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Voies de signalisation de l'adaptation musculaire par l'entraînement de force

Adaptation par la musculation

Quelles sont les voies de signalisation qui conduisent à l'adaptation musculaire par l'entraînement de la force ?

La musculation, combinée à l'absorption de protéines alimentaires, augmente la synthèse des protéines musculaires par le biais de différentes voies de signalisation et améliore ainsi le développement musculaire. Même si tous les facteurs d'influence et les voies de signalisation de l'adaptation par la musculation n'ont pas encore été étudiés, il est possible de décrire en grande partie l'augmentation de la masse du muscle squelettique. Trois voies de signalisation sont associées à la transmission d'informations dans la construction musculaire.

1. Cascade de signaux mTor

mTor signifie mammalian/mechanistic target of rapamycin, ce qui n'a rien à voir avec la synthèse des protéines, mais décrit l'influence de l'immunosuppresseur rapamycine sur l'enzyme. Il s'agit d'une kinase sérine/thréonine, ce qui signifie qu'elle favorise de petites modifications (phosphorylations) sur les acides aminés sérine et thréonine, lesquelles sont très importantes pour la transmission d'informations au moyen de la cascade de signaux. L'activation de mTor est extrêmement complexe et ne sera pas abordée plus en détail dans ce cadre. Il convient toutefois de préciser que la sollicitation mécanique des fibres musculaires a une influence positive indirecte sur le mTor, tandis que l'entraînement d'endurance peut avoir un effet négatif via l'activation de l'AMPK. La manière dont la charge mécanique est enregistrée par la cellule musculaire et quels sont les mécanosenseurs responsables de cette charge reste un sujet de recherche actuel et peut-être l'une des questions les plus importantes sans réponse dans ce domaine scientifique.

mTor régule la synthèse des protéines à trois endroits différents et joue donc un rôle important dans l'adaptation à l'entraînement de force. D'une part, elle améliore la traduction de l'ARNm au niveau du ribosome et accélère ainsi le processus de synthèse. (vitesse accrue). D'autre part, il augmente la capacité de synthèse de la cellule individuelle en augmentant la biogenèse du ribosome. (capacité accrue). De plus, dans certaines cellules, mTor a un effet inhibiteur sur le processus de dégradation des protéines appelé autophagie (moins de dégradation). En plus de son influence directe sur la vitesse et la capacité de synthèse, l'enzyme a également un effet indirect en modifiant la division cellulaire et la transcription de certains gènes (plus de division cellulaire et transcription génétique accrue)

2. cascade de signalisation myostatine-Smad

Après diverses modifications intra- et extracellulaires, la myostatine entraîne l'activation de Smad et aboutit à une inhibition de la croissance. Contrairement à la mTor, la voie de signalisation myostatine-Smad ralentit donc la croissance du muscle squelettique. Dans des modèles animaux, l'activité de la myostatine a été modifiée ou même stoppée, ce qui a conduit à une musculature squelettique deux fois plus développée que celle du type sauvage. Une question importante serait maintenant de savoir si la masse musculaire supplémentaire entraîne également un gain adéquat de force supplémentaire. Des mutants génétiques aléatoires ont permis de répondre à cette question. La masse musculaire supplémentaire se traduit certes par un gain de force, mais la réduction de l'efficacité musculaire a entraîné une force relative plus faible par rapport à la masse totale de l'individu. Cela montre qu'une croissance illimitée des muscles squelettiques peut également entraîner un désavantage pour la forme physique individuelle et explique la pertinence de la myostatine pour les processus de régulation humains.

Il a été démontré que l'entraînement de force réduit le niveau d'ARNm de la myostatine, ce qui explique son influence sur la croissance musculaire. La forme et l'ampleur de cet effet sur les réactions d'adaptation après l'entraînement de force n'ont pas encore pu être entièrement élucidées.

3. régulation du comportement des cellules satellites

Les cellules musculaires squelettiques différenciées ont déjà perdu leur capacité de division et ne peuvent donc pas assurer la réparation et le remplacement des cellules musculaires lésées. Cette tâche a été transférée aux cellules satellites, qui sont en quelque sorte les cellules souches du muscle. Ces cellules se trouvent dans le muscle, en périphérie, entre la membrane plasmique et la lame basale.

Il a été démontré que malgré l'élimination presque complète des cellules satellites (au-delà de 90%), une adaptation musculaire normale par le biais d'une hypertrophie est encore possible. Cela prouve que les cellules satellites n'ont aucun effet sur l'hypertrophie musculaire à court terme. Cependant, 8 semaines plus tard, l'hypertrophie était fortement réduite, ce qui signifie que les cellules satellites sont indispensables pour le maintien à long terme de la musculature gagnée. En outre, elles sont essentielles pour la croissance musculaire après la naissance et la régénération après des blessures.

Adaptation par la musculation - Interprétation des résultats scientifiques

De nombreuses autres découvertes scientifiques non mentionnées contribuent à une meilleure compréhension de la plasticité musculaire. Au moyen de différentes méthodes, les biologistes musculaires ont recherché d'autres informations pertinentes pour la croissance musculaire, telles que la durée optimale de l'effort et de la récupération ou la vitesse du mouvement. En résumé, il n'y a cependant pas beaucoup de règles à suivre pour obtenir un rendement maximal avec un effort minimal. L'un des facteurs les plus importants dans l'entraînement de la force est la fatigue musculaire et le recrutement de toutes les unités motrices spécifiques à la tâche motrice qui en découle. En effet, le nombre d'unités motrices recrutées et donc le nombre de fibres musculaires activées augmentent avec la fatigue. Cela constitue une condition importante pour l'augmentation de la vitesse de synthèse des protéines musculaires.

Un autre facteur clé est l'exécution lente des mouvements. Elle augmente davantage le développement des protéines musculaires que l'exécution rapide des mouvements. Les exercices doivent donc être effectués dans le cadre de la durée de tension prescrite jusqu'à l'épuisement ou la fatigue, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'il ne soit plus possible d'effectuer une répétition complète et anatomiquement correcte sur l'amplitude de mouvement individuellement possible. La durée de tension nécessaire (du début à la fin de l'exercice) doit se situer dans une fourchette raisonnable, entre 30 et 180 secondes.

En plus de l'entraînement, un apport optimal en protéines est décisif pour l'adaptation par la musculation. L'idéal serait de consommer environ 20 g de protéines de haute qualité par portion toutes les 3 à 4 heures environ.

Allez pour ça !

Sources

Wackerhage H. Physiologie moléculaire de l'exercice. Abingdon : Routledge ; 2014. 24-30, 52-65, 133-151 p.

McCarthy JJ, Mula J, Miyazaki M, Erfani R, Garrison K, Farooqui AB, et al. Effective fiber hyperthrophy in satellite cell-depleted skeletal muscle. Développement [Internet]. 2011 [cited 2017 Nov 15];138:3657-66. Disponible sur : http://dev.biologists.org/content/develop/138/17/3657.full.pdf

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Le pouvoir de guérison des muscles. La substance miracle qu'est la myokine !

Myokine

Les myokines, la substance miracle

On sait depuis longtemps qu'une activité physique suffisante est le moyen le plus efficace pour vivre longtemps et en bonne santé. La raison en a été longtemps ignorée, et l'est encore en partie aujourd'hui. En 2007, la découverte des myokines a mis la puce à l'oreille. C'est la professeure Bente Pedersen, du Danemark, qui a découvert les myokines, des molécules qui permettent à l'organisme de se régénérer.

Que sont les myokines ?

Les myokines sont une nouvelle substance très efficace qui est produite par le corps et qui est très bénéfique pour la santé. Les myokines ne sont toutefois produites que lorsque nous faisons de l'exercice et que les muscles sont donc actifs. Dans le sport, le muscle fonctionne donc comme une glande. L'effet de toutes les myokines n'a toutefois pas encore été élucidé. Il semble qu'il y ait plus de 200 substances différentes ressemblant à des hormones qui sont sécrétées par le muscle lorsqu'il est utilisé. Toutes les myokines n'ont donc pas encore été étudiées.

Quelles sont les substances connues ? (liste non exhaustive)

Interleukine 6 (IL-6)

La première myokine trouvée dans le sang après une activité musculaire est l'interleukine 6 (IL-6). L'IL-6 a un effet anti-inflammatoire dans le corps et favorise l'absorption du sucre dans les muscles. Les longues périodes d'inactivité augmentent la quantité de TNF (facteur de nécrose tumorale) dans le corps. Cela entraîne donc, entre autres, des inflammations chroniques. Les inflammations dans le corps constituent un milieu propice aux maladies telles que le cancer.

Une plus grande fatigue des muscles entraîne une plus grande sécrétion d'IL-6. Veille donc à ce que l'intensité de l'entraînement soit suffisante, également du point de vue de la santé.

Facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF)

L'exercice physique entraîne la formation de BDNF dans le cerveau. De plus, il est également produit dans les cellules musculaires en cas d'activation musculaire. Le BDNF a donc une influence sur la mémoire à long terme et peut avoir un effet antidépresseur ou améliorer l'effet des antidépresseurs.

Facteurs de croissance semblables à l'insuline (IGF-1)

L'IGF-1 est une hormone peptidique. L'IGF-1 influence la croissance cellulaire et est structurellement très similaire à l'insuline. Elle est principalement produite dans le foie par la stimulation de l'hormone de croissance, mais également dans les cellules musculaires. L'IGF-1 agit sur la cellule musculaire en occupant des récepteurs qui déclenchent une cascade de signaux au sein de la cellule. Par exemple, une augmentation de la synthèse des protéines musculaires. De plus, en s'arrimant à son récepteur, l'IGF-1 entraîne en outre une inhibition de la dégradation des protéines musculaires.

Sources :

Cotman, Carl W. ; Berchtold, Nicole C. ; Christie, Lori-Ann (2007) : Exercise builds brain health. Rôles clés des cascades de facteurs de croissance et de l'inflammation. In : Trends in neurosciences 30 (9), p. 464-472. DOI : 10.1016/j.tins.2007.06.011.

Pedersen, B. K. (2009), The diseasome of physical inactivity - and the role of myokines in muscle-fat cross talk. The Journal of Physiology, 587 : 5559-5568. doi:10.1113/jphysiol.2009.179515.

Pedersen, Bente K. (2011) : Exercise-induced myokines and their role in chronic diseases. In : Brain, behavior, and immunity 25 (5), p. 811-816. DOI : 10.1016/j.bbi.2011.02.010.

Graisse

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Les 10 plus grands mythes du fitness

Les mythes du fitness

Voici les 10 plus grands mythes du fitness.

Certains de ces mythes sur le fitness ont la vie dure. Les connais-tu tous ?

Mythe n°1 du fitness : beaucoup de répétitions et peu de poids pour une meilleure définition musculaire

Ce mythe est probablement le plus tenace. Une chose tout d'abord. Le fait que ton muscle soit visible ou non dépend avant tout de l'importance de ta masse musculaire ainsi que de ta masse graisseuse. La recette pour avoir des "muscles définis" consiste donc tout simplement à réduire la masse graisseuse (diminution de la masse grasse) tout en augmentant localement la masse maigre (augmentation de la masse musculaire). Ces muscles sont d'autant plus visibles qu'ils ne sont pas recouverts de graisse corporelle. Tu obtiendras la réduction de la graisse corporelle principalement par une alimentation adéquate (bilan énergétique négatif).

N°2 des mythes sur le fitness : l'entraînement des abdominaux permet de faire disparaître les bourrelets de graisse au niveau du ventre.

1000 crunchs raffermissent le ventre et font ressortir les muscles abdominaux. C'est ce que l'on entend souvent. Malheureusement, tu ne peux pas influencer l'endroit où se produit ta perte de graisse. Tu ne perdras donc pas plus de graisse au niveau du ventre simplement parce que tu fais d'innombrables crunchs. Le fait que les abdominaux soient finalement visibles ou non est donc avant tout une question de taux de graisse corporelle. Grâce à l'entraînement et à une bonne alimentation, celle-ci peut bien sûr être réduite. Malheureusement, ce n'est pas directement sur le ventre ou exactement là où tu veux. Chaque corps gère individuellement son dépôt de graisse. Une réduction ciblée n'est donc pas possible par l'entraînement.

N° 3 des mythes du fitness : si j'exécute l'exercice de musculation rapidement, mes muscles seront plus rapides.

Contrairement aux idées reçues, l'entraînement "explosif" ralentit les fibres musculaires au niveau de leurs moteurs moléculaires (switch du type de fibre musculaire 2X vers 2A). L'inactivité (volontaire ou forcée) rend les fibres musculaires plus "rapides" (switch de 2A à 2X).

La "coordination intermusculaire", comprise comme la production de force dans le temps des muscles impliqués, détermine dans une large mesure la vitesse du mouvement. La coordination devrait être entraînée dans le sport lui-même, car cette adaptation n'est probablement pas transférable d'un mouvement à l'autre.

On part également du principe que chez l'homme, le dépassement de la limite entre 2 et 1 est peu probable dans des circonstances normales. L'entraînement d'endurance n'entraîne donc pas, en moyenne, d'augmentation des fibres de type 1, contrairement à ce que l'on pense généralement.

N° 4 des mythes sur le fitness : plus je consomme de protéines, plus je peux construire du muscle.

Des études scientifiques montrent clairement qu'il suffit d'à peine 10 g d'acides aminés essentiels pour augmenter au maximum la synthèse des protéines musculaires, mais que la dégradation des protéines augmente avec des portions de protéines > 20-25 g/portion. C'est pourquoi il faut veiller à consommer des sources de protéines aussi "fortement dosées" que possible, qui présentent une proportion aussi élevée que possible d'acides aminés essentiels. Il est donc peu judicieux de consommer des suppléments de protéines qui augmentent certes au maximum la synthèse des protéines par portion, mais qui stimulent aussi inutilement la dégradation des protéines en raison de la quantité totale élevée de protéines (par exemple 40 g par portion).

Tu peux calculer un besoin en protéines par portion comme suit :

  • Homme : poids corporel x 0,25g
  • Femme : poids corporel x 0.23g

N° 5 des mythes sur le fitness : Avec des poids élevés, je peux construire plus de muscles.

Malheureusement, nous devons te décevoir. Le poids d'entraînement n'est pas le facteur le plus important de ton entraînement. La résistance doit être choisie de manière à ce que tu ne puisses plus la bouger d'un millimètre au plus tôt à 60 secondes et au plus tard à 120 secondes. Supposons maintenant que tu fasses ton entraînement de musculation avec environ 90% de ta résistance maximale possible, tu peux déplacer la résistance jusqu'à ce que ta force soit inférieure à ces 90%. Tu disposes alors encore de près de 90% de ta force potentielle. Tu ne peux tout simplement plus déplacer la résistance, car elle est trop lourde. Dans ce cas, il faudrait que tu fasses d'innombrables séries du même exercice pour fatiguer le muscle. Cela te fait perdre du temps inutilement et exerce une pression supplémentaire sur le système nerveux central.

Supposons maintenant que tu choisisses une résistance d'environ 60% de ta résistance potentielle pour ton entraînement de musculation. Tu peux alors déplacer la résistance jusqu'à ce que ta force musculaire pour la tâche d'exercice soit inférieure à ces 60%. Ainsi, ton muscle sera certainement plus épuisé.

Choisis donc une résistance que tu peux bouger correctement et lentement pendant environ 60 à environ 120 secondes.

No 6 des mythes du fitness : ce n'est qu'après 20 minutes que la combustion des graisses commence.

Il est vraiment étonnant de voir à quel point cette idée fausse a la vie dure. Qu'il s'agisse de cellules nerveuses qui transmettent des impulsions électriques ou de cellules musculaires qui fournissent un travail mécanique, chaque cellule du corps humain a besoin d'énergie. Cette énergie est stockée à l'intérieur des cellules sous forme d'adénosine triphosphate (ATP) et est libérée lors de la décomposition de l'ATP en adénosine diphosphate (ADP) et en phosphate libre (Pi) est libérée. Étant donné que les muscles ne stockent qu'une quantité très limitée d'ATP, il faut constamment en assurer le réapprovisionnement en produisant de l'ATP à partir d'ADP et de Pi est régénéré. Cette régénération se fait par le biais de 3 systèmes différents, dont l'expression est adaptée aux propriétés des fibres musculaires.

Les systèmes sont

  • le système phosphagène (performance métabolique la plus élevée mais capacité la plus faible)
  • le système glycolytique (performance métabolique plus faible mais capacité plus élevée que le système phosphagène)
  • la respiration mitochondriale (puissance métabolique la plus faible, mais capacité de loin la plus importante)

Les 3 systèmes fonctionnent toujours en même temps, ta combustion des graisses est donc toujours en cours ! La composition proportionnelle de ces 3 systèmes diffère en fonction de l'intensité et de la durée de l'effort physique.

No 7 des mythes du fitness : il est important de s'étirer après un entraînement de musculation.

En général, les muscles (ou les fibres musculaires) peuvent suivre 3 stratégies pour s'adapter à des changements de contraintes fonctionnelles : Augmentation ou diminution de la longueur, augmentation ou diminution de la section physiologique et reprogrammation contractile et métabolique. Les lunettes myofiques peuvent s'allonger de manière active ou passive. Activement, cela signifie que l'allongement se produit en même temps que la contraction (le muscle est activé et produit de la force). La contraction musculaire lorsque la longueur du muscle s'allonge est appelée contraction "excentrique". Passif signifie que la modification de la longueur a lieu sans contraction (par ex. par contraction des antagonistes).

Contrairement à l'allongement, les myofibrilles ne peuvent être raccourcies que de manière active ("contraction concentrique"). On sait depuis longtemps que les muscles peuvent s'adapter à une nouvelle longueur fonctionnelle en ajoutant ou en retirant de nouveaux sarcomères en série aux extrémités des myofibrilles. Les contractions qui ne sont pas effectuées sur l'ensemble de la ROM (en cas de muscle court) entraînent une diminution du nombre de sarcomères en série. Les contractions de muscles longs entraînent une augmentation du nombre de sarcomères en série si l'exercice est effectué sur l'amplitude de mouvement quotidienne. Cette adaptation n'a pas encore été démontrée lors d'un allongement passif. C'est pourquoi le muscle doit être entraîné sur toute l'amplitude de mouvement possible.

N°8 des mythes sur le fitness : les femmes réagissent moins bien que les hommes à l'entraînement de force

Des études scientifiques montrent clairement que les femmes gagnent à peu près autant de masse et de force musculaires que les hommes grâce à un entraînement musculaire de plusieurs mois. Hubal et al ont mené en 2005 une étude dans le cadre de laquelle ils ont fait effectuer à 585 sujets (243 femmes, 342 hommes) âgés de 18 à 40 ans un entraînement musculaire de leur bras non dominant pendant 12 semaines. Ils ont notamment mesuré la section transversale des muscles du bras.

Après 12 semaines d'entraînement musculaire, cela a donné les résultats suivants :

  • Les hommes ont gagné en moyenne 20% de section musculaire, les femmes 18%.

N° 9 des mythes du fitness : il faut s'échauffer pour faire de la musculation.

Un "échauffement" au sens d'une augmentation non spécifique de la température dans le muscle avant l'entraînement de force n'apporte aucun bénéfice supplémentaire. Le risque de blessures musculaires provient moins de l'état de température du muscle concerné que de "l'explosivité" du mouvement. Comme le mouvement est exécuté lentement lors de la musculation, il n'est pas nécessaire de s'échauffer.

N° 10 des mythes sur le fitness : les étirements permettent d'éviter les courbatures.

Les courbatures sont des microlésions du muscle. Le disque Z des sarcomères est donc déchiré. Tu ne pourras donc certainement pas éviter les courbatures en t'étirant.

Faits concernant les courbatures (Delayed-Onset Muscle Soreness) :

  • Résulte de contractions musculaires excentriques et/ou de contractions de muscles de grande longueur
  • S'accompagne de microlésions musculaires
  • S'accompagne d'une formation d'œdème (accumulation de liquide dans les tissus) et d'une réaction inflammatoire
  • Est perceptible ou mesurable quelques heures à quelques semaines après un effort intense

Le lactate n'a donc rien à voir non plus avec les courbatures.