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Energie et oxygène dans le muscle
Le corps humain est principalement destiné à la performance. En physique, la performance (Watt) correspond au travail (Joule) effectué par unité de temps (secondes) [W = J/s]. Le travail (Joules) correspond à la force (Newton) multipliée par la distance (mètres). Ainsi, un entrainement ciblé augmente la performance de l'organe sollicité (muscles). Ce sont principalement la force ou l'endurance qui peuvent être améliorées.
Energie sous forme d'ATP
Pour produire une force, les muscles ont besoin d'énergie ; celle-ci leur est fournie par la transformation biologique des aliments par le corps. Les muscles ont besoins d'hydrates de carbone (glucose), qui sont stockés dans l'organisme sous une forme particulière (glycogène). Pour que l'énergie stockée dans le foie et les muscles puisse être transformée en travail, il faut de l'oxygène. L'oxygène "brûlé" dans les cellules est converti en liaison phosphates riches en énergie (ATP, créatine phosphate), qui sont immédiatement utilisées pour la contraction musculaire et donc la production d'un travail. A cet égard, notre corps fonctionne comme un moteur qui aurait besoin d'un substrat énergétique et d'oxygène pour produire un travail.
Production aérobie et anaérobie d'énergie
Sans oxygène, le corps peut aussi fournir un travail pendant une courte période, en utilisant en premier lieu les liaisons énergétiques mentionnées précédemment (ATP, créatine phosphate) ou en dégradant les réserves de glycogène pour fabriquer l'ATP riche en énergie (production d'énergie anaérobie). Ce mécanisme anaérobie est peu efficace, car il consomme beaucoup de glucose pour former relativement peu d'ATP. C'est pourquoi, de l'oxygène est à nouveau nécessaire pour restaurer l'énergie consommée en conditions anaérobies sous forme d'ATP. Pour les efforts de longue durée, la production d'énergie en présence d'oxygène (travail aérobie) est la seule possibilité dont dispose notre corps pour fonctionner correctement. Dans les poumons, l'oxygène de l'air inspiré passe dans la circulation qui le transporte vers tous les organes. L'oxygène est toxique, il est donc toujours transporté sous une forme liée. Dans le sang, c'est l'hémoglobine des globules rouges qui fixe l'oxygène pour le transporter. Une fois passé du sang dans les cellules des organes, l'oxygène peut être utilisé pour produire de l'énergie sous forme d'ATP.