Création énergétique chez le cheval athlète

Juil 23, 2020 | Physiologie

Accueil 9 Physiologie 9 Création énergétique chez le cheval athlète

Pour mieux analyser la fréquence cardiaque, la récupération et faire un diagnostic objectif de l’état de forme de vos chevaux, il peut être pertinent de se plonger dans les mécanismes physiologiques à l’œuvre lorsque le cheval athlète est à l’effort. Cet article vous propose quelques notions de physiologie chez l’athlète équin, présentées de manière simplifiées afin de pouvoir les appliquer concrètement à l’entraînement du cheval de course.

Afin de produire un effort physique, le corps et plus particulièrement les cellules musculaires ont besoin d’énergie, de carburant. Cette source d’énergie est appelée l’adénosine triphosphate ou ATP. Le corps dispose d’une très faible réserve d’ATP présente dans les cellules musculaires, l’énergie nécessaire doit donc être générée en permanence afin de répondre à la demande du corps. On peut distinguer 3 mécanismes principaux de production qui seront employés suivant l’intensité et la durée de l’effort.

Processus de création énergétique chez le cheval athlète

Chaque exercice, quelle que soit son intensité, requiert un apport énergétique de la molécule adénosine triphosphate, aussi appelée ATP. Cette molécule est la composante énergétique essentielle qui permet aux muscles de répondre à l’exercice demandé. C’est la seule source d’énergie utilisée pour la contraction et le relâchement musculaire. Sans un apport suffisant d’énergie ATP, les filaments musculaires ne peuvent pas s’énergiser correctement.

Malheureusement, les muscles n’étant capables de stocker qu’une quantité limitée d’ATP, l’effort ne peut être maintenu plus de quelques secondes.

Ainsi, pour qu’un cheval puisse soutenir son effort plus de quelques secondes, il doit être capable de re-synthétiser de l’ATP rapidement.

Différents métabolismes existent pour y parvenir, et leur utilisation par l’organisme dépend de l’intensité de l’effort demandé.

Afin de fournir de l’énergie, l’ATP est décomposée en ADP (adénosine di-phosphate). En effet, l’énergie provient de la dégradation du phosphate. Ainsi, la structure de la molécule est transformée : de trois phosphates (Tri), elle passe à deux (Di), avec la libération de l’énergie.

Une fois les ressources ATP épuisées, l’organisme du cheval a besoin d’un apport continuel en énergie afin de remplacer le phosphate et de le reformer en Triphosphate à partir du Diphosphate. Afin de réalisation ce processus chimiques, il existe plusieurs méthodes/sources :

  • La créatine Phosphate (CP) fournit de l’énergie directement utilisable pour re-synthétiser l’ATP.
  • La dégradation chimique du glucose/glycogène et des graisses par le métabolisme aérobie ou anaérobie.

Avant d’aller plus loin, voici quelques définitions essentielles afin de bien comprendre la suite de l’article. 

Mitochondries

Les mitochondries sont un organite présente dans les cellules musculaires dans lesquelles le métabolisme aérobie se déroule afin de produire de l’énergie. Elles peuvent être caractérisées de « maison de puissance énergétique » puisqu’elles convertissent les ressources énergétiques en ATP grâce à l’oxygène.

Glycolyse

La glycolyse correspond à la dégradation du glucose dans les cellules.

Pyruvate

Le pyruvate est une essence cellulaire qui apporte de l’énergie. Il est le produit final de la glycolyse, et est la conséquence de l’oxydation des acides gras et du glucose dans la cellule musculaire.

Le rôle du glucose et la réaction chimique glycolyse 

Afin de re-synthétiser l’ATP à partir de l’ADP, les muscles nécessitent de décomposer le glucose ou le glycogène au cours d’un processus chimique appelé glycolyse

Les muscles peuvent utiliser les ressources de glucose immédiatement disponibles, ou bien le stocker sous forme de glycogène. Au cours de l’exercice, le glycogène passe par une série de réactions chimiques (glycolyse) qui ne nécessitent pas d’oxygène. À partir de ces réactions, la dégradation du glycogène génère un produit final appelé pyruvate. Une fois créée, le pyruvate peut soit être transformé en lactates, soit entrer dans les mitochondries. 

Une fois que le pyruvate entre dans les mitochondries, une série de réactions chimiques lentes permet la libération d’hydrogène, sous forme d’ions. Ces ions sont collectés par la Nicotinamide adénine-dinucléotide (NAD) qui devient NADH pour transporter les ions hydrogène dans le système. Le transfert d’électrons est la fonction principale du NAD.

Transformation du pyruvate en lactate (voie anaérobie)

Le pyruvate s’accumule et se transforme en acide lactique du fait de l’accumulation de la quantité d’ions hydrogènes présents dans l’organisme, qui elle-même s’opère à cause du déséquilibre entre les réactions chimiques s’opérant lors de la glycolyse et la capacité du NAD à enlever les excès. Ces ions hydrogènes doivent être supprimés puisqu’ils contribuent à l’augmentation des niveaux d’acidité dans le muscle, et cela peut réduire l’efficacité du processus de création énergétique. Pour pallier ce problème, le pyruvate les accepte et en faisant cela crée de l’acide lactique.

Le pyruvate entre dans les mitochondries (voie aérobie)

La fin du processus aérobie se produit lorsque le transport d’électrons a lieu. Cela implique de combiner l’utilisation de l’oxygène et de l’hydrogène afin de former de l’eau et du dioxyde de carbone. Sans un apport d’oxygène satisfaisant, les ions hydrogènes ne peuvent pas être transportés convenablement, et le pyruvate les convertit alors en lactates. 

Ainsi, c’est l’intensité de l’exercice qui détermine le métabolisme nécessaire à la création de l’énergie.

Depuis peu, de nombreuses études, notamment dans le domaine des sciences humaines, ont été menées afin de revoir les différents mécanismes de production énergétique. Il apparaît que les lactates ne sont pas seulement présents dans la filière anaérobie, mais également présents dans la filière aérobie. Ainsi, le lactate pourrait alors être considéré comme une source d’énergie, et non un déchet résultant d’un processus biochimique. Enfin, aucun des métabolismes ne pourrait s’effectuer sans l’emploi d’oxygène. Cependant, aucune étude scientifique n’est dédiée aux athlètes équins. Notre équipe actualisera ce blog une fois que des études se seront intéressées à l’athlète équin. 

Voici une ressource que nous vous proposons afin d’en apprendre davantage sur cette actualisation – Brooks, G., Arevalo, J., Osmond, A., Leija, R., Curl, C., & Tovar, A. (2021). Lactate in contemporary biology: a phoenix risen. The Journal Of Physiology600(5), 1229-1251. doi: 10.1113/jp280955 https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1113/JP280955.

PROCESSUS AÉROBIE 

A faible vitesse, le corps utilise principalement la dégradation des graisses par l’oxygène pour produire de l’énergie. Ce mécanisme présente l’avantage de posséder un bon rendement, d’être une source quasi-inépuisable et ne produit pas d’acide lactique. On parle d’un processus aérobie. Cependant, il est lent à se mettre en place et la quantité d’énergie délivrée est limitée par la quantité d’oxygène assimilable. La quantité d’oxygène assimilable dépend de paramètres divers comme le volume des poumons, de la fréquence respiratoire, le volume du cœur, de l’efficacité de la contraction cardiaque. La quantité d’oxygène assimilable est par exemple plafonnée par la fréquence cardiaque maximale (FCmax), qui est propre à chaque cheval, varie peu avec l’âge et l’entraînement et n’est pas un indicateur de fitness. Une fois la FC max atteinte, le volume d’oxygène assimilé ne peut quasiment plus être augmenté.

PROCESSUS ANAÉROBIE

Si l’effort devient plus important, les graisses ne peuvent pas produire suffisamment d’énergie assez vite, le corps va alors dégrader les réserves de glucose et de glycogènes (sucres) qui sont stockées directement dans les muscles, sans utiliser l’oxygène. Le glycogène, contrairement à la graisse est en quantité limitée dans l’organisme mais sa dégradation est rapide et produit plus d’énergie. On parle ici de processus anaérobie. Cependant, ce processus produit un déchet : l’acide lactique. S’il n’y a pas assez d’oxygène dans le sang pour l’éliminer, il s’accumule dans les muscles, dégrade la qualité de contraction et peut causer des douleurs : l’effort doit être limité dans le temps.

On définit généralement les zones d’effort en fonction de la FCmax, comme suit :

  •  Jusqu’à 70% de la FCmax, le corps utilise les graisses comme moyen de production principale. On parle alors d’aérobie.
  • Entre 70 et 80% de la FCmax, les graisses continuent d’être consommées mais la différence est comblée par du glycogène. Le corps est toujours capable de fournir assez d’oxygène pour éliminer d’acide lactique. On parle ici d’anaérobie alactique.
  •  80% à 90% de la FCmax, à partir de ce seuil le corps commence à accumuler de l’acide lactique. Plus il en accumule moins la contraction musculaire est efficace. A ce seuil, on associe une vitesse appelé la VMA (Vitesse Maximale Aérobie) qui est la vitesse maximale qu’il est possible d’atteindre sans produire d’acide lactique. Au-delà de ce seuil, le corps passe en anaérobie lactique.
  • 90% à 100% de la FCmax, le corps accumule énormément d’acide lactique. Cela devient douloureux pour les muscles et le corps de supporter l’exercice

EQUIMETRE vous permet de savoir combien de temps votre cheval est resté dans les différentes zone d’effort, selon le type d’entraînement mené.

Données issues de la plateforme Equimetre

Création énergétique chez le cheval et entraînement

Avec l’entrainement, le corps optimise les processus de création et de consommation de l’énergie. A une vitesse donnée, il a besoin de moins d’énergie et donc de moins d’oxygène, ce qui entraine une baisse de la fréquence cardiaque à cette vitesse. Un cheval entrainé va « repousser son seuil de VMA », c’est-à-dire qu’il va être capable de courir plus vite et plus longtemps sans produire d’acide lactique. De plus, un cheval qui s’entraine dans sa zone anaérobie régulièrement (au-delà de son seuil), devient capable de mieux supporter l’acide lactique : ses effets sur le fonctionnement de ses muscles seront diminués. Cependant, ces séances sont très éprouvantes et doivent être menées avec précaution.

A noter qu’au début de l’exercice, les trois sources de production se mettent en route. Le cycle utilisant les graisses est le plus lent à se mettre en place mais c’est celui offrant de meilleures performances. C’est pourquoi l’échauffement est primordial afin de permettre aux processus de se mettre en place. Par ailleurs, signalons qu’après un exercice au-dessus du seuil de VMA, la fréquence cardiaque reste généralement élevée afin d’apporter l’oxygène nécessaire à l’élimination des lactates. Tout se passe comme si le corps avait contracté une dette en oxygène qui est compensée grâce à une fréquence cardiaque qui reste à son niveau maximal après que la vitesse a commencé à diminuer, le temps d’éliminer les lactates. Une récupération rapide est souvent le signe d’un cheval qui produit peu de lactates à l’effort. Après ce type d’effort, la pratique de la récupération active, la réalisation d’un exercice de faible intensité sollicitant le cycle aérobie, contribuera à la dégradation du lactate en apportant de l’oxygène au muscle.

aérobie anaérobie

Mots clés : création énergétique cheval, métabolisme aérobie, anaérobie, utiliser un cardiofréquencemètre, mesurer le cardio, mesurer la vitesse, fréquence cardiaque cheval de course, plateforme d’analayse

Bibliographie 

Davie, A. (2012). Scientific training of thoroughbred horses. Ballina, NSW: Australian Equine Racing & Research Centre.

Evans, D. (2000). Training and Fitness in athletic horses (1st ed.). Rural industry research and development corporation.