Muscles et leur fonctionnement
Brûler des kilojoules
Pour accomplir leur tâche, les muscles brûlent le glucose sanguin, leur source d’énergie principale, à un rythme accéléré. L’effort fait baisser la concentration de glucose dans le sang, ou glycémie. Cette baisse rapide alerte le pancréas et l’hypothalamus, au cœur du cerveau. De la valeur normale de 0,9 g par litre de sang. Il est important qu’il ait toujours ce minimum de glucose en circulation, car c’est l’irremplaçable combustible du cerveau: si la glycémie descend trop, tout s’éteint.
Le pancréas déverse immédiatement dans la circulation du glucagon, une hormone. Par le sang, le glucagon atteint le fois, sa cible principale…
De son côté, l’hypothalamus envoie des signaux nerveux aux glandes surrénales. Celles-ci, juchées sur les deux reins, déchargent alors dans le sang les hormones de l’urgence : l’adrénaline et la noradrénaline. Se déployant dans tout l’organisme, elles orchestrent un branle-bas de combat. Comme le glucagon, elles mobilisent les réserves de glycogène du foie, mais aussi celles, plus discrètes, cachées dans les muscles. Ceux-ci ne son pas aptes à utiliser efficacement le glycogène. Sous les ordres de l’adrénaline et de sœur, ils le consomment de façon incomplète et rejettent dans le sang des molécules d’acide lactique pleines d’énergie non utilisée, vrai gaspillage biochimique. Le foie se chargera de les recycler en glucose lorsqu’elles lui parviendront.
Les deux hormones font aussi augmenter le rythme et la force des battements cardiaques ; elles provoquent une dilatation des vaisseaux sanguins des muscles, du cœur et des poumons, et une constriction de ceux de la peau des muqueuses, des reins et du système digestif. Ainsi, le sang est dévié vers les organes qui en ont le plus besoin.
Le glycogène entreposé dans le foie et les muscles n’est pas inépuisable il fait tout au plus 150 g. Au bout d’une dizaine de minutes d’exercice, avant que ce glycogène soit épuisé, le corps, grâce au glucagon, à l’adrénaline et à la noradrénaline, commence à exploiter les graisses. Dans les tissues adipeux, ces hormones stimulent la dégradation des lipides et leur relâchement dans le sang comme source alternative de l’énergie. En passant dans le foie (encore lui!), ces lipides sont convertis en glucose par des réactions biochimiques regroupées sous le terme de néoglucogenèse (littéralement: création du nouveau glucose).
Note: Le foie et l’énergie
Les surplus de glucose des précédents repas sont stockés dans le foie. Ces molécules de glucose sont liées les unes aux autres comme les wagons et forment de longs trains appelés glycogène. Pour libérer du glucose dans le sang, ces chaînes doivent être défaites, et c’est là qu’agit le glucagon. Il déclenche la glycogénolyse, la rupture des chaînes de glycogène et la libération de glycogène dans le sang. Chaque molécule de glucagon peut susciter le déversement de 100 millions de molécules de glucose. Il vaut mieux, avant une activités d’endurance, s’offrir des repas riches en glucides (pâtes, riz, céréales, etc.) afin de remplir les réserves de glycogène.
Évacuer la chaleur
Après plusieurs minutes d’effort, les muscles surchauffent. Comme toute machine énergivore, ils sont imparfaits et ne peuvent transformer que 25% de l’énergie en mouvement utile, le reste se perdant en chaleur. C’est le moment d’enlever blouson et gros chandail, à moins d’être équipé d’un coupe-vent de Gore-Tex. La couleur du t-shirt qui se trouve en dessous a son importance. Le blanc a l’avantage de réfléchir les rayons du soleil mieux que ne le ferait la peau qui en absorberait la majeur partie.
Cette réduction de chaleur arrive quand même un peu tard car, à l’intérieur du corps, une augmentation de température serait néfaste. En effet, au-delà de l’inconfort, une chaleur élevée risque de dénaturer les protéines nécessaires à la vie des cellules. C’est ce qui arrive à l’œuf qu’on a plongé dans l’eau bouillante: les protéines d’un œuf à la coque ont été dénaturées et se sont solidifiées. Pour nous éviter de devenir un aventurier à la coque, le thermostat interne, dans l’hypothalamus, ne tolère aucun écart de plus d’un degré de la température normale qui est 36,8 degrés C. Il a donc pris les mesures appropriées. D’abord, par des influx nerveux bien dirigés, il a détendu les muscles des vaisseaux sanguins cutanés. Ceux-ci se sont dilatés et une grande quantité de sang a afflué de l’intérieur du corps vers la surface, ce qui favorise les échanges de chaleur avec l’air ambiant. La peau agit comme le radiateur d’une voiture: elle dissipe la chaleur du moteur dans l’air, en la transportant dans le liquide de refroidissement. Cet afflux de sang en surface donne à la peau un teint rosé.
L’hypothalamus a ensuite intimé l’ordre aux glandes sudoripares de sécréter de la sueur. Le but : répandre de l’eau sur la peau. L’évaporation de l’eau nécessite de l’énergie, la chaleur de vaporisation. Lorsque l’eau s’évapore de la surface du corps, elle entraîne donc une perte de chaleur. Chaque gramme d’eau qui s’envole prélève 2,43 kJ (kilojoule) de chaleur. Cela représente, pour deux ou trois heures de transpiration, autant d’énergie qu’en consomme une ampoule de 100 W pendant 24 heures. De la même façon, la respiration accélérée à l’avantage de refroidir l’intérieur, car à chaque expiration, un peu de vapeur d’eau s’envole (le petit nuage qui se forme quand on respire l’hiver).
Chez certaines personnes, les mécanismes d’évacuation de chaleur sont très prononcés : leur visage ruisselle de sueur et devient aussi rouge qu’un homard. Ces amateurs de plein air présentent souvent un poids et un volume plus importants que la moyenne, mais la surface de peau n’augmente pas proportionnellement. Un marcheur peut par exemple avoir un volume 1,5 fois supérieur à celui de son compagnon de marche, mais une surface de peau seulement 1,3 fois plus grande.
Le corps de ce marcheur est alors relativement moins exposé à l’air ambiant que celui de son compagnon, ce qui restreint les échanges avec l’extérieur. Il doit donc faire des efforts plus grands pour évacuer la chaleur. (Sans compter qu’avec une masse musculaire plus grande, il produit au départ plus de chaleur). On dit alors que son rapport surface/volume est plus petit que celui de son copain.
Le rythme respiratoire
Les muscles tirent leur énergie de la combustion de lipides, de glycogène musculaire et de glucose sanguin. L’oxygène (O2), de l’air est indispensable pour libérer l’énergie du glucose au cœur des cellules. Le rôle du système respiratoire est de prélever l’oxygène dans l’air et d’y rejeter de gaz carbonique (CO2), inévitable déchet des réactions énergétiques. Plus l’activité est intense, plus les besoins en O2, et la production de CO2 sont importants et plus la respiration doit s’accélérer. Comment les poumons et la cage thoracique savent-ils qu’ils doivent travailler plus fort?
Habituellement, l’augmentation du gaz carbonique dans le sang est un puissant stimulus pour accélérer la respiration. C’est ce qui arrive lorsqu’on retient son souffle longtemps. Mais lors d’une activité physique, le rythme respiratoire s’accélère avant la hausse de CO2, comme si les poumons pouvaient prévoir ce qui s’en vient. En fait, le tout est sous régulation nerveuse et l’accélération de la respiration est une réponse aux stimuli psychiques (la préparation mentale à l’exercice) et aux influx nerveux envoyés par « des détecteurs de mouvements », les propriocepteurs, situés dans les muscles, les tendons et les articulations. Par la suite, l’analyse du CO2 sanguin par l’hypothalamus ajustera plus finalement le rythme respiratoire.
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