biologie de la croissancetisba.andy.free.fr/fac/cours/s6/cours guigui/physilogie des aps/cm... ·...
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1. Introduction
Croissance modifications :
� longueur des segments
� métaboliques
� hormonales
Modulation de la capacité à s’adapter et àproduire une performance motrice
Sous le contrôle de facteurs biochimiques et hormonaux
2. Nature des processus de croissance et de maturation
La Croissance anabolisme > catabolisme
(importance de la nutrition)
La maturation :� progression vers l’état de maturation
(maturation sexuelle, osseuse…)
Croissance et maturation conduisent à l’adulte et s’arrêtent : les processus de vieillissement
démarrent
2. Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
taille Augmentation de taille
175
150
125
100
75
20
15
10
5
2. Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Croissance du système nerveux est très importante pendant la vie fœtale :
A la naissance : tête = ¼ de la taille totale
Effet très négatif de certains comportements de la mère :
� alcool � drogue� cigarette
Déficiences mentales graves
2. Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Les différents tissus et organes ont leur propre rythme de croissance
3. Principales modifications de l’organisme / composition corporelle
% de gras
05
1015
202530
0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
age
%
Filles
Garçons
3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
PRE
NATAL
3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
PRE
NATAL
Points d’ossification primaires du
squelette
(12 sem)
POST
NATAL
3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
périoste
Os compact
Os spongieux
vaisseaux sanguins
3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
calcitonineLa calcitonine stimule de dépôt de sels de calcium sur les os
���� Ca++
dans le sang
thyroïde
Parathyroïde La parathyroïde libère la parathormone
PTHLes ostéoclastes dégradent
la matrice, libèrent le Ca++
dans le sang
� Ca++
dans le sang
thyroïde
3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
[Ca++] sanguine : 9-11 mg/100ml
2.27- 2.74 mmol/L
3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
3.3.5 La régulation de la croissance osseuse3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
3. Principales modifications de l’organisme
3.4 croissance et maturation neuro-musculaire
NAISSANCE
ADULTE
Modifications affectant :� la transmission neuro-musculaire� le volume musculaire� la distribution des fibres + contractilité� réserves énergétiques + métabolisme
3. Principales modifications de l’organisme le volume musculaire
diamètre des fibres (mm)
05
10152025303540
0 5 10 15 20
âge (années)
mic
ron
3. Principales modifications de l’organisme / distribution des fibres
0
20
40
60
80
0 2 4 6 8
âge (années)
%
% de fibres de type I dans le quadriceps en fonction de l’âge (comparable chez F et G)
3. Principales modifications de l’organisme / le métabolisme
Exemple :� répétition de sprints de 20 sec� enfants (~11,5 ans) ou adultes (~ 18 ans)� récupération entre courses : 1 min� mesure de la lactatémie (post-exercice)
02468
101214161820
repos S2 S4 S6 récup (20')
lact
atém
ie (m
mol
/L) enfants
adultesDupont et al. Sciences et sport 15:147, 2000
3. Principales modifications de l’organisme
3.8 le système cardio-respiratoireV
olum
e ca
rdia
que
(mL)
����O2MAX (L/min)
200
600
1000 Postpubertaire
Pubertaire
Prépubertaire
1.4 2.2 3.0 3.8
3. Principales modifications de l’organisme / cardio-respiratoire / le coeur
3,5 à 450 (F) 60 (G)
70 (F)60 (G)
18 ans
2,8 à 3407010 ans806 ans
1001 an0,53 à 4140naissance
�c (l/min)VES (ml)Fc (b/min)âge
fc et VES différents entre F et G à partir de la puberté
����c (l/min)= Fc (b/min) x VES (l)
3. Principales modifications de l’organisme / cardio-respiratoire / le sang
Le volume sanguin :� Naissance : ~ 0,4 L� 18 ans : ~ 5 L chez G et 4,5 L chez F
4,6 (F) et 5,5 (G)Adulte ~ 42 ans~ 33 mois
4 à 5Naissancemillions / µl de sangLes globules rouges
Diminution : maturation hormonale incomplète (EPO)
3.8.2 Le sang
3. Principales modifications de l’organisme / cardio-respiratoire / le coeur
16 (G) 14 (F)adulte10 3/6 mois20Naissance (forme particulière)
g/100 ml de sangL’hémoglobine (Hb)
Différence F/G :� ~ 100 g d’Hb totale (important)� Cycle menstruel chez F� Moins de testostérone (libération de l’EPO moins stimulée)
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation
hypothalamushypophyse
Thyroïdeparathyroïde
Pancréas
ovaires
testicules
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation
4.1 L’hormone de croissance (GH)
Hormone de croissance(Hormone peptidique)
- +
somatostatine somatocritinehypothalamus
Adéno-hypophyse
Action directe sur la croissance des tissus:
Os, muscle, etc…
+ Foie+
Somatomedine C (IGF-1)
Os, muscle
GH
Cellules musculaires
� Synthèse protéique (ARNm)� masse musculaire� métabolisme des lipides� glycognénolyse
� IGF-1
���� Catabolisme protéique
Récepteur à la GH
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation : l’hormone de croissance
� multiplication + maturation des chondroblastes� croissance du cartilage� synthèse de IGF-1
GH
Cartilage de croissance
+ hormones sexuelles (stéroïdes) vont induire l’ossification des cartilages de conjugaison
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation : l’hormone de croissance
GH : libération pulsatile par l’adénohypophyse
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation : l’hormone de croissance
4.2 Les hormones sexuelles
Gonadolibérinehypothalamus
+
FSH LH
+gonades
Production hormonale� Testostérone (testicules)� Progestérone + œstrogène (ovaires)
Développement des cellules germinales� ovules� spermatozoïdes
+gonades
Adéno-hypophyse
4.3 hormones thyroïdiennes
Thyrotropine releasing hormonehypothalamus
+
thyrotropine
Libération de :� Thyroxine (T4)
+thyroïde
Adéno-hypophyse
Tissustriiodothyronine (T3)
4. Bases hormonales de la croissance et de la maturation : hormones thyroïdiennes
6. Aptitude physique aérobie et croissance
6.1 Méthodes d’évaluation
����O2max : débit maximal d'O2 consommé par unitéde temps
Puissance aérobie : �O2max, PMACapacité aérobie : temps limite à 70% de �O2max
����O2max = ����cmax x Dmax(a – v)O2 avec �c = �ES x fc
Utilisation d’O2Apport en O2
5. Aptitude physique aérobie et croissance
Mesure directe en laboratoire� bicyclette ou tapis roulant (marche)
� intensité croissante� � régulière de la charge (10 W/min)
Difficile d’obtenir un pédalage régulierTapis : problème de motricité
Mesure indirecte sur le terrain
� test de « Montréal »� test navette
Adaptation des normes ≠≠≠≠ adultes
00.5
11.5
22.5
33.5
6 8 10 12 14 16 18 20âge (année)
VO
2max
(l/m
in)
fillesgarçons
5. Aptitude physique aérobie et croissance
6.2 Evolution au cours de la croissance
VO2 en l/min= l.min-1
•
00.5
11.5
22.5
33.5
6 8 10 12 14 16 18 20âge (année)
VO
2max
(l/m
in)
fillesgarçons
�O2 en l/min= l.min-1
5. Aptitude physique aérobie et croissance : évolution de ����O2max
� de �O2max est principalement expliquée par � des dimensions corporelles
30
35
40
45
50
55
60
6 8 10 12 14 16 18 20âge (année)
VO2m
ax (m
l/kg/
min
)
filles
garçons
�O2max : ml/kg/minml.kg-1.min-1
F ≅≅≅≅ 40 ml.kg-1.min-1
G ≅≅≅≅ 50 ml.kg-1.min-1
5. Aptitude physique aérobie et croissance : évolution de ����O2max
Exprimée en l.min-1, la �O2max :
� � de l’enfance à l’âge adulte
� � ≅≅≅≅ chez F et G jusqu’à ≅≅≅≅12 ans
� après la puberté : � + rapide chez G
Synthèse
5. Aptitude physique aérobie et croissance : évolution de ����O2max
Exprimée en ml.kg-1.min-1, la �O2max :
� ≅≅≅≅ chez les garçons de l’enfance à l’âge adulte� � chez F à la puberté
Synthèse
Différence qui s’explique par :� � masse grasse à la puberté chez les F� � + importante de la masse musculaire chez G� moins de GR et Hb chez F
5. Aptitude physique aérobie et croissance : évolution de ����O2max
�O2max normalisée par masse musculaire :� stable chez F et G� plus de diminution chez les F à la puberté
Compatible avec les données métaboliques:� type de fibres� activité enzymatique
Remarque :� dès 20-30 ans : �O2max �� chute de 10% par décennie� à 80 ans : �O2max ≅ 18 ml.kg-1.min-1
5. Aptitude physique aérobie et croissance : évolution de ����O2max
6.3 La réponse cardio-vasculaire au cours de la croissance
����O2 = ����c x D (a – v)O2
468
101214161820
0 1 2 3VO2 (l/min)
Déb
it ca
rdia
que
(l/m
in) homme
garçon
5. Aptitude physique aérobie et croissance : réponse cardiovasculaire
Index cardiaque l.min-1.m-2
0
2
4
6
8
10
12
repos submax1 submax2 max
adultesenfants
5. Aptitude physique aérobie et croissance : réponse cardiovasculaire
50
60
70
80
90
100
110
120
0 1 2 3VO2 (l/min)
VES
(ml/b
at)
homme
garçon
50
90
130
170
210
0 1 2 3VO2 (l/min)
fréq
uenc
e ca
rdia
que
(bpm
)
homme
garçon
� La fcmax enfants + adolescents ~ 195 à 215 bpm. � Elle � jusqu'à l'âge adulte de 0,7-0,8 bpm par an.� Fcmax = 210 - 2/3 âge
5. Aptitude physique aérobie et croissance : réponse cardiovasculaire
En effet :pour une �O2 de 1 L.min-1 :Enfant D(CaO2-CvO2) = 11 ml pour 100 ml de sangAdulte D(CaO2-CvO2) = 8,5 ml pour 100 ml de sang
8
10
12
14
16
0 1 2 3VO2 (l/min)
D(a
-v)O
2 m
l/100
ml homme
garçon
5. Aptitude physique aérobie et croissance : réponse cardiovasculaire
6.4 Réponse ventilatoire à l'exercice au cours de la croissance
6. Aptitude physique aérobie et croissance
0
20
40
60
80
100
0 500 1000 1500 2000 2500
VO2 (ml/min)VE
(L/m
in)
Ventilation max (�Emax):� 50 L.min-1 à 8 ans� 70 L.min-1 à 13 ans� 90 L.min-1 à 15 ans� 120 à 170 L.min-1 chez l'adulte
6. Aptitude physique aérobie et croissance :Réponse ventilatoire
�� Males Males VTVT�� FemalesFemales VTVT
4-644--66 7-877--88 9-1099--1010 11-121111--1212 13-141313--1414 15-161515--1616 17-181717--1818404040
454545
505050
555555
606060
707070
Age (yr)Age Age ((yryr))
Bre
athi
ngFr
eque
ncy
(bpm
)B
reat
hing
Bre
athi
ngFr
eque
ncy
Freq
uenc
y(( b
pmbpm
))
656565
757575
000
0.50.50.5
111
1.51.51.5
222
2.52.52.5
333Tidal V
olume (liters, B
TPS
)Tidal V
olume
Tidal Volum
e (( litersliters , B
TPS
), B
TPS
)
����
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
����
��
��
��
��
�� Males Males FF�� FemalesFemales FF
6.5 Les facteurs limitants de la ����O2max au cours de la croissance
6. Aptitude physique aérobie et croissance
Les facteurs limitants de la �O2max au niveau :� soit du transport de l'O2 (respiratoire, cardiaque)� soit de l'utilisation de l'O2 (muscle)
RESPIRATOIRE :�Emax exo < �Emax théorique -------> NON
VMM > 200 L.min-1
6. Aptitude physique aérobie et croissance : facteurs limitants
CARDIO-VASCULAIRE :� VES a atteint un plateau bien avant �O2max, � La taille du cœur limite VES� et fcmax diminue au cours de la croissance
A tous les âges, le cœur est un facteur limitant majeur. 50
55
60
65
70
75
80
85
0.5 1.5 2.5VO2 (l/min)
VES
(ml/b
at)
garçon
11 ans 21 ans
6. Aptitude physique aérobie et croissance
6.6 Adaptation à l’exercice rectangulaire
Intensité constante
PMA
repos
Début de l’exercice
1 42 3 5 6 Temps min.
����O
2
6. Aptitude physique aérobie et croissance exercice rectangulaire
� Déficit en O2 plus faible chez les enfants� Meilleur participation aérobie (fibres I, enzymes ox.)� Lactatémie plus faible
EXEMPLE 113 semaines d ’entraînement , filles et garçons
pré-pubères
� Intensité > 80% de fc max� 3 fois par semaine� 60 à 75 min
7. Effet de l’entraînement sur l’aptitude aérobie
Gain plutôt faible (<adulte pour même entraînement)
avant aprèsfilles 38 42 5%garçons 47 49 9%
�O2max (mL.kg-1.min-1) % amélioration
EXEMPLE 2
� Etude dans le cadre scolaire� garçons et filles de 11 à 13 ans � 30 min à 70% de �O2max� �O2max avant et après l ’entraînement
� � 6 %
� mais pour 31% des élèves : � �O2max < 3%� Pas de différence entre garçons et filles
7. Effet de l’entraînement sur l’aptitude aérobie
7. Effet de l’entraînement sur l’aptitude aérobie
Nageurs (10 à 16 ans) : �O2max plus élevée que chez sédentaires
Nageurs 14h/sem : augmentation la plus marquée mais surtout à partir de 13/14 ans
40
45
50
55
60
65
70
10 11 12 13 14
âgeVO
2max
(ml/k
g/m
in)
7hr/sem14 h/semQu’en est-il des
enfants/ado qui s’entraînent de façon intense ?
Comment se fait l ’augmentation de ����O2max? �c
D(CaO2 – CvO2)
Garçons, de 13 ans cyclistes : entraînement depuis 2 ans,
deux à trois par semaines, pendant 1h30 à 2hr comparés à des non sportifs
Théoriquement :
Cyclistes Contrôles�O2max (mL.kg.-1.min-1) 60 ± 6 47 ± 6VES index (ml/m2)
ReposMax
59 ± 676 ± 6
44 ± 960 ± 11
7. Effet de l’entraînement sur l’aptitude aérobie
8. Sédentarité et santé
� 1ères études chez l’enfant :
�O2max = 50 mL.kg-1.min-1
� actuellement : plutôt 40 à 45 mL.kg-1.min-1
Modification du mode de vie et sédentarité
8. Sédentarité et santé
8. Sédentarité et santé
Pas d’activité physique:• Rien à part marche lente
Activité régulière, soutenue:• 5 j/semaine ou + • 30 min ou + de marche rapide ou bicyclette
Activité régulière, vigoureuse:• 3j/semaine ou + de course, natation ou vélo (intensité au-dessus du seuil ventilatoire
8. Sédentarité et santé
Recommandations de l’American Heart Association :
• Au dessus de 2 ans : 30 minutes minimum d ’activités
de divertissement d’intensité modéré chaque jours.
• 30 minutes minimum d ’activité physique vigoureuse 3-4
jours par semaine pour une bonne forme cardio-
vasculaire
• Si 30 minutes d’activité ne sont pas possibles, multiplier
les mini sessions d’exercice vigoureux au cours de la
journée en fonction de l’age, du sexe et du niveau de
développement psycho-moteur.
9. Le seuil lactique
9. Le seuil lactique
• Évolution de la lactatémie :
bilan entre production et
élimination
• Seuil est plus tardif chez
l’enfant :
• 65% à 10 ans
• 58% à 15 ans
• cohérent avec un métabolisme aérobie performant• maturation tardive du métabolisme anaérobie
10. L’aptitude anaérobie
10.2 Évolution au cours de la croissance
Puissance anaérobie �au cours de la croissance
� Taille et de la masse musculaire
150
250
350
450
550
650
750
10 12 14 16 18 20 30 40
âge (ans)
puis
sanc
e (w
atts
)
garçons
filles
Différence F/G à la puberté
Pmax atteinte vers 25 ans
10. L’aptitude anaérobie
2
4
6
8
10
10 12 14 16 18 20 30 40
âge (ans)
pu
issa
nce
(w
atts
/kg
)
Normalisée par le poids, la Pmax anaérobie �toujours
Différent de �O2max
Un autre facteur intervient
10. L’aptitude anaérobie
Puissance max
� � en fonction de l’âge� Se stabilise àla puberté
Puissance maxTemps pour atteindre PmawVélocité optimale
10. L’aptitude anaérobie
Temps pour atteindre Pmaw
� En fonction de l’âge� Se stabilise à la puberté
Amélioration des caractéristiques contractiles musculaires
Puissance maxTemps pour atteindre PmawVélocité optimale
10. L’aptitude anaérobie
Puissance maxTemps pour atteindre PmawVélocité optimale
Vélocité optimale
� � en fonction de l’âge� Se stabilise àla puberté
Amélioration des caractéristiques contractiles musculaires
10. L’aptitude anaérobie
101010 202020 303030 404040
Age (années)Age Age (ann(annéées)es)
000
808080
606060
100100100C
once
nt. M
ax. L
acta
te(m
g%)
Con
cent
Con
cent
. Max
. Lac
tate
. Max
. Lac
tate
(mg%
)(m
g%)
404040
202020
000
��
��
��
��
��
��
10. L’aptitude anaérobie
Poids normal
Poids faible
Poids très faible
Test de wingate chez des enfant de 6-7 ans nés avec un poids:� Normal (>2500 g)� Faible (1000-1499 g)� Très faible (500-999 g)
Poids très faible :la maturation n’est jamais rattrapée
10. L’aptitude anaérobie
Effet de l ’entraînement
• 9 semaines d ’entraînement
� de 10% de la puissance moyenne� du pic de puissance Wingate
• Athlètes 13-14 ans (anaérobie)
Puis.Pic Puis.moygarçon 694 (400) 548 (350)
fille 442 307
Puissance pic Puissance moyenne
normalisées par poids total ou poids maigre sont plus élevés chez garçon
11. La force
Evaluation dans :� anomalies musculaires� reprise d ’entraînement post-blessure� entraînement
force main
0
10
20
30
40
50
60
2 4 6 8 10 12 14 16 18âge
kg
garçon
fille
10. La force
Les différences sont encore plus visibles quand on exprime la force des filles en % de celle des
garçons
force fille/force garçon en %
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12âge
%
10. La force
11. La force : effets de l’entraînement
D’après Kraemer et Flleck(1993)
DD’’apraprèès s KraemerKraemer et et FlleckFlleck(1993)(1993)
��������������������������� � ��� � ���� ��� � � ���
DDééveloppement initialveloppement initialde la force parde la force par
ll ’’amaméélioration techniquelioration technique
ConsolidationConsolidationde la forcede la force
PotentielPotentieloptimaloptimal
100 % 100 % potentiel adultepotentiel adulte
TestostTestostééronerone
Masse maigreMasse maigre
ForceForce
DDééveloppement veloppement systsystèème nerveuxme nerveux
DiffDifféérenciationrenciationfibres musculairesfibres musculaires
9. L’aptitude physique
101010 121212 141414 161616
Age (années) AgeAge (ann(annéées) es)
909090
100100100
110110110
Pot
entie
l éne
rgét
ique
max
.kg-
1
(% v
aleu
r ad
ulte
)P
oten
tiel
Pot
entie
l ééne
rgne
rgéé t
ique
max
.kg
tique
max
.kg--
11
(% v
aleu
r ad
ulte
)(%
val
eur
adul
te)
D ’après Bar-Or (1983)DD ’’apraprèès Bars Bar--Or (1983)Or (1983)
����
��
��
��
��
����
�� Hommes Hommes ��
���� FemmesFemmes
��
�� ��
��
��
����
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
�� �� �� �� �� �� ��
AnaérobieAérobie
AnaAnaéérobierobieAAéérobierobie