Interaction des facteurs déterminant la puissance critique, partie 3

4 Intégration des mécanismes : corps entier

Ce modèle de CP étant une propriété émergente des dérangements métaboliques établis au début de l'exercice peut expliquer les bases métaboliques de la CP au niveau d'une seule fibre ; cependant, il ne prétend pas être une explication complète de la PC au niveau intégratif du corps entier. Ceci en dépit du fait que l'approche in silico de Korzeniewski et Rossiter [10] est « chimérique », dans la mesure où elle est construite en utilisant les données des réponses du corps entier et du muscle entier de ̇ V O2, [PCr], [Pi] et pH et reflétant une variété de types de fibres musculaires, moyennés en une seule réponse. En pratique, la transition vers l'exercice est entreprise par les fibres musculaires à travers le spectre fonctionnel, avec des activités de phosphorylation oxydative sous-jacentes différentes, des intensités d'activation à chaque étape, un apport convectif et diffusif d'O2 et des caractéristiques de fatigue (139-141). De plus, l'emplacement d'une fibre donnée concernant la surface de la peau a des implications sur l'apport relatif d'O2 (45, 118-120, 142). Néanmoins, les résultats au niveau musculaire entier concordent avec l’idée selon laquelle l’inertie métabolique au début de l’exercice détermine la CP via son effet sur l’accumulation de Pi et d’autres métabolites liés au déficit d’O2 impliqués dans le processus de fatigue. Les fibres de type I possèdent une cinétique ̇ VO2 plus rapide, un meilleur contrôle métabolique et maintiennent des valeurs plus élevées de PO2 capillaire et interstitielle au repos et pendant les contractions (139, 140, 143-150). Par conséquent, comme détaillé précédemment, dans les études de biopsie humaine, la proportion de fibres de type I et les indices de capillarisation des fibres musculaires sont étroitement associés à la CP [31, 86].

Cistanche peut agir comme un anti-fatigue et un stimulateur d'endurance, et des études expérimentales ont montré que la décoction de Cistanche tubulosa pourrait protéger efficacement les hépatocytes hépatiques et les cellules endothéliales endommagées chez les souris nageuses en charge, réguler positivement l'expression de NOS3 et favoriser le glycogène hépatique. synthèse, exerçant ainsi une efficacité anti-fatigue. L'extrait de Cistanche tubulosa riche en phényléthanoïdes pourrait réduire considérablement les taux sériques de créatine kinase, de lactate déshydrogénase et de lactate, et augmenter les taux d'hémoglobine (HB) et de glucose chez les souris ICR, ce qui pourrait jouer un rôle anti-fatigue en diminuant les dommages musculaires. et retarder l'enrichissement en acide lactique pour le stockage d'énergie chez la souris. Les comprimés composés de Cistanche Tubulosa ont prolongé de manière significative le temps de nage en charge, augmenté la réserve hépatique de glycogène et diminué le taux d'urée sérique après l'exercice chez la souris, montrant son effet anti-fatigue. La décoction de Cistanchis peut améliorer l'endurance et accélérer l'élimination de la fatigue chez les souris en exercice, et peut également réduire l'élévation de la créatine kinase sérique après un exercice de charge et maintenir l'ultrastructure du muscle squelettique des souris normale après l'exercice, ce qui indique qu'elle a les effets d'améliorer la force physique et d'anti-fatigue. Les cistanchis ont également prolongé de manière significative la durée de survie des souris empoisonnées aux nitrites et amélioré la tolérance à l'hypoxie et à la fatigue.

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De plus, étant donné que les fibres de type I maintiennent des valeurs plus élevées de PO2 capillaire et interstitielle au repos et pendant les contractions (vraisemblablement en raison d'une capillarisation accrue) [139, 140, 143-150], ces données sont cohérentes avec la proposition actuelle selon laquelle la VO2, la convection et L'administration diffusive d'O2 exerce chacune des effets déterminants interactifs indépendants sur la CP. Cependant, l'éventuel résultat externe intéressant de tous ces processus, à savoir la CP, dépendra également de facteurs tels que la masse musculaire (relative) exercée lors de l'exercice, la dynamique et la coordination du système de levier musculo-squelettique local, l'étendue de la fatigue localisée au sein de l'organisme. groupes musculaires travaillant et recrutement d’unités motrices. En effet, nos données démontrent une relation significative entre VO2 et CP exprimée en W kg−1, mais pas en W (données non présentées), ce qui témoigne du rôle de l'exercice de la masse musculaire dans la détermination éventuelle de la CP. Il a été démontré que les muscles individuels du groupe musculaire quadriceps produisent des schémas divergents d'épuisement de [PCr] et d'accumulation de [Pi] dans des régions musculaires distinctes (72- voxels cm3) au cours d'un exercice fatiguant (incrémental) [151]. L'exercice de la masse musculaire peut donc également jouer un rôle dans l'étendue de cette hétérogénéité des métabolites musculaires, et donc dans le degré de perturbation métabolique au sein de régions musculaires distinctes, ce qui contribue à son tour à la fixation de la CP.

Morgan et ses collègues [152, 153] ont fourni un aperçu de la manière dont les modèles de recrutement musculaire peuvent agir pour déterminer la CP. Lors de contractions isométriques intermittentes répétées, l'ingestion d'acétaminophène a entraîné une réduction plus faible du couple sur 60 MVC par rapport à un placebo (153). Ceci était associé à une plus grande préservation de l’activation musculaire avec l’acétaminophène, évaluée par électromyographie. Par la suite, il a été démontré que lors d’une ergométrie à cycle vertical, l’ingestion aiguë d’acétaminophène augmentait la CP et préservait l’activité musculaire tout au long de l’exercice par rapport à un placebo [152]. Ces résultats suggèrent qu’atténuer le développement de la fatigue neuromusculaire et préserver l’activation musculaire améliore la CP et démontre ainsi l’importance des profils de recrutement des unités motrices.

L'interaction entre les modèles de recrutement musculaire et l'apport musculaire d'O2 dans la détermination de la CP est peut-être illustrée de la manière la plus frappante par l'étude récente de Hammer et al. [78], discuté précédemment (voir section 2.1). Ces auteurs ont montré qu’après la reperfusion musculaire, l’activité musculaire et la production de force revenaient à des niveaux non différents de ceux observés dans des conditions d’écoulement libre [78]. Par conséquent, l’occlusion musculaire limitait le recrutement musculaire et donc la force critique ; cependant, une fois que la perfusion musculaire a été rétablie aux conditions pré-occlusion, le recrutement musculaire et la capacité de génération de force ont été restaurés. Ces résultats illustrent que la PC représente un équilibre complexe entre l'apport musculaire en O2, les modèles de recrutement musculaire et le développement de la fatigue périphérique.

Pour résumer, la CP est sensible à la composition en type de fibres musculaires car c'est un paramètre de la fonction aérobie. Par conséquent, les caractéristiques oxydatives inhérentes aux fibres de type I, telles qu’une cinétique rapide du ̇ VO2, des taux de flux sanguin plus élevés et des valeurs de PO2 capillaire et interstitielle plus élevées, permettent d’atteindre des taux élevés d’utilisation de l’ATP avec un dérangement minimal du milieu métabolique intracellulaire. Par conséquent, toutes choses étant égales par ailleurs, les individus ayant une proportion relativement plus élevée de fibres musculaires squelettiques de type I auront tendance à posséder des valeurs de CP plus élevées que les individus ayant un statut d'entraînement équivalent avec une plus grande proportion de fibres de type II. De plus, les données animales indiquent que la CP semble être un seuil critique pour le recrutement d'unités motrices d'ordre élevé contenant une fraction élevée de fibres de type II [25]. Par conséquent, les individus possédant plus de fibres de type I atteindront une fraction relativement plus grande de leur ̇ VO2 max avant d'atteindre le seuil de recrutement progressif des fibres de type II, c'est-à-dire CP (comme on le voit chez les humains hautement entraînés, [111, 154]). Les interventions qui augmentent le recrutement d'unités motrices sont également propices à des valeurs de CP élevées, car un plus grand nombre d'unités motrices/fibres musculaires effectuant une tâche donnée réduira la tension métabolique sur chaque fibre. Par conséquent, lorsque le recrutement musculaire augmente, chaque fibre peut maintenir l'accumulation intramusculaire de métabolites en dessous de son seuil critique pour une plage plus large de taux d'utilisation de l'ATP, permettant ainsi une plus grande CP, comme suggéré pour les effets d'amorçage par Burnley et al. [155]. Par conséquent, bien que l’apport convectif et diffusif d’O2 et l’utilisation intracellulaire de l’O2 jouent un rôle dans la détermination de la CP, la compréhension de la physiologie de la CP au niveau de la physiologie intégrative n’est possible qu’en considérant la façon dont ces facteurs interagissent avec la composition des types de fibres musculaires et les modèles de recrutement. .

5. Conclusions

La puissance critique sépare les domaines d'intensité d'exercice intense et sévère dans lesquels des réponses physiologiques qualitativement divergentes sont observées, de telle sorte que la CP représente l'intensité seuil au-dessus de laquelle un état d'équilibre métabolique ne peut pas être atteint pendant l'exercice. Par conséquent, la CP est fondamentale pour la compréhension des performances d’endurance humaine et des causes de la limitation de l’exercice dans les populations où la tolérance à l’exercice est altérée. Au cours des 15 dernières années, des preuves ont émergé selon lesquelles la CP représente également un seuil clé pour divers aspects du comportement du système physiologique, tels que le recrutement des fibres musculaires, le flux sanguin et le contrôle vasculaire, ainsi que la fatigue musculaire. En conséquence, un large éventail de preuves ont émergé, couvrant chaque étape du chemin de transport de l'oxygène, selon lesquelles la CP est un paramètre fondamental de la fonction aérobie. Il a été démontré que les modifications de l'apport d'O2 aux muscles en exercice, par convection et par diffusion, ont un impact sur la CP. Les taux d'utilisation d'O2 pendant l'exercice, en particulier pendant la transition du repos au travail, jouent également un rôle clé dans la détermination de la PC en régissant le degré de correspondance entre les taux d'utilisation et de production d'ATP. Ces facteurs interagissent les uns avec les autres et, via cette interaction, déterminent le degré de perturbation métabolique intracellulaire requis pour maintenir une puissance donnée. La façon dont chacun de ces facteurs interagit pour déterminer la CP au niveau du corps entier dépendra de la composition des types musculaires et de leurs schémas de recrutement pendant l'exercice.

Déclarations

FinancementRichie Goulding a été financé par une subvention de la Fondation européenne pour l'étude du diabète Boehringer Ingelheim du programme de recherche européen pendant la réalisation de ce travail. Aucune source de financement spécifique n’a été utilisée pour aider à la préparation de cet article.

Conflits d’intérêts/intérêts concurrentsRichie P. Goulding et Simon Marwood n'ont aucun conflit d'intérêts directement lié au contenu de cette revue.

Approbation éthiqueN'est pas applicable.

Consentement à participerN'est pas applicable.

Consentement à la publicationN'est pas applicable.

Disponibilité des données et du matérielN'est pas applicable.

Disponibilité des codesN'est pas applicable.

Contributions d'auteurRPG a conçu le travail et rédigé la première ébauche. Les deux auteurs ont effectué une recherche documentaire, révisé le manuscrit de manière critique pour en tenir compte du contenu intellectuel important et ont approuvé la version finale à soumettre. Les deux auteurs acceptent d'être responsables de tous les aspects du travail en veillant à ce que les questions liées à l'exactitude ou à l'intégrité de toute partie du travail soient étudiées et résolues de manière appropriée.

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