Biologie Enfants et APS

1
Biologie de la croissance
STAPS Bobigny
Aurélien Pichon Adapté de Corinne Caillaud
(Montpellier)
2
Bibliographie conseillée

• E. MARIEB. Anatomie et physiologie humaine. De
  Boeck Université.
• O. BAR-OR. Médecine du sport chez l'enfant.
  Masson, 1987.
• C. Thiebauld et P. Sprumont. L'enfant et le
  sport. De Boeck Université, 1998.
• C. Benezis, J. Simeray et L Simon. L'enfant,
  l'adolescent et le sport. Masson, 1986.

3
Programme du cours

• Nature des processus de croissance et de
  maturation
• Principales modifications de lorganisme en
  cours de croissance
• composition corporelle
• maturation sexuelle
• modifications du squelette
• maturation neuro-musculaire
• système respiratoire
• système cardiovasculaire
• Bases hormonales de la croissance
• Nutrition
• Evaluation de laptitude physique

4
Pré-requis

• Connaissance des grandes fonctions
• Connaissance des bases de ladaptation à
  lexercice
• Notions de biologie cellulaire

5

• Introduction

Définition

• La croissance correspond à
• L'augmentation des dimensions du corps
• Une caractéristique de l'enfance
• Liée à l'interaction entre des facteurs
  génétiques, biologiques et environnementaux.

6

• Introduction

Sous le contrôle de facteurs biochimiques et
hormonaux

• Croissance modifications
• longueur des segments
• métaboliques
• hormonales

Modulation de la capacité à sadapter et à
produire une performance motrice
7
2. Nature des processus de croissance et de
maturation

• La croissance se caractérise par
• ? de la taille du corps dans son ensemble ou de
  certaines parties spécifiques

• La croissance résulte de phénomènes cellulaires
  sous-jacents
• hyperplasie (? du nb de cellules)
• hypertrophie (? taille des cellules)
• accrétion (? des substances intercellulaires)

8

• Nature des processus de croissance et de
  maturation

La Croissance anabolisme gt catabolisme
(importance de la nutrition)

• La maturation
• progression vers létat de maturation
• (maturation sexuelle, osseuse)

Croissance et maturation conduisent à ladulte et
sarrêtent les processus de vieillissement
démarrent
9

• Nature des processus de croissance et de
  maturation

2.1 Vue densemble de la croissance

• Croissance pré-natale
• Croissance post-natale
• petite enfance (2 premières années)
• enfance (2 ans adolescence)
• adolescence (vers 10-15 ans)

10

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

Ladolescence intervient de façon très variable
selon les individus Elle est caractérisée par
une poussée de croissance et par la maturation
sexuelle
11

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

• Rythme de croissance en 4 phases
• rapide dans la petite enfance
• ralentit puis se stabilise pendant lenfance
• accélération à la puberté
• ralentissement jusquà lâge adulte

Les courbes des filles et des garçons se séparent
à ladolescence
12

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

13

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

Durant les cent dernières années ? taille
moyenne dans les pays industrialisés avance
séculaire

• Expliqué par lamélioration
• de lalimentation
• du status économique et social

14

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

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
15

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

• Périmètre crânien
• ? très rapide pendant la petite enfance
• important de le mesurer (détection danomalies
  du développement su système nerveux)

• Le développement et la maturation du système
  nerveux sont soumis à
• lalimentation
• les relations sociales
• la sollicitation de lenvironnement

16

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

Les différents tissus et organes ont leur propre
rythme de croissance
17

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

• Pics de croissance
• affectent la motricité de lenfant
• peuvent affecter la performance

A linverse

• Certains sports ET une pratique intensive
• Ralentissement de la croissance
• retard de maturation

18

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

Gymnastique ?

• Retard staturo-pondéral de 2 ans
• Retard de la maturation sexuelle

Arrêt de la pratique intensive

• Reprise de la croissance
• Taille adulte normale (sauf facteurs génétiques)

19

• Nature des processus de croissance et de
  maturation / vue densemble

Biométrie et prédiction de la performance
Sélection des enfants à partir des
caractéristiques biométriques des athlètes
adultes performants ?

• Trop de modifications à la puberté
• morphologiques
• physiologiques
• psychologiques

Mauvaise prédiction des performances
20
3. Principales modifications de lorganisme en
cours de croissance
3.1 La composition corporelle
Le rapport entre masse grasse et masse maigre se
modifie

• La masse grasse étant stockée dans
• le tissu adipeux sous cutané (mesurable par la
  méthode des plis cutanés)
• le tissu adipeux viscéral

21

• Principales modifications de lorganisme /
  composition corporelle

La masse maigre ? comme la masse totale

• La masse grasse
• ? rapidement de 0 à 2 ans
• se stabilise de 2 à 5-6 ans

Idem garçons et filles

• Après 8-9 ans
• ? rapide chez les filles
• 17 ans, masse grasse
• 25 chez les filles
• 18 chez les garçons

22

• Principales modifications de lorganisme /
  composition corporelle

23

• Principales modifications de lorganisme /
  composition corporelle

Différence de composition corporelle entre
garçons et filles à la puberté

• Origine hormonale
• œstrogène
• progestérone
• testostérone

Filles ? tissu adipeux
Garçons ? tissu musculaire
24

• Principales modifications de lorganisme /
  composition corporelle

Important maintenir le rapport
normal M.grasse/M.maigre
? Tissu adipeux pdt enfance très difficile à
perdre

• Pendant lenfance, certaines périodes favorisent
  l ? de M. grasse
• ? du contenu lipidique des cellules adipeuses
• ? du nombre de cellules très difficile à ?
  ensuite

25

• Principales modifications de lorganisme

3.2 La maturation sexuelle

• Maturation des organes sexuels 5 stades définis
  par J.M. Tanner
• stade 1 pré-pubère
• pas de poils pubiens
• anatomie des organes génitaux non modifiée

26

• Principales modifications de lorganisme / la
  maturation sexuelle

• Stades de Tanner (suite)
• stades 2 à 4 puberté
• apparition de poils pubiens
• fille poitrine, 1ère règles
• garçon élargissement du scrotum et du pénis,
  modification de la voix
• stade 5 maturation sexuelle complète

27

• Principales modifications de lorganisme / la
  maturation sexuelle

âge biologique / maturation sexuelle différent
de Lâge chronologique / date de naissance
Lâge biologique est aussi déterminable via la
maturation osseuse (ossification des cartilages)
28

• Principales modifications de lorganisme

3.3 La maturation du squelette 3.3.1
lossification endochondrale

• Augmentation de taille
• ? taille des os longs
• ossification endochondrale (depuis 2ème mois de
  gestation)

Ossification à partir dun modèle en cartilage
hyalin
Chondroblastes dans une matrice (collagène)
29

• Principales modifications de lorganisme

Croissance des os sous laction des chrondrocytes
30

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

• Multiplication des ostéoblastes du périoste
• sécrétion de matériaux ostéoïde

PRE NATAL
Formation dune gaine osseuse autour du cartilage

• à partir dun point dossification central
• évidemment du cartilage
• formation dos spongieux

31

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

PRE NATAL
32

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

PRE NATAL
Points dossification primaires du squelette (12
sem)
33

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

• Canal médullaire formé
• Rapidement
• ossification des épiphyse
• il ne reste du cartilage hyalin quau niveau des
  cartilages de conjugaison

POST NATAL
34

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

POST NATAL
35

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

Os spongieux
Os compact
périoste
vaisseaux sanguins
36

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / ossification
  endochondrale

Os système dynamique
Construction ostéoblastes Destruction
ostéoclastes
100 du squelette dun enfant et 10-30 du
squelette dun adulte sont renouvelés chaque année
Croissance
formidable accélération de lanabolisme des
cellules osseuses
37

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

3.3.2 La croissance en longueur
Croissance des os longs

• Au niveau des cartilages de conjugaison
• zone supérieure du cartilage croit et,
• zone inférieure est remplacée par de los

En remaniement des extrémités
épiphysaires (conservation des proportion entre
épiphyse et diaphyse)
38

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

39

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

Cartilage de conjugaison
40

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / croissance en longueur

Croissance en longueur est segmentaire (vitesses
différentes dossification selon les os)

• Fin de ladolescence
• ? des divisions des chondrocytes des cartilages
  de conjugaison
• ? épaisseur des cartilages
• ossification complète
• fusion de la matière osseuse de lépiphyse et de
  la diaphyse

41

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / croissance en longueur

Ossification complète
Plus tardive chez les garçons

• Exemple
• tibia, ossification de lépiphyse distale
  (cheville) vers 17 ans, et de lépiphyse
  proximale vers 21 ans
• terminé vers 18 ans chez la fille

42

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

3.3.3 La croissance en épaisseur

• Croissance par apposition
• Grâce aux ostéoblastes situés sous le périoste
• ? lépaisseur de los
• ? la densité osseuse
• ? la densité

améliore la résistance des os
43

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / croissance en épaisseur

Lexercice physique majore la croissance en
épaisseur
Exemple Surplus de masse osseuse du bras
dominant / au bras non dominant
Dautant plus important que la pratique est
précoce
44

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

3.3.4 le processus de calcification
Quel est le signal de calcification ?

• le produit
• Ca x Pi gt un seuil critique

• ostéoblastes libération de phosphatase alcaline

Précipitation des sels de Ca
45

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / calcification

Comment se fait la décalcification ?

• Enzymes cataboliques
• acides métaboliques

Ostéoclastes

• solubilisation du calcium
• ions libérés passent dans le sang

46

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / calcification

3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
Ca sanguine 9-11 mg/100ml 2.27- 2.74
mmol/L
47

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette / calcification

3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
48

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation du squelette

• régulation hormonale favorise homéostasie du
  Ca plutôt quun squelette résistant
• carence prolongée en Ca les os
  peuvent se déminéraliser
• dans lorganisme 1 kg de Ca (90) stocké
  dans les os

• Le calcium alimentaire est absorbé à partir de
  lintestin (vitamine D)
• Apport quotidien recommandé
• 400 à 800 mg de la naissance à 10 ans,
• 1200 à 1500 mg de 11 à 24 ans.

49

• Principales modifications de lorganisme

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

50

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation neuro-musculaire

• La transmission neuro-musculaire (Rappel)
• nerf moteur
• terminaison axonale
• microvésicules contenant de
• lacétylcholine
• fente synaptique
• membrane de la cellule
• musculaire

Jonction neuro-musculaire
51

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation neuro-musculaire

Jonction neuro-musculaire
52

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation neuro-musculaire

A la naissance
Maturité incomplète de la jonction
neuro-musculaire
Contractions musculaires répétitives impossibles
?

• Pas assez de vésicules dacétylcholine
•  fatigue  précoce

53

• Principales modifications de lorganisme /
  maturation neuro-musculaire

• Maturité de la jonction neuro-musculaire
• complète à trois mois
• complète quand démarre la pratique sportive de
  lenfant ce nest pas un facteur de limitation

• Maturité nerveuse (fondamentale)
• myélinisation des fibres nerveuses
• achevée seulement à la puberté
• responsable de la différence dhabileté motrice
  entre enfants et adultes

54

• Principales modifications de lorganisme

3.5 le volume musculaire
Croissance

• Volume musculaire
• force de contraction

• Hyperplasie vie fœtale 3 premiers mois
• Hypertrophie après trois mois

• Jusquà la puberté masse musculaire comparable
  chez F et G
• Après puberté la taille augmente seulement si
  le muscle est stimulé ( chez G)

55

• Principales modifications de lorganisme le
  volume musculaire

56

• Principales modifications de lorganisme

3.6 la distribution des fibres

• Rappel
• type I oxydatives (aérobies), lentes, rouges,
  résistantes à la fatigue
• type IIa oxydatives et glycolytiques,
  rapides
• type IIb glycolytiques (anaérobie), rapides,
  blanches, peu résistantes à la fatigue
• type IIc glycolytiques (anaérobie), très
  rapides,et fatiguables

57

• Principales modifications de lorganisme /
  distribution des fibres

Typologie difficile à étudier car méthode détude
 traumatique  (biopsie)

• A la naissance
• type I 40
• type IIa 35
• type IIb 10
• intermédiaires 15

45 de type II
58

• Principales modifications de lorganisme /
  distribution des fibres

• 1ère et 2ème année après la naissance
• types I ? ?
• types II ?
• indifférenciées ?

Distribution modifiée
renforcement du métabolisme oxydatif

• de l age de 8 ans à la puberté
• stable
• tendance type I type II

renforcement du métabolisme glycolytique
Nombre total de fibres reste constant
59

• Principales modifications de lorganisme /
  distribution des fibres

de fibres de type I dans le quadriceps en
fonction de lâge (comparable chez F et G)
60

• Principales modifications de lorganisme

3.7 le métabolisme énergétique
Substrats énergétiques

• capacité de stockage lt adulte
• vitesse dutilisation lt adulte

Glycogène
61

• Principales modifications de lorganisme / le
  métabolisme

Le métabolisme aérobie (mesures in vitro)
Lactivité des enzymes du cycle de KREBS est
élevée de 50 à 11 ans par rapport à ladulte
Complémentaire de la prépondérance de fibres de
type I
Le métabolisme anaérobie (mesures in vitro)
Lactivité de la phosphofructokinase est
inférieure de 50 à 11 ans par rapport à ladulte
62

• Principales modifications de lorganisme / 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)

Dupont et al. Sciences et sport 15147, 2000
63

• Principales modifications de lorganisme

3.8 le système cardio-respiratoire
Très important transport de loxygène aux tissus
3.8.1 Le cœur

• Modifications anatomiques
• vie fœtale taille cœur gauche taille cœur
  droit
• naissance et croissance

Cœur droit

• cœur gauche
• taille
• épaisseur du myocarde

Circulation pulmonaire
Circulation systémique
64

• Principales modifications de lorganisme

3.8 le système cardio-respiratoire
Postpubertaire
1000
Pubertaire
Volume cardiaque (mL)
Prépubertaire
600
200
1.4
2.2
3.0
3.8
VO2MAX (L/min)
65

• Principales modifications de lorganisme /le
  système cardio-respiratoire / le coeur

• Evolution de la taille du cœur
• naissance 40 cm3
• 6 mois 80 cm3
• 2 ans 160 cm3
• 17-18 ans 600 à 800 cm3

Ajustement important du débit cardiaque
Mais le rapport volume cardiaque / poids corporel
reste constant 10 cm3/ kg de poids
66

• Principales modifications de lorganisme /
  cardio-respiratoire / le coeur

fc et VES différents entre F et G à partir de la
puberté
67

• Principales modifications de lorganisme /
  cardio-respiratoire / le sang

3.8.2 Le sang

• Le volume sanguin
• Naissance 0,4 L
• 18 ans 5 L chez G et 4,5 L chez F

Diminution maturation hormonale incomplète (EPO)
68

• Principales modifications de lorganisme /
  cardio-respiratoire / le coeur

• Différence F/G
• 100 g dHb totale (important)
• Cycle menstruel chez F
• Moins de testostérone (libération de lEPO moins
  stimulée)

69

• Principales modifications de lorganisme /
  cardio-respiratoire / le coeur

3.8.3 Le système respiratoire

• Naissance
• poumons pèsent 60 à 70 g
• Poids x 20 à lâge adulte

• Nombre dalvéoles
• 20 millions à la naissance
• 300 millions à 8 ans puis reste stable même à
  lâge adulte

• Ventilation VE (l/min) f (c/min) x Vc (l)
• ? par ? de Vc malgré ? de f (40 c/min à la
  naissance, 22 c/min à 6 ans et 17 c/min à 18 ans)

70

• Principales modifications de lorganisme /
  cardio-respiratoire / le coeur

71
4. Bases hormonales de la croissance et de la
maturation

• Principale hormones
• Hormone de croissance (GH)
• IGF-1 (somatomédine C)
• Testostérone
• Progestérone
• Œstrogène
• Hormones thyroïdiennes (T4)

Hormones de croissance
Hormones sexuelles
72

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation

hypothalamus
hypophyse
Thyroïde parathyroïde
Pancréas
testicules
ovaires
73

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation

4.1 Lhormone de croissance (GH)
74

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

Récepteur à la GH
? IGF-1

• Synthèse protéique (ARNm)
• masse musculaire
• métabolisme des lipides
• glycognénolyse

? Catabolisme protéique
75

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

• multiplication maturation des chondroblastes
• croissance du cartilage
• synthèse de IGF-1

hormones sexuelles (stéroïdes) vont induire
lossification des cartilages de conjugaison
76

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

• Déficit en GH nanisme
• Corrigé par injection de GH

Synthèse par génie-génétique

• Excès de GH
• gigantisme
• acromégalie (quand cartilages de conjugaison
  sont déjà fusionnés)

77

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

Acromégalie
78

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

• GH libération pulsatile par ladénohypophyse
• ( importante à la puberté)
• Adulte homme 1 pic pdt sommeil profond
• Adulte femme 1 ou 2 pic pdt sommeil profond
• Enfant plusieurs pics pdt tout le nictémère
  mais surtout au cours du sommeil

Perturbations du sommeil
Retard staturo-pondéral
79

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

GH libération pulsatile par ladénohypophyse
80

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

Acromégalie
81

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation lhormone de croissance

GH libérée en moins grande quantité chez
ladulte

• Les cellules ont toujours la capacité de répondre
  à lhormone
• Remodelage cartilages (articulations)
• Réparation de lésions (musculaire)

Dopage utilisation de GH ou IGF-1 Acromégalie
(action sur les zones de cartilage qui persistent
à lâge adultes)
82
4.2 Les hormones sexuelles
83
4.2 Les hormones sexuelles
Exemple chez l homme
84
4.2 Les hormones sexuelles
85

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation hormones sexuelles

Testostérone Progestérone Oestrogène

• Hormones stéroïdes
• Synthèse à partir du cholestérol
• Récepteur cytosolique

Pic de libération à la puberté Acquisition de la
libération pulsatile
Maturation sexuelle
Libération pulsatile tout au long de la vie adulte
86

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation hormones sexuelles

• Effet de la testostérone sur le muscle
• Anabolisant (- marqué que la GH)
• Modification typologiques
• Maturation du métabolisme glucidique

Chez lanimal Injection de testostérone
Type IIb
Type IIa
87

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation hormones thyroïdiennes

4.3 hormones thyroïdiennes
88

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation hormones thyroïdiennes

• Synthèse protéique
• Le métabolisme
• Maturation du cerveau

Effet des hormones thyroïdiennes

• Hyposécrétion (chez l'enfant)
• ? développement cérébral, arriération mentale. ?
  du tonus musculaire.
• Hypersécrétion
• agitation, irritabilité, insomnie (augmentation
  du métabolisme de base).

89

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation

4.4 autres hormones

• Linsuline
• Libérée par le pancréas (cell ?)
• Fait entrer le glucose dans les cellules
• Met à disposition des tissus les substrats
  énergétiques nécessaires à la croissance
• (enfants diabétiques insulino-dépendants retard
  de croissance associé)

90

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation parathormone

Parathormone Libérée par la parathyroïde
Active la vitamine D dans les reins
Indispensable à labsorption intestinale de Ca
Croissance osseuse
91

• Bases hormonales de la croissance et de la
  maturation parathormone

thyroïde
Absoprtion intestinale de Ca
? Ca dans le sang
? Ca dans le sang
Active vitamine D
La parathyroïde libère la parathormone
rein
PTH
92
6. Aptitude physique aérobie et croissance
6.1 Méthodes dévaluation
Capacité aérobie temps limite à 70 de VO2max
93

• Aptitude physique aérobie et croissance

Mesure directe en laboratoire

• bicyclette ou tapis roulant (marche)
• intensité croissante
• ? régulière de la charge (10 W/min)

Difficile dobtenir un pédalage régulier Tapis
problème de motricité
Mesure indirecte sur le terrain

• test de  Montréal 
• test navette

Adaptation des normes ? adultes
94

• Aptitude physique aérobie et croissance

6.2 Evolution au cours de la croissance

VO2 en l/min l.min-1
95

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

Synthèse

• Exprimée en l.min-1, la VO2max
• ? de lenfance à lâge adulte
• ? ? chez F et G jusquà ?12 ans
• après la puberté ? rapide chez G

VO2max filles ? 2 l.min-1 VO2max garçon ? 3,5
l.min-1
96

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

VO2 en l/min l.min-1
97

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

? de VO2max est principalement expliquée par ?
des dimensions corporelles
VO2max ml/kg/min ml.kg-1.min-1
F ? 40 ml.kg-1.min-1 G ? 50 ml.kg-1.min-1
98

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

Synthèse

• Exprimée en l.min-1, la VO2max
• ? de lenfance à lâge adulte
• ? ? chez F et G jusquà ?12 ans
• après la puberté ? rapide chez G

99

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

Synthèse

• Exprimée en ml.kg-1.min-1, la VO2max
• ? chez les garçons de lenfance à lâge adulte
• ? chez F à la puberté

• Différence qui sexplique par
• ? masse grasse à la puberté chez les F
• ? importante de la masse musculaire chez G
• moins de GR et Hb chez F

100

• Aptitude physique aérobie et croissance
  évolution de VO2max

• VO2max 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 VO2max ?
• chute de 10 par décennie
• à 80 ans VO2max ? 18 ml.kg-1.min-1

101

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

6.3 La réponse cardio-vasculaire au cours de la
croissance
VO2 Qc x D (a v)O2
102

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

• A même VO2 (l.min-1), intensité sous-maximale
• Qc est très légèrement inférieur chez lenfant

taille du cœur

• A VO2max
• Qcmax est nettement inférieur chez lenfant

taille du cœur VO2max (l.min-1) faible
MAIS, lIndex cardiaque VO2/(taille)2 préservé
103

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

Index cardiaque l.min-1.m-2
104

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

Volume déjection systolique
Qc VES x fc

• A même VO2, VES est très nettement inférieur
  chez l'enfant par rapport à l'adulte,
• Jusqu'à la puberté pas de différence entre F
  et G
• Au-delà, le VES F lt VES G
• Les différences de VES sont exclusivement dues à
  des différences de taille du cœur et en
  particulier des ventricules.

105

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

Comment avoir des Qc semblables alors que VES est
si différent ?
Avec une fréquence cardiaque plus élevée
En effet, pour une VO2 donnée, fc est nettement
plus élevée chez les enfants que chez les adultes
(de 45 puls/min environ)
106

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

• 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

107

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

Pour une même intensité d'exercice, on observe
une fc légèrement plus élevée chez la fille que
chez le garçon
Taille du cœur Hb et GR
Transport de loxygène
108

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

La différence artério-veineuse en O2
D(CaO2-CvO2)
Différence dO2 entre artère / veine Utilisation
de loxygène par le muscle
On a vu que Pour une même une même VO2 (ex 1
L.min-1) Qc enfant légèrement lt Qc adulte Comme
VO2 Qc x D(CaO2-CvO2), on devrait trouver une
D(CaO2-CvO2) plus grande chez l'enfant.
109

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

En effet pour une VO2 de 1 L.min-1  Enfant
D(CaO2-CvO2) 11 ml pour 100 ml de sang Adulte
D(CaO2-CvO2) 8,5 ml pour 100 ml de sang
110

• Aptitude physique aérobie et croissance réponse
  cardiovasculaire

La pression artérielle
En fonction de VO2 P. diastolique reste stable,
P. systolique ? Repos 115/80 mmHg Exo
max 160/80 mmHg Jeune enfant (petite taille
corporelle), pression systolique moins élevée
Exo max 140/80 mmHg
Ceci est lié à la relation qui existe entre la
longueur des vaisseaux et la résistance
périphérique à l'écoulement du sang dans les
vaisseaux.
111

• Aptitude physique aérobie et croissance

6.4 Réponse ventilatoire à l'exercice au cours de
la croissance

• Ventilation max (VEmax)
• 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

112

• Aptitude physique aérobie et croissance Réponse
  ventilatoire

• Males F
• Females F

• Males VT
• Females VT

113

• Aptitude physique aérobie et croissance Réponse
  ventilatoire

VE Vc x Fr
Volume courant
Fréquence respiratoire
114

• Aptitude physique aérobie et croissance

6.5 Les facteurs limitants de la VO2max au cours
de la croissance

• Les facteurs limitants de la VO2max au niveau
• soit du transport de l'O2 (respiratoire,
  cardiaque)
• soit de l'utilisation de l'O2 (muscle)

RESPIRATOIRE VEmax exo lt VEmax théorique
-------gt NON
VMM gt 200 L.min-1
115

• Aptitude physique aérobie et croissance
  facteurs limitants

• CARDIO-VASCULAIRE
• VES a atteint un plateau bien avant VO2max,
• 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.
116

• Aptitude physique aérobie et croissance
  facteurs limitants

MUSCLE pour une VO2 donnée, la D(CaO2 -CvO2)
est supérieure à l'adulte
Lutilisation dO2 par le muscle nest pas un
facteur limitant de la VO2max au cours de la
croissance
117

• Aptitude physique aérobie et croissance

6.6 Adaptation à lexercice rectangulaire
Intensité constante PMA
VO2
repos
118

• Aptitude physique aérobie et croissance exercice
  rectangulaire

Enfants 30 sec pour atteindre 50 de
VO2max État stationnaire en 2 min
Adultes 30 sec seulement 33 de VO2max État
stationnaire en 3 à 4 min

• Déficit en O2 plus faible chez les enfants
• Meilleur participation aérobie (fibres I,
  enzymes ox.)
• Lactatémie plus faible

119

• 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

120
7. Effet de lentraînement sur laptitude
physique aérobie
Existe t-il une adaptation physiologique à
lentraînement chez des enfants pré-pubères ?

• ? Si entraînement suffisant en
• volume
• intensité

? VO2max
121

• Effet de lentraînement sur laptitude aérobie

EXEMPLE 1
13 semaines d entraînement , filles et garçons
pré-pubères

• Intensité gt 80 de fc max
• 3 fois par semaine
• 60 à 75 min

Gain plutôt faible (ltadulte pour même
entraînement)
122

• Effet de lentraînement sur laptitude aérobie

EXEMPLE 2

• Etude dans le cadre scolaire
• garçons et filles de 11 à 13 ans
• 30 min à 70 de VO2max
• VO2max avant et après l entraînement

• ? 6
• mais pour 31 des élèves ? VO2max lt 3
• Pas de différence entre garçons et filles

123

• Effet de lentraînement sur laptitude aérobie

Quen est-il des enfants/ado qui sentraînent de
façon intense ?

• Nageurs (10 à 16 ans) VO2max plus élevée que
  chez sédentaires
• Nageurs 14h/sem augmentation la plus marquée
  mais surtout à partir de 13/14 ans

124

• Effet de lentraînement sur laptitude aérobie

Comment se fait l augmentation de VO2max?
? Qc ? D(CaO2 CvO2)
Théoriquement
Garçons, de 13 ans ? cyclistes entraînement
depuis 2 ans, deux à trois par semaines,
pendant 1h30 à 2hr ? comparés à des non sportifs
125

• Effet de lentraînement sur laptitude aérobie

Intérêt d un entraînement aérobie chez l enfant
?

• ? Pré-pubère peu d intérêt
• peu modifiable
• en général assez bonne (45 à 50 mL.kg-1.min-1)
• ? Pubère dépend du niveau de la VO2max et de la
  pratique sportive

126

• Sédentarité et santé

8. Sédentarité et santé

• 1ères études chez lenfant
• VO2max 50 mL.kg-1.min-1
• actuellement plutôt 40 à 45 mL.kg-1.min-1

Modification du mode de vie et sédentarité
127

• Sédentarité et santé

• Etude USA (1986)
• santé évaluée par facteurs de risques
• risque de développer des maladies
  cardio-vasculaires

• 300 garçons de 13 à 15 ans
• VO2max lt 39 mL.kg-1.min-1 20
• trop de lipides 20
• de 10 cigarette/j 2
• Masse Grasse gt 25 15

Entraînement à dominante aérobie recommandé
128

• Sédentarité et santé

• Pas dactivité 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

129

• Sédentarité et santé

• Recommandations de lAmerican Heart Association
• Au dessus de 2 ans 30 minutes minimum
  d activités de divertissement dintensité modéré
  chaque jours.
• 30 minutes minimum d activité physique
  vigoureuse 3-4 jours par semaine pour une bonne
  forme cardio-vasculaire
• Si 30 minutes dactivité ne sont pas possibles,
  multiplier les mini sessions dexercice vigoureux
  au cours de la journée en fonction de lage, du
  sexe et du niveau de développement psycho-moteur.

130

• Le seuil lactique

9. Le seuil lactique

• Évolution de la lactatémie bilan entre
  production et élimination
• Seuil est plus tardif chez lenfant
• 65 à 10 ans
• 58 à 15 ans

• cohérent avec un métabolisme aérobie performant
• maturation tardive du métabolisme anaérobie

131

• Laptitude anaérobie

10. Aptitude physique anaérobie
10.1 Évaluation
Grande différence avec aérobie on n a pas
d accès direct et on mesure seulement la
puissance mécanique externe développée

• Capacité anaérobie le test wingate
• test réalisé sur bicyclette ergométrique
• charge imposée dépend du poids du sujet
  80g/kg de poids corporel
• le sujet pédale à vitesse maximale pendant 30
  sec.

132

• Laptitude anaérobie / évaluation

• Puissance maximale anaérobie Test Force-vitesse
  
• pas de différence possible entre Pcr et
  glycolyse
• bicyclette ergométrique
• répétition de sprints de 5 ou 6 sec
• 4 min de récup
• jusqu au max

133

• Laptitude anaérobie

10.2 Évolution au cours de la croissance
Puissance anaérobie ? au cours de la croissance
? Taille et de la masse musculaire
Différence F/G à la puberté
Pmax atteinte vers 25 ans
134

• Laptitude anaérobie

Normalisée par le poids, la Pmax anaérobie ?
toujours
Différent de VO2max
Un autre facteur intervient
135

• Laptitude anaérobie

Puissance max
Puissance max
Temps pour atteindre Pmaw
Vélocité optimale

• ? en fonction de lâge
• Se stabilise à la puberté

136

• Laptitude anaérobie

Temps pour atteindre Pmaw
Puissance max
Temps pour atteindre Pmaw
Vélocité optimale

• En fonction de lâge
• Se stabilise à la puberté

Amélioration des caractéristiques contractiles
musculaires
137

• Laptitude anaérobie

Vélocité optimale
Puissance max
Temps pour atteindre Pmaw
Vélocité optimale

• ? en fonction de lâge
• Se stabilise à la puberté

Amélioration des caractéristiques contractiles
musculaires
138

• Laptitude anaérobie

Amélioration des caractéristiques contractiles
musculaires
Puissance force x vélocité
Section du muscle ? Nombre de myofibrilles

• Vitesse de contraction
• Type de fibre
• Longueur des fibres (nbr de sarcomères en série)
• Maturation de la glycolyse
• Lactatémie ? en fonction de lâge au cours d1
  wingate

Testostérone GH
Il y a une corrélation entre testostérone et
Pmax anaérobie
139

• Laptitude anaérobie

Maturation

• enzymes de la glycolyse
• induite par testostérone GH

• Lactatémie fin dun wingate
• 17 mmol/l chez adulte
• 11 mmol/l chez garçons de 13 ans

140

• Laptitude anaérobie

141

• Laptitude anaérobie

• Test de wingate chez des enfant de 6-7 ans nés
  avec un poids
• Normal (gt2500 g)
• Faible (1000-1499 g)
• Très faible (500-999 g)

Poids très faible la maturation nest jamais
rattrapée
Poids normal
Poids faible
Poids très faible
142

• Laptitude anaérobie

Effet de l entraînement

• 9 semaines d entraînement

? de 10 de la puissance moyenne ? du pic de
puissance
Wingate

• Athlètes 13-14 ans (anaérobie)

Puissance pic Puissance moyenne
normalisées par poids total ou poids maigre sont
plus élevés chez garçon
143

• Laptitude anaérobie

Comment se fait ladaptation à lentraînement ?

• activité de
• la phosphofructo kinase
• lATPase
• créatine kinase
• meilleur recrutement musculaire

Pourquoi différence garçon/fille ?

• Qualités musculaire ?
• Longueur des segments ?

144

• La force

11. La force

• Evaluation dans
• anomalies musculaires
• reprise d entraînement post-blessure
• entraînement

145

• La force

Les différences sont encore plus visibles quand
on exprime la force des filles en de celle des
garçons
146

• La force

Variation de la force est liée à

• La croissance musculaire
• Surface de section musculaire
• Caractéristiques des fibres

• Diamètre des fibres
• 15 ? à 1 an
• 55 ? adulte
• de fibres de type II
• 40 à 1 an
• 50 chez adulte

147

• La force

Augmentation du diamètre des fibres musculaires
Aherne et al. 1971 Bowden et al. 1960
148

• La force

Effet de l entraînement
? Musculation augmentation de la force chez
lenfant pré-pubère ? Gain de force plus faible
que chez l adulte
Exemple 20 semaines d entraînement en
musculation
? 35 de la force des jambes sur presse ? 60
force du biceps
149

• La force effets de lentraînement

Testostérone Masse maigre Force Développement
système nerveux Différenciation fibres
musculaires
100 potentiel adulte
Naissance
Puberté
Adulte
Développement initial de la force
par l amélioration technique
Consolidation de la force
Potentiel optimal
Daprès Kraemer et Flleck (1993)
150

• Laptitude physique

Anaérobie Aérobie
110

100
Potentiel énergétique max.kg-1 ( valeur adulte)
90
10
12
14
16
Age (années)
D après Bar-Or (1983)
151
Petite évaluation par QCM

• Concernant la composition corporelle 
• Filles de 10 ans masse grasse 6-7 kg quand le
  poids total 33 kg
• Le de masse grasse se stabilise 15 chez les
  F sédentaires à partir de 16 ans
• Laugmentation de la masse grasse se fait par
  hyperplasie et hypertrophie

152
Petite évaluation par QCM
153
Petite évaluation par QCM

• Au sein d'un groupe de sujets des deux sexes âgés
  de 12 ans
• il existe des différences dâge biologique
• tous les sujets ont atteint le stade 4 de Tanner
  
• l'âge chronologique est variable
• les cartilages de conjugaison sont ossifiés chez
  la majorité des sujets

154
Petite évaluation par QCM
155
Petite évaluation par QCM

• Muscle et croissance 
• Pendant la vie fœtale et jusquà lâge de 3 ans,
  le nombre de fibres musculaires augmente
• A la naissance, le de fibres de type II est de
  lordre de 45
• A la naissance il y a environ 15 de fibres
  indifférenciées

156
Petite évaluation par QCM
157
Petite évaluation par QCM

• Transmission neuromusculaire et croissance 
• La transmission neuromusculaire se fait à la
  naissance par libération dadrénaline dans la
  fente synaptique
• Est mature à la naissance et permet des
  contractions répétées
• Ne semble pas limiter lapprentissage moteur chez
  lenfant

158
Petite évaluation par QCM

• Transmission neuromusculaire et croissance 
• La transmission neuromusculaire se fait à la
  naissance par libération dadrénaline dans la
  fente synaptique
• Est mature à la naissance et permet des
  contractions répétées
• Ne semble pas limiter lapprentissage moteur chez
  lenfant

159
Petite évaluation par QCM

• La testostérone
• est responsable de la différence de masse
  musculaire entre les hommes et les femmes
• est également synthétisée chez la femme en plus
  petite quantité par la surrénale
• est libérée en partie par le lobe antérieur de
  l'hypophyse
• est un stéroïde catabolisant

160
Petite évaluation par QCM

• La testostérone
• est responsable de la différence de masse
  musculaire entre les hommes et les femmes
• est également synthétisée chez la femme en plus
  petite quantité par la surrénale
• est libérée en partie par le lobe antérieur de
  l'hypophyse
• est un stéroïde catabolisant

161
Petite évaluation par QCM

• Linsuline
• est une hormone dont le rôle principal est la
  régulation de la lactatémie
• participe indirectement à la croissance en
  favorisant la disponibilité des substrats
  énergétiques dans les tissus qui se développent
• cela explique que des enfants atteint de diabète
  insulino-dépendant présentent un retard de
  croissance

162
Petite évaluation par QCM

• Linsuline
• est une hormone dont le rôle principal est la
  régulation de la lactatémie
• participe indirectement à la croissance en
  favorisant la disponibilité des substrats
  énergétiques dans les tissus qui se développent
• cela explique que des enfants atteint de diabète
  insulino-dépendant présentent un retard de
  croissance

163
Petite évaluation par QCM

• Pour une même consommation doxygène (ou un même
  niveau métabolique)
• lindex cardiaque est plus faible chez les
  enfants que chez les adultes
• les enfants de dix ans ont un débit cardiaque
  plus faible que les adultes
• ils peuvent toutefois développer la même VO2 car
  la différence alvéolo-artérielle en oxygène est
  plus importante
• la fréquence cardiaque est plus élevée chez les
  enfants

164
Petite évaluation par QCM

• Pour une même consommation doxygène (ou un même
  niveau métabolique)
• lindex cardiaque est plus faible chez les
  enfants que chez les adultes
• les enfants de dix ans ont un débit cardiaque
  plus faible que les adultes
• ils peuvent toutefois développer la même VO2 car
  la différence alvéolo-artérielle en oxygène est
  plus importante
• la fréquence cardiaque est plus élevée chez les
  enfants