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Trajet de l’oxygène en course à pied

Lors d'un effort de longue durée, la quantité d’oxygène disponible par les cellules musculaires (donc le muscle)influence directement la performance. Pour y parvenir l’oxygène doit franchir différentes étapes. Seule une molécule d’oxygène sur 10 entrant dans les poumons sera utilisée par le muscle. Voici son parcours

entrainement course à pied

De l’atmosphère aux poumons

Le rôle des poumons est d’assurer l’approvisionnement de l’organisme en oxygène et d’évacuer le dioxyde de carbone (déchet résultant de la production d’énergie nécessaire à la contraction musculaire). La régulation de la ventilation est assurée par des capteurs qui mesurent le taux de dioxyde de carbone dans le sang, au niveau des artères. Si le taux est trop élevé, les capteurs donnent l’information à l’organisme, qui réagit en sollicitant les muscles respiratoires afin d’augmenter la ventilation. Ainsi le volume d’oxygène entrant dans les poumons augmente.

Le débit ventilatoire progresse avec l’entraînement. Mais cet aspect ne semble pas étroitement lié à l’amélioration de la performance en endurance.

Des poumons au sang

Les poumons se présentent comme un arbre pris à l’envers .En haut se trouve le tronc (la trachée), puis des ramifications de plus en plus petites (les bronches) qui aboutissent à des milliers de feuilles (les alvéoles pulmonaires).Les alvéoles pulmonaires sont des millions de petites poches dont l’extrémité baigne dans le sang. De fines membranes séparent les deux milieux.

Quand l’oxygène inspiré atteint les alvéoles pulmonaires, il transverse alors la fine membrane pour se diffuser dans le sang. Au repos, seul un tiers environ de l’oxygène amené au niveau des poumons passe dans le sang. Les deux autres tiers sont rejetés lors de l’expiration.

Il semble que l’entraînement améliore la capacité de transfert des gaz entre l’air et le sang, notamment grâce à une meilleure perfusion des alvéoles pulmonaires Elles trempent davantage dans le sang. En augmentant ainsi la surface de contact les échanges s’en trouvent facilités. La quantité d’oxygène absorbée est plus importante.

Dans le sang

Une fois dans le sang l’oxygène est transportée selon deux moyens différents

1 - Par dissolution

Le sang est composé essentiellement d’eau et de plasma. L’oxygène est capable se diffuser dans ce liquide. L’oxygène dissout représente une quantité négligeable pour l’organisme. Elle a cependant l’avantage d’être très facilement utilisable par les cellules.

2 - En utilisant un transporteur appelé l’hémoglobine

L’hémoglobine est une protéine capable de fixer l’oxygène. Elle sert de système de transport pour plus de 95% de l’oxygène. Le lien qui unit les deux éléments est relativement lâche et adaptable selon les conditions du milieu. Plus le milieux est concentré en oxygène (comme au niveau des poumons) plus l’oxygène tend à s’attacher à l’hémoglobine. Plus le milieu est déficitaire (comme au niveau des muscles en activité) et plus il tend à se détacher. D’autres facteurs comme l’acidité ou la présence de dioxyde de carbone facilitent le largage de l’oxygène. L’entraînement ne semble pas améliorer la qualité du ‘’transporteur’’. Dans l’organisme l’hémoglobine est présente dans de petites cellules rouges: les globules rouges. Les globules rouges ne peuvent se déplacer par leurs propres moyens. Ils sont mus par un système extérieur : la circulation sanguine.

La circulation sanguine

L’acheminement du sang vers les muscles, est assuré par le système cardio-vasculaire. La partie concernant le fonctionnement du cœur est abordé dans le chapitre fréquence cardiaque

Le sang est amené des poumons (où il a été enrichi en oxygène) vers le cœur (via la veine pulmonaire). Il rentre dans les cavités cardiaques, pour y être expulsé ‘’violemment’’ vers un système d’irrigation présentant une organisation comparable à celle des poumons. Le sang emprunte d’abord une grosse artère pour ensuite passer dans des vaisseaux plus fins, avant de finir son voyage ’’aller’’ en utilisant un réseau de capillaires encore plus fins (Ils forment dans l’organisme un réseau de 100 000kms) Leur paroi est si fine que les gaz et les nutriments diffusent librement au travers.

A proximité des cellules musculaires, le milieu est déficitaire en oxygène .Son niveau de concentration est faible. Alors, l’oxygène transporté par l’hémoglobine se détache, traverse la fine paroi des capillaires et se retrouve dans un liquide appelé la lymphe. Les cellules musculaires baignent dans ce liquide. L’oxygène est presque arrivé à sa destination finale. Il ne lui reste plus qu’à entrer dans la cellule et y être utilisé.

Même dans des conditions extrêmes, tout l’oxygène ne se libère pas. Une partie reste accrochée à l’hémoglobine et retourne vers le cœur et les poumons.

Au passage le sang s’est chargé du dioxyde de carbone afin de l’envoyer vers les poumons pour qu’il soit évacué dans l’atmosphère. Le sang est donc saturé en oxygène à l’aller, et de dioxyde de carbone au retour.

L’entraînement en endurance permet un développement plus important du réseau de capillaires. Les cellules des athlètes entraînés sont donc plus irriguées que celles des sédentaires. La capacité de diffusion de l’oxygène des globules rouges (hémoglobine) jusqu’aux cellules s’en trouve améliorée

A l’intérieur des cellule

A l’intérieur des cellules l’oxygène est pris en charge par une protéine proche de l’hémoglobine : la myoglobine. Cette myoglobine amène l’oxygène à sa destination finale: la mitochondrie. La mitochondrie est le lieu de production d’énergie de la cellule. C’est l’endroit où la cellule fabrique l’énergie nécessaire à la contraction musculaire. Cela se produit sous l’effet de substances chimiques appelées les enzymes. Avec l’entraînement les enzymes favorisant la production d’énergie au sein de la cellule voient leur densité s’accroître. Les mitochondries verraient aussi leur nombre se multiplier et leur volume augmenter.

Bibliographie

Courir en harmonie - Cyrille Gindre, édition Volodalen, 2005
Physiologie et méthodologie de l'entrainement - Véronique Billat, édition De Boek, 2nd édition, 2003

Liens externes

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Gilles Dorval

Ecrit par Gilles Dorval
Entraîneur course hors stade 3eme degré FFA
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