L'homme trouve son énergie dans les aliments. L'énergie chimique qu’ils contiennent est en effet transformée, via le métabolisme1, en énergie mécanique, électrique, thermique et chimique. L'énergie mécanique, produite par les muscles, permet l'activité physique de la vie quotidienne ou sportive. L'énergie non utilisée2est stockée sous forme de glycogène (glucides) dans les muscles et le foie et sous forme de graisse de réserve (lipides). On peut stocker jusqu'à 1 300 Kcal sous forme de glycogène et jusqu'à 100 000 Kcal sous forme de graisse.

Les aliments sont composés de différents nutriments: lipides, glucides, protides, eau, sels minéraux, oligo-éléments, vitamines. Certains d'entre eux permettent de synthétiser les molécules propres à l'organisme, d'autres assurent les besoins énergétiques. Il s'agit des lipides, des glucides et des protides.

Chez les sédentaires comme chez les sportifs de haut niveau, la ration alimentaire doit toujours tendre vers les proportions suivantes :

• environ 15 % de protéines
• environ 30 % de lipides
• environ 55 % de glucides.

On parle souvent de l'équilibre 421 GPL, c'est-à-dire 4 portions de Glucide, 2 portions de Protides et 1 portion de Lipide. Ce standard est valable pour les sportifs avec toutefois certaines corrections notamment au niveau des lipides et des glucides en période de compétition.
Si l'équilibre doit être respecté, la ration alimentaire en elle-même varie d'un individu à l'autre. Les besoins énergétiques moyens sont d'environ 2 700Kcal pour un homme et 2 000 Kcal pour une femme. Ils varient ensuite d'un individu à l'autre, avec le sexe, l'âge, l'environnement, l'activité physique...
Les besoins de l'organisme peuvent varier du simple au double en fonction de l'individu et la dépense énergétique du simple au triple en fonction du sport. Un athlète, dont les dépenses énergétiques sont plus importantes, doit donc augmenter sa ration alimentaire en fonction de la durée et de l'intensité effective de l'exercice physique.
Parallèlement aux nutriments énergétiques, l'organisme a besoin d'eau, de sels minéraux, d'oligo-éléments et de vitamines. Côté minéraux, les besoins sont infimes par rapport aux autres nutriments mais essentiels. Leur fonction : accélérer les réactions chimiques de notre métabolisme.
Chez les sportifs, les besoins augmentent proportionnellement à la durée et à l'intensité de l'effort.

Activité Dépense énergétique :

• métabolisme de base 120 Kcal/h
• marche à pied 5 km/h 240 Kcal/h
• course à pied 11 km/h 900 Kcal/h
• cyclisme 360 à 900 Kcal/h
• ski de fond 750 à 1 000 Kcal/h
• natation 700 Kcal/h

Le rôle des nutriments non énergétiques

Les sels minéraux sont indispensables à l'équilibre nutritionnel de notre organisme. Un apport minéral insuffisant, étroitement lié à l'apport hydrique, peut conduire à des états de fatigue, des problèmes de contraction ou de crampe musculaires. Il est possible de réaliser un bilan ionique pour mettre en évidence d'éventuels manques. La carence en fer est fréquemment retrouvée chez les sportifs, plus particulièrement chez les athlètes endurants.

Le muscle en action
Un homme moyen de 75 kg possède environ 30kg de muscles. Les muscles striés squelettiques sont constitués d'un grand nombre de fibres musculaires. Il s’agit de cellules géantes, pouvant atteindre plusieurs décimètres, qui contiennent des protéines contractiles.
Le muscle possède des réserves en oxygène, phosphocréatine, glucides (sous forme de glycogène) et lipides. Mais il ne peut pas utiliser directement l'énergie de ces ressources pour se contracter.
Il a besoin d'un « intermédiaire énergétique » : l'ATP (adénosine triphosphate). C'est ainsi que lors de la contraction musculaire, l'énergie libérée par les nutriments est transformée en ATP et l'ATP en énergie mécanique et en chaleur.

Le rendement du muscle est assez faible:

• entre 20 et 25 % de l'énergie chimique est transformée en énergie mécanique pour les sportifs de très haut niveau
• entre 70 et 75 %, est perdu sous forme de chaleur.

Pour cette raison, le sportif a besoin de combustible (fourni par les aliments), d'oxygène et d'eau lorsqu'il réalise un effort. En contrepartie, il y a formation de molécules énergétiques d'ATP, avec un dégagement d'eau (H2O), de gaz carbonique (CO2) et de chaleur.

Les carburants du muscle
Le muscle possède des réserves en phosphocréatine, une molécule riche en énergie. C'est elle qui se dégrade spontanément en ATP en cas d'effort extrêmement dense et de courte durée (moins de 10 secondes). Ces réactions ont lieu sans oxygène (anaérobie) et s'épuisent rapidement. C'est, pour simplifier, la filière énergétique du sprinter. Lorsque l'effort est plus long, l'organisme commence à dégrader les glucides. Lorsque l'apport d'oxygène est suffisant, le glucose est transformé totalement en eau et en gaz carbonique, ce qui permet la production de 36 molécules d'ATP4. Il s'agit de la voie aérobie. Lorsque l'apport d'oxygène est insuffisant, l'organisme fait appel au glycogène stocké dans les muscles et le foie. Celui-ci est dégradé de façon incomplète et la réaction chimique est interrompue au-dessus d'un certain seuil d'acide lactique. Cette voie anaérobiose ne fournit que 3 molécules d'ATP mais avec un débit plus élevé que la voie aérobie, ce qui permet de fournir un effort intense comme un sprint en ski nordique.
La formation d'acide lactique est à l'origine d'une diminution du pH musculaire qui contribue à provoquer des douleurs musculaires. Si un nouvel apport d'oxygène survient en quantité suffisante, l'acide lactique est transformé en énergie par le muscle (cycle aérobie) ou en glucose par le foie.
Ce phénomène explique le regain d'énergie que peuvent connaître certains sportifs d'endurance après un certain temps.
Même si les réserves en glycogène peuvent être augmentées lors de l'entraînement, elles s'épuisent très rapidement dans le muscle au cours de l'effort (en 90 minutes pour un effort intensif). Selon la durée de l'effort, un apport de glucides est donc indispensable pour renouveler les réserves épuisées. De même, après l'effort, la reconstitution rapide des réserves accélère
la phase de récupération. Les efforts de petite intensité sont assurés par la dégradation des lipides. Ces derniers sont transformés en molécules d'ATP (45 ATP) en présence d'oxygène.
Chaque individu peut consommer une quantité maximale d'oxygène donnée, appelée VO2 max. Cette limite va déterminer la performance lors d'un effort physique, surtout si celui-ci est long. La VO2 max est déterminée depuis la naissance, et permet donc de déceler de futurs champions, puis s'améliore avec l'entraînement. Ces différentes réserves de carburant ne sont pas stockées dans le même type de fibres musculaires et ne sont pas toutes sollicitées au même moment. Il y a tout d’abord les fibres à contraction lente, riches en oxygène, en glycogène (glucides) et en lipides. Très vascularisées, elles utilisent tout particulièrement les lipides en présence d'oxygène. Elles sont très résistantes à la fatigue et serviront donc pour l'endurance. Il y a ensuite les fibres à contraction rapides, plus grosses et particulièrement riches en glycogène. Ces dernières n'utilisent pas d'oxygène et serviront pour les efforts intenses mais de courte durée. En fonction du type de sport, les athlètes développeront donc préférentiellement des fibres « lentes» ou des fibres « rapides ».