cours avec partie

Université Paul Sabatier
Année universitaire : 2015 / 2016
F2SMH
Licence 3
U.E. 44
Développement,
croissance et exercice
HARANT-FARRUGIA Isabelle
[email protected]
JOFFROY Sandra
[email protected]
GRANIER Pascale
[email protected]
Table des matières
Chapitre 1 : Les principes généraux de la nutrition et les particularités liées à la croissance
et à la pratique sportive..........................................................................................................5
Introduction.................................................................................................................................. 5
I - Apport nutritionnels conseillés.................................................................................................7
A - Apports nutritionnel énergétiques, aspects quantitatif et qualitatif....................................................7
B - Apports nutritionnels non énergétiques........................................................................................... 12
II - L'équilibre alimentaire........................................................................................................... 17
A - Équilibrer les apports et les dépenses énergétiques.......................................................................18
B - Équilibrer la répartition des macros nutriments...............................................................................18
C - Diversifier et varier l'alimentation : groupes alimentaires................................................................18
D - Privilégier les aliments à densité nutritionnelle élevée....................................................................19
E - Répartir les prises alimentaires dans la journée.............................................................................19
F - Structurer ses repas........................................................................................................................ 20
Chapitre 2 : Evolution des différents systèmes (musculaire, nerveux, adipeux et
cardiorespiratoire)................................................................................................................21
Introduction................................................................................................................................ 21
I - Définition................................................................................................................................ 22
II - Organisation......................................................................................................................... 24
A - Le programme de l'espèce.............................................................................................................. 24
B - Le programme de l'individu............................................................................................................. 25
C - Le programme cellulaire................................................................................................................. 26
III - Croissance humaine et exercice..........................................................................................27
IV - Maturation et exercice......................................................................................................... 28
A - Réponse métabolique : 1er niveau de croissance de l'exercice.......................................................28
B - Les variables somatique : 2e phase de la croissance......................................................................29
C - La masse musculaire...................................................................................................................... 30
D - La masse osseuse.......................................................................................................................... 30
E - La maturation.................................................................................................................................. 30
Conclusion................................................................................................................................. 31
Chapitre 3 : Adaptations spécifiques de l'enfant à l'exercice aigu et chronique - croissance
et APS..................................................................................................................................33
I - Introduction............................................................................................................................ 33
II - Nature des processus de croissance et de maturation.........................................................33
A - Vue d'ensemble de la croissance.................................................................................................... 34
B - Croissance des différents tissus..................................................................................................... 35
III - Principales modifications de l'organisme en cours de croissance........................................36
A - La composition corporelle............................................................................................................... 36
B - Croissance et maturation neuromusculaire.....................................................................................37
C - Le volume musculaire..................................................................................................................... 38
D - La distribution des fibres musculaires............................................................................................. 38
E - Le métabolisme énergétique........................................................................................................... 39
F - Le système cardiorespiratoire......................................................................................................... 40
IV - Aptitude physique aérobie et croissance.............................................................................42
A - Méthode d'évaluation...................................................................................................................... 42
B - Évolution au cours de la croissance............................................................................................... 43
C - La réponse cardio-vasculaire au cours de la croissance................................................................43
D - Réponse ventilatoire à l'exercice au cours de la croissance...........................................................44
E - Les facteurs limitant de la VO2 max au cours de la croissance..........................................................45
V - Effet de l'entraînement sur l'aptitude physique aérobie........................................................46
A - Étude 1........................................................................................................................................... 46
B - Étude 2........................................................................................................................................... 46
VI - Aptitude physique anaérobie et croissance.........................................................................47
A - Évaluation de l'aptitude anaérobie.................................................................................................. 47
B - Évolution au cours de la croissance............................................................................................... 47
Chapitre 1 : Les principes généraux de la nutrition et les particularités liées à la croissance et à
la pratique sportive
Introduction
On s’intéressera à l’adulte, l’enfant et l’adolescent ainsi qu’aux adaptations qui sont liées au
processus de croissance. Cela est applicable à l’ensemble de la population. Les aliments doivent
pouvoir subvenir à l’ensemble de nos besoins et à chacune de nos cellules.
Aliments : Nous consommons depuis notre prime enfance, des aliments qui ont une composante
chimique qui fait référence à leur structure chimique. De base, ils ont une origine naturelle. (sauf
ajouts) De ce point de vue, les aliments ont une composition complexe constituée d’éléments
digestibles ou non. Il n’existe pas d’aliment dont la composition permette de couvrir l’ensemble
de nos besoins nutritionnels. C’est l’association des aliments entre eux qui permet la couverture
des besoins de nos cellules. Ces aliments ont également une composante symbolique voire
émotionnelle. Il va falloir prendre en compte les habitudes alimentaires, les goûts, l’aspect socioéconomique, culturel, religieux qui vont moduler les habitudes alimentaires du sujet.
Nutriments : Un aliment ayant une composition complexe devra dans l’organisme subir le
processus/phénomène de digestion au niveau du tube digestif qui va décomposer l’aliment en
molécules plus petites, simples, assimilables (absorbables par l’intestin vers le sang), c'est les
nutriments. Nos cellules vont ensuite les utiliser.
Il ne faut pas confondre l’aliment et le nutriment. Les aliments sont constitués de nutriments qui
sont le résultat de la digestion des aliments. Les aliments contiennent en proportion variable
plusieurs types de nutriments (sauf un aliment : le sucre de table qui contient le saccharose).
Remarque : Le sucre est un aliment. Le muscle oxyde du glucose à l’exercice et non
du sucre. Le sucre qui est du saccharose doit être hydrolysé
glucose + fructose → 2 monosaccharides
Les nutriments sont classés en deux catégories :
•
Nutriments énergétiques (au niveau cellulaire, c’est l’oxydation de ces nutriments qui
permettra à la cellule de produire de l’ATP, de couvrir les besoins énergétiques de
l’organisme) ou macronutriments :
◦ Lipides,
◦ Glucides,
◦ Protides
5◄
•
Nutriments non énergétiques (leur dégradation ne produit pas d’énergie mais ils sont
indispensables au fonctionnement de l’organisme), ils n’apportent pas de calories :
◦
Eau (le plus important et indispensable),
◦
Micronutriments : vitamines, sels minéraux, oligo-éléments.
◦
Fibres végétales.
On parle de ration alimentaire journalière (ou quotidienne) qui doit être :
•
Équilibrée : les apports alimentaires doivent couvrir les besoins de l’organisme. Cet
équilibre entre besoin et apport sera à la fois quantitatif (aspect énergétique) et qualitatif
(répartition des nutriments).
•
Diversifiée,
•
Variée.
Remarque : pour tous, cette alimentation est un facteur de santé, et il faut que les
apports alimentaires soient équivalents aux besoins de l'organisme.
Elle permet de couvrir les besoins nutritionnels. Chez l'adulte c'est un besoin d'entretien, et
chez les l'enfant et l'adolescent, c'est des besoins d'entretien et de croissance.
Cependant cela est difficile à déterminer car il y a une variabilité de vitesse de croissance selon
l'âge. Elle est très rapide les 3 premières années, jusqu'à l'âge de 10 ans où elle se stabilise, et
pendant la pubertés on observe de nouveau une forte croissance (variable en fonction de l'âge
de déclenchement de la puberté).
La puberté et l'adolescence est une période de synthèse intense et de croissance très rapide de
l'organisme. Pendant cette période, l’enfant va acquérir 15% de sa taille adulte, 50% de son poids
définitif et 40% de sa masse osseuse.
(voir courbes de taille + poids)
Il faut faire attention à l'IMC =
poids
taille (m)2
De bons apports nutritionnels permettent d'éviter des déficiences (micronutriments), ou des
risques de surcharge pondérale (excès alimentaires).
Remarque : pour les sportifs, l'alimentation équilibrée, variée, diversifiée permet de :
►6
•
couvrir les besoins spécifiques liées à la pratique d'une activité sportive d'une
activité sportive,
•
maintenir le poids de forme (poids permettant d'avoir la meilleure performance),
•
éviter certaines contre-performances ou blessures,
•
éviter des comportements alimentaire à risque (sports à catégorie de poids, sports
à forte composante esthétique (gymnastique, danse, haltérophilie, culturisme …).
I - Apport nutritionnels conseillés
ANSES : organisme qui s'occupe des études sur la nutrition.
Définition : Les apports nutritionnels conseillés sont définis comme les quantités moyennes de
chacun des nutriments à fournir par personne et par jour pour satisfaire les besoins d’un groupe
d’individus et favoriser un bon état de nutrition. Ils correspondent à un état de nos connaissances à
un moment donné, il ne faut pas les considérer comme des normes imposées à tous. En effet, ces
apports nutritionnels conseillés sont des repères qui permettent un bon état de nutrition pour un
groupe d’individu en limitant autant que possible les risques de déficience ou de surcharge et de
déséquilibre alimentaire.
Remarque : ils correspondent à 130 % du besoin nutritionnel moyen.
A - Apports nutritionnel énergétiques, aspects quantitatif et
qualitatif
1 - Aspect quantitatif, apport énergétique total
Il faut adapter cet apport aux dépenses énergétiques, il est différent chez l'enfant et l'adulte.
Chez l'adulte, la balance énergétique doit être équilibrée, c'est-à-dire que les apports
énergétiques doivent être équivalent aux dépenses énergétiques.
Travail musculaire
Glucides
ADS des aliments
Dépense
énergétique de
repos
Lipides
Protides
La dépense énergétique regroupe :
1
2
3
•
dépense énergétique de repos1 (DER),
•
l'activité dynamique spécifique des aliments2 (ADS),
•
la thermorégulation3(négligeable),
•
le travail musculaire.
Énergie dépensée par l'organisme pour assurer les fonctions vitales
Dépense énergétique liée à la prise alimentaire (absorption intestinale, transformation et stockage des
nutriments)
Dépense énergétique liée à la modification de la température centrale de l'organisme afin de maintenir
une température corporelle stable en fonction de l'environnement externe (37-37,5° C)
7◄
C'est un facteur favorable à la stabilité de poids, et au maintien de la composition corporelle.
L'apport énergétique doit être adapté car la dépense énergétique varie en fonction des individus :
•
age,
•
poids,
•
sexe,
•
activité physique (type, intensité, durée, …).
Chez l'enfant et l'adolescent, l'organisme est en croissance (processus de synthèse et de
stockage dans les tissus nouvellement construits). L'apport énergétique de croissance correspond
à 1-3 % de la dépense énergétique journalière. Donc la balance énergétique doit être positive afin
de permettre une croissance satisfaisante. Les apports énergétiques doivent donc être supérieures
aux dépenses énergétiques.
Remarque : un développement de l’obésité chez l’enfant peut être assimilé à un
développement excessif du tissu adipeux qui est normalement synthétisé durant la
croissance ceci en raison d’un bilan énergétique largement excédentaire à long terme.
L'apport énergétique doit être adapté car la dépense énergétique varie en fonction des individus :
•
age physiologique,
•
poids,
•
sexe,
•
activité physique.
Remarque : unité internationale d'énergie → Kilojoule (kJ) 1 kcal = 4,185 kJ
tableau p.6
2 - Aspect qualitatif : nutriments énergétiques ou macronutriments
Nutriments
Kcal/g
KJ/g
Glucides
4
17
Lipides
9
38
Protides
4
17
Alcool (ce n'est pas un nutriment car il
n'est pas nécessaire au développement
des cellules mais il apporte de l'énergie)
7
30
a - Apport protidique
Les protides sont des composés biologiques contenant de l'azote. Le besoin en protéine est
lié à la consommation d'azote.
Les protéines sont composés d'acides aminés, on parle de chaîne d'acides aminés. Elles
subissent la digestion intestinale est elles permettent d'absorber les acides aminés qui seront
ensuite utilisé pour la synthèse des protéines endogènes.
►8
Les protéines ont un rôle énergétique mineur (5 à 10 % de la synthèse d'ATP), par contre
elles ont un rôle très important en ce qui concerne la structure des tissus (construction
musculaire) et fonctionnel (création d’enzymes, protéines de transport, …).
Il existe une vingtaine d'acides aminés différents. Parmi ces acides aminés, il y en a 8 qui sont
indispensables car ils ne sont pas synthétisés par l'organisme. Ils doivent donc être apportés
obligatoirement par l'alimentation.
a.1 - Apport quantitatif
On peut d'une part exprimer ces besoins quantitatifs en fonction d'un pourcentage relatif aux
besoins énergétiques (AET, apport énergétique total) :
•
chez le sujet non sportif : 10-12 % de l'AET
•
chez le sujet sportif : 12-15 % de l'AET
D'autre part, on utilise la notion d'apport en g/kg/jour :
•
chez l'adulte non sportif : 0,8 g/kg/jour
•
chez l'adulte sportif de loisir : 1,0-1,2 g/kg/jour
•
chez l'adulte sportif très entraîné : 1,2-1,5 g/kg/jour
•
chez l'enfant et adolescent non sportif :
•
◦
de 6-11 ans : 0,87 g/kg/jour
◦
à partir de 11 ans cela diminue jusqu'
◦
à 18 ans : 0,8g/kg/jour
chez l'enfant et l'adolescent sportif : 1,1 g/kg/jour
Remarque : chez l'enfant les besoins en protéines sont nécessaires pour recouvrir les
besoins en maintenance plus les besoins en croissance. Le bilan azoté doit être positif,
donc le besoin en protéine sera fonction de son âge, de son sexe, de son poids.
a.2 - Apport quantitatif
La valeur nutritionnelle d'une protéine dépend, de la valeur biologique (composition en acide
aminé et aptitude à équilibrer le bilan azoté), la digestibilité (influence l'absorption d'acide amine
et l'azote).
Les protéines animales sont très digestibles (supérieur à 95 %), et la composition en acides
aminés adaptée aux besoins.
Remarque : on retrouve les viandes (rouges, blanches), les produits laitiers, les
poissons et les œufs.
Les protéines végétales ont une moins bonne digestibilité, leur composition est déséquilibrée
en acides aminés indispensables.
Remarque : on en retrouve dans le soja, les légumes secs (lentilles, haricots, …) et les
céréales.
9◄
La couverture du besoin protéique :
protéines animales
=1 à 1,1
protéines végétales
Les besoins en protéines sont largement couverts par l'alimentation équilibrée et variée si l'apport
énergétique total est suffisant.
Remarque : l'apport protéique excessif est injustifié chez l'enfant et l'adolescent
comme chez l'adulte.
Chez l'enfant et l'adolescent sportif, même en haut niveau, pas d'apport de protéines
ou d'acides aminés sous d'autre forme que les aliments protéiques courants.
b - Apport lipidique
b.1 - Apport quantitatif
Ils ont un rôle majeur dans le stockage et la fourniture d’énergie. La couverture des besoins
énergétique en % de l'AET correspond à :
•
non sportif : 35-40 % de l'AET,
•
sportif : 30-35 % de l'AET.
On retrouve des lipides dans la structure des membranes cellulaires, ensuite ils sont des
précurseurs d'hormones (œstrogène, testostérone, …). Les lipides sont aussi des vecteurs des
vitamines liposolubles (A, D, E, K).
Les lipides sont constitués d'acides gras (AG). On retrouve :
•
AG + glycérol → Triglycérides : forme de stockage des lipides dans les cellules adipeuses
•
cholestérol, phospholipides : essentiel dans la structure des membranes cellulaires
L'apport quantitatif en g/kg/jour est identique pour tous les sujets, c'est-à-dire 1,0 à 1,2 g/kg/jour.
b.2 - Apport qualitatif
Les acides gras sont des chaînes d’atomes de carbone avec à chaque extrémité CH 3 et
COOH. Entre les deux extrémités, il y a enchaînement de carbones où sont fixés des atomes
d'hydrogène. Ces acides gras sont classés en fonction de la longueur de leur chaîne carbonée et
en fonction de leur double liaison (éventuellement présente entre leurs atomes de carbones).
Remarque : toujours un nombre pair d’atomes de carbones.
On retrouve :
•
les AG saturés (AGS), ils ne présent pas de double liaison
Exemple : acide palmitique.
•
► 10
les AG insaturés (AGI) :
◦ Les AG mono-insaturés (AGMI), ils ont une double liaison : la famille des n-7 et n-9, ou
oméga 7 et 9
◦ Les AG polyinsaturés (AGPI), ils ont plusieurs doubles liaisons :
▪ les familles n-7 et n-9,
▪ les familles n-6, ou oméga 6 : acides linoléiques et ses dérivés
▪ les familles n-3, ou oméga 3 : acides α-linolénique
Remarque : les oméga 3 et 6 sont des acides essentiels car ils ne peuvent pas être
synthétisé par l'organisme. Ils sont utiles à la maturation des organes, au
développement cérébral, … Ces acides gras sont notamment utiles dans la diminution
des maladies cardiaques.
p.9
% AET
Acides gras saturés
12
Acide Oléique
15-20 %
Acide Linoléique
4
Acides gras
1
Autres acides gras
2
Les origines et la qualité des graisses alimentaires :
•
les graisses d'origines animale (beurre, graisses animales, crème fraîche). Ils sont riches
en AGS et en cholestérol, il faut limiter leur consommation.
•
Les graisses d'origine végétales (huiles principalement). Elles sont riches en AGI, il faut
privilégier leur consommation mais il faut faire attention à la composition variable en
fonction de leur origine.
p.10 tableau
Remarque : on retrouve les graisses visibles, on les ajoutes aux préparations
culinaires, et les graisses « cachées » qui sont présentes à l'état naturel dans les
aliments ou ajoutées lors de leur fabrication.
Une préparation industrielle est considérée comme grasse si elle comporte plus de 10 % de
lipides, on dit que ces produits sont hyper lipidiques.
Tableaux p10-11
Remarque : il faut protéger les huiles dans des lieux sombres si la bouteille est
transparente.
c - Apport glucidiques
Les glucides ont essentiellement un rôle énergétique, mais elles ont aussi un rôle dans la
synthèse nucléique car ils sont présents dans le structure des riboses, des oxyriboses, …
Les glucides simples : glucose, fructose, galactose sont les glucides les mieux assimilés par la
digestion.
Remarque : fructose + glucose = saccharose, glucose + galactose = lactose
Les glucides complexes : on retrouve le glycogène, qui est stocké dans le foie (en moyenne
100g) et dans les muscles (environ 300 à 400g), et l'amidon qui est l’équivalent du glycogène chez
les végétaux.
11 ◄
c.1 - Apport quantitatif
La couverture des besoins énergétique en % de l'AET correspond à :
•
50 à 55 % pour les non sportif,
•
55 % à 60 % pour les sportifs.
Ce qui correspond à :
•
4 à 5 g/kg/jour pour les non sportifs,
•
et 5 à 7 g/kg/jour pour les sportifs.
c.2 - Apport qualitatif
Il est conseillé sur l'apport total en glucides d'avoir un apport de 80 % en glucides complexes
et de 20 % en glucides simples. On retrouvera principalement les glucides dans les végétaux.
Remarque : le sucre visible est celui que l'on rajoute aux préparations tel que le sucre
en poudre ou en morceau. Les sucres « cachés » sont ajoutés lors de la fabrication de
certains aliments (gâteaux, desserts lactés, barres chocolatées, …).
Énergie d'origine protidique
Sujet non sportif
Sujet sportif
10 à 12 %
12 à 15 %
0,8 g/kg/j (pour l'adulte)
1,2 à 1,5 g/kg/j (pour l'adulte)
Part d'origine animale : 50 %
Énergie d'origine lipidique
Énergie d'origine glucidique
35 à 40 %
30 à 35 %
1,0 à 1,2 g/kg/j
50 à 55 %
55 à 60 %
4 à 5 g/kg/j
5 à 7 g/kg/j
Part de glucides complexes : 80 %
Tableau 1: répartition des apports énergétiques alimentaires
B - Apports nutritionnels non énergétiques
1 - Apport hydrique
Les besoins hydrique : quantité d'eau nécessaire pour compenser les pertes
•
Eau de boisson équivalent à 2/3 du besoin en eau
•
Eau des aliments équivalent à 1/3 du besoin en eau
Remarque : besoins minimum environ 1 ml/kcal de ration par jours.
Les pertes d'eau sont très variables, l'apport en eau doit être quotidiennement adapté aux
pertes.
Chez l'enfant et l'adolescent, le rapport
(
surface corporelle
masse corporelle
)
est plus élevé que chez l'adulte.
En fonction des conditions ambiantes, la perte ou le gain de chaleur chez l'enfant est supérieur à
l'adulte.
► 12
Exemple : température ambiante.
Les facteurs qui influencent la perte en eau :
•
Température de l'air ambiant influence la perte d'eau par sudation, plus il fait chaud est
plus le sujet va suer.
•
Humidité de l'air influence la perte d'eau par la sudation. Plus le taux d'humidité est élevé
est moins la sueur va s'évaporer. Puisque l'évaporation de la sueur conduit à une sudation
plus importante, plus le taux d'humidité est élevé est moins on va suer.
•
L'altitude influence la perte d'eau par la ventilation, plus on est en altitude et plus on va
ventiler et ainsi perdre plus d'eau.
•
Intensité et durée de l'exercice (sudation + ventilation)
•
Le lieu de pratique de l'exercice, lorsqu'on est en intérieur on va avoir tendance à
transpirer d'avantage.
•
Mode d'habillement, il faut privilégier des vêtements qui permettent l'évaporation de la
sueur.
Chez le sportif, l'apport d'eau doit être à augmenter et à adapter quotidiennement aux pertes.
Conseil pratique :
•
boire pendant mais aussi après l'exercice,
•
ne pas se fier à la sensation de soif (à l'exercice, ce n'est pas un critère fiable du niveau de
déshydratation ni de l'efficacité de la réhydratation),
•
pendant les séances d'entraînement :
◦ il faut aménager des temps pour s'abreuver,
◦ avoir à disposition des boissons en quantité suffisante,
◦ prise d'eau fractionnées, toutes les 15 à 20 minutes,
◦ le volume : 100 ml à 200 ml par prise,
◦ boire dès les 15-20 premières minutes d'exercice.
On peut évaluer notre perte d'eau avec un suivi du poids corporel. Il peut se faire par la pesée
avant et après l'exercice et nous indique ainsi combien d'eau on doit boire pour compenser. Chez
l'enfant, il faut calculer la perte de poids en pourcentage de la masse corporelle totale.
2 - Apports en micronutriments
a - Sels minéraux et oligo-éléments
Les sels minéraux sont les plus présents dans l'organisme : les sodiums, potassiums, calcium, …
(nommés électrolytes)
les oligo-éléments, sont en quantité très faible dans l'organisme : iode, chrome, aluminium, …
tableau p12
13 ◄
a.1 - Le sodium (Na)
Il a un rôle dans le maintien de l'équilibre hydroélectrolytique entre les différents
compartiments liquidiens4 de l'organisme.
Il est indispensable dans la transmission des influx dans les nerfs et les tissus musculaires. Il
faudrait un apport de 5 à 8 g de sel (NaCl) par jour, dans notre alimentation, cette consommation
est excédentaire.
Remarque : lorsqu’on consomme 1g de sel, on consomme 400mg de sodium.
a.2 - Le potassium (K)
Il a un rôle dans l'équilibre hydroélectrolytique, il participe aux échanges d'eau entre les
cellules et au fonctionnement d'un certain nombre d'enzyme. Il participe aussi à la transmission
des influx nerveux.
On en retrouve dans les céréales, les légumes, fruits, les viandes, certains poissons, …
a.3 - Le calcium (Ca)
Nous avons de 1000g à 1200g de calcium dans l’organisme, 99 % sont localisés dans les os
et les dents. Il permet d'assurer la construction et l'entretien (rigidité et solidité) des os. Le
dernier pourcent intervient dans la contraction musculaire, la conduction nerveuse et
l'activation de nombreux système enzymatiques.
Le calcium et la croissance : il faut chez l'enfant et l'adolescence un apport alimentaire suffisant
en calcium nécessaire pour permettre une minéralisation optimale du squelette. Mais aussi permet
d'augmenter la densité minérale osseuse pour atteindre, en fin de croissance, le pic de masse
minérale osseuse.
Pour cela, il est nécessaire de combiner plusieurs facteurs :
•
apport en calcium à 1200 mg/jour
•
apport en magnésium de 280 à 410 mg/jour
•
apport en Vitamine D suffisant (5µg / jour), cette vitamine permet l'absorption et l'utilisation
du calcium
•
activité physique régulière
Remarque : chez l'enfant et l'adolescent, le rapport Ca/P ≥ 1.
bas p.12 (teneur en calcium)
a.4 - Le phosphore (P)
Il est indispensable à l'entretien des os et les dents (85 % de phosphore total de l'organisme). Il
a un rôle dans le métabolisme énergétique (ATP) et dans l'activation de nombreux systèmes
enzymatiques. Par ailleurs, il a un rôle important dans le maintien de l'équilibre acido-basique.
On le retrouve dans les poissons, les produits laitiers, …
4
Compartiments liquidiens : intracellulaire, extracellulaire (l'eau circulante dans les vaisseaux sanguins ou
lymphatiques, liquide interstitiel c'est-à-dire, entre les cellules)
► 14
a.5 - Le magnésium (Mg)
On le retrouve dans les cellules, dans les os. Il intervient dans de nombreux métabolisme dont
le métabolisme énergétique.
Remarque : Concernant le sujet sportif, on a tendance à augmenter les apports en
magnésium naturellement par l’augmentation des apports alimentaires.
On le retrouve dans les fruits secs, oléagineux, céréales complètes, soja, légumes secs, certaines
eaux minérales, …
p.13 haut
a.6 - Le fer (Fe)
On le retrouve dans l'hémoglobine (protéine), il y en a 4 sur lesquels l'O2 peut s'y accrocher,
et dans la myoglobine (muscle). Il a un rôle dans de nombreuses réaction métaboliques.
On retrouve le fer dans les aliments de type chair animale (le fer héminique sur les
hémoglobines) qui est le mieux absorbé que le fer d'origines végétale (le fer non héminique).
Les aliments les plus riches en fer sont les abats, les viandes rouges, et les légumes secs.
p.13
a.7 - Zinc (Zn)
Il est utile dans la synthèse des protéines, et il a un rôle anti-oxydent cellulaire (il protège
l'oxydation des acides gras présents dans la membrane cellulaire).
On le retrouve principalement dans le foie, le cœur, le rognon, les viandes, le poisson, les légumes
secs, ou la volaille.
b - Vitamines
Substances organiques indispensables à l’organisme en quantité très faible mais que
l’homme ne peut synthétiser en quantité suffisante. Elles doivent donc être fournies par
l’alimentation. Elles constituent un groupe de molécules chimiquement très hétérogènes avec des
rôles très différents donc aucune vitamine ne peut en remplacer une autre.
Les vitamines sont principalement impliquées dans les mécanismes cellulaires.
p.13-15
b.1 - Vitamines liposoluble : A, D, E, K
Ce sont des vitamines qui sont solubles dans les lipides, on les retrouvera dans les graisses
animales et végétales.
Vitamine A (rétinol) ou β-carotènes (provitamine A) : rôle dans la vision, dans la croissance et a
des propriétés antioxydantes.
On les retrouve principalement dans les aliments d'origine animale tel que le foie, le jaune d’œuf,
et les aliments d'origine végétale comme les légumes et fruits colorés.
15 ◄
Vitamines D (calciférol) : elle favorise entre autre l’absorption intestinale du calcium et du
phosphore, elle agit au niveau de l’os pour maintenir la calcémie et favorise sa minéralisation.
Remarque : elle peut être d'origine alimentaire ou synthétisé par l'organisme
(synthétisé par les cellules de l'épiderme à partir du cholestérol et de l'action des
rayons UV).
On les retrouve dans les aliments d'origine animale comme le foie ou les poissons gras.
Vitamine E (tocophérols) : C'est un puissant antioxydant cellulaire.
On les retrouve dans les aliments d'origine végétale comme les épinards, tomates, huiles
végétales, oléagineux (noisettes, noix, amandes,), germes de céréales ou d'origine animale tel que
le foie, ou le beurre.
Vitamine K (phyloquinone) : Elle intervient dans la coagulation sanguine.
Elle a deux origines, les aliments (foie, certaines huiles végétales et légumes verts) et elle peut
être synthétisée par les bactéries de la flore intestinale.
b.2 - Vitamines hydrosolubles
Ce sont des vitamines solubles dans l'eau. On les retrouve principalement dans les
végétaux, et ce sont les vitamines appartenant au groupe des vitamines C et B. Il y a des
déficiences possibles, par un appauvrissement de la ration alimentaire en vitamine, ou à la
cuisson car ce sont des vitamines fragiles.
Vitamine
B1 (thiamine)
Caractéristiques
Origines
Son besoin est proportionnel à l'apport en
On la retrouve dans le foie, les
glucides, elle intervient dans le métabolisme des
oléagineux, …
glucides.
Elle est présente dans de nombreux
aliment tel que le foie, les rognons,
les viandes, les poissons gras, les
légumes secs, …
B2 (riboflavine)
Rôle dans le catabolisme des acides gras.
PP (B3 ou
niacine)
Son besoin est lié aux apports énergétiques On les retrouve dans le foie, le
puisqu'elle est impliquée dans les réactions du rognon, les oléagineux, les fruits et
métabolisme énergétique.
légumes secs.
B5 (acide
pantothénique)
Elle est impliquée dans le catabolisme des
On va la retrouver dans le foie, le
substrats énergétiques (glucoses, acides gras,
rognon, les légumes et fruits secs.
acides aminés).
B6 (pyridoxine)
Elle interviens dans les réactions du métabolisme On la retrouve dans le foie, le
des acides aminés. Besoins dépendant des
rognon, les légumes secs et les
apports en protides.
céréales.
B8 (H ou biotine)
Elle intervient dans la synthèse du glucose et des On la retrouve dans le foie, le
acides gras.
rognon, les légumes secs.
Elle est impliquée dans la synthèse des
B9 (acide folique) protéines, des acides nucléiques (ADN, ARN) et
de l’ATP.
► 16
On la retrouve dans le foie, les
légumes secs, et certains légumes
verts.
Vitamine
Caractéristiques
Origines
B12
(cobalamines)
Elle intervient dans le métabolisme de certains
acides aminés et la maturation des globules
rouges.
Elle est présente uniquement dans
les aliments d'origine animale (foie,
rognon, viande, …)
C (acide
ascorbique)
C'est une vitamine sensible à la chaleur, la
lumière, l'oxygène et l'humidité. Elle a de
nombreux rôles puisqu'elle participe aux
réactions immunologiques anti infectieuses de
l’organisme, elle facilite l’absorption du fer non
héminique et a également une action anti
oxydante (comme la vitamine E).
On la retrouve dans les légumes, les
fruits, le foie ou le rognon.
Remarque : la vitamine C n'améliore pas les performances de sujets non carencés.
Pour tout sujet, même sportif, les apports vitaminiques doivent se faire par une
alimentation équilibrée, diversifiée et variée, l'utilisation de suppléments vitaminiques
inutile.
3 - Apports en fibres alimentaires
Ce sont les glucides complexes des végétaux non digérés par les enzymes du tube digestif
donc non absorbés. Tous les aliments d'origine végétale non raffinés en contiennent. Il existe 4
substances :
•
cellulose,
•
hémicellulose,
•
pectines,
•
lignine.
leur rôle :
•
régularisent le transit intestinal,
•
ralentissent l'absorption intestinale des glucides,
•
consommation de fibres végétales est un des facteurs de :
◦ prévention des cancers du côlon,
◦ prévention des maladies cardiovasculaires car elles favorisent l'élimination du
cholestérol en diminuant son observation intestinale.
II - L'équilibre alimentaire
On considère qu’une ration est équilibrée si cette ration apporte en une même journée et
dans des rapports satisfaisants tous les nutriments nécessaires au fonctionnement de
l’organisme. Cet équilibre alimentaire n’est pas réalisable totalement sur une journée, mais plutôt
sur une ou plusieurs semaines.
17 ◄
A - Équilibrer les apports et les dépenses énergétiques
On se doit d'avoir une balance énergétique stable chez l’adulte, c'est à dire que les apports
énergétiques totaux doivent être équivalent aux dépense énergétique. Et elle doit être positive
chez l’enfant et l'adolescent.
B - Équilibrer la répartition des macros nutriments
La couverture des calories totales se fait dans des proportions correctes des calories
glucidiques, protidiques et lipidiques (voir le Tableau 1).
C - Diversifier et varier l'alimentation : groupes alimentaires
Groupe d'aliments
Aliments du groupe
Nutriments les plus représentés
Viandes (bœuf, porc, veau, agneau, …),
abat (foie, rognons), poissons, œufs, jambon, crustacés et mollusques
Protéines animales,
Lipides,
Vitamines B,
Fer (dans certains aliments)
Lait et produits laitiers
Lait, yaourt, fromage blanc, petit suisse,
fromage (pâte ferme, molle, fermentés, …)
Calcium,
Protéines animales,
Lipides,
Vitamines liposoluble (A et D)
Féculents
Céréales : blé et dérivés (pain biscotte, semoule, pâte, …), riz, maïs,
Pomme de terre
Légumineuses : lentilles, pois chiches, haricots secs, …
Glucides complexes (amidon),
Protéines végétales,
Minéraux,
Vitamines hydrosolubles,
Fibres
Tous les légumes et fruits
Eau,
Vitamines hydrosolubles,
Minéraux,
Fibres,
Glucides simples
Matière grasse animales : beurre, crème
fraîche, graisses d'animaux
Matières grasses végétales : principalement, les huiles végétales
Lipides
Vitamines Liposolubles (A,D,E,K)
Sucre, confiture, miel, confiserie
Glucides simple
Eau, thé, tisane
Eau,
Minéraux
Boissons sucrées, boissons à base de
fruits
Eau,
Glucides simple,
Vitamines C (100 % pur jus)
Boissons alcoolisées
Alcool
Viandes, poissons, œuf
Légumes et Fruits
Matières grasses
Produits sucrés
Boissons
► 18
Diversité alimentaire : c’est la consommation journalière d’aliments pris ou choisis dans chacun
des différents groupes d’aliments. Tous les jours, on doit consommer un ou plusieurs aliments
représentant les différents groupes.
Variété alimentaire : c’est la consommation journalière d’aliments différents au sein d’un même
groupe.
Exemple : 3 produits laitiers ou fruit dans la journée, on ne choisit pas trois fois le
même.
D - Privilégier les aliments à densité nutritionnelle élevée
La densité nutritionnelle d’un aliment exprime son contenu en micro nutriments (minéraux et
vitamines) par rapport à son contenu énergétique.
Remarque : si pour un aliment, sa teneur en micronutriments est élevée pour un apport
énergétique peu important, alors cet aliment aura une densité nutritionnelle élevée.
Les légumes et les fruits sont le groupe à la densité nutritionnelle la plus élevée alors
que le sucre a une densité nutritionnelle nulle.
L’inverse de la densité nutritionnelle est la densité énergétique. Elle exprime l’apport énergétique
d’un aliment rapporté à son poids ou à son volume.
Exemple : L’aliment à la densité énergétique élevée est la matière grasse avec l’huile
(100% de lipides).
E - Répartir les prises alimentaires dans la journée
•
Il est déconseillé de sauter des repas,
•
il faut éviter le grignotage,
•
et il faut prendre 3 prises alimentaires par jour.
Tous les besoins nutritionnels de la journée doivent être répartis sur l’ensemble de ces prises
alimentaires :
•
Petit déjeuner : 20 à 25% de l’AET.
•
Déjeuner : 35 à 40% de l’AET
•
Dîner : 30 à 35% de l’AET
•
Collation : 10 à 15% de l’AET.
Il faut structurer les apports alimentaires dans la journée, le petit déjeuner est un repas.
Remarque : chez le sujet sportif, on peut être amené à proposer 4 à 5 prises
alimentaires dans la journée qui sont à adapter avec l’entraînement et à son
organisation dans la journée.
19 ◄
F - Structurer ses repas
Cela fait référence à la fois à la composition des repas et à la consommation à horaires
réguliers des repas. Le fait de structurer ses repas permet de répondre à l’ensemble des besoins
de l’organisme.
p.16-19
► 20
Chapitre 2 : Evolution des différents systèmes
(musculaire, nerveux, adipeux et cardiorespiratoire)
Introduction
On différenciera l'âge chronologique et l'âge biologique.
Exemple : un prématuré à 0 ans à sa naissance, cependant ce n'est pas son âge
chronologique dans la mesure où l'enfant n'est pas terminé.
Il y a 2 paramètre à prendre en compte, où je me situe (contexte) ? À quel moment (temporel) ?
La thématique étudiée est la biologie du développement, qui a pour objectif de présenter le
développement de l'enfant et de l'adulte en fonction de l'évolution des différents systèmes
physiologiques qui seront essentiels à « une bonne adaptation » à la pratique physique.
Lorsqu'on active le corps dans une activité, on fait appel à des mécanismes d'adaptation. Ce qui
fait que certaines activités physiques peuvent révéler des pathologies.
Initialement, l'homo sapiens est considéré comme une espèce marcheur/coureur, c'est d'ailleurs
l'espèce qui est la mieux équilibrée en stature debout. Cependant, aujourd'hui ce n'est plus le cas,
l'espèce s'est sédentarisé et la technologie a fortement progressé.
Remarque : la santé est un marché commercial, ainsi le sport fait également parti de
l'économie.
En même temps qu'un individu grandi, on dit dans un contexte d'évolution, il s'organise, il se
perfectionne, il change de forme, … dans toutes ses étapes (morphologie, biologique, …).
Remarque : le burn-out est le troisième fléau de l'espèce après la sédentarité.
La réalisation de l'organisme est le résultat de 2 grands phénomènes majeurs qui conduit l'être
vivant du stade d'œuf (ou zygote) jusqu'à l'état d'adulte par des étapes de croissance et de
maturation :
•
Le premier et la croissance,
•
Le deuxième est la morphogenèse qui représente dans le contexte individuel, l'élément
clé du développement jusqu'à la maturation sexuelle.
C'est donc dans ce contexte que l'individu sportif ou non va se développer jusqu'à sa maturation
en tant qu'être humain désormais considéré comme adulte.
21 ◄
I - Définition
Le développement : dans le cadre d'un développement biologique, on utilise 3 termes :
•
il croît,
•
il devient mature,
•
donc il se développe.
Ils sont indistinctement citées et ils sont même considérées comme des synonymes. Cela ne
prend pas en compte uniquement l'aspect biologique, car on prend en compte le développement
comportemental.
Le processus de différenciation : passage de cellules embryonnaires en différents types de
cellules, mais aussi tissus ou organes.
Remarque : forum européen de bioéthique a eu lieu en 2016 à Strasbourg et les
conférences ont été entièrement enregistrée.
Il est possible aujourd'hui de ne pas naître de deux parent grâce à la fécondation in-vitro.
L’organogenèse : C'est la genèse des organes, des membres et des viscères.
La morphogenèse : protocole qui permet de créer des formes, ce mécanismes définit la structure
des êtres vivants, ce qui permet d'aboutir à une diversité structurelle, mais aussi à des fonctions
cellulaires.
Remarque : l'organogenèse et la morphogenèse sont étroitement liés.
La différenciation cellulaire : Une cellule unique engendre de nombreux types cellulaires,
organisés dans l’espace selon un plan précis. Le génome de la cellule initiale détermine
l’organisme final et dirige la différenciation des cellules au cours du développement. Les cellules
différenciées possèdent le même génome que la cellule œuf mais ce sont des gènes différents qui
sont exprimés dans une lignée et dans une autre.
Croissance : elle fait référence à l'augmentation des dimensions corporelles, lorsqu'il croît
l'individu augmente son poids, sa taille, sa masse graisseuse, musculaire, … et ses organes
augmentent de manière considérable.
Exemple : le cœur augmente proportionnellement avec le reste du corps, les poumons
grandissent seulement avec la taille.
Le pattern de croissance est un système de régulation d'origine hormonale et qui joue le rôle
d'inducteur. On identifiera 3 phénomènes cellulaires :
•
hyperplasie : augmentation du nombre de cellules
•
hypertrophie : augmentation de la taille des cellules
•
accrétion : augmentation des substances intercellulaires
► 22
La maturation : ensemble des changements que présente un individu tout au long de son enfance
et son adolescence, jusqu'à son âge adulte.
Aujourd'hui on connaît la maturation sexuelle, osseuse, ou somatique, … mais il y a d'autres
maturation inconnue comme le cerveau par exemple.
Elle doit être étudiée selon 2 protocoles temporels, le timing et le tempo :
•
timing : il fait référence à l'apparition d'un événement qui va être lié à la maturation
spécifique.
Exemple : maturation des poils pubiens, pic de croissance, …
•
tempo : il renvoie à la répétition d'un événement (fréquence) comme par exemple le cycle
menstruelle chez la femme. Il fait aussi référence à la vitesse de progression de cette
maturation.
Exemple : quelle va être la vitesse de passage du stade de maturation sexuelle au
stade terminal.
Pattern des activités physiques :
•
Enfance :
◦ niveau 1 : il est de plus en plus admis que l’activité physiques habituelle de l'enfance à
l’adolescence a un impact capital sur la santé à court et à moyen terme (Strong & coll.
2005).
◦ niveau 2 : la nature de l'activité physique est intermittente et se caractérise par de
brusques changements entre des périodes de repos, d'activité intense. Ce qui rend
compte d'une difficulté d'observation et quantification d'activité physique au niveau de la
durée et de l'intensité de l'exercice.
Remarque : tous les individus ont des rythmes de vie différents comme par exemple la
quantité de sommeil, la période d'attention, …
◦
•
niveau 3 : Belley 1995, il a observé que chez les enfants pré-pubère, la durée
moyenne d'une activité physique d'intensité modérée était de 6 secondes, et pour
95 % des activités intenses, la durée est d'en moyenne 3 secondes et que ça ne
pouvait pas aller au delà de 15 secondes. Ces mesures permettent de traduire
qu'aucun temps d'exercice continue ne peut pas excéder 10 minutes de travail avec
comme moyenne périodique un temps égal à 20 secondes.
Ces éléments ont été confirmé par l'utilisation d'accéléromètres (BAQUERT, et étude
canadienne).
Il a été mis en évidence que dès les premières années de notre vie, la marche, la
course, le vélo, la natation sont des activités les plus pratiquées. Cette étude
montre également que le temps passée dans une activité physique modérée est
faiblement corrélé aux performances des capacités motrices fondamentales (sauter,
lancer, frapper, équilibre, sautiller).
Adolescence :
◦ niveau 1 : les activités physiques et leurs contextes changent de l'enfance à
l'adolescence.
23 ◄
◦
niveau 2 : entre 10 et 14 ans les patterns moteurs qui sont développées pendant
l'enfance sont intégrés et coordonnées dans des mouvements beaucoup plus
complexes et deviennent plus spécialisés dans des variétés d'activités individuelles,
collectives ou encore sportives. Par conséquent, les activités physiques deviennent
beaucoup plus structurées et moins spontanées.
Aujourd'hui, il est tout a fait clair que les activités physiques pendant l'enfance ont pour objectif
le développement des pattern moteurs. Et à l'adolescence ce sont des activités physiques qui
en fonction des comportements individuels sont liées à la santé et à la condition physique. Elles
sont progressivement prédominantes.
Les âges :
•
L'âge biologique : il est lié à l'observation des différents stades de maturation de l'individu
(osseuse, sexuelle, …). Il permet d'estimer l'âge squelettique et celui du pic de croissance.
Remarque : l'âge biologique peut être différencié de plusieurs années par rapport à
l'âge chronologique.
•
L'âge chronologique : il est liée à la naissance, c'est-à-dire que la sortie de l'enfant de
l'enveloppe maternelle marque l'âge de 0 an. Celui-ci peut poser problème car l'enfant
pourrait naître avec des développements incomplets des organes, … c'est notamment le
cas des prématurés.
L'exercice : type spécifique d'activité physique qui est donc planifié, structuré de manière
répétitive pour augmenter ou bien maintenir la condition physique5.
D'après CASPERSEN (1985), l'activité physique constitue tout mouvement corporel qui est produit
par les muscles squelettiques en se traduisant par une dépense d’énergie. C’est une série de
qualités physiques. Elle est corrélée à la santé6 ou la performance. Dans ce cadre là, elle est
quasiment similaire avec la condition physique.
II - Organisation
Certains phénomènes communs à tous les vertébrées permettent de dégagé les lois
élémentaires afin d'éclairer le programme normal de l'espèce, le programme normal de l'individu,
le programme normal de la cellule.
A - Le programme de l'espèce
L'homo sapiens a conservé son caractère archaïque qui permet au cours du temps de le
caractériser. Une théorie prend place, c’est celle de l’ontogenèse.
Remarque : l'ontogenèse est une sous partie de la phylogenèse.
5
6
Condition physique : série de qualités physiques relatives à la santé ou bien à la performance, c'est
une notion qui n’est pas synonyme de l’activité physique.
Santé : état de complet bien-être physique, mental, social qui ne consiste pas seulement en une
absence de maladie ou d’infirmité.
► 24
L’ontogenèse : ensemble des transformations par lesquelles l'individu passe d'état de zygote à
l'état dit achevé (la naissance).
Remarque : un des paramètres les plus importants de l'évolution de l'espèce est la
taille. La taille constitue un facteur adaptatif au conséquences importantes de survie au
niveau de notre espèce. Celles en effet de dissuader certains prédateurs. Rares sont
les animaux capables autant que l'homme de courir le marathon.
Une nouvelle histoire de l'homme, film
Aujourd'hui, on se retrouve sur une modification de la stature de l'homme et cela a un impact
sur les pratiques physiques (une posture engendre des prédispositions à des pratiques
physiques).
L'os sphénoïde, l'os fondamental de la base du crane, serait responsable de l'évolution de
notre posture. Au cours de l'évolution des espèces l'os c'est replié sur lui même, ce qui a conduit à
un redressement de l'espèce et à l'évolution de la mâchoire et du volume crânien.
B - Le programme de l'individu
Le programme de l'individu suis celui de l'espèce. Pour mieux le comprendre, on a mis en
place l'étude de l'organisme humain sur la base d'une étude de 600 spécimens d'embryons. Celleci a permis d'identifier 23 stades, ce sont les « stades de carnégie » qui permettent de déterminer
jusqu'à 60 jours la taille de l'embryon (cette courbe est exponentielle).
Remarque : on peut par des injections modifier un individu, par exemple une souris
normale a été comparée à une souris IGF1 à laquelle on a donné des hormones de
croissance. La souris IGF1 a une espérance deux fois moins élevée.
L'axe nerveux :
•
évolution céphalo-caudale : à partir de la 3e semaine, certaines cellules vont former une
gouttière neurale, cette gouttière va par la suite devenir un tube neural. Jusqu'à la fin du 4 e
mois de développement, les neurones se développent dans ce tube. Puis ils vont migrer
grâce à des guides qui sont produit par les cellules gliales (cellules nourricières des
neurones) pour les diriger vers l’écorce cérébrale qu'ils formeront. Au 5 e mois, l'essentiel du
système nerveux central est en place.
•
crêtes neurales : c'est des formations situées de part et d’autre du tube neural et qui vont
donner toute une série de cellules différentes et hyper-spécialisées telles que les
méninges, les cellules de la gaine nerveuse (qui vont former la myéline), les cellules du
système nerveux autonome (SNA) et tous leurs dérivés en particulier celles de la glande
médullosurrénale, les cellules pigmentaires, dermiques, vasculaires de la face, des cellules
à potentialité endocrinienne de l’hypothalamus (celles du tube digestif, de la thyroïde et du
pancréas).
L'axe de la face et du cou : à la fin de la 8 e semaine de développement, les structures
responsables de l’achèvement de la face et du cou ont également accompli l’essentiel de leur
programme. Il n’y a plus de fentes, plus de sillons, plus d’arcs branchiaux. Les ébauches oculaires
25 ◄
qui sont nées latéralement au départ se rapprochent de la ligne médiane, et une ébauche du
pavillon de l’oreille apparaît déjà et remonte progressivement pour prendre sa place définitive.
L'axe des membres : Leur ébauche apparaît sous la forme de bourgeons au tout début de la 5 e
semaine. Vers la 6e semaine, on distingue des matrices cartilagineuses qui vont préfigurer les os
des membres. Les doigts et les orteils sont séparés et les articulations se créent avec l’apparition
des trois segments de chaque membre (les deux épiphyses et la diaphyse) et ce dès la 8 e
semaine.
L'axe du pôle caudal : de la 4e à la 7e semaine de développement le cloaque se divise en une
partie postérieure (pour devenir le canal annaux-rectal) et une partie antérieure (le sinus
urogénital, il n'y a pas de séparation entre la partie urinaire et reproductrice). Cette formation est
achevée à la fin de la 8 e semaine mais le sexe du fœtus n’est pas encore discernable
extérieurement. Les organes génitaux externes dont le développement est induit par les sécrétions
du testicule ou bien de l’ovaire ne seront définitivement « sexualisés » qu’à la fin de la 12e
semaine. Au 7e mois, les testicules doivent avoir normalement achevé leur descente dans le
scrotum.
L'axe des organes internes : au début du 2e mois, les viscères sont tous à l’état d’ébauche. À la
fin de ce 2e mois, ils ont atteint leur plein développement à l’exception de l’appareil génital interne,
de l’appareil urinaire excréteur et des hémisphères cérébraux.
L'axe cardiaque : dès la 4e semaine de développement, le cœur ayant l'aspect d'un simple tube
est déjà animé de battements. En un mois, ce cœur parcourt un trajet qui lui permet de devenir un
cœur cloisonné avec déjà en place le positionnement des gros vaisseaux.
Remarque : Les modifications ultérieures apparaîtront à la naissance lorsque
l’hématose de l’enfant sera assurée par les poumons dès la section du cordon
ombilical, où il deviendra autonome.
L'axe digestif : à 8 semaines la langue est formée, l’œsophage et l'estomac ont leur place
définitive. Le fœtus avale le liquide amniotique que le rein commence déjà à sécréter. À 10
semaine le foie représente le 1/10 du poids fœtal.
L'axe pulmonaire : les lobs pulmonaires et les bronches se segmentent et les mouvements de la
cage thoracique aspirent et rejettent le liquide amniotique qui va donc contribuer au
développement des futures alvéoles pulmonaires.
Remarque : la fréquence cardiaque est inversement proportionnel au volume d'un
animal.
C - Le programme cellulaire
Aujourd'hui, il est clair que grâce aux nouveaux outils technologiques (IRM, …), la
connaissance sur le comportement de la cellule embryonnaire, se trouve largement augmentée.
Des substances inductrices transmettent d’une cellule à l’autre des messages
morphogénétiques mettant en évidence le phénomène d'organisation.
► 26
Ainsi l'embryologie se traduit par 3 phénomènes :
•
La reconnaissance cellulaire : en des points nommés jonction gap, les cellules
embryonnaires communiquent par leur membrane avec les cellules voisines. Elles
s'établissent en un temps donné et un lieu donné. Ces nombreux tunnels laissent
traverser des molécules de faible masse ce qui permet aux cellules d'échanger.
•
La multiplication des cellules : elle relève de la thérapie cellulaire versus thérapie
génique. En effet, sous certains facteurs de croissance tels que le FGF, la cellule est
capable de former des cellules du cartilages, des cellules musculaires ou encore des
cellules endothéliales des vaisseaux sanguins. Il est ainsi possible de modifier le
mécanisme de la différenciation cellulaire et par voie de conséquence celui de la
spécialisation de la cellule.
Exemple : par des injections modifiant l'expression des gênes, on a pu faire d'un
animal aquatique un animal avec des poumons.
•
La migration des cellules : elles sont directement liés à la notion de chemin qui peut être
plus ou moins long. La cellule va atteindre sa cible pour laquelle elle est programmée afin
d’acquérir sa différentiation. C'est le lieu qui détermine la fonction.
Remarque : il y a dans chaque cellule qui compose nos futurs organes des cellules qui
ont plus de pouvoirs que d’autres. Celui qui a le programme, l’ordre c’est celui qui
entraîne les autres cellules. Certaines suivent le programme, d’autres ne le peuvent
pas.
III - Croissance humaine et exercice
Il est clair que lors du développement l'enfant devient plus grand et plus lourd en augmentant
ses masses corporelles, la taille de ses organes et sa taille. Le volume cardiaque suis un pattern
de croissance comparable à celui de la masse du corps. Cependant certains segments corporels
vont grandir à des moments différents ce qui induit des changements dans les fonctions du corps.
Cette croissance est propre et spécifique à chaque individu. Cette description prend en compte
de très nombreux phénomènes qualitatifs de différenciation. La distinction quantitatif et qualitatif
n’est pas simple.
Sans élément inducteur, on ne peut pas basculer vers un autre état physiologique. Au cours du
développement post-natal, de nombreux changements de forme ont pu être décrit par le biais de
formules mathématiques simples de nature allométrique7.
Ainsi, le critère de la croissance doit se prêter à des mesures simples, précises, fidèles et non
destructibles. C’est la raison pour laquelle le critère de la taille de l’individu est prépondérant.
7
Allométrique : désignation conventionnelle, en biologie, des phénomènes de croissance différentielle
d'organes, de tissus ou d'activité, phénomènes régis par des lois mathématiques.
27 ◄
On retrouve les croissances :
•
la croissance prénatale : depuis l’œuf jusqu'à l'état achevé (naissance)
•
la croissance post-natale :
◦ petite enfance (2-3 premières années)
◦ enfance (2-3 ans à l'adolescence)
◦ adolescence (vers 10-15 ans)
•
Rythme de croissance en 4 phases :
◦ rapide dans la petite enfance
◦ ralentit puis se stabilise pendant l'enfance
◦ accélération à la puberté
◦ ralentissement jusqu'à l'age adulte
IV - Maturation et exercice
Les mécanismes centraux par lesquels l'exercice physique influence la croissance sont
difficiles à contrôlés car la synthèse et la sécrétion des hormones y compris les processus
cellulaires comme la mitose répondent à un rythme cyclique de fonctionnement.
Il existe des période de stimulation neuro-hormonale où une dépense d'énergie est élevé, et
d'autre qui vont favoriser la diminution énergétique. Il existe des cycles circadiens (journée de 24h)
pour l'insuline, mais aussi des facteur de croissance (IGF1 et 2) et des cycles biologiques
supérieures à 24h tel que le cycle menstruel chez la femme. Tous ces contrôles font que les
processus de croissance associé à une pratique physique ou sportive et leur régulation est
complexe.
Ces processus complexes vont être influencés par le type de nutrition qui est la raison pour
laquelle, l'influence de l'exercice physique intense sur le mécanisme de croissance est difficile à
séparer du mécanisme naturel de la croissance. Malgré ces limitations on peut spécifier que
l'exercice physique induit la libération de l'hormone de croissance qu'on appelle la GH qui elle
même induit la libération des IGF notamment dans plusieurs tissus tel que les muscles
squelettiques. Mais cette augmentation n'est parfois pas produite par l'hormone de croissance
mais aussi directement par l'action de l'exercice physique quelque soit l'intensité de l'exercice
physique.
A - Réponse métabolique : 1er niveau de croissance de
l'exercice
Il est difficile de différencier les effets physiologiques dues à la croissance de ceux liés à
l'entraînement. Ils peuvent être déclinés à des « changements normaux de croissance », surtout
pour les périodes pré-pubertaire et pubertaire.
Chez les enfants la capacité anaérobie est plus faible que chez l'adulte. Cela est due à la
concentration en mitochondrie dans les cellules et la capacité d'oxydation des cellules musculaires
(aérobie performante). Par conséquent, il existe quasi aucune réponse anaérobie pour la période
► 28
correspondant à celle de l'enfant. Ainsi, on valide de manière quasi immédiate qu'à tout début d'un
exercice physique, commence une activité aérobie. Cette capacité se développe jusqu'à la
puberté pour laisser place au développement pendant la puberté à cette capacité anaérobie. Ce
développement est due en grande partie à l'augmentation de la masse musculaire.
Remarque : un entraînement intense a peu d'effet sur le développement de la capacité
anaérobie pendant les périodes pré pubertaires.
Il faut donc retenir que cette capacité anaérobie se développe de manière progressive
jusqu'à la puberté avec une différenciation sexuelle. En effet, chez les garçons on note une
augmentation intense de la capacité anaérobie alors que chez les filles cela se stabilise à l'âge de
14-15 ans. Ce modèle de croissance indique ainsi un pic de capacité aérobie correspondant au
pic de croissance.
BOUCHARD et MALINA dès 1990, ils ont mis en évidence que l'entraînement de la capacité
anaérobie est difficile à mettre en place avant l'age de 10 ans.
Conclusion : dès qu'on approche les ages pubertaires, les résultats ne seront pas concordant.
Ceci est lié à la variabilité des âges chronologiques pendant cette phase où se produit ce pic de
croissance pubertaire. Conséquence, les effets de l'entraînement, s'ils existent, seront masqués
par les processus normaux de la croissance.
B - Les variables somatique : 2e phase de la croissance
La participation à des compétitions sportives et à un entraînement intense n'a pas de réelle
influence sur la taille, les longueurs et les proportions du corps ni sur la vitesse de croissance.
Cependant, il est certain que des activités physiques et sportives qui favorisent des individus à
stature peu élevée (dans le patinage artistique, la gymnastique), où encore ceux à stature très
élevé (volley et basket). Ceci renvoie donc à une sélection dans les pratiques plutôt qu'une
conséquence de la pratique vers des cas individuels.
Il y a peu d'étude longitudinale sur la taille comparée à des non sportif qui a été fait. Mais les
résultats sont concordants. Il n'y a pas de différences de taille entre les groupes de sportifs ou non,
mais il est certain que des différences de taille et de poids apparaissent entre sportifs et non
sportifs dans des études transversales. Ainsi, dans le cas de la taille ces différences sont dues à
des facteurs de sélection plus qu'aux facteurs provoqués par l'entraînement. En ce qui
concerne le poids, il va être affecté par la pratique sportive. L'entraînement intense induit une
diminution importante de quantité de graisse corporelle. Il induit aussi une augmentation de
masse corporelle et notamment de masse osseuse.
Remarque : un enfant sportif a une allure trapézoïdale, par contre chez les non sportif,
cette forme n'est visible que chez les garçons alors que chez les filles la forme est
rectangulaire.
Conclusion : la grande longueur des membres associée à la présence d'un tronc trapézoïdal
dérive d'un génotype spécifique et d'une conséquence d'une sélection pour obtenir de meilleurs
résultats sportifs mais cela ne résulte pas d'un entraînement intense.
29 ◄
C - La masse musculaire
Pendant la puberté, il se produit une augmentation intense de masse musculaire beaucoup
plus accentuée chez les garçons que chez les filles. Ceci rend encore difficile l’analyse de
l’influence que peut avoir la pratique sportive sur la masse musculaire pendant la croissance aux
âges pré-pubertaires, il n’est pas possible de déterminer si une hypertrophie musculaire due à
l’entraînement se produit en plus de celle qui est amenée par le processus de croissance.
Des études ont montré que l’entraînement à la résistance des sujets masculins de 16 ans
provoquait une augmentation significative des fibres de type 1 et 2 (lente et rapide). Au contraire,
l’entraînement de vitesse ne produit aucun changement significatif des fibres musculaires.
L’entraînement peur provoquer des changements similaires entre les individus jeunes et adultes.
D - La masse osseuse
Juste avant le stade pubertaire, on observe une augmentation de la minéralisation de l'os par
l'exercice physique, et par conséquent, de la masse osseuse complète.
Remarque : pour les sports unilatéraux tel que le tennis, on observe une minéralisation
du bras dominant plus important.
La densité osseuse du fémur est plus élevée chez des sportifs que des non sportifs. Cependant, il
est aussi souligné que l'exercice physique intense peut provoquer une déminéralisation au stade
post-pubertaire, dans le cas où l'entraînement serait associé à des déséquilibres alimentaires.
E - La maturation
Des études se sont surtout focalisées sur trois niveau de maturation (osseuse, sexuelle, et
somatique). Ce protocole doit être étudié à partir des 2 principes conceptuels que sont le timing et
le tempo. Par exemple, l'apparition des poils pubiens, où l'atteinte du pic de croissance pendant la
phase pubertaire. Ainsi, les changements hormonaux vont provoquer le début du mécanisme
de maturation, qui vont eux même traduire des changements morphologiques :
•
le pic de croissance pubertaire,
•
l'apparition des caractères sexuels secondaire (stade de Tanner),
•
changements de composition corporelle (masse maigre/grasse) et de maturation osseuse.
L'accélération de la maturation osseuse : plusieurs études ont montré que les garçons qui
pratiquent une activités physique collective ont une maturité avancée vis-à-vis des non sportifs. Au
contraire dans les activités artistiques (APS pratiqués par les filles) on observe un net retard des
maturations osseuses chez les sportives comparé à la population des non sportives.
L'accélération de la croissance pubertaire : par le billet de l'étude longitudinale, on observe que
le protocole de maturation somatique ne va pas se modifier par l'exercice physique. En effet, les
différences de taille et de niveau de maturation se maintiennent tout au long des années et ne sont
pas différentes d'une population dite normale.
► 30
Les effets sur le cycle menstruel : on observe généralement que les filles sportives ont un âge à
la ménarche plus tardif que celles qui ne pratiquent pas une activité sportive. Mais cette
différences n'est pas évidente. On doit considérer surtout :
•
le type de sport pratiqué,
•
les années d'entraînement qui précèdent la maturation sexuelle.
Les retards à la ménarche, sont de 4 types :
•
les sports qui requièrent un poids peu élevé et un grand contrôle de l'alimentation,
•
il faut un poids d'environ 48 kg qui serait en correspondance du pourcentage de masse
graisseuse supérieur à 17 % pour que la ménarche se produise.
•
La sélection d'une pratique sportive selon des facteurs anthropologique ou sociologiques.
•
Une prédisposition sociale à la pratique. Chez les filles qui présentent une maturation
précoce abandonnent plus vite la pratique sportive.
Conclusion
On peut donc traduire que l'effet réel de l'exercice physique intense sur la croissance est bien
difficile à établir, et les résultats obtenus sont eux même influencés par la méthode qui est suivie
(étude longitudinale et études transversales). Aussi, il est difficile de grouper des enfants sportif et
non sportif, car la majorité d'entre eux réalise une activité physique souvent intense. Ce qui est
requis pour une croissance adéquate. On peut donc conclure que la pratique sportive n'influence
pas de manière définitive le processus de croissance, ni même la croissance somatique, et ni la
maturation qui ne se trouve pas altérée par la pratique d'une activité physique et ou sportive.
31 ◄
Chapitre 3 : Adaptations spécifiques de l'enfant à
l'exercice aigu et chronique - croissance et APS
C'est-à-dire adaptation à l'exercice physique et l'entraînement.
I - Introduction
« L'enfant n'est pas un adulte en miniature et sa mentalité n'est pas quantitativement mais aussi
qualitativement différente de celle de l'adulte, si bien que l'enfant n'est pas seulement plus petit, il
est aussi différent » CLAPAREDE, 1937
La croissance : augmentation des dimensions corporelles. Elle est caractéristique de l'enfance et
est lié à l'interaction entre des facteurs génétiques, biologiques et environnementaux (milieu).
Elle est sous le contrôle de facteurs biochimiques et hormonaux, ils sont modifiés aux cours du
processus de croissance, cela conduit à une modulation de la capacité à s'adapter et à produire
une performance motrice.
II - Nature des processus de croissance et de
maturation
La croissance se caractérise par :
•
une augmentation de la taille du corps dans son ensemble, ou
•
une augmentation d'uniquement certaines parties spécifiques
Elle résulte de phénomènes cellulaires sous-jacents :
•
hyperplasie : augmentation du nombre de cellules
•
hypertrophie : augmentation de la taille des cellules
•
accrétion : augmentation de la quantité de substance se trouvant entre les cellules
La croissance est issue de certaines réaction de synthèse qui sont dites anaboliques, et elles sont
bien plus importantes que les réactions cataboliques.
Ainsi, au cours du processus de croissance, il est très important d'apporter les nutriments
nécessaires au développement de l'enfant. Il faut donc faire particulièrement attention à
l'alimentation.
La maturation : ensemble des changements d'un sujet tout au long de son enfance et
adolescence, ces processus vont progresser jusqu'à l'état appelé état de maturation.
On étudie plus particulièrement de la maturation sexuelle et osseuse.
On appréhendera la maturation sous 2 aspects :
•
le timing : c'est l'apparition d'un événement lié à une maturation spécifique
•
le tempo : c'est la vitesse de progression de la maturation
33 ◄
Remarque : ces deux processus sont indépendants l'un de l'autre et peuvent variés
considérablement selon les individus.
Croissance et maturation vont progressivement conduire à l'état adulte, ou mature, puis
d'autre processus vont démarrés et sont liés au processus de vieillissement.
A - Vue d'ensemble de la croissance
Lorsqu'on étudie la croissance, on peut se référer à 2 parties de l’existence :
•
la croissance étudié durant la vie fœtale, c'est la croissance pré-natale.
•
La croissance post-natale où on retrouve :
◦ la petite enfance (0-2 ans),
◦ l'enfance (2ans-adolescence),
◦ l'adolescence (vers 10-15ans ).
Remarque : l'adolescence apparaît de façon variable selon les individus, et elle est
caractérisée par une poussée de croissance et par la maturation sexuelle.
Sch Rythme de croissance générale (lymphoïde, cerveau et tête, reproduction)
Le rythme de croissance générale évolue en 4 phases :
•
rapide dans la petite enfance,
•
ralenti puis se stabilise pendant l'enfance,
•
ré-accélère à la puberté,
•
ralenti de nouveau à l'âge adulte.
Remarque : la taille d'un enfant de 2 ans est environ égal à 50 % de sa taille adulte.
En s'intéressant à la différence entre les filles et les garçons, on remarque que la courbe de
croissance va se séparer à l'adolescence.
Sch croissance H et F.
On retrouve les pics de croissances comme décrit ci-dessus, cependant on voit bien que le pic
secondaire de croissance apparaît en moyenne à 12 ans chez les filles et à 14 ans chez les
garçons. De même on voit que la fin de la croissance arrive plus vite chez les filles que chez les
garçon (16,5 ans contre 18 ans).
Remarque : durant le XXème siècle, la taille moyenne dans les pays industrialisés a
augmenté, c'est l'avance séculaire
•
La taille moyenne des femmes et des hommes en Europe de 1cm par décennie.
•
En France, de 1900 à 1960 augmentation de 0,7cm et de 1960 à 1990 de 1 à 2cm
L'avance séculaire de la taille est expliquée par l'amélioration de l'alimentation et le statut
économique et social.
► 34
B - Croissance des différents tissus
1 - Le système nerveux
La croissance du système nerveux est très importante pendant la vie fœtale. À la naissance, la
tête représente ¼ de la taille totale.
On retrouve un effet très négatif de certains comportement de la mère :
•
alcool,
•
drogue,
•
cigarette.
Ce genre de comportement est source de déficiences mentales chez l'enfant.
Sch taille tête et corps.
Il faut dans les premières années de la vie de l'enfant, contrôler l'évolution du système
nerveux. Cela se fait par une mesure du périmètre crânien. L’encéphale est l'organe dont la
croissance est la plus rapide pendant la petite enfance et l'enfance. Ce périmètre augmente très
rapidement pendant la petite enfance, ce qui traduit un développement du système nerveux. Il est
très important de le mesurer, cela permet de détecter des anomalies du développement du
système nerveux.
Le développement et la maturation du système nerveux sont soumis à l'alimentation, les
relations sociales, la sollicitation de l'environnement.
Cette croissance est très précoce puisque à l'âge de 7 ans, le système nerveux central atteint déjà
95 % des dimensions qu'il présentera à l'âge adulte.
2 - La croissance des tissus lymphoïdes (systèmes de défense)
Les tissus lymphoïdes interviennent dans les processus de défense immunitaire. La
croissance des tissus lymphoïdes est caractérisée par :
•
Augmentation très importante lors de l'enfance et période pré-pubertaire,
•
Entre 11 et 13 ans le tissus lymphoïde atteint son maximum, et à cet âge l'enfant possède 2
fois plus de tissus qu'à l'âge adulte.
3 - La croissance du système génital
Évolution avec les caractères sexuels primaires et secondaires :
•
une augmentation lente au cours de l'enfance et de la période pré-pubertaire
•
une augmentation pubertaire très rapide due à la maturation sexuelle.
Les courbes de croissances post-natale systémique, indiquent la nature différentielle de la
croissance post-natale. Elles permettent de montrer les sources potentielles de variation
(exemple conséquence de malnutrition, de surentraînement).
35 ◄
Les pics de croissance affectent la motricité de l'enfant et peuvent ainsi affecter la performance. À
l'inverse, certains sports et pratiques intensives peuvent ralentir la croissance, et engendrer un
retard de maturation.
Exemple : la gymnastique engendre des retards staturo-pondéral de 2 ans, et de la
maturation sexuelle. Cependant à l'arrêt de la pratique intensive, on observe une
reprise de la croissance et une fois adulte l'individu atteint sa taille normale (sauf
facteur génétique).
4 - Biométrie et prédiction de la performance
Biométrie : Analyse mathématique des caractéristiques biologiques d'une personne.
On observe une sélection des enfants à partir des caractéristiques biométriques des athlètes
performants adultes.
Cependant, trop de modification interviennent à la puberté (morphologique, physiologiques,
psychologiques). Les facteurs biométriques sont donc une mauvaise prédiction des
performances.
Exemple : les caractéristiques morphologiques des jeunes gymnastes ne sont pas
utilisables pour déterminer la carrière gymnique car cela dépend de facteurs, sociaux,
psychologiques et environnementaux.
III - Principales modifications de l'organisme en cours
de croissance
A - La composition corporelle
La masse corporelle (Kg) et l'évolution de la masse corporelle est très comparable à celle
décrite pour la taille.
La masse corporelle se compose de :
•
la masse grasse (tissus adipeux)
•
la masse non grasse (osseuse, musculaire, H2O, viscères), elle est souvent associée à la
masse maigre.
Au cours de la croissance, le rapport entre la masse grasse et masse maigre se modifie.
La masse grasse est stockée dans :
•
le tissu adipeux sous cutané, c'est mesurable par la méthode des plis cutanés (Durnin et
Womesley).
•
le tissus viscérale.
La méthode des plis cutanés est réalisé avec une pince de HARPENDEN avec laquelle on va
mesurer 4 plis cutanés (triceps, biceps, sous scapulaire, supra-iliaque).
On va ensuite calculer la densité corporelle (C et M constantes dépendantes de l'âge et du sexe) :
► 36
d=C−(M ×log ∑ 4 plis)
La masse grasse déduite à partir de la formule de Siri (1961) :
(( ) )
masse grasse =
Âge
4,95
− 4,50 ×100
d
Femme
Homme
C
M
C
M
17-19 ans
1,1549
0,0678
1,1620
0,0678
20-29 ans
1,1599
0,0717
1,1631
0,0632
30-39 ans
1,1423
0,0632
1,1422
0,0544
40-49 ans
1,1333
0,0612
1,1620
0,0700
Plus de 50 ans
1,1339
0,0645
1,1715
0,0779
Tableau 2: constantes de la formule de Durnin et Womersley
La masse grasse augmente rapidement de 0 à 2 ans et se stabilise de 2 à 5-6 ans, l'évolution
est identique chez la fille et le garçon. Cependant, après 8-9 ans, on retrouve une augmentation
plus rapide chez les filles. À 17 ans, la masse grasse est de 25 % chez les filles et de 18 % chez
les garçons.
La masse maigre augmente comme la masse totale, après la puberté, on a une augmentation
plus rapide chez les garçons.
La différence de composition corporelle entre garçon et filles à la puberté et d'origine hormonale.
L’œstrogène et la progestérone (hormones féminines) conduisent à une augmentation du tissus
adipeux alors que la testostérone (hormone masculine) est une hormone anabolisante et qui
augmente la masse musculaire).
Il est important de maintenir le rapport normal masse grasse / masse maigre car toute
augmentation adipeuse pendant l'enfance est très difficile à perdre, ce qui peut conduire à des
risques d'obésité.
Remarque : l'obésité est principalement due à l'augmentation des sucres cachés, des
lipides, … dans notre alimentation.
Chez l'adulte on va regarder l'IMC, et il doit être compris entre 18 et 25.
Chez l’enfant et l’adolescent, l’IMC varie en fonction de l’âge du sujet. Ainsi, il faut se référer aux
tables des carnets de santé. Ces courbes permettent ainsi de repérer le surpoids et l’obésité
infantile.
B - Croissance et maturation neuromusculaire
La croissance affecte la transmission neuromusculaire, la fonction de la jonction
neuromusculaire, et le processus de myélinisation.
Le motoneurone transmet un influx nerveux (PA = potentiel d’action) jusqu’à sa terminaison
axonale et échange avec la fibre musculaire au niveau de la plaque motrice. C’est la jonction
37 ◄
neuromusculaire, c'est-à-dire la terminaison axonale, fente synaptique et membrane de la cellule
musculaire.
À la naissance, la maturité est incomplète au niveau de la jonction neuromusculaire car il n'y a
pas assez de vésicules d’acétylcholine, ce qui engendre une « fatigue » précoce pendant
l'exercice. La contraction musculaire répétitive et donc impossible.
La maturité des jonctions est acquise à l'âge de 3 mois. Elle est complète quand on fait
démarrer une activités physique ou sportive à l'enfant. La jonction neuromusculaire n'est pas
un facteur de limitation.
Neurone
Le processus de myélinisation est donc fondamental. Il permet de développer la force et une
puissance importante. Il est illusoire d'envisager leur développement tant que le système nerveux
n'est pas mature.
C - Le volume musculaire
De la naissance à l'age adulte, on va observer des modifications qui affectent le volume
musculaire.
Au cours de la croissance on a tous observé qu'il se produit une augmentation du volume
musculaire qui est concomitante avec la force de contraction musculaire. On peut l’expliquer par 2
processus :
•
Hyperplasie : augmentation du nombre de fibres musculaires,
•
Hypertrophie : augmentation de la taille des fibres musculaires.
Au cours de la croissance les deux processus vont se succéder :
•
Jusqu'à 3 mois, il n'y a qu'une hyperplasie, par la suite, il ne peut y avoir qu'un processus
d'hypertrophie.
•
Jusqu'à la puberté, la masse musculaire est comparable chez les garçons et les filles.
Après la puberté, la taille augmente seulement si le muscle est stimulé et cette
augmentation est plus importante chez le garçon.
À la naissance, le tissus musculaire représente 20 à 25 % du poids corporel. Il peut
représenter 40 % à l'age adulte.
La masse musculaire va se développer rapidement après la puberté. La masse musculaire
adulte est normalement atteinte entre 16 et 20 ans chez les filles et vers 25 ans chez les garçons.
D - La distribution des fibres musculaires
La croissance affecte la distribution des fibres musculaires et influencent également les
processus de contractilité.
Classiquement on distingue deux grands types de fibres musculaires :
► 38
•
Type I (oxydative/aérobie/lente/rouge) : métabolisme oxydatif (dans la mitochondrie) qui
nécessitent de l’oxygène, se contractent lentement, contiennent beaucoup de myoglobine
(pigment rouge permettant de fixer l’O2, d’où l’appellation de rouge) et sont résistantes à la
fatigue (contraction longue).
•
Type II :
◦ Type II.a / intermédiaires : métabolisme oxydatif et glycolytique, contraction plus rapide
que les fibres I.
◦ Type II.b / anaérobies / blanches : métabolisme glycolytique (métabolisme anaérobie
lactique et alactique), elles se contractent rapidement, contiennent peu de myoglobine
(blanches), peu résistante à la fatigue musculaire (se fatiguent très rapidement
lorsqu’elles sont contractées).
La typologie est peu étudiée chez l'enfant car la méthode d'étude est « traumatique ». On réalise
une biopsie, c'est-à-dire qu'on récupère un morceau du muscle dont on va étudier sa composition.
À la naissance, l'enfant a :
•
Type I : 40 %
•
Type IIa : 35 %
•
Type IIb : 10 %
•
indifférenciées : 15 %
Lors des 1er et 2e années après la naissance, les types I augmentent davantage que les types
II et le nombre de fibre indifférenciées va diminuer. Ainsi, la distribution des fibres est modifiée et
cela renforce le métabolisme oxydatif.
De 8 ans à la puberté, la distribution reste stable. À la puberté on va observer une tendance de
transformation entre les fibres de type I en type II. Les modifications de distribution ont pour
objectif un renforcement du métabolisme glycolytique.
Remarque : lors de l'évolution le nombre de fibre total reste constant.
E - Le métabolisme énergétique
Le métabolisme énergétique est modifié de la naissance jusqu'à l'age adulte.
1 - Réserves en substrats énergétiques
a - ATP
ATP muscle
À la naissance
< 1 mM/kg
À 1 an
3 mM/kg
Adulte
5 mM/kg
b - Phosphocreatine musculaire
Ces réserves ont une évolution similaire à l'ATP musculaire.
39 ◄
c - Glycogène musculaire
Les capacités de stockage sont inférieures chez l'enfant que chez l'adulte (50 %).
2 - Utilisation des substrats énergétiques
a - ATP et PCr
À l'exercice, l'utilisation de l'ATP ne varie pas en fonction de l'âge, cependant il y a une
augmentation de l'utilisation de la PCr entre 11,5 ans et 15,5 ans.
b - Glycogène musculaire
La vitesse d'utilisation est inférieure chez l'enfant que chez l'adulte. Cette utilisation du
glycogène est directement proportionnelle à l'âge des sujets. Par ailleurs, l'évolution de l'utilisation
du glycogène est proportionnelle à la maturation pubertaire.
c - Le métabolisme aérobie
L'activité des enzymes du cycle de KREBS est plus élevée de 50 % à l'âge de 11 ans qu'à
l'âge adulte. Cela est directement lié à la prépondérance de fibres de type I chez l'enfant.
d - Le métabolisme anaérobie
L'activité de la phosphofructokinase (PFK) est inférieure de plus de 50 % à 11 ans par rapport
à l'adulte, et c'est en complémentarité avec l'augmentation du stockage musculaire en glycogène.
F - Le système cardiorespiratoire
Il est très important dans la mesure où il est responsable du transport de l'oxygène de
l'environnement jusqu'à nos tissus.
1 - Le cœur
Modifications anatomiques :
•
Pendant la vie fœtale, la taille du cœur gauche est équivalent à la taille du cœur droit.
•
À la naissance et pendant la croissance, le cœur gauche voit sa taille et l'épaisseur du
myocarde augmenter. Ainsi, il est plus gros que le cœur droit.
Cela s'explique du fait que le cœur gauche est responsable de la circulation systémique
(variable) et le cœur droit de la circulation pulmonaire.
Évolution de la taille du cœur :
•
naissance : 40 cm3
•
6 mois : 80 cm3
•
2 ans : 160 cm3
•
17-18 ans : 600 à 800 cm3
On va donc observer un ajustement important du débit cardiaque.
► 40
Mais le rapport volume cardiaque / poids corporel reste constant : 10 cm3 par poids de corps (kg)
DC (l/min)=FC(batt /min)×VES(l)
Age
FC
VES (ml)
DC
Naissance
140
3à4
0,5
1an
100
6ans
80
10ans
70
40
2,8 à 3
18 ans
70 (fille) 60 (garçon)
50 (filles) 60 (garçons)
3,5 à 4
Au cours de la croissance, on observe une diminution de la fréquence cardiaque et une
augmentation du VES, ce qui conduit à une augmentation du débit cardiaque (diminution de la FC
plus faible que l'augmentation du VES).
La FC et le VES sont différents entre filles et garçon à partir de la puberté.
2 - Le sang
Le volume sanguin :
•
à la naissance : 0,4 L
•
à 18 ans : pour les garçons 5 L et pour les filles 4,5 L
Les globules rouges
Millions / µL de sang
Naissance
4à5
3 mois
3
2 ans
4
Adulte
4,6 F et 5,5 G
L'hémoglobine (Hb) :
Hémoglobine
g / 100 mL de sang
Naissance (forme particulière)
20
3/6 mois
10
Adulte
16 G et 14 F
À la naissance, on retrouve des valeurs particulières. Cela s'explique par le fait que l'enfant a une
hémoglobine fœtale qui se développent pendant la croissance pré-natale, ainsi à la naissance
l'enfant présente des valeurs en nombre de globules rouges et de taux d'hémoglobine supérieures
à l'age de 2 ans.
Les différences à l'age adulte de ces valeurs s'expliquent par :
•
cycle menstruel chez les filles (perte de sang et d'hémoglobine),
•
la testostérone qui est peu produite chez la femme, ce qui engendre une plus faible
production d'EPO que chez l'homme et donc une plus faible production de globule rouge.
41 ◄
3 - Le système respiratoire
Le poids des poumons : à la naissance, les poumons pèsent 60 à 70g et à l'âge adulte, le poids
est 20 fois plus élevé.
Nombre d'alvéoles :
•
20 M à la naissance,
•
300 M à 8 ans puis reste même à l'âge adulte.
Remarque : cette augmentation du nombre d'alvéole va permettre un meilleur échange
gazeux.
Volume pulmonaire : pendant la croissance, on va observer une augmentation de tous les
volumes pulmonaires (V0, VRE, VRI, VR).
Capacité pulmonaire : pendant le processus de croissance la CV (capacité vitale), la CRF
(capacité résiduelle fonctionnelle) et la capacité pulmonaire totale augmentent.
Diapo 5.5
La ventilation
V̇ E(l /min)=FR (c /min)×VC (l)
Remarque : c/min – cycle par minute
Lors du processus de croissance, on observe une augmentation du VE par l'augmentation du VC
malgré la diminution de la FR.
La fréquence respiratoire diminue durant la croissance :
•
40 c/min à la naissance.
•
22 c/min à 6 ans.
•
17 c/min à 18 ans.
Chez l'adulte de 60 Kg, le VC est de 600 ml et la fréquence est de 16 à 20 c/min, donc le VE vaut
160-200 ml/min/Kg
Chez l'enfant de 20 Kg, le VC est de 200 ml et la fréquence est de 30 c/min, donc le VE vaut 300
ml/min/Kg
On parle d’hyperventilation relative au repos chez l'enfant.
IV - Aptitude physique aérobie et croissance
A - Méthode d'évaluation
Puissance aérobie : VO2 max, PMA.
La capacité aérobie : temps limite à 70 % de VO2 max.
► 42
le VO2 max est le débit maximal d'O2 consommé par unité de temps.
Équation de fick :
VO2 max = DCmax x (CaO2-CvO2)max avec DCmax = VESmax x FCmax
le DC traduit l'apport en O2 alors que la différence artério-veineuse traduit l'utilisation d'O2.
Les mesures directes en laboratoire se font soit sur une bicyclette soit sur un tapis roulant
(marche) avec une intensité croissante.
(sch sur intensité et exo charge croissante ; voir judo)
Il est difficile d'obtenir un pédalage régulier pour l'enfant sur un vélo (problème d'équilibre). Sur le
tapis, lors de la course on observe chez l'enfant des problèmes de motricité faussant les résultats.
Ainsi, on mesure indirectement sur le terrain avec des tests tel que le léger-boucher ou le test
de Cooper. Ces mesures indirectes sont moins fiables et par ailleurs, on adapte aux enfants les
normes des adultes, ce qui engendre des imprécisions supplémentaires.
B - Évolution au cours de la croissance
Diapo 6.1
Lorsque la VO2 max est exprimé en L/min on observe au cours de la croissance une augmentation
de ce volume. On va observer une augmentation similaire entre les garçons et les filles jusqu'à
l'âge de 12 ans, alors qu'après la puberté on va voir une augmentation plus rapide chez les
garçons (2 L.min-1 pour les filles et 3,5 L.min-1 pour les garçons).
Cette augmentation du VO2 max s'explique par l'augmentation des dimensions corporelles.
Diapo 6.2
Lorsque la VO2 max est exprimé en ml.Kg-1.min-1, il reste stable chez les garçons de l'enfance à
l'âge adulte alors qu'il diminue chez la fille à partir de la puberté. Cette différence s'explique par la
composition corporelle (c'est-à-dire que la masse grâce augmente chez la fille à partir de la
puberté, alors que chez le garçon c'est la masse musculaire qui augmente), mais également par la
quantité de globule rouge et d'hémoglobine qui est moins importante chez la fille.
Remarque : dès 20-30 ans, le VO2 max diminue. On estime cette chute à 10 % par
décennies, qui débute dès la 2e décennie chez la femme et la 3 e chez l'homme. À 80
ans, la VO2 max est d'environ 18 ml.Kg-1.min-1.
C - La réponse cardio-vasculaire au cours de la croissance
Diapo 6.3
À même VO2 max (l.min) intensité sous-maximale, le DC est très largement inférieur chez
l'enfant, ce qui s'explique par la taille du cœur qui est plus petite chez l'enfant que chez l'adulte.
43 ◄
À VO2 max, le DC est nettement inférieur chez l'enfant de par la taille du cœur (plus petite chez
l'enfant) et le VO2 max (L/min) qui est plus faible chez l'enfant également. Mais l'index cardiaque
(VO2/taille²) est préservé.
Diapo 6.4
Jusqu'à la puberté, il n'y a pas de différence entre les filles et les garçons. Au-delà, le VES des
filles est inférieur à celui des garçons. Ces différences de VES sont exclusivement dues à des
différences de taille du cœur et en particulier des ventricules (la testostérone affecte le muscle
cardiaque).
Comment avoir des DC presque semblables alors que le VES est si différent ?
Cela s'explique par la fréquence cardiaque qui est plus élevée chez l'enfant que l'adulte. En effet,
pour une VO2 donnée, la FC est nettement plus élevée chez les enfants que chez les adultes (de
45 batt/min environ).
La FCmax enfant et adolescents est d'environ 195 à 215 batt/min. Elle diminue jusqu'à l'âge adulte
de 0,7 à 0,8 batt/min par an.
La différence artérioveineuse (CaO2-CvO2) où le CaO2 est le contenu artériel en oxygène et CvO 2
est le contenu veineux en oxygène. On la mesure au niveau des muscles. C’est la différence
d’oxygène entre les artères et les veines. Elle permet d’estimer la quantité d’oxygène que le
muscle consomme.
Au cours de la croissance, pour une même VO2 le débit cardiaque de l’enfant est légèrement
inférieur au débit cardiaque de l’adulte. Donc cela voudrait dire que la différence artérioveineuse
de l’enfant est supérieure à la différence artérioveineuse de l’adulte.
Diapo 6.5
En effet, pour un VO2 de 1 L.min-1, la différence artério-veineuse de l’enfant est de 11 ml pour 100
ml de sang alors que celle de l'adulte est de 9,5 ml pour 100 ml de sang.
La différence artérioveineuse de l'enfant est supérieure à celle de l'adulte, cela signifie qu'il y a une
meilleure utilisation de l'oxygène par le muscle chez l'enfant que chez l'adulte.
D - Réponse ventilatoire à l'exercice au cours de la croissance
Ce débit ventilatoire max (VEmax) dépend de l’âge c'est-à-dire :
•
50 l/min à 8 ans,
•
70 l/min à 13 ans,
•
90 l/min à 15 ans,
•
150 à 170 l/min chez adulte.
VE = VC x FR
Pour un même VE que les adultes, les enfants ont un VC plus petit et une FR plus grande que les
adultes. Cela signifie que le VA (volume alvéolaire) est inférieur l'enfant que chez l'adulte.
► 44
Le VA permet de déterminer l’importance de la ventilation alvéolaire, ce qui traduit la façon dont les
alvéoles sont ventilées et c'est ce qui conditionne les échanges gazeux.
Chez adulte : VE = VC * FR
VE1 = 0,6 x 10 = 6 l/min
VE2 = 0,2 x 30 = 6 l/min
VA = VE – (VD x FR) où VD est le volume d’espace mort anatomique (≈ 0,15 L).
VA1 = 6 – (0,15 x 10) = 4,5 l/min
VA2 = 6 – (0,15 x 30) = 1,5 l/min
Ainsi pour un VE identique, le VA est différent.
Chez l'adulte, les différentes stratégies ventilatoires (VC et FR) ont des répercussions sur le VA.
Pour optimiser la ventilation alvéolaire, il faut augmenter le VC et diminuer la FR.
Chez l'enfant, pour un même VE que les adultes, le VC est plus petit et la fréquence respiratoire
est plus grande mais les échanges gazeux restent corrects car ils ont un petit espace mort
anatomique. L'augmentation de VEmax quand l'âge augmente se fait par une augmentation du
VCmax qui est largement supérieur à la diminution de la FRmax.
E - Les facteurs limitant de la VO2 max au cours de la
croissance
Les facteurs limitant de la VO2 max se retrouve soit au niveau :
•
du transport de l’O2 (respiratoire, cardiaque),
•
de l’utilisation de l’O2 (muscle).
Au niveau respiratoire :
Est-ce le facteur respiratoire qui limite la VO2 max ?
Non car la VEmax lors de l’exercice est inférieur à la VEmax théorique.
Au niveau cardio-vasculaire :
•
Le VES a atteint un plateau bien avant la VO2 max car la taille du cœur limite le VES.
•
La FC diminue au cours de la croissance donc en fait à tout âge, le cœur est un facteur
limitant majeur.
Au niveau du muscle :
Pour une VO2 donnée, la différence artérioveineuse en O 2 est supérieure chez l’enfant
comparativement à l’adulte. Cela signifie que l’utilisation d’O2 par le muscle n’est pas un
facteur limitant de la VO2 max au cours de la croissance.
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V - Effet de l'entraînement sur l'aptitude physique
aérobie
Existe-t-il une adaptation physiologique à l'entraînement chez des enfant pré-pubères ?
A - Étude 1
Des enfants pré-pubères ont subit un entraînement d'une durée de 8 semaines sur bicyclette avec
une fréquence de 3 séances / semaines. L'intensité de la séance est supérieure à 80 % de la
FCmax. Suite à cet entraînement, on mesure l'évolution de la VO2 max.
Il a été montré que cet entraînement à permit une augmentation de 8 % du VO2 max.
B - Étude 2
On fait subir 13 semaines d’entraînement aérobie avec des filles et des garçons pré-pubères. Cet
entraînement demande une intensité supérieur à 80% de la FCmax et ceci 3 fois par semaine
durant 60 à 75 minutes.
VO2 max (ml/Kg/min)
Amélioration %
Avant
Après
Filles
38
42
9%
Garçons
47
49
4%
En comparaison, pour un même entraînement les adultes ont eu des gains bien supérieurs à ceux
mis en évidence dans cette étude.
Qu’en est-il des enfants ou adolescents qui s’entraînent de façon intense ?
Diapo 6.6
Les nageurs (10 à 16 ans) on remarque que la VO2 max est plus élevée que chez les sédentaires. Ils
s'entraînent 14 h/semaines, mais l'augmentation la plus marquée se révèle entre 13/14 ans.
Comment se fait l’augmentation de la VO2 max ?
Théoriquement par une augmentation de DC ou une augmentation de la différence
artérioveineuse.
Chez des garçons de 13 ans qui sont cyclistes et qui s’entraînent depuis deux ans de 2 à 3 fois par
semaine pendant 1h30 à 2h sont comparés à des non sportifs.
Cyclistes
Contrôles
60 +/- 6
47 +/- 6
Repos
59 +/- 6
44 +/- 9
Max
76 +/- 6
60 +/- 11
VO2 max (ml/Kg/min)
VES index (ml/m²)
► 46
Diapo 7.1
L'augmentation de la VO2 max après entraînement en endurance chez la fille et le garçon est
du à l'augmentation du VESmax.
Il existe une adaptation physiologique à l'entraînement chez des enfants pré-pubères si :
•
le volume d'entraînement est suffisant (3 à 5 séances/semaine)
•
l'intensité de l'entraînement est suffisamment importantes,
ce qui conduit à une augmentation du VO2 max.
Conclusion :
L'augmentation de la VO2 max après l'entraînement aérobie chez l'enfant (fille et garçon) est
lié uniquement à l'augmentation du VESmax.
Quel est l'intérêt d'un entraînement aérobie chez l'enfant ?
Pour les enfants pré-pubères, il y a peu d'intérêt car la VO 2 max est relativement augmentée. Par
ailleurs, il est peu modifiable car il est généralement assez bon (45 à 50 ml/Kg/min).
Pour les enfants pubères, cela dépend du niveau de la VO2 max et de la pratique sportive. C'est-àdire que si l'enfant a déjà une VO2 max élevé, il va être difficile de l'augmenter d'avantage.
VI - Aptitude physique anaérobie et croissance
A - Évaluation de l'aptitude anaérobie
La grande différence avec l'aérobie, c'est qu'il n'existe pas d'accès direct. On peut seulement
mesurer la puissance mécanique externe développée au cours de l'exercice.
L'épreuve force-vitesse est un test sur une bicyclette à poids. Au cours de l'exercice on
augmente les charges, et pour chaque pallier on réalise un sprint de 6 secondes, et on prend 5
minutes de récupération passive.
Diapo 7.2
Le Wingate test qui se réalise aussi sur un vélo consiste en un seul sprint de 30 secondes contre
une force de freinage qui est constante.
Diapo 7.3
B - Évolution au cours de la croissance
Diapo 7.4
La puissance maximale augmente au cours de la croissance grâce à l'augmentation de la
masse musculaire. Par ailleurs, on observe que les différences entre garçons et filles
apparaissent à la puberté.
Remarque : la puissance maximale est atteinte vers 25 ans.
47 ◄
Diapo 7.5
Normalisée par le poids la puissance maximale augmente toujours, ce qui est différent de la VO 2
max. Il y a donc un autre facteur que le poids qui intervint.
Les autres facteurs sont les caractéristiques contractiles musculaires. En effet au cours de la
croissance, on observe une évolution des propriétés contractiles du muscle.
L'amélioration des caractéristiques contractiles musculaire permet d'améliorer la puissance (=
force x vitesse).
La force augmente grâce à l'augmentation de la section du muscle et le nombre de
myofibrilles permit notamment par la testostérone et la GH (hormone de croissance). Il y a une
corrélation entre le testostérone est la puissance maximale.
La vitesse augmente grâce à l'augmentation de contraction, l'augmentation des fibres de type
glycolytiques, l'augmentation de la longueur des fibres (nombre de sarcomères en série), et la
maturation des la glycolyse.
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