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12 choses à savoir sur les mitochondries qui pourraient changer votre entrainement running

12 choses à savoir sur les mitochondries qui pourraient changer votre entrainement running

16 minutes de lecture

Avez-vous entendu des gens parler de la façon d’augmenter les mitochondries ? Et vous vous êtes demandé pourquoi vous devriez vous en préoccuper ? Aujourd’hui, nous allons vous expliquer ce que cela signifie et pourquoi vous devriez vous en préoccuper.

Nous entendons rarement parler des mitochondries, mais il s’agit d’un élément que nous pouvons contrôler et qui peut faire une grande différence dans notre capacité à continuer à courir avec l’âge.

Ces 12 conseils qui peuvent vous aider à augmenter vos mitochondries.

Les mitochondries : C’est quoi ?

Schéma mitochondrie
Schéma d’une cel­lule ins­pi­ré d’une pho­to­gra­phie de Moran, D.T. and Rowley, J.C et mito­chon­drie ins­pi­rée d’une pho­to­gra­phie de Keith R Porter.

Les mitochondries sont votre moteur, votre source d’énergie.

Les mitochondries prélèvent le glucose dans le sang et le transforment en énergie. C’est le moyen le plus efficace pour votre corps de créer de l’énergie. Plus de mitochondries, c’est plus d’énergie, ce qui signifie que vous pouvez courir avec moins de fatigue.

Les mitochondries sont présentes dans les fibres musculaires à contraction lente et rapide, mais elles ne se trouvent pas uniquement dans les muscles. C’est votre centrale énergétique pour tout – on la trouve dans le foie, les poumons, le cœur, le cerveau. Tous les endroits qui ont besoin de l’énergie de votre corps se tournent vers la mitochondrie pour continuer à avancer.

Nous aimons prétendre que rien ne change avec l’âge et que nous pouvons continuer à courir sans avoir à modifier nos habitudes.

Nous savons à 100 % que certaines choses commencent à changer avec l’âge :

  • Perte de masse musculaire
  • Diminution de la densité osseuse
  • Diminution des mitochondries

Acquisition d’une mito­chon­drie par une cel­lule pré-eucaryote
Acquisition d’une mito­chon­drie par une cel­lule pré-eucaryote

12 choses à savoir sur les mitochondries qui pourraient changer votre entrainement running

Le rôle essentiel des mitochondries dans la production d’énergie cellulaire

La mitochondrie (au singulier) et les mitochondries (au pluriel) sont des structures subcellulaires présentes dans toutes les cellules aérobies, dans lesquelles se déroulent les réactions du cycle de Krebs et du système de transport d’électrons. Le cycle de Krebs est une série de réactions chimiques se produisant dans les mitochondries, au cours desquelles du dioxyde de carbone est produit et des ions hydrogène et des électrons sont retirés des atomes de carbone (oxydation) : également appelé cycle de l’acide tri-carboxyclique (TCA) ou cycle de l’acide citrique. Les mitochondries, qui absorbent l’oxygène, représentent la centrale électrique d’une cellule et sont souvent appelées « fours aérobies ». Le carburant et l’oxygène y entrent dans des processus énergétiques qui aboutissent à la formation d’ATP (Adénosine triphosphate), stocké dans toutes les cellules musculaires. Ce n’est qu’à partir de l’énergie libérée par la décomposition de ce composé que la cellule peut effectuer son travail spécifique.

Des mitochondries discrètes et saucissonnées

Les mitochondries sont invisibles à l’œil nu et au microscope moyen ; un microscope électronique est nécessaire. Elles ont la forme d’une saucisse et ne mesurent que quelques micromètres de long.

Mitochondries visibles au microscope
Source : Pubmed

L’architecture complexe de la mitochondrie : membranes, cristae et matrice

La mitochondrie possède deux membranes, dont la membrane interne forme des structures pliées (les cristae) qui s’étendent dans la matrice de la structure. Chaque membrane est constituée de couches de protéines et de molécules de lipides (graisses). Le système de la chaîne respiratoire est associé à la couche de protéines. Le processus de phosphorylation oxydative implique les couches lipidiques. Les enzymes du cycle de Krebs sont situées dans la matrice fluide, la partie soluble de l’intérieur de la mitochondrie.

Schéma mitochondries
Source : Pubmed

La clé de l’endurance : Le rôle vital des mitochondries dans la performance athlétique

Plus un athlète possède de mitochondries, meilleures seront ses performances d’endurance. En effet, ce sont les seules cellules où les glucides, les graisses et les protéines peuvent être décomposés en présence d’oxygène pour créer l’énergie nécessaire à l’exercice.

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Schéma agrnadissement de l'intérieur d'une fibre musculaire du muscle quadriceps
Source : DR ANNA SCHLAGOWSKI

Les premières découvertes : Les mitochondries et la performance aérobique chez les oiseaux

L’intérêt pour la fonction des mitochondries remonte au début des années 1950, lorsque des physiologistes ont observé que les muscles de la poitrine et des ailes des poulets contenaient peu de mitochondries, alors que ceux des pigeons et des canards colverts présentaient une forte densité de ces minuscules structures. Comme les poulets ne peuvent pas voler, alors que les pigeons et les canards colverts sont réputés pour leurs exploits en matière d’endurance, les physiologistes ont pensé que les concentrations de mitochondries étaient étroitement liées à la capacité aérobique.

L’héritage maternel des mitochondries : Une découverte fascinante sur l’endurance génétique

Une découverte étonnante a été faite : les mitochondries possèdent leur propre matériel génétique et toutes les mitochondries présentes dans le corps d’un individu sont héritées de sa mère, et non de son père. Cela s’explique par le fait que l’ovule contient des mitochondries, alors que les spermatozoïdes en sont dépourvus. Cela peut sembler étrange, puisque l’ovule est statique et que les spermatozoïdes sont des nageurs d’endurance, mais le fait est que les spermatozoïdes sont si minuscules que les mitochondries représenteraient un poids trop important pour eux lors de leur voyage marathon vers l’ovule. Contrairement à la croyance populaire, la capacité d’exercice est héritée de nos mères, et non de nos pères. Ainsi, que le père soit un grand sportif ou une personne peu active n’a pas vraiment d’importance, mais que la mère soit une grande sportive, c’est un grand plus.

L’exploration des hormones : Comment les physiologistes ont cherché à stimuler les mitochondries pour améliorer les performances ?

Les premières tentatives des physiologistes pour augmenter la densité mitochondriale se sont faites par l’intermédiaire du système endocrinien, avec un certain succès. Le nombre de mitochondries a en effet augmenté lorsque les niveaux d’une hormone clé produite par la glande thyroïde – la thyroxine – ont augmenté. Des rats de laboratoire ayant reçu un supplément de thyroïde déshydratée dans leur régime alimentaire normal ont répondu par une augmentation importante de la taille et de la densité des mitochondries dans le cœur et le foie. L’utilisation de la thyroxine comme aide ergogénique a été envisagée pendant un certain temps, jusqu’à ce que l’on découvre que des concentrations supérieures à la moyenne de cette hormone pouvaient produire des effets secondaires très indésirables.

Schéma principales caractéristiques du phénotype musculaire en fonction du type de sport d'endurance pratiqué
Source : DR ANNA SCHLAGOWSKI

L’influence décisive de l’entraînement sur les mitochondries : L’étude révolutionnaire de John Holloszy

Ce sont les travaux du physiologiste John Holloszy, de la faculté de médecine de l’université de Washington à St Louis, qui ont montré que l’exercice physique continu pouvait augmenter le nombre de mitochondries. Il a incité un groupe de rats de laboratoire à courir sur un tapis jusqu’à 2 heures par jour à des intensités d’environ 50 à 75 % de la V02 max pendant 12 semaines, tandis qu’un second groupe se reposait dans sa cage. À la fin de cet exercice, Holloszy a constaté que les rats qui couraient avaient augmenté leur densité mitochondriale d’environ 50 à 60 % et doublé leurs concentrations de « cytochrome c », un composé clé présent à l’intérieur des mitochondries et d’une importance vitale pour la production d’énergie aérobie. Le cytochrome c contient un atome de fer par mole et est une centrale d’acides aminés. Les travaux de Holloszy ont d’abord suggéré que les postulats de Van Aaken, selon lesquels la meilleure façon d’acquérir de l’endurance était de faire du LSD (Long, Slow Distance), étaient sur la bonne voie. Holloszy a poursuivi ses recherches. Il a demandé à un groupe de rats de courir 10 minutes par jour, à un autre de courir 30 minutes, à un troisième de faire de l’exercice pendant 60 minutes et à un quatrième de travailler 2 heures par jour. L’entraînement a eu lieu cinq jours par semaine pendant 13 semaines à une intensité de 1,2 mph, soit environ 32 mètres par minute et 313 minutes pour le 10 km, ce qui correspond à environ 50-60 % de VO2 max pour un rat de laboratoire en bonne santé. Comme on pouvait s’y attendre, les coureurs de 2 heures par jour avaient le meilleur développement mitochondrial. Les rats qui faisaient de l’exercice pendant 10 minutes par jour avaient environ 16 % de cytochrome c en plus que le groupe de rats au repos, tandis que les rats qui faisaient de l’exercice pendant 30 minutes l’augmentaient de 31 %, les coureurs d’une heure de 38 % et les coureurs de 2 heures de 92 %. En 1967, ces résultats constituaient un argument de poids en faveur de la formule « courir longtemps, courir lentement, courir doucement« . Les travaux de Holloszy ont reçu plus de crédit lorsque, dans un test de course jusqu’à l’épuisement, les entraîneurs de 2 heures ont tenu un bon rythme pendant 111 minutes, tandis que les entraîneurs de 10 minutes ont tenu 22 minutes, ceux de 30 minutes 41 minutes, et les rats d’une heure ont couru avec acharnement pendant 50 minutes. La relation entre un niveau élevé de cytochrome c et une meilleure performance a été fermement établie.

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Crédit photo : Denis Egan via Flickr et sous licence Creative Commons Attribution (CC BY) 2.0 License

Le débat entre les partisans de Holloszy et les disciples de Lydiard : Intensité vs Volume de course

Les recherches de Holloszy ont été accueillies avec joie par les fans de Lydiard. Il préconisait de courir lentement jusqu’à 100 miles par semaine pendant 10 semaines consécutives en hiver. Certains coureurs, comme Dave Bedford, ont poussé le quota de kilomètres jusqu’à 200 miles par semaine, en trois séances par jour. Cependant, les travaux de Holloszy, aussi bons soient-ils, présentaient un défaut : ils ne considéraient pas l’intensité de l’entraînement comme un facteur de développement mitochondrial – tous ses rats couraient à la même vitesse.

Les résultats de l’étude de Gary Dudley sur l’entraînement en intensité et la production mitochondriale

En 1982, Gary Dudley, de l’université d’État de New York à Syracuse, a étudié l’effet de l’intensité sur la production mitochondriale. Son travail a été minutieux : des rats ont dû courir cinq fois par semaine pendant des périodes allant de cinq minutes à quatre-vingt-dix minutes par jour, pendant huit semaines (cinq semaines de moins que les rats de Holloszy), à des intensités d’entraînement allant de 40 % à 100 % de la V02 max. Dudley a également examiné l’influence des différentes vitesses et durées sur les différentes fibres musculaires (contraction rapide, contraction rapide aérobie ou contraction intermédiaire et lente), ce qui n’avait jamais été fait auparavant. Ses conclusions sont les suivantes :

  • L’entraînement au-delà d’environ 60 minutes par séance ne présente aucun avantage en termes d’augmentation du cytochrome c. Le passage de 30 à 60 minutes par séance a permis d’augmenter le cytochrome c, mais pas l’augmentation de la durée de l’entraînement de 60 à 90 minutes. Ce constat vaut pour toutes les intensités étudiées par Dudley, ainsi que pour les trois types de fibres musculaires. Le développement des mitochondries s’est arrêté au bout d’une heure.
  • Un entraînement de 10 minutes par jour à 100 % de la V02 max (environ 3 km) a triplé la concentration de cytochrome c.
  • Courir pendant 27 minutes à 85 % de la V02 max (environ 10 secondes par mile plus lent que la vitesse du 10 km) n’a fait augmenter le cytochrome c que de 80 %.
  • Un entraînement de 60 à 90 minutes à une vitesse de 70 à 75 % de V02 max (vitesse du marathon) n’a fait augmenter la concentration de cytochrome c que de 74 %.
  • Dans les cellules musculaires intermédiaires (celles qui se situent à peu près à mi-chemin entre la contraction rapide et la contraction lente), une puissance similaire de l’intensité a été enregistrée. Dix minutes de course rapide par jour ont augmenté le cytochrome c autant que 27 minutes quotidiennes à 85 % de V02 max ou 60 à 90 minutes à 70-75 % de V02 max.
  • La meilleure stratégie pour améliorer le cytochrome c des muscles lents était de courir 60 minutes par sortie à 70-75 % de V02 max (environ 80-84 % de la fréquence cardiaque maximale), ce qui augmentait le cytochrome c de 40 %.
  • Une séance de 27 minutes à 85 % de la V02 max a produit une augmentation de 28 %, comme décrit ci-dessus.
  • La séance rapide à 100 % de V02 max (vitesse de 3 km) a augmenté le cytochrome c des muscles lents d’environ 10 %, ce qui n’est pas surprenant car les muscles lents sont moins sollicités que les cellules à contraction rapide pendant la course rapide. Cependant, courir à cette vitesse représente, pour un travail de 10 minutes, une amélioration de 1 % par minute de course par rapport à une course à 85 % de la V02 max, qui a augmenté le cytochrome c dans les fibres à contraction lente du même taux de 1 % par minute pour une durée de travail presque trois fois supérieure. En outre, 90 minutes de travail à 70-75 % de V02 max ont amélioré les mitochondries de seulement deux tiers de pour cent par minute.
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La clé de l’adaptation mitochondriale : L’inverse entre la durée de l’exercice et l’intensité, selon Dudley et al.

Dudley et al. dans leur étude résument : « Pour obtenir la meilleure réponse adaptative des mitochondries, la durée de l’exercice quotidien diminue à mesure que l’intensité de l’exercice augmente. »

Schéma éléments composant une mitochondrie
Source : Docdusport

L’expérience de l’auteur : Un mois d’entraînement intensif à 100 % V02 max

En 1950, l’auteur a décidé de courir 2 miles à fond tous les deux jours pendant un mois. Les autres jours, il a couru 6 miles lentement. Le rythme de 2 miles équivaut à une vitesse de 3 000 m (100 % V02 max). Il a ensuite couru l’avant-dernière étape de 4 miles du relais Portsmouth-Southampton et a battu le record du parcours. Il ne connaissait évidemment pas les conclusions de Dudley, mais rétrospectivement, il semblerait que l’entraînement à 100 % de VO2 max ait entraîné une amélioration majeure de la condition physique. En résumé, courir 5 km ou 3 km chaque semaine à l’effort maximum va stimuler les mitochondries, ce qui, bien sûr, améliorera la V02 max. Il est également possible de courir certaines sections de ces distances à un rythme légèrement supérieur à celui de la course. Les séances à l’allure du 5 km comprennent

  • 3 x 2 000 m avec 2 minutes de repos
  • 4 x 1 mile (1 609 m) avec 90 secondes de repos
  • 6 x 1 000 m avec 60 secondes de repos.

Les séances utiles à 3 allures sont les suivantes

  • 3 x 1 500 m avec 3 minutes de repos
  • 6 x 800 m avec 90 secondes de repos
  • 16 x 400m avec 45 secondes de repos

Notez que si la séance de 5 km est courue à 80 secondes/400 m, la séance de 3 km devrait être 4 à 5 secondes plus rapide, c’est-à-dire dans ce cas 75-76 secondes/400 m. Notez que le plus grand coureur de demi-fond britannique de tous les temps, Seb Coe (12 records du monde en 4 ans, médailles d’or et d’argent aux Jeux olympiques), s’est entraîné chaque semaine à la vitesse de 5 km pendant tout l’hiver et à la vitesse de 5 km et de 3 km pendant toute la saison d’athlétisme. La première vitesse correspond à 95 % de la V02 max.

7 conseils pour augmenter le nombre de mitochondries

Avec l’âge, le nombre de mitochondries commence naturellement à diminuer. Si nous ne faisons rien pour y remédier, nos performances en pâtiront.

12 choses à savoir sur les mitochondries qui pourraient changer votre entrainement running

Un plus grand nombre de mitochondries signifie qu’elles peuvent travailler plus efficacement et répartir la charge de travail afin d’éviter les problèmes de fatigue.

  • Ajoutez des intervalles de sprint ou des entraînements de type HIIT une fois par semaine. Ces exercices favorisent les niveaux de mitochondries, la densité osseuse et la perte de poids.
  • Alternez des séances de vitesse et des séances en endurance fondamentale. C’est là que les fibres musculaires à contraction rapide et lente entrent en jeu. Consacrez 80 % de votre semaine à un effort facile et 20 % à un effort difficile.
  • Restez hydraté et prenez des électrolytes pour prévenir l’hyponatrémie.
  • Arrêtez de restreindre votre consommation d’hydrates de carbone ! Le glucose est ce que la mitochondrie utilise le plus efficacement pour créer de l’énergie. Si vous supprimez les glucides de votre alimentation, il est beaucoup plus difficile pour votre corps de créer l’énergie dont vous avez besoin pour avancer dans vos courses.
  • Sortez pour profiter de la lumière du soleil et portez des lunettes anti-lumière bleue lorsque vous utilisez votre téléphone ou que vous êtes assis devant un ordinateur.
  • Incluez plus d’OMEGA 3 dans votre alimentation.
  • Augmentez votre consommation de protéines. En pratique, il est recommandé qu’une personne sédentaire consomme environ 1 gramme de protéines par kilogramme de poids corporel par jour. Ces besoins augmentent à environ 1,2 à 1,6 grammes par kilogramme de poids corporel par jour pour les athlètes pratiquant des sports d’endurance, et varient entre 1,6 et 2 grammes par kilogramme de poids corporel par jour pour les athlètes de sports de force ainsi que pour les sportifs d’endurance qui s’entraînent de manière intensive (plus de 2 heures par jour, 6 fois par semaine).

Nicolas Fondateur de Athlé expliqué

Qui est Nicolas ?

Lillois. 30 ans et 10 ans de pratique de la course à pied. Après avoir conseillé mes amis débutants, j’ai eu l’idée de créer un blog. En 2022, Athlé Expliqué a vu le jour pour vous apporter des réponses en vous donnant des conseils basés sur mes propres expériences.

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