Physiologie de l'effort
Systèmes énergétiques : le mythe des filières qui se relaient
Pourquoi les trois voies travaillent ensemble, dès la première seconde
On apprend souvent que l'énergie de l'effort arrive en trois temps : d'abord la phosphocréatine pour quelques secondes, puis la glycolyse (dite “anaérobie”) pour une à deux minutes, et enfin le système aérobie qui prendrait le relais seulement pour les efforts longs. Cette image est fausse. Dès la première seconde, les trois voies fonctionnent en même temps. Ce qui change avec la durée et l'intensité, ce n'est pas “laquelle est allumée”, mais leur proportion dans le mélange.
C'est l'un des schémas les plus répandus dans les salles de sport et les manuels : trois “filières” énergétiques qui s'enchaînent comme des coureurs de relais, chacune passant le témoin à la suivante. Simple, visuel, facile à retenir. Le problème, c'est que les mesures réelles ne montrent rien de tel.
Idées reçues
L'image d'Épinal : trois filières en file indienne
Le récit habituel tient en une phrase : le muscle utiliserait d'abord la phosphocréatine pour quelques secondes, puis la glycolyse, puis seulement le système aérobie pour les efforts qui durent. Les deux premières voies n'ont pas besoin d'oxygène : ce sont les filières dites “anaérobies” (la phosphocréatine sans lactate, la glycolyse avec) ; la troisième est l'“aérobie”. Trois idées reçues en découlent.
Idée reçue Les systèmes se mettent en route l'un après l'autre
Aucun système n'attend son tour. Dès la première contraction, la phosphocréatine, la glycolyse et le système aérobie fournissent tous de l'énergie. Seule leur part relative évolue.
Idée reçue L'aérobie ne sert à rien sur les efforts courts
Le système aérobie contribue dès les premières secondes, et sa part grimpe très vite.
Idée reçue L'anaérobie ne joue plus aucun rôle sur les efforts longs
Même quand l'aérobie devient majoritaire, la glycolyse continue de tourner : elle ne s'éteint pas.
Avant de rentrer dans le vif du sujet, quatre mots à poser, sans jargon inutile :
ATP (adénosine triphosphate) : la “monnaie” énergétique de la cellule. Le muscle n'en a que de très faibles réserves, il doit donc en refabriquer en permanence pendant l'effort.
Phosphocréatine : une réserve qui reconstitue l'ATP quasi instantanément, mais qui s'épuise en quelques dizaines de secondes.
Glycolyse : la dégradation rapide du sucre (glucose ou glycogène) jusqu'au pyruvate, dans le cytosol de la cellule. Elle refabrique de l'ATP très vite, sans avoir besoin d'oxygène pour cette première étape.
Système aérobie : la voie qui refabrique de l'ATP dans les mitochondries en consommant de l'oxygène. Elle met plus de temps à atteindre son plein régime, mais sa capacité est quasi inépuisable.
L'étude de Gastin & Suppiah (2026)
Les trois systèmes fonctionnent en même temps, pas l'un après l'autre
Gastin et Suppiah [1] en donnent une illustration mesurée. Leur figure suit, chez un triathlète bien entraîné, la part fournie par chacune des trois voies à chaque seconde, sur deux efforts maximaux : un 90 secondes all-out (à fond du début à la fin, panneau A) et un effort à intensité constante fixée à 110% de sa consommation maximale d'oxygène, tenu jusqu'à l'épuisement (panneau B). La courbe en pointillés est la demande d'énergie : le débit d'énergie que l'effort réclame à chaque instant, exprimé en équivalent d'oxygène (l'unité de l'axe vertical). Elle reflète la puissance produite, dont elle est le coût énergétique.
Comment répartir cette énergie entre les trois voies ? La part aérobie se lit dans l'oxygène consommé pendant l'effort. La part anaérobie, faute de mesure directe, est plus délicate : l'article s'appuie ici sur le déficit d'oxygène, une méthode indirecte. On établit d'abord, à intensités modérées, la relation entre puissance et oxygène consommé ; on la prolonge jusqu'à l'intensité de l'effort pour estimer l'oxygène qu'il devrait coûter ; l'écart avec l'oxygène réellement consommé donne une estimation de l'énergie anaérobie. Les auteurs rappellent d'ailleurs les limites de cette approche, qui repose sur une extrapolation.
Un détail de ces courbes mérite un mot, car il est parlant : la demande d'énergie (les pointillés) n'est pas plate. Dans le sprint all-out (A), elle part très haut puis chute sans arrêt, parce que la puissance produite diminue à mesure que les réserves anaérobies s'épuisent. Dans l'effort à intensité constante (B), elle reste stable, puis plonge à la toute fin. La raison est instructive : à ce moment précis, la capacité anaérobie (phosphocréatine plus glycolyse) est épuisée. Le muscle ne peut alors plus produire que la puissance fournie par l'aérobie seul, et la demande retombe au niveau de la courbe rouge (l'oxydative). C'est, au fond, ce qu'on ressent quand on “craque” en fin d'effort : le réservoir anaérobie est vide, et on se retrouve plafonné à la puissance aérobie.
Le mécanisme
Pourquoi les trois voies démarrent forcément ensemble
Le point de départ n'est pas une opinion, c'est une contrainte physique. Le muscle ne stocke presque pas d'ATP, de l'ordre de 8 mmol par kilo. Or la demande peut être multipliée par 100, voire par 1000, en passant du repos à l'effort intense. Hargreaves et Spriet [2] le chiffrent sur un exemple : à l'intensité d'un sprint all-out (dans leur exemple, environ 900 watts, soit près de trois fois la puissance qui amène à la consommation maximale d'oxygène), le stock d'ATP à lui seul serait épuisé en moins de 2 secondes ; même à intensité modérée (environ 75% de cette consommation maximale), il ne tiendrait qu'une quinzaine de secondes. Ces valeurs dépendent de l'individu et de l'intensité, mais l'ordre de grandeur est net : le muscle doit refabriquer son ATP en continu.
On le voit sur la figure de Baker et ses collègues [3] : une représentation, établie par les mesures, de la façon dont l'ATP et ses réserves évoluent dans le muscle au cours d'un effort intense. Panneau par panneau, sur 3 minutes menées jusqu'à l'épuisement, elle suit le débit de renouvellement de l'ATP (panneau a, ATP turnover), la phosphocréatine (b, creatine phosphate), le phosphate inorganique (c, inorganic phosphate, un produit de la dégradation de l'ATP) et l'ATP lui-même (d). Ce dernier reste remarquablement préservé pendant presque tout l'effort.
Ce comportement est établi par deux méthodes de mesure directe, croisées dans de nombreuses études. La biopsie musculaire : on prélève un fragment de muscle avant et juste après l'effort, et on dose l'ATP, la phosphocréatine et les produits de la glycolyse. La spectroscopie par résonance magnétique du phosphore : un appareil qui suit, en direct et sans prélèvement, la phosphocréatine et l'ATP dans le muscle qui travaille, seconde par seconde.
Cette stabilité de l'ATP, bien visible sur la figure (panneau d), est le fruit d'un travail conjoint : le muscle doit refabriquer de l'ATP sans attendre, et la première figure l'a déjà montré, les trois voies montent ensemble dès le départ, chacune à sa vitesse.
C'est aussi tout l'objet de la revue de Baker et de ses collègues [3] : réexpliquer les contributions simultanées et coordonnées des systèmes énergétiques. Ils rappellent au passage une correction historique : on a longtemps cru que, pendant les 10 à 15 premières secondes, la phosphocréatine était seule responsable de la régénération de l'ATP. Les mesures modernes montrent que la glycolyse est activée rapidement, dès le début de l'effort intense.
Comment, alors, se représenter ces trois voies sans retomber dans le mythe du relais ? En les décrivant par ce qu'elles sont, pas par le moment où elles agiraient. Elles répondent toutes au même signal : dès la première contraction, la dégradation de l'ATP et la libération de calcium font monter l'ADP et l'AMP (l'adénosine diphosphate et l'adénosine monophosphate, ce que devient l'ATP quand il cède un ou deux de ses trois phosphates pour libérer de l'énergie), ainsi que le phosphate inorganique, et ce signal commun les active en parallèle. Il n'y a pas trois déclencheurs qui se succèdent, mais un seul, partagé.
Ce qui les distingue vraiment tient en deux propriétés stables : leur puissance (la vitesse à laquelle elles fournissent de l'ATP) et leur capacité (la quantité totale avant épuisement). C'est cette combinaison, et non un ordre de passage, qui explique pourquoi la phosphocréatine pèse lourd d'emblée, pourquoi la glycolyse porte les efforts de quelques dizaines de secondes, et pourquoi l'aérobie finit par tout couvrir dès que l'effort dure.
On peut ensuite s'aider d'images pour le visualiser : un bassin d'ATP maintenu presque plein par trois robinets de débit et de réserve différents, ou deux axes puissance/capacité où placer chaque voie. Ce ne sont que des aides mentales, et on peut en préférer une autre. L'important est qu'aucune ne doit réintroduire l'idée fausse d'un relais, car le fonctionnement réel, lui, ne change pas : trois voies actives ensemble, déclenchées par le même signal, dont la proportion se réajuste en continu selon l'intensité et la durée.
Conclusion
Un mélange qui évolue, pas un relais
L'image des trois filières qui se passent le témoin est pratique pour un premier cours, mais elle induit deux erreurs tenaces : croire que l'aérobie dort pendant les efforts courts, et croire que l'anaérobie s'éteint dès que l'aérobie monte. Les mesures dans le muscle disent l'inverse.
Les trois systèmes énergétiques ne se mettent pas en route l'un après l'autre. Dès la première seconde, la phosphocréatine, la glycolyse et le système aérobie fournissent tous de l'énergie en même temps, parce que le muscle ne stocke presque pas d'ATP et doit le maintenir par toutes les voies à la fois. Ce qui change avec la durée et l'intensité, c'est leur proportion dans le mélange. L'aérobie n'est ni lent ni inactif au début de l'effort ; l'anaérobie ne s'éteint pas quand l'aérobie domine. Autrement dit, l'énergie de l'effort n'est pas un relais : c'est un mélange qui se réajuste en continu.
À retenir
- Les trois voies énergétiques fonctionnent en même temps, dès la première seconde.
- Un seul signal les déclenche toutes ensemble : il n'y a pas de relais.
- Le muscle stocke très peu d'ATP (épuisé en moins de 2 secondes sur un sprint) : les trois voies doivent donc démarrer ensemble.
- Ce qui change avec la durée, c'est leur proportion dans le mélange, pas leur mise en route.
Dr Arnaud Collet, CPSS®
Références :
[1] P. B. Gastin, H. T. Suppiah, “Anaerobic and Aerobic Energy System Contribution During Maximal Exercise: A Systematic Review”, Sports Med, 2026.
[2] M. Hargreaves, L. L. Spriet, “Skeletal Muscle Energy Metabolism During Exercise”, Nat Metab, 2020.
[3] J. S. Baker, M. C. McCormick, R. A. Robergs, “Interaction Among Skeletal Muscle Metabolic Energy Systems During Intense Exercise”, J Nutr Metab, 2010.