repos, favorisant la récupération et le mental n’influence pas immédiatement la composition musculaire.

Ainsi, les changements qui se produisent dans le muscle pendant l’entraînement concernent principalement l’amélioration de la capacité oxydative des fibres musculaires. Certaines adaptations se produisent rapidement, mais pour que des changements majeurs se produisent, notamment la conversion de fibres à faible capacité d’oxydation (IIB) en fibres à forte capacité d’oxydation (IIA), un seuil d’intensité d’entraînement est nécessaire sur une durée d’entraînement minimale.

Chez les chevaux effectuant des exercices d’intensité maximale, l’augmentation de la capacité d’oxydation musculaire et de la proportion de fibres à contraction rapide hautement oxydatives leur permet d’atteindre des vitesses plus élevées avant le début de l’accumulation de lactate, ce qui peut se traduire par une amélioration des performances.

Les chevaux effectuant des exercices d’intensité aérobie submaximale bénéficient d’une meilleure distribution de l’oxygène aux fibres musculaires ainsi que d’un meilleur métabolisme oxydatif du glycogène.

Bien que les changements précédents soient considérés comme souhaitables, il existe une controverse sur la nécessité des adaptations oxydatives pour les chevaux participant à des courses de galop de courte durée. Une augmentation du rapport type IIA:IIB  et une augmentation de la capacité oxydative dans les fibres de type IIB pourrait réduire la force maximale produite, l’accélération et peut-être aussi la longueur de la foulée. Par conséquent, pour les chevaux qui courent sur des distances inférieures à 1000 m, il peut être plus avantageux de maintenir une forte proportion de grosses fibres musculaires de type IIB.

Physiologie musculaire, déterminante de la performance ?

Chaque muscle est composé d’un mélange de ces fibres musculaires dans des proportions variables selon sa fonction. Ce sont les qualités contractiles et métaboliques du tissu musculaire qui déterminent la puissance et la durée des contractions que le muscle pourra fournir au cours d’un exercice. Le cheval est une espèce dont les muscles locomoteurs sont très riches en fibres de type II, avec environ 80% contre 40% chez l’homme pour le muscle fessier moyen.

Ce que dit la science :

  • Les résultats de la biopsie du semi-tendineux de 14 pur-sang d’un an ont été comparés à leurs performances en course à 2 et 3 ans (Barlow et al., 1984). Les chevaux ont été divisés en deux groupes : (1) ceux ayant moins de 90% de fibres de type II et (2) ceux ayant plus de 90% de fibres de type II. Les résultats ont indiqué un pourcentage plus élevé de caractéristiques de performance souhaitables chez les chevaux ayant plus de 90 % de fibres de type II.
  • Dans une étude portant sur des pur-sang aux performances avérées, les chevaux de sprint et de moyenne distance présentaient une proportion significativement plus élevée de fibres de type II par rapport aux stayers (2400 à 3000 m) (Snow et Guy, 1981).

Chez le cheval, la performance sportive dans une discipline donnée résulte d’une combinaison de facteurs favorables intrinsèques et extrinsèques à l’animal.

La proportion de fibres rapides (de type II, par rapport aux fibres de type I) n’est pas ou très peu influençable par l’entraînement, ce qui laisse penser que l’aptitude musculaire à fournir un effort de grande puissance dépend davantage de l’origine génétique que l’aptitude à fournir un effort d’endurance. Ces données de physiologie musculaire justifieraient la prédominance de la génétique dans le choix des chevaux de courses spécialisés sur les courtes distances.

Ressources

BARREY, E. (1994). Propriétés contractiles des fibres musculaires et performance physique chez le cheval. INRAE Productions Animales, 7(1), 41-53. doi: 10.20870/productions-animales.1994.7.1.4156

Hodgson, D., McKeever, K., & McGowan, C. (2014). The athletic horse – Principles and Practice of Equine Sports Medicine (2nd ed.).

Rivero, J., Ruz, A., Martí-Korff, S., Estepa, J., Aguilera-Tejero, E., & Werkman, J. et al. (2007). Effects of intensity and duration of exercise on muscular responses to training of thoroughbred racehorses. Journal Of Applied Physiology, 102(5), 1871-1882. doi: 10.1152/japplphysiol.01093.2006