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Fatigue Musculaire & Activité Physique UE 6B Prévention et traumatologie du sportif L. Mourot

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Fatigue Musculaire&

Activité Physique

UE 6B

Prévention et traumatologie du sportifL. Mourot

STRESSSTRESS

Hans Selye (1930) « syndrome général d'adaptation »

· hyperactivité des organes.

augmentation de l’activité du système nerveux orthosympathique : « fight or flight ».

3 phases :

Phase aiguë (évolution rapide) = réaction d'alarme

Phase subaiguë (de "résistance") = mise en jeu du S neuro-endocrinien.

Phase chronique avec une stimulation encore + importante de l'axecorticotrope

FATIGUEFATIGUE

Terme ambiguë, large, vaste

origine organique (25% des cas) ou psychique (75% des cas)

Différentes fatigues :

fatigue objective, intensité mesurable par Fc, EMG, concentration

fatigue subjective, décrite par le sujet

fatigue locale, < 1/3 masse musculaire

fatigue générale, grande masse musculaire (grandes fonctions)

fatigue musculaire, chute de la performance attendue (def limitée)

Selon Scherrer (1967) la fatigue est " une baisse d'activitéd'un système vivant, pour une incitation constante, liée àl'activité de ce système et réversible par sa cessation transitoire. Le terme de fatigue est employé pour une cellule, un tissu, un organe ou un organisme entier et résulte le plus souvent d'un fonctionnement excessif de ce système vivant ".

def de Scherrer et Monod (1960) plus satisfaisante concernant l’activité physique : " baisse transitoire de la capacité de travail du muscle, consécutive à l'activitémusculaire, survenant pour un niveau constant d'incitation des centres moteurs et réversibles par le repos".

La fatigue : définition générale

La fatigue musculaire - définitions

La fatigue évidente (visible) :

“Incapacité à maintenir le niveau de force voulu ou espéré” Edwards 1981“impossibilité de continuer de maintenir une intensité d’exercice donnée »

Booth and Thomason, 1991

La fatigue est communément définie comme «une incapacité àmaintenir le travail physique usuel, menant à une réduction du niveau de performance» Fitts, 1994

La fatigue musculaire - définitionsLa fatigue latente :

La fatigue se définit également comme la perte d’économie du système musculaire, c’est-à-dire qu’il y a une augmentation d’activation pour maintenir le même niveau de performance.

La fatigue latente correspond au maintien de la capacité de travail, par appel de plus ne plus poussé aux ressources des différents systèmes fonctionnels mis en jeu.

La fatigue musculaire - définitionsLa fatigue est spécifique de l’activité qui l’a généréeDonc la récupération est

La fatigue musculaire - définitions

Il existe deux « origines » à la fatigue musculaire :

Fatigue centrale Fatigue périphérique

Défauts de la commande motrice

Défaillance du mécanisme contractile

Rupture d’équilibre entre les réactions biologiques dues au stress de l’exercice et

les capacités de restauration de ces dernières

La fatigue musculaire - définitions

FATIGUE MUSCULAIREFATIGUE MUSCULAIRE

Point de départ périphérique : défaillance du mécanisme contractile

Point de départ centrale : défaillance de la commande

La fatigue normale est un phénomène aigu, d'apparition immédiate, liée à l’exercice (visible).

La fatigue pathologique d'origine sportive est une fatigue chroniqueliée à une absence ou une insuffisance de récupération (invisible , vers le surentraînement).

La fatigue musculaire - Origine

La fatigue centrale

- Motivation insuffisante

« Furthermore, endurance athletes are impressed with the idea that carbohydrateingestion is of utmost importance for endurance, and Clark et al. (2000) demonstrated that during a 1-h time-trial the performance effect of telling-trained cyclists that they received carbohydrates, although they actually received a placebo drink, was greater than the “real” physiological effect of providing the subjects with carbohydrates, but telling them that they received a placebo ».

Nybo et Secher, 2004 Progress in Neurobiology

Encouragements, applaudissements, compétition (labo/terrain), argent, habitude…

La fatigue musculaire - Origine

La fatigue centrale

- Motivation insuffisante

- Modification du recrutement des unités motrices

- Altération de la conduction des motoneurones

- Modification du feedback des afférences

Autres facteurs : douleur, manque de sommeil, faim (hypoglycémie), inconfort, drogues, chaleur…

La fatigue musculaire - Origine

La fatigue périphérique

• Facteurs électriques au niveau de la jonction neuromusculaire

- problème de transmission ou de conduction du PA (tubules transverses)

- problème de couplage excitation/contraction

• Facteurs métaboliques au niveau cellulaire

-Déséquilibres ioniques

- Epuisement des réserves énergétiques

- Accumulation de métabolites (H+, lactates…)

- ischémie, hypoxémie

La fatigue centrale – Mécanismes d’épargne musculaire

• La fatigue centrale = sagesse musculaire ou « muscle wisdom ». Mécanisme adaptatif d’épargne musculaire qui précède la fatigue périphérique (1/2 temps arrêt exo).

Diminution de la commande motrice àl’étage cortical

Diminution de la fréquence de décharge des motoneurones de la ME

Fatigue centrale

Épargne musculaire

Ajustement de la commande motrice centrale

La fatigue musculaire – Mise en évidence

Chez l’animal

électrodes intracrâniennes

Enregistrement des cellules de l’aire 4 lors de la contraction prolongée du biceps

Diminution de l’activité électrique des cellules du cortex moteur primaire

La fatigue musculaire – Mise en évidence

Chez l’homme

Stimulation des cellules de l’aire motrice par champ magnétique

Restitution partielle du niveau de force

100 %

50 %

La fatigue musculaire – Commande centrale

La diminution de la commande motrice est en relation avec l’action

• des neuromédiateurs.

- Les neurotransmetteurs assurent la transmission dans les structures cérébrales motrices

- Au cours d’un exercice fatigant, il va y avoir modification des concentrations en neurotransmetteurs

• des médiateurs des défenses immunitaires (cytokines)

• d’autres substances (ammoniaque, PaCO2)

• de facteur physique (ex : température)

• …?

La fatigue musculaire – Commande centrale – NeurotransmetteursExercice prolongé et sérotonine, tryptophane

Effort prolongé = ↓ glycogène + ↑ AGL (lipolyse) + ↓ AAB (protéolyse)

En périphérie :↑ [AGL]s et compétition avec Tryp pour lien avec albumine.Comme ↑ d’AG, ↑ Tryp libre

Au niveau central :Compétition Tryp libre et AAB (même transporteur)Effort prolongé = ↑ Tryp libre qui entre dans le cerveau

Or Tryp libre convertit en sérotonine, liée aux mécanismes induisant :

• Sommeil • Excitabilité, conduction nerveuse • Fonction endocrine / Hypothalamus

↑ Sérotonine = fatigue centraleParade : ingérer des AAB ? Résultats peu convainquants

ingérer glucose pour ↓ AGL : oui

La fatigue musculaire – Commande centrale – NeurotransmetteursExercice prolongé et catécholamines

Accélération de la libération de la Noradrénaline et de la Dopamine

Exercice prolongé

Diminution de la Noradrénaline et de la Dopamine

dans les structures cérébrales motrices

d’où léthargie, sensation de fatigue, diminution de la coordination motrice

d’où arrêt de l’effort

Diminution de leur synthèse due àune diminution de la concentration en Tyrosine estérase (épuisement)

Exercice prolongé et endorphine

La fatigue musculaire – Commande centrale – Neurotransmetteurs

Si

intensité et durée suffisante

glande pituitaire antérieure ↑ libération endorphine

Modification

Perception effortAfférences des muscles

(Paulev et al., 1989)

= euphorie et absence de douleur

chez coureurs longue distance

!! À préciser !!

La fatigue musculaire – Commande centrale – CytokinesExercice prolongé et interleukine (IL – 6)

Produite par Système immunitaireCerveauMuscles squelettiquesGlandes endocrines

Augmentation pdt et après exo

Modulation de humeur, fatigue

≅ neurotransmetteur

Ammoniaque produit par

- destruction de l’AMP

- catabolisme des amino acides dans muscles

↑ Ammoniaque qd ↓ glycogène

Passage barrière sang/cerveau avec effets délétères /performance

(circulation, métabolisme neuronal…d’où léthargie + fatigue)

La fatigue musculaire – Commande centrale – Autres

Ammoniaque modifie les concentration en glutamate, acétylcholine, acide gamma-amino-butyrique (GABA)…

GABA - régulation de la motricité au niveau des noyaux gris centraux (voie motrice secondaire)- Rôle inhibiteur puissant sur la libération des autres neurotransmetteurs- diminution du GABA au cours de l’exercice fatigant

Remarque

Cocaïne et Amphétamines retardent l’apparition de la fatigue centrale

- Cocaïne inhibe la recapture des neurotransmetteurs- Les amphétamines favorisent la libération des neurotransmetteurs

(notamment dopamine)

La fatigue musculaire – Commande centrale – Autres

La fatigue musculaire – Commande centrale – Flux sanguin cérébral

• FSC augmente qd tâche à réaliser car métabolisme augmente (↓ sommeil)

• Pdt exo : FSC suit PaCO2 + que métabolisme

FSC maintenu qd exo modéré (50-55 ml/100 x g-1x min-1)

FSC diminue qd exo intense

car PaCO2 diminue (hyperventilation) et provoque vasoconstriction bien qu’on remarque une augmentation de conso en O2 (métabolisme).

FSC & VentilationFSC & Ventilation

La fatigue musculaire – Commande centrale – Flux sanguin cérébral

FSC & tempFSC & tempéératurerature

1) Pour ↓ fatigue, il faut maintenir FSC, d’où importance de Qc et PA.

Or diminution pdt exo en ambiance chaude (dérive thermorégulatrice) d’où tendance à vasoconstriction généralisée

2) Action directe T° sur FSC

Épuisement coïncide avec l’atteinte d’une T° interne critique (42°C chez la chèvre, environ 40°C chez l’homme)

Thermolyse efficace mais pas suffisante (T° sang ↓ 0,1°C lors passage du cœur au cerveau via poumons et tissus environnants)

La fatigue musculaire – Commande centrale – Température

!! Stock glycogène équivalent dans les 2 cas !!

iEMG proportionnelle au nombre et diamètre des fibres recrutées

= info sur recrutement des fibres (degré/manière)

Peut être aussi une réponse anticipatoire pour limiter production / stockage de chaleur (rate of heat storage)

La fatigue musculaire- Conclusion

Ajustement au niveau du système nerveux central pour retarder le moment de la défaillance musculaire

-Modification de l’activité des muscles

-Modification du recrutement des UM au sein d’un même muscle

sensation de l’effort