1. Anatomie du système locomoteur

1.1 Le squelette adulte

Le squelette humain adulte comprend 206 os répartis en :

• Squelette axial (80 os) : crâne (29), colonne vertébrale (33), thorax (25 : 12 côtes × 2 + 1 sternum)
• Squelette appendiculaire (126 os) : ceintures (4) + membres supérieurs (60) + membres inférieurs (62)

1.2 Les principales articulations sportives

1.3 Les principaux groupes musculaires

Membres inférieurs : quadriceps (face antérieure cuisse), ischio-jambiers (face postérieure), fessiers (grand, moyen, petit fessier), triceps sural (mollet) — les muscles posturaux les plus importants en APT.

Tronc : abdominaux (grand droit, obliques, transverse), érecteurs du rachis (spinaux), grand dorsal, trapèze — le core (caisson abdominal) est essentiel pour la stabilité.

Membres supérieurs : deltoïdes (épaule), biceps/triceps brachiaux, pectoraux, dorsaux, avant-bras.

Selon Tortora & Derrickson, Principes d'Anatomie et de Physiologie (Pearson 2017) : « Le système musculaire représente 40 % de la masse corporelle adulte. Il est composé de 640 muscles squelettiques striés. »

2. Les 3 filières énergétiques

L'organisme dispose de 3 filières énergétiques pour produire l'ATP (Adénosine Triphosphate) nécessaire à la contraction musculaire :

2.1 Filière anaérobie alactique (ATP-CP)

• Durée : 0 à 7 secondes
• Intensité : maximale (100 %)
• Carburant : ATP stocké + phosphocréatine (CP)
• Sous-produits : aucun déchet
• Exemples : sprint 50 m, jet en lancer, smash volley, départ vélo

2.2 Filière anaérobie lactique (glycolyse)

• Durée : 10 secondes à 2 minutes
• Intensité : très élevée (85-95 %)
• Carburant : glucose musculaire (glycogène)
• Sous-produits : acide lactique (sensation de brûlure)
• Exemples : 400 m course, 200 m natation, fractionné 30/30, montée d'escalier

2.3 Filière aérobie

• Durée : 2 minutes à plusieurs heures
• Intensité : faible à modérée (60-85 %)
• Carburant : glucides + lipides (mitochondries)
• Sous-produits : CO₂ + H₂O
• Exemples : marche nordique, jogging endurance, vélo loisir, randonnée

3. Biomécanique : les principes fondamentaux

3.1 Les 3 plans de mouvement

• Plan sagittal : divise le corps en gauche/droite. Mouvements : flexion, extension (course, squat, pompe)
• Plan frontal : divise en avant/arrière. Mouvements : abduction, adduction (jumping jack, fente latérale)
• Plan transversal : divise en haut/bas. Mouvements : rotation (golf, lancer, rotation du tronc)

3.2 Les leviers anatomiques (mécanique)

3.3 Chaînes musculaires

Un geste sportif ne mobilise jamais un muscle isolé mais une chaîne musculaire. Exemple : le squat mobilise :

1. Phase descendante : flexion contrôlée → quadriceps + fessiers en excentrique, ischio-jambiers en isométrique
2. Phase basse : amplitude maximale, gainage abdominal
3. Phase remontée : extension → fessiers + quadriceps en concentrique, ischio-jambiers en stabilisateurs

4. Adaptations cardio-vasculaires et respiratoires

4.1 Réponses cardiaques à l'effort

• FC repos : 60-80 bpm (adulte sédentaire), 40-60 bpm (sportif endurance)
• FC max théorique : 220 - âge (formule d'Astrand)
• Débit cardiaque : passe de 5 L/min (repos) à 25-30 L/min (effort max)
• Volume d'éjection systolique : 70 ml repos → 150 ml à l'effort

4.2 Réponses respiratoires

• Fréquence respiratoire : 12-16/min repos → 40-60/min effort max
• Volume courant : 0,5 L repos → 3 L effort
• VO2max : volume max d'O₂ consommable. Femme sédentaire : 30-35 ml/kg/min ; sportif élite : 80+ ml/kg/min

4.3 Les seuils ventilatoires

Lors d'un effort progressif, le corps passe par 2 seuils :

• SV1 (seuil aérobie) : ≈ 60-75 % VO2max — début d'accumulation des lactates. On peut encore parler.
• SV2 (seuil anaérobie / seuil lactique) : ≈ 85-90 % VO2max — accumulation rapide des lactates. Plus possible de tenir une conversation.

5. Application aux séances APT

Une séance APT type d'1h structure les filières énergétiques de manière progressive :

1. Échauffement progressif (10-15 min) : mobilité articulaire + élévation FC progressive en aérobie
2. Corps principal (35-40 min) : activité ciblée — selon objectif : aérobie (50-75 % FCmax) OU intervalle (alternance lactique)
3. Retour au calme + étirements (10 min) : abaissement FC + stretching passif

6. Système nerveux autonome et régulation de l'effort

L'adaptation cardio-respiratoire à l'effort est gouvernée par le système nerveux autonome (SNA), structure neurologique involontaire opposant deux antagonistes : le système sympathique (accélérateur) et le système parasympathique (frein). L'éducateur APT doit comprendre cette régulation pour : doser l'intensité, identifier les signaux de surentraînement chez ses pratiquants, structurer la récupération.

6.1 Le système sympathique — la mobilisation

Activé dès la perception du stimulus d'effort (anticipation = « réponse anticipatoire »), le sympathique libère par les terminaisons nerveuses adrénergiques et par la médullosurrénale les catécholamines : adrénaline et noradrénaline. Effets en cascade :

• Cardiaque : augmentation FC (effet chronotrope +), augmentation contractilité (inotrope +), accélération conduction (dromotrope +)
• Vasculaire : vasoconstriction périphérique (peau, viscères), vasodilatation musculaire et coronaire → redistribution du débit cardiaque vers les muscles actifs (jusqu'à 85 % du débit à l'effort max contre 20 % au repos)
• Respiratoire : bronchodilatation, augmentation fréquence respiratoire
• Métabolique : glycogénolyse hépatique et musculaire (libération glucose), lipolyse adipocytaire (libération AGL)

6.2 Le système parasympathique — la récupération

Médié par le nerf vague (X paire crânienne), il prédomine au repos et lors de la récupération. Sa réactivation est l'indicateur le plus fiable de la qualité de récupération post-effort. Les outils HRV (variabilité de la fréquence cardiaque, désormais accessibles via montres connectées) mesurent quotidiennement ce tonus vagal et orientent l'éducateur sur la fatigue résiduelle du pratiquant.

6.3 Indicateurs de surentraînement

7. Typologie des fibres musculaires et plasticité à l'entraînement

Le muscle squelettique est composé de fibres musculaires de plusieurs types, chacune avec un profil métabolique et contractile distinct. Cette typologie conditionne les réponses adaptatives à l'entraînement et oriente les choix pédagogiques de l'éducateur APT.

7.1 Les 3 grands types de fibres

• Fibres de type I (lentes, oxydatives) — couleur rouge (riche en myoglobine), nombreuses mitochondries, métabolisme aérobie dominant. Faible force, faible vitesse, très haute résistance à la fatigue. Exemples : soléaire, érecteurs du rachis, diaphragme. Idéales pour endurance fondamentale, marche nordique, randonnée.
• Fibres de type IIa (rapides, oxydatives-glycolytiques) — couleur rosée, mixtes, capacité à fonctionner en aérobie et anaérobie. Force et vitesse intermédiaires, résistance moyenne. Sollicitées en running tempo, vélo intensif, circuits training APT.
• Fibres de type IIb / IIx (rapides, glycolytiques) — couleur blanche, pauvres en mitochondries, métabolisme anaérobie. Force et vitesse maximales, fatigabilité extrême. Sollicitées en sprint, puissance maximale, sauts explosifs. Représentent 20-30 % de la masse musculaire chez le sédentaire.

7.2 Plasticité musculaire et transition de fibres

Contrairement à un dogme ancien, les fibres musculaires peuvent changer de type sous l'effet d'un entraînement spécifique soutenu sur 8 à 24 semaines (plasticité phénotypique). Un entraînement d'endurance prolongé fait évoluer des fibres IIb vers IIa puis vers I (myogénèse oxydative). Inversement, un entraînement de puissance maximal peut faire régresser des fibres IIa vers IIb. Cette plasticité justifie l'importance du choix pédagogique : un public séniors travaillé exclusivement en endurance longue duré perdra progressivement sa capacité de puissance — d'où l'intérêt de séances combinées (endurance + petites séquences de puissance pour préserver les fibres rapides, essentielles à l'équilibre et à la prévention des chutes).

Selon Tortora & Derrickson (Principes d'anatomie et de physiologie, 16e éd., 2022) : « Chez le sédentaire moyen, on observe une perte de 30 % des fibres musculaires entre 20 et 80 ans, dominée par la sarcopénie des fibres de type II. La stimulation par exercices de puissance modérée à toute âge est le seul moyen démontré de freiner ce déclin. »

8. Le système phosphocréatine (CP) et restauration des stocks

La phosphocréatine (CP) est une molécule de stockage rapide d'énergie présente dans le muscle squelettique à hauteur de 4 à 6 fois la concentration d'ATP. Lors d'un effort maximal explosif (sprint, saut, lancer), la CP permet de régénérer instantanément l'ATP consommée selon la réaction couplée (créatine kinase). Ce système, dit anaérobie alactique, ne produit aucun déchet et n'épuise pas le glycogène.

8.1 Capacité et durée du système CP

• Capacité totale : environ 25 mmol/kg de muscle sec — suffisante pour 6 à 8 secondes d'effort maximal
• Restauration des stocks : 50 % en 30 secondes, 75 % en 1 minute, 100 % en 3 à 5 minutes de repos passif
• Effet de la créatine alimentaire : supplémentation 3 g/j pendant 4 semaines augmente les stocks musculaires de CP de 10 à 30 %, avec gain mesurable de 5-15 % en performance puissance

8.2 Application en circuits APT

Comprendre le système CP guide la programmation des temps de récupération en circuits d'intensité variable. Pour un circuit explosif (saut sur step, sprint navette, lancer médecine-ball), prévoir au minimum 2-3 minutes de repos entre séries pour reconstituer la CP. Une récupération insuffisante bascule l'effort vers la filière lactique, induit un brûlant musculaire, et compromet la qualité technique des reprises.

9. Lactates, seuil anaérobie et systèmes tampons

L'acide lactique (et plus précisément le lactate, sa forme dissociée à pH physiologique) est longtemps resté incompris. La recherche depuis 2000 (notamment les travaux de George Brooks à Berkeley) a montré que le lactate n'est pas un déchet mais un substrat énergétique majeur, navette intermusculaire et interorganes (« lactate shuttle »).

9.1 Production et clairance du lactate

9.2 Les systèmes tampons

L'organisme dispose de trois systèmes tampons principaux pour neutraliser l'acidité produite à l'effort :

• Bicarbonate (HCO3-) — le plus puissant et rapide, action en quelques secondes. La supplémentation en bicarbonate (300 mg/kg, 1 h avant effort intense) est utilisée par certains sportifs élite mais reste hors champ APT.
• Phosphate inorganique — tampon musculaire intracellulaire
• Hémoglobine — tampon sanguin, fixation des protons sur la chaîne globine

9.3 EPOC — Excess Post-exercise Oxygen Consumption

Après un effort intense, l'organisme continue de consommer plus d'O₂ que sa consommation basale pendant plusieurs heures (de 30 minutes à 24 heures selon intensité). Ce phénomène, l'EPOC ou « dette d'oxygène », correspond à :

• Reconstitution des stocks de CP musculaire (15 premières minutes)
• Métabolisation du lactate accumulé (cycle de Cori hépatique)
• Restauration de l'équilibre acido-basique
• Réparation des microlésions musculaires
• Élévation de la température corporelle qui maintient un métabolisme accéléré

10. Hormones de l'effort et adaptations endocrines

L'exercice physique est l'un des plus puissants stimuli endocriniens du corps humain. Comprendre ces axes hormonaux permet à l'éducateur APT d'optimiser ses prescriptions, notamment pour les objectifs sport-santé.

10.1 Le cortisol

Hormone stéroïde produite par la corticosurrénale, libérée massivement à l'effort intense (> 60 minutes). Le cortisol est catabolisant (dégradation protéique musculaire pour gluconéogenèse hépatique) et immunosuppresseur. Pic à 60-90 min d'effort, demi-vie 60-90 min. Un excès chronique de cortisol (surentraînement) explique : perte de masse musculaire, baisse immunitaire (infections ORL fréquentes), troubles du sommeil, intolérance glucidique. Recommandation APT : limiter les séances cardio à 60 min, alterner avec des séances courtes (30-45 min) à intensité variable.

10.2 GH et IGF-1

L'hormone de croissance (GH) et l'insulin-like growth factor 1 (IGF-1) sont les hormones anabolisantes majeures stimulant la synthèse protéique musculaire et la lipolyse. Leur sécrétion est maximale en réponse aux exercices de puissance avec récupération courte (40 sec effort / 20 sec repos, type « pyramide ») et aux exercices avec restriction de flux sanguin. Pic 15-30 min post-effort, retour basal en 2 h. Application APT : pour un public désirant raffermir et perdre du gras, intégrer 1-2 séries de 8-12 répétitions d'exercices polyarticulaires (squat, fente, pompes) avec récupération courte.

10.3 Endorphines et BDNF

L'effort prolongé (> 30 min en zone aérobie) libère des bêta-endorphines (effet euphorisant, « runner's high ») et stimule la production cérébrale de BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), facteur de neuroplasticité, protecteur contre la dépression et le déclin cognitif. La méta-analyse Cochrane 2023 confirme un effet antidépresseur de l'activité physique modérée (30 min × 3/sem) équivalent à un ISRS sur dépression légère à modérée.

Selon l'OMS (Lignes directrices 2020 sur l'activité physique) : « L'activité physique régulière réduit de 20 à 30 % le risque de dépression et de déclin cognitif. C'est la prescription non pharmacologique la plus documentée et la moins coûteuse de la médecine moderne. »
Source : who.int — Lignes directrices activité physique — consulté 2026-05-27.

11. Thermorégulation et hydratation à l'effort

La thermorégulation corporelle pendant l'exercice est un défi physiologique majeur. L'éducateur APT, particulièrement en activités d'extérieur ou en salles non climatisées, doit en maîtriser les principes pour prévenir hyperthermie, déshydratation et hyponatrémie.

11.1 Mécanismes d'évacuation thermique

11.2 Pertes hydriques et stratégie d'hydratation

Un pratiquant moyen perd 0,5 à 1,5 L de sueur par heure d'effort. À 30 °C et 70 % humidité, les pertes peuvent atteindre 2,5 L/h. Une déshydratation de seulement 2 % du poids corporel diminue les performances cognitives et physiques de 10 à 20 %. Recommandations ANSES 2024 :

• Avant effort : 400-500 ml d'eau dans les 2 heures précédant la séance
• Pendant effort < 60 min : eau plate, 150-200 ml toutes les 15-20 min
• Pendant effort > 60 min : boisson glucido-électrolytique (4-8 % glucides + Na+ 460-690 mg/L), 200-300 ml toutes les 15 min
• Après effort : 150 % du déficit hydrique (pesée avant/après) dans les 4 h post-effort

Synthèse

• 206 os, 640 muscles, articulations principales : genou, épaule, hanche, cheville
• 3 filières énergétiques : anaérobie alactique / anaérobie lactique / aérobie
• FC max = 220 − âge (Astrand)
• VO2max sédentaire ≈ 30 ml/kg/min, sportif ≈ 60-80 ml/kg/min
• 2 seuils ventilatoires : SV1 (60-75 % VO2max) / SV2 (85-90 %)
• 3 plans de mouvement : sagittal / frontal / transversal
• Zone aérobie modérée recommandée : 60-75 % FCmax

Pour aller plus loin

• INSERM — Activité physique et santé
• OMS — Recommandations activité physique
• Sports.gouv.fr — Sport-Santé