Dans
le domaine sportif, un athlète cherche constamment à améliorer ses
capacités physiques. Cependant un organisme n'est capable de
supporter qu'un certain niveau de
contraintes au-delà duquel il peut se détruire. Il possède des
seuils physiologiques à l'image du moteur de la voiture avec une
zone rouge dans laquelle il ne faut pas rester trop longtemps au
risque de le « casser ». Les caractéristiques physiques
de chaque sportif sont donc à prendre en compte pour éviter
d'atteindre cette zone rouge. Nous analyserons donc dans un premier
temps les facteurs physiques intervenants dans la pratique d'un
sport, puis comment les faire évoluer et enfin déterminer les
limites de cette évolution.
A/
Les
facteurs physiques intervenants dans la pratique sportive et la
réalisation de performances sportives
1. Le système osseux
1. Le système osseux
Le
squelette humain est constitué de 206 os (os longs, plats et
courts).
L'os
est un élément dur, rigide et très minéralisé. Il est constitué
de tissu spongieux recouvert à sa périphérie de tissu compact. Il
est composé de deux tiers de fibres dures, de protéines tel que
l’osséine qui est elle même composée d’éléments minéraux
comme le calcium ; le tiers restant est composé de cellules
vivantes, qui permettent entre autre le renouvellement du tissu
osseux. Tout cet ensemble est recouvert d’une sorte de peau qui se
nomme périoste.
2.
Le système musculaire
Le
corps humain est composé de 600 muscles, sans eux les mouvements
seraient impossibles.
Le poids des muscles représente la moitié du poids total du corps
humain. Dans notre corps il existe trois types de muscles : cardiaque
(il s’agit du cœur), lisses (ils interviennent dans l’ingestion
de nourriture, ou lors de l’accouchement pour faire descendre le
bébé), striés (ils sont fixés aux os et permettent les
mouvements).
Nommé
également circulation sanguine, c’est un circuit fermé à travers
lequel le sang transporte des nutriments et du dioxygène. C’est
donc grâce à ce système composé de nombreux vaisseaux et organes
que les cellules reçoivent les ressources nécessaires à leur
fonctionnement. Le cœur est au centre de ce circuit. Souvent
assimilé à une pompe, il travaille avec les poumons pour propulser
dans l’organisme du sang riche en oxygène et
«recharger»
le sang pauvre. Les muscles, par exemple, peuvent alors fonctionner
correctement.
Plusieurs
indices existent au sujet du système cardio-vasculaire tels que la
fréquence cardiaque, le volume d’éjection systolique, le débit
cardiaque et l'on s'intéresse aussi à la VO2 max.
a)
La fréquence cardiaque (FC)
La
fréquence cardiaque désigne le nombre de battements par
minute nécessaire au cœur pour pomper le sang à travers
tout l’organisme. Plus ce chiffre est bas, plus le sportif est
avantagé pour plusieurs raisons :
•
Moins
de battements pour un même transport de ressources fatigue moins le
sportif, il est alors plus endurant.
•
Cela
permet de former une certaine réserve d’énergie. Par exemple,
grâce à cette endurance, un sportif peut effectuer un effort vif et
violent sans avoir par la suite des problèmes.
• Le
cœur récupère alors plus vite, l’organe est plus rapidement prêt
pour un nouvel effort.
b)
Le Volume d’Ejection Systolique (VES)
Cette
notion va de pair avec la fréquence cardiaque. Elle
représente le volume de sang éjecté
dans
l’organisme à chaque battement de cœur.
Le VES dépend d’une multitude de facteurs, notamment de la taille
du cœur,
de son remplissage, de la force et de la durée de la contraction et
de la
résistance
à l’éjection du sang
dans
la circulation.
Naturellement,
plus de sang signifie plus d’oxygène et de nutriments transportés
dans les artères pour aboutir aux organes, qui peuvent alors faire
un effort plus violent.
c)
Le débit cardiaque
Le
débit cardiaque
est le volume
de sang expulsé
par
chaque ventricule
par
minute.
Il est égal au produit de la fréquence cardiaque par le volume
d’éjection systolique. Il est exprimé en l/min ou ml/min.
Cet
indice est donc lié aux deux indices précédents.
C’est
une valeur peu significative puisque idéalement, une fréquence
cardiaque est basse et le volume d’éjection systolique est élevé.
On trouve donc une valeur moyenne, qui est similaire chez les sujets
sédentaires et entraînés. C'est pour cela que l'on compare
généralement seulement les deux premiers indices.
d)
La VO2 max
La
VO2 Max est la capacité maximale d’O2 que l’organisme
peut prélever dans l’air, transporter et consommer par
unité de temps. Pour indice, un sujet sédentaire a pour VO2 Max
50mL/min/kg.
B/
Comment
faire évoluer ces facteurs physiques qui limitent la pratique
sportive et la réalisation de performances sportives ?
1. Les systèmes osseux et musculaires
1. Les systèmes osseux et musculaires
Les
muscles squelettiques et le muscle cardiaque forment ensemble la
classe des muscles striés du squelette qui sont dotés de fibres de
deux types que selon le sport pratiqué le sportif va devoir
développer pour augmenter ses performances:
•
Les
fibres « lentes »,
type I, sont fines, elles sont utilisées pour l'endurance car peu
fatigables, on les développe lors de la pratique du cyclisme ou de
la course à pied par exemple.
•
Les
fibres « rapides »,
type II, produisent plus de puissance pendant de courtes impulsions,
elles peuvent se contracter rapidement et sont plus sensibles à la
fatigue. Celles-ci
sont les plus volumineuses. C'est pourquoi entre autre les sprinters
ou les culturistes entraînent principalement ces fibres pour
augmenter leur volume musculaire.
2.
Le
système cardio-vasculaire
a)
La fréquence cardiaque
La
fréquence cardiaque baisse progressivement avec l’entraînement
régulier et progressif du sportif.
Ainsi le sportif est plus endurant car son nombre de battements par
minute va diminuer pour un même transport de ressources, il
constitue donc une réserve d'énergie qui lui permet d'effectuer un
effort vif et violent. De plus son cœur récupère plus vite et il
est prêt plus rapidement à un nouvel effort.
b)
Le Volume d’Ejection Systolique (VES)
Chez
l’homme il est proche de 100 ml (il varie entre environ 70ml au
repos et 150ml chez le sportif en plein effort). Un entraînement
à long terme permet d'augmenter le VES ce qui signifie
plus d'oxygène et de nutriments transportés donc le sportif peut
faire des efforts plus violents.
c)
La VO2 max
Cette
valeur augmente avec l’entraînement. La paroi du ventricule gauche
du cœur épaissit : la cavité est donc vidée plus complètement.
Cela permet alors d’éjecter plus d’O2 par battement de cœur.
C/
Quelles
sont les limites de ces facteurs physiques et de leur évolution?
1.
Les
limites du système osseux
Le
record du saut en longueur et hauteur ne pourrait dépasser 9 mètres
et 2.50 mètres car la force d'impulsion au moment de l'appel serait
telle qu'elle briserait le col du fémur de l'athlète.
La
limite est donc la fracture qui est la plupart du temps une rupture
violente d’un os ou d’un cartilage dur à la suite d'un choc.
Cependant, chez les sportifs de hauts niveaux, on peut relever des
fractures dites de « fatigue », qui elles sont la conséquence de
microtraumatismes répétés. Il faut consulter le plus rapidement
possible un médecin. La pose d’un plâtre est souvent
indispensable. Selon l’os touché et la gravité de la fracture,
une intervention chirurgicale peut être nécessaire. La guérison
dépend de l’âge et nécessite souvent une période de
rééducation.
Fractures
post-traumatiques:
Elles
apparaissent suite à un accident violent, après un choc direct sur
l'os à l'endroit de la fracture ou après torsion importante à
distance du foyer de la fracture.
Il
peut y avoir apparition d'un hématome le jour-même ou le lendemain.
Bilan
post-traumatique chez un snowboarder, fracture à multiples fragments
du talus désignée par la flèche bleue (Os articulant avec le tibia
et le péroné, situés dans les membres inférieurs). Un os a été
déplacé dans le choc au niveau de l'articulation (flèche rouge).
Fractures
de fatigue:
Ces
fractures apparaissent au cours d'efforts très prolongés associés
à des micro-traumatismes répétés.
Fractures engageant le pronostic vital:
Ce
sont des fractures touchant des gros os tel le fémur pouvant causer
la perte de sang, de l'ordre de plusieurs litres. Ce sang reste
cependant invisible, tout se passe à l'intérieur c'est une
hémorragie interne, ce qui nécessite une mise sous perfusion. Seule
la réduction de la fracture peut arrêter l'hémorragie. Il y a
aussi les fractures des côtes qui peuvent être dangereuses pour les
poumons. Les fractures vertébrales peuvent entraîner des
paralysies. Enfin les fractures de crâne peuvent engendrer des
comas.
Les
fractures sont sans doute les lésions osseuses les plus connues,
mais il existe également d’autre types de lésions tel que les
périostites (du nom de la surface de l’os : le périoste)
celles-ci sont en réalité des douleurs qui touchent l’intérieur
du tibia, elles sont présentent chez un grand nombre de sportifs.
Les
os sont reliés entre eux par des ligaments et les muscles sont
attachés aux os par des tendons. On comprend alors facilement que
sans les os, il n'y aurait pas de mouvement... On peut alors dire que
les os sont à la base du fonctionnement de nos muscles. La rupture
d'un os entraînerait donc leur dysfonctionnement.
2. Les limites du système musculaire
Les
blessures musculaires ont généralement lieu en début ou en fin
d'exercice suite à un mauvais échauffement, ou une mauvaise
technique de préparation physique, un entraînement excessif ou
insuffisant. Suite à de la fatigue, un déficit de souplesse du
muscle. Suite à des mouvements brusques, violents et non-coordonnés,
par un coup direct avec un objet dur; En raison d'un effort trop
intense et prolongé, par une blessure antérieure
mal guérie ou encore par un matériel d'entraînement inadapté.
Il
existe différents types de blessures au niveau musculaire :
-La
crampe musculaire :
C'est
une contraction douloureuse, involontaire et passagère d’un ou de
plusieurs muscles. Elle peut survenir au repos ou à l’effort. Les
crampes pour un sportif sont un signe d’épuisement. Si l’étirement
du muscle concerné soulage la crampe, celle-ci risque de revenir
rapidement. Le meilleur traitement consiste en fait à prévenir
l’arrivée de la crampe en s’échauffant bien et en buvant
suffisamment d’eau. Une crampe persistante est appelée
contracture.
-La
contracture :
Elle
survient non pas pendant l'effort mais après, elle peut même
apparaître le lendemain. Une contracture est en réalité le muscle
qui ne retrouve pas sa longueur normale, mais il ne subit pas de
lésions.
-La
courbature :
Elle
apparaît lorsque l'on débute une activité sportive ou que l'on n'a
pas su s'arrêter à temps. Elle se manifeste généralement le
lendemain et peut durer deux à trois jours. Pour éviter les
courbatures, il faut boire de l'eau et surtout savoir doser ses
efforts
-La
contusion musculaire :
Elle
est la conséquence d’un coup reçu sur un muscle en phase de
contraction. Elle se manifeste par une douleur musculaire localisée
au point d’impact, de l’enflure et une ecchymose (épanchement de
sang sous la peau consécutif à une rupture des vaisseaux), qui est
d’autant plus importante et profonde que le choc est fort.
-La
déchirure :
C'est
le muscle qui peut parfois se rompre totalement, c'est un accident
très grave devant parfois être opéré. La déchirure est due à un
dépassement des possibilités physiologiques du muscle. Dépassement
souvent causé par un geste incorrect en particulier dans son
amplitude, la douleur ressentie est soudaine et comparable à un
coup de poignard. L'athlète ne peut plus bouger. Un hématome
apparaît puis un gonflement ou un œdème.
-L'élongation :
Elle
survient pendant l'exercice, la douleur n’est généralement pas
très importante. Un symptôme est l'impression d'un étirement du
muscle, ce qui n'implique pas l'arrêt de l'effort mais simplement
l'obligation de le limiter. C'est l'inverse de la contracture, où le
muscle a été au-delà de ses possibilités d'étirement.
-Le
claquage :
Il
se ressent en plein effort, il est douloureux et son apparition est
brutale. Ce qui se passe au niveau anatomique, ce sont en réalité
des lésions au niveau des fibres musculaires. Dès l’apparition
des symptômes il faut immédiatement arrêter l’effort et se
reposer, il faut également mettre de la glace; en revanche les
massage et la chaleur risquent de faire plus de mal que de bien.
3.Les limites au niveau ligamentaire
3.Les limites au niveau ligamentaire
-L'entorse
Elle
est due à un étirement violent des ligaments, souvent au niveau de
la cheville ou du genou. Elle provoque une vive douleur accompagnée
d’un gonflement. Elle nécessite l’immobilisation et la
consultation rapide d’un médecin. Généralement, l’entorse
n’est pas grave et guérit d'elle-même au bout d’une dizaine de
jours. Le risque, pour le genou notamment, est la déchirure des
ligaments. Dans ce cas, l’opération chirurgicale est presque
toujours nécessaire et la reprise d’un sport ne peut intervenir
avant trois à six mois minimum.
-La
tendinite
Elle
représente une douleur articulaire. Il s’agit de l’inflammation
d’un tendon provoquée lors de la répétition d’un même
mouvement. Le traitement passe généralement par un arrêt prolongé
de l’activité sportive en cause. Si la douleur n’est pas due à
une tendinite, il peut s’agir d’un dysfonctionnement de
l’articulation, provoqué par exemple par un ancien choc. Une
consultation médicale permet alors de déceler une usure anormale du
cartilage ou une lésion du ménisque par exemple (lame de cartilage
située entre les os dans certaines articulations comme le genou).
4.Les limites au niveau du système cardio-vasculaire
4.Les limites au niveau du système cardio-vasculaire
Le
cœur ne peut pas battre à une fréquence très basse et distribuer
en même temps
du
sang riche en oxygène.
Le système cardio-vasculaire a donc ses limites qui correspondent au
moment où l’athlète s’essouffle et s’il a trop demandé à
son système cardio-vasculaire, il peut s’évanouir.
Ce
statut est atteint au niveau du seuil lactique d’un individu. En
effet, l’acide lactique (produit des glucides fermentés non brûlés
par l’oxygène) s’accumule si l’effort demande plus que le
corps ne puisse en fournir, perturbant alors le fonctionnement normal
des cellules des muscles concernés. On indique comme valeur maximale
4 mmol/l dans le sang.
Il
faut donc apprendre à connaître son corps pour être proche de
cette valeur sans toutefois la dépasser. L'entraînement régulier
doit être très rigoureux et suivi.
5.L'âge
L’âge d’une personne est un facteur qui s’ajoute à la limite des performances sportives d’un individu. Voici un exemple ci-dessous avec le cas du marathon. Ci-dessus on voit très nettement que plus un individu participant au marathon est âgé plus le temps qu’il met pour boucler l’épreuve est long.
Les
limites du corps humain, sont diverses et multiples. Elles touchent
toutes les parties du corps sollicitées pendant l’effort tel que
les os, les muscles, le système cardio-vasculaire ou bien encore les
ligaments. Les athlètes peuvent grâce notamment à des techniques
de prévention avant l’effort, ou à l'entraînement régulier et
sérieux repousser leurs limites et ainsi établir de nouvelles
performances sportives mais les limites physiques ne peuvent être
sans cesse repoussées. Un sportif peut-il donc agir sur un autre
facteur pour améliorer ses performances?
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