Biologie de la croissancetisba.andy.free.fr/Fac/Cours/S6/Cours Guigui/Physilogie des aps/CM... · 2. Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble Croissance

Biologie de la croissance

Aurélien Pichon

Adapté de Corinne Caillaud (Montpellier)

STAPS Bobigny

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


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


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

Croissance des os sous l’action des

chrondrocytes

3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale

PRE

NATAL


PRE

NATAL

Points d’ossification primaires du

squelette

(12 sem)

POST

NATAL


périoste

Os compact

Os spongieux

vaisseaux sanguins


3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette

3. Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette

Cartilage de conjugaison

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


3.4 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 / maturation neuro-musculaire

Jonction neuro-musculaire

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


3.8 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


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


testicules


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


Acromégalie :


GH : libération pulsatile par l’adénohypophyse


Acromégalie :


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

4.2 Les hormones sexuelles

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


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


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


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


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


�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


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


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


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


6.4 Réponse ventilatoire à l'exercice au cours de la 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


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


6.6 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



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


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



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


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


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


Puissance max

� � en fonction de l’âge� Se stabilise àla puberté

Puissance maxTemps pour atteindre PmawVélocité optimale


Temps pour atteindre Pmaw

� En fonction de l’âge� Se stabilise à la puberté

Amélioration des caractéristiques contractiles musculaires




Vélocité optimale

� � en fonction de l’âge� Se stabilise àla puberté

Amélioration des caractéristiques contractiles musculaires


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

��

��

��

��

��

��


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


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

10. La force

Augmentation du diamètre des fibres musculaires

Aherne et al. 1971

Bowden et al. 1960

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

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