Énergie musculaire / Muscular energy
Energie musculaire
On ne peut dissocier l’effort physique du contexte global de l’alpinisme. L’activité alpine entraîne une dépense accrue d’énergie et une adaptation des différentes fonctions de l’organisme. Il faut savoir que la marche rapide consomme six fois plus de calories que la station debout prolongée, et l’escalade dix fois plus. En outre, il y a perte d’eau avec perturbation de l’équilibre en sels minéraux. Afin de mieux comprendre l’importance des moyens dont nous disposons pour lutter contre l’agression de l’effort physique sur notre organisme et qui se traduit par la fatigue, il est nécessaire de connaître le processus de formation de l’énergie musculaire.
L’ensemble de l’appareil musculaire représente près du tiers du poids du corps. Le muscle est une machine qui transforme l’énergie chimique en énergie mécanique qui est la force motrice du mouvement. C’est le dernier maillon d’une chaîne de fonctions qui regroupe le coeur, le système nerveux, la thermorégulation, l’apport énergétique, l’oxygénation et l’évacuation des déchets. La réaction qui produit l’énergie musculaire peut se résumer de la façon suivante:
Nutriments + oxygène = énergie mécanique + chaleur + déchets
Les nutriments sont les combustibles, glucides, protides et lipides, produits par la digestion des aliments.
L’oxygène permet l’oxydation des nutriments et la production de l’énergie (processus énergétique aérobie). Certains efforts brefs et violents peuvent se faire en l’absence d’oxygène (processus énergétique anaérobie).
L’énergie mécanique produite par la contraction musculaire est la force motrice du mouvement.
Comme les moteurs à explosion, la machine musculaire a un mauvais rendement. Seulement 25% de l’énergie musculaire est transformée en énergie mécanique alors que le reste est transformé en chaleur. Cette chaleur est transportée vers la peau par le sang et c’est l’évaporation de la sueur qui permet d’éliminer les calories superflues. La perte hydrique engendrée par la sueur devra être compensée par la boisson.
Les déchets sont les produits finaux des réactions énergétiques. C’est l’acide lactique lors de réactions de type anaérobie. L’accumulation d’acide lactique provoque les crampes. C’est également le gaz carbonique, déchet classique des réactions de type aérobie.
Pour le montagnard qui fourni en général des efforts soutenus de moyenne puissance, la voie aérobie de production de l’énergie est la plus importante; c’est la voie énergétique de l’endurance. En présence d’oxygène, toutes les substances nutritives sont utilisées jusqu’à leur dégradation complète.
(Glucides, Lipides et Protides) + Oxygène = Energie + CO2 + H2O + Chaleur
Cependant, la mise en place de la voie aérobie est retardée par l’inertie du système d’échanges gazeux. Elle est déclenchée au début de l’effort mais ne devient efficace qu’après quelques minutes.
En début d’effort l’énergie est produite par la voie anaérobie. Il existe deux sources de production d’énergie en l’absence d’oxygène. La première résulte de la dégradation du phosphagène (ou créatine phosphate) et la deuxième de la dégradation du glycogène avec production d’acide lactique. Le glycogène est le nom donné aux glucides de réserve stockés dans les muscles et le foie.
Le phosphagène est la substance de démarrage. Son intérêt est la faculté de libérer instantanément une grande quantité d’énergie, l’ATP (adénosine triphosphate), à la puissance maximale selon le processus suivant:
ATP = ADP (adénosine phosphate) + acide phosphorique + énergie
Mais toute dégradation d’ATP exige sa réparation dans le but d’entretenir la prochaine contraction musculaire. Or cette réparation se fait au dépend du glucose, d’où l’importance des glucides dans la production de l’énergie musculaire.
Muscular energy
Physical effort cannot be dissociated from the overall context of mountaineering. Alpine activity involves an increased expenditure of energy and an adaptation of the body’s various functions. It’s worth noting that brisk walking consumes six times more calories than prolonged standing, and climbing ten times more. What’s more, water is lost and the body’s balance of mineral salts is upset. In order to better understand the importance of the means available to us to fight against the aggression of physical effort on our body, which results in fatigue, it is necessary to understand the process of muscular energy formation.
The muscular system as a whole accounts for almost a third of the body’s weight. The muscle is a machine that transforms chemical energy into mechanical energy, which is the driving force behind movement. It is the last link in a chain of functions that includes the heart, the nervous system, thermoregulation, energy supply, oxygenation and waste evacuation. The reaction that produces muscular energy can be summarised as follows:
Nutrients + oxygen = mechanical energy + heat + waste
Nutrients are the fuels (carbohydrates, proteins and fats) produced by the digestion of food.
Oxygen enables nutrients to be oxidised and energy to be produced (aerobic energy process). Certain brief and violent efforts can be made in the absence of oxygen (anaerobic energy process).
The mechanical energy produced by muscular contraction is the driving force behind movement.
Like internal combustion engines, the muscular machine is inefficient. Only 25% of muscular energy is transformed into mechanical energy, while the rest is transformed into heat. This heat is transported to the skin by the blood and it is the evaporation of sweat that eliminates the superfluous calories. The loss of water through sweat must be compensated for by drinking.
Waste products are the end products of energy reactions. This is lactic acid in anaerobic reactions. The accumulation of lactic acid causes cramps. It is also carbon dioxide, the classic waste product of aerobic reactions.
For mountaineers, who generally make sustained, medium-power efforts, the aerobic energy production pathway is the most important; this is the endurance energy pathway. In the presence of oxygen, all the nutrients are used up until they are completely broken down.
(Carbohydrates, Fats and Proteins) + Oxygen = Energy + CO2 + H2O + Heat.
However, the aerobic pathway is delayed by the inertia of the gas exchange system. It is triggered at the start of exercise but only becomes effective after a few minutes.
At the start of exercise, energy is produced by the anaerobic pathway. There are two sources of energy production in the absence of oxygen. The first results from the breakdown of phosphagen (or creatine phosphate) and the second from the breakdown of glycogen with the production of lactic acid. Glycogen is the name given to the reserve carbohydrates stored in the muscles and liver.
Phosphagen is the starter substance. Its advantage is its ability to instantly release a large quantity of energy, ATP (adenosine triphosphate), at maximum power, according to the following process:
ATP = ADP (adenosine phosphate) + phosphoric acid + energy
But any degradation of ATP requires repair in order to maintain the next muscle contraction. But this repair depends on glucose, hence the importance of carbohydrates in muscle energy production.