Qui se fatigue en premier : votre cerveau ou vos jambes ?

Nous savons tous ce que cela fait d’atteindre nos limites, d’être incapable de maintenir le rythme même pour un pas de plus. Mais qu’est-ce qui définit ces limites ? Il s’avère qu’il y a beaucoup de facteurs différents qui entrent en jeu en fonction de la situation, comme je l’ai exploré dans un article sur la fatigue plus tôt cette année.

Les chercheurs essaient toujours de trier tous ces différents facteurs, et une étude récente dans Medicine & Science in Sports & Exercise offre de nouvelles perspectives intéressantes. L’étude, de Kevin Thomas et de ses collègues de l’Université de Northumbria en Grande-Bretagne, explore la contribution relative du système nerveux central par rapport aux muscles après différentes durées de cyclisme à fond.

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L’étude actuelle a impliqué 12 cyclistes bien entraînés qui, à des jours différents, ont effectué trois trajets différents jusqu’à l’épuisement à puissance constante. Lors d’un trajet, la puissance était réglée de manière à ce que l’épuisement se produise après environ trois minutes en moyenne; dans un autre, cela a pris 11 minutes; et dans le troisième, il a fallu 42 minutes.

Si vous regardez l’évolution de la contraction volontaire maximale (CMV) du quadriceps après chacun de ces trois essais, voici ce que vous voyez (l’essai le plus court est à gauche, le plus long à droite) :

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La fatigue musculaire, mesurée par la capacité à produire la plus grande force possible, est à peu près la même dans chaque cas, avec une baisse d’environ 15 % ou un peu plus.

Mais cela ne signifie pas que les mêmes choses se produisent à l’intérieur des muscles. Les chercheurs ont utilisé des techniques sophistiquées pour déterminer où, exactement, la fatigue se produisait.

Vous pouvez appliquer une stimulation électrique au nerf concerné pour faire se contracter directement les muscles, ce qui vous indique comment la fonction du muscle lui-même a changé. C’est ce qu’on appelle la fatigue « périphérique », puisqu’elle se situe dans les muscles.

Et vous pouvez également appliquer une stimulation plus en amont, en utilisant la “stimulation magnétique transcrânienne” pour produire une impulsion dans la zone du cerveau qui envoie un signal au muscle quadriceps pour qu’il se contracte. Ceci (avec quelques calculs supplémentaires) vous donne une mesure pour savoir si le signal maximum voyageant du cerveau au muscle a changé. C’est ce qu’on appelle la fatigue « centrale », puisque la réduction se situe quelque part dans le cerveau ou le système nerveux central.

Voici à quoi ressemble la contraction musculaire directe après les trois essais :

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Dans ce cas, le court combat de trois minutes produit clairement les niveaux les plus élevés de fatigue périphérique. Le muscle ne se contracte plus aussi puissamment.

Voici le changement de “l’activation volontaire” mesuré avec la stimulation cérébrale, montrant la tendance inverse :

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Lorsque les sujets essaient de contracter leurs quadriceps aussi fort que possible, leur cerveau les trahit en envoyant un signal plus faible au muscle lorsqu’ils sont fatigués, et l’effet est le plus grand après l’essai cycliste le plus long (mais le plus lent).

Donc, le titre simple ici est que des efforts courts et intenses produisent une plus grande fatigue dans vos muscles, tandis que des efforts plus longs et soutenus produisent une plus grande fatigue centrale dans votre cerveau et votre système nerveux central.

En réalité, ce n’est pas si simple. Il s’agit de la dernière d’une longue série d’études sur la fatigue centrale et périphérique, et une chose est claire, c’est que les résultats dépendent des détails précis de ce que vous mesurez – différents types d’exercices, différentes durées et d’autres facteurs font tous une différence.

Pourtant, il y a quelques points intéressants à noter. Premièrement, ces résultats vont à l’encontre de l’idée que nous avons chacun un « seuil » spécifique de fatigue périphérique que nous sommes prêts à tolérer.

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Un exercice intense provoque une accumulation de métabolites comme le lactate, les protons et l’ATP, qui produisent une sensation d’inconfort dans le cerveau et peuvent également interférer directement avec la contraction musculaire. Mais il ne semble pas y avoir de seuil spécifique pour ces métabolites qui vous amène (ou vos muscles) à dire : “D’accord, ça y est, j’ai terminé”. Les cyclistes étaient capables et/ou désireux de tolérer des niveaux plus élevés de fatigue périphérique dans les essais plus courts.

La deuxième tournure intéressante est que cette étude, qui impliquait des trajets à puissance constante jusqu’à l’épuisement, a produit des résultats légèrement différents par rapport à une étude antérieure menée par le même groupe utilisant des essais chronométrés à son rythme.

Dans cette étude, la fatigue périphérique a entraîné une légère baisse de 11 % de la fonction musculaire dans l’essai le plus long. Dans l’étude auto-rythmée, un contre-la-montre de 20 000 qui a duré 32 minutes a produit une baisse de 31 %, tandis qu’un contre-la-montre de 40 000 k qui a duré 66 minutes a produit une baisse de 29 %, tous deux bien plus importants que dans la nouvelle étude.

Pourquoi la différence ? Les chercheurs suggèrent que c’est parce que dans un contre-la-montre ou une course à votre rythme, vous pouvez (et la plupart des gens le font) lancer un sprint final à la fin. C’est ce sprint de finition intense qui augmente les niveaux de fatigue périphérique. Ceci est un autre exemple de la raison pour laquelle il est si difficile d’interpréter ces mesures : elles peuvent changer considérablement en fonction de la façon dont les sujets se rythment.

Les implications pratiques ? Je n’ai pas d’idées d’entraînement concises à tirer de cette étude, mais je suis vraiment intéressé par ces tentatives pour démêler les différents éléments de la fatigue. Et c’est aussi amusant de comparer ces résultats avec mes propres sensations de course : je savais que je n’imaginais pas que 800 mètres est la course la plus pénible de toutes !

Cet article de Sweat Science a été publié pour la première fois dans Runner’s World.

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