Le contrôle des mouvements des muscles passe par le cerveau qui les contracte en fonction des informations qu'il reçoit de l'environnement. Ces informations, sous la forme de messages nerveux, passent par les nerfs qui relient les organes sensoriels aux centres nerveux puis aux muscles. Les neurones assurent la circulation de ces messages. Pour effectuer une activité sportive, il est nécessaire de mettre les muscles en mouvement. L'organisme va s'adapter aux besoins des muscles en fonction de l'intensité de l'activité musculaire. Les rythmes cardiaque et respiratoire vont augmenter pour satisfaire ces besoins dans une certaine limite. Il est possible d'augmenter ses performances et de repousser les limites de l'organisme par un entraînement adapté à chacun ou encore par le dopage, illégal et surtout dangereux.
La commande du mouvement
La commande du mouvement s'effectue par le biais d'un processus bien précis. L'organisme reçoit des stimulations de l'environnement détectées par les organes des sens qui envoient ensuite un message nerveux vers les centres nerveux. Ce message est perçu et traité par une aire spécialisée de manière à élaborer une ou plusieurs réponses. Cette circulation des messages est assurée par les neurones qui communiquent entre eux grâce aux synapses.
La perception de l'environnement
L'organisme reçoit de multiples stimulations de l'environnement, qui sont détectées par des récepteurs spécialisés, les organes des sens. Chaque stimulation est propre à un type de récepteur. Les organes des sens envoient alors un message nerveux en direction des centres nerveux qui sera perçu et traité par une aire cérébrale spécialisée.
Les informations de l'environnement, les stimulations, sont réceptionnées par les organes des sens.
Stimulation
Une stimulation est une information venant de l'environnement qui va stimuler un organe des sens.
Chaque information correspond à un organe précis. Ces organes, dits organes des sens, sont responsables de la perception de l'environnement.
Organe des sens
Un organe des sens est un organe spécialisé dans la réception des informations (sorte de capteur) qui permet au système nerveux de percevoir l'environnement.
Il y a 5 organes des sens qui correspondent aux 5 sens :
- les yeux pour la vue ;
- les oreilles pour l'ouïe ;
- le nez pour l'odorat ;
- la langue pour le goût ;
- la peau pour le toucher.
| Température | Peau |
| Lumière | Yeux |
| Sons (vibrations de l'air) | Oreilles |
| Odeurs et goûts (molécules dans l'air ou dans les aliments) | Muqueuse nasale, langue, palais |
| Toucher (sensation physique des objets) | Peau |
| Douleur | Partout |
| Position dans l'espace, équilibre | Oreille |
Pour que les capteurs puissent se mettre en activité, il faut une stimulation ayant une intensité suffisante. Les capteurs envoient alors des messages nerveux en direction des centres nerveux. Ces différentes stimulations sont perçues et traitées par des aires spécialisées du cerveau.
Message nerveux
Un message nerveux est un ensemble d'informations qui se transmet le long d'un neurone et d'un neurone à un autre.
Centre nerveux
Le centre nerveux, souvent représenté par le cerveau et la moelle épinière, est l'organe qui réceptionne et traite des messages nerveux venant des organes des sens (intégration) et qui élabore une ou plusieurs réponses, souvent motrices, à ces messages.
Aire cérébrale
Une aire cérébrale est une zone spécialisée du cerveau qui correspond à une ou plusieurs fonctions du système nerveux.
Lobe du cerveau
Un lobe du cerveau est une partie anatomique précise du cerveau. Celui-ci étant formé de deux hémisphères, chacun contient plusieurs lobes nommés par rapport à leur position anatomique (os du crâne).
La transmission de l'information reçue
Les informations reçues par les capteurs sont transmises aux centres nerveux par les nerfs sous la forme de messages nerveux de nature électrique. Les centres nerveux reçoivent alors les messages nerveux et traitent les informations de manière à élaborer une ou plusieurs réponses, souvent motrices, à ces messages. Ce sont les cellules nerveuses, ou neurones, qui assurent cette circulation des messages. Ils communiquent entre eux par l'intermédiaire de synapses.
Les informations qui viennent de l'environnement et qui sont perçues par les organes des sens forment un message nerveux qui circule via les nerfs jusqu'au cerveau, grâce à des cellules spécialisées appelées « neurones ».
Neurone
Un neurone est une cellule spécialisée dans la communication. Il possède :
- une membrane, un cytoplasme et un noyau (comme toutes les cellules) ;
- un corps cellulaire contenant le noyau (les corps cellulaires de très nombreux neurones sont regroupés dans les centres nerveux) ;
- des fibres nerveuses qui permettent d'établir des contacts avec d'autres cellules (nerveuses ou non), et ce à côté ou très loin dans l'organisme.
Le message nerveux, qui se propage des capteurs jusqu'aux centres nerveux, est un signal électrique. Ces signaux électriques sont nommés « potentiels d'action ».
Les potentiels d'action peuvent être enregistrés à la surface des nerfs, grâce à des micro-électrodes. On peut alors les visualiser sur un écran.
Le message nerveux passe par des nerfs qui sont des assemblages de fibres nerveuses. Ils relient les récepteurs aux centres nerveux, et les centres nerveux aux effecteurs.
Effecteur
Un effecteur est un organe au niveau duquel une réponse apparaît suite à une stimulation.
Un muscle est un organe effecteur.
Un individu participe à une activité consistant à attraper une balle qui lui est lancée. La stimulation visuelle est la balle qui lui parvient. Le message nerveux part donc des yeux et circule, par les nerfs optiques, jusqu'au cerveau. Celui-ci envoie alors des messages nerveux aux muscles qui mettent le bras en mouvement, et vont donc permettre d'attraper la balle.
La transmission des messages nerveux entre deux neurones (ou entre un neurone et une cellule musculaire) s'effectue par l'intermédiaire de synapses, qui sont les points de contact entre les cellules nerveuses.
Synapse
Une synapse est une zone de communication entre cellules nerveuses. Les messages y passent d'une cellule à une autre grâce à des substances chimiques, les neurotransmetteurs.
Les neurotransmetteurs sont sécrétés à l'extrémité d'un neurone et transmettent le message au neurone suivant.
Les messages passent d'une cellule à une autre grâce à des substances chimiques, les neurotransmetteurs, qui transmettent le message au neurone suivant.
Pratiquer une activité sportive
Pratiquer une activité sportive demande une adaptation de l'organisme à l'effort en fonction des besoins des muscles en nutriments et en dioxygène. Cette adaptation est limitée mais peut s'améliorer avec l'entraînement. Un individu peut aussi augmenter ses performances sportives illégalement en se dopant, au risque de nuire gravement à sa santé.
Les capacités et les limites de l'organisme
Lors d'une activité physique, l'organisme s'adapte aux besoins des muscles. Le cœur bat plus vite, la ventilation s'accélère. Ces modifications permettent d'apporter aux muscles davantage de nutriments et de dioxygène pour qu'ils puissent fournir l'effort demandé. Mais ces adaptations ont des limites.
Lorsque l'organisme fait un effort physique, les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent pour assurer les besoins du muscle. Ces besoins sont alors plus importants en nutriments et en dioxygène.
Cependant, il est impossible d'augmenter indéfiniment le rythme cardiaque et le rythme respiratoire.
Rythme cardiaque
Le rythme cardiaque correspond au nombre de battements du cœur par unité de temps, souvent en une minute.
Le rythme cardiaque (RC) peut s'élever jusqu'à un maximum RCmax qui diminue avec l'âge.
Le rythme cardiaque maximal est, très approximativement, estimé par la formule suivante :
\text{RCmax}=220 - \text{âge}
Rythme respiratoire
Le rythme respiratoire correspond au nombre d'inspirations ou d'expirations par unité de temps, souvent en une minute.
La quantité de dioxygène consommée par unité de temps augmente avec l'intensité de L'effort. Elle présente, elle aussi, un maximum dont la formule est VO2max. Elle constitue une limite à l'intensité de l'effort qu'un individu peut fournir.
VO2max
Le VO2max représente la limite de consommation de dioxygène de notre organisme lors d'une activité sportive. C'est le volume maximal de dioxygène consommé en un temps donné lors d'une activité physique. Elle se mesure en litres par minute.
RCmax
Le RCmax représente le rythme cardiaque le plus élevé que l'on peut atteindre lors d'une activité sportive. C'est donc le rythme cardiaque maximal atteint en un temps donné lors d'une activité physique. Il dépend de l'âge et se calcule en nombre de battements cardiaques par minute selon la formule \text{RCmax}=220-\text{âge}.
Dans le graphique ci-dessus, on constate que la consommation de dioxygène par unité de temps augmente avec l'effort, jusqu'à une quantité VO2max d'environ 65 mL/min/kg.
Enfin, l'apport en nutriments aux muscles est également une limite à l'effort.
Avoir un entraînement responsable
Il est possible d'augmenter petit à petit l'intensité de l'effort fourni, mais il est risqué d'essayer de l'augmenter brutalement. Le corps s'adapte de manière lente et progressive à l'activité qui lui est demandée. S'il n'y parvient pas, l'organisme peut être blessé. On peut aussi augmenter ses performances avec des substances chimiques. Il s'agit alors de dopage. C'est une pratique illégale et dangereuse.
L'entraînement régulier et adapté permet d'augmenter les performances en augmentant le VO2max. Mais cela doit se faire de manière raisonnée en respectant l'adaptation de l'organisme. Par ailleurs, le corps doit avoir des temps de récupération suffisants entre deux entraînements au risque de se blesser.
Les performances de l'organisme peuvent être améliorées par le dopage. En plus des poursuites judiciaires possibles, prendre des produits dopants comporte des risques élevés pour la santé du sportif, pouvant aller jusqu'à la mort.
Dopage
Le dopage correspond à l'utilisation ou à l'administration de substances ou de procédés destinés à augmenter artificiellement les capacités physiques d'un individu.
Les différents types de dopages sont récapitulés dans le tableau suivant :
| But recherché | Type de produit | Risques associés |
| Augmentation de la masse musculaire | Hormone de croissance, stéroïdes anabolisants | Cancers, maladies cardiovasculaires |
| Augmentation de l'oxygénation des muscles | EPO (= érythropoïétine), transfusions sanguines, produits antiasthmatiques | Arrêt cardiaque, accident vasculaire cérébral (AVC) |
| Augmentation de la résistance psychologique, diminution de la sensation de fatigue, de la douleur, augmentation de la motivation | Psychotropes : cocaïne, alcool, caféine, héroïne | Dépression, suicide, comportement agressif |