Le Modèle Mathématique anticipe la Méthode Idéale pour développer la Masse Musculaire
Les scientifiques ont établi une conception mathématique qui permet d’anticiper le programme d’exercices maximal pour développer le tissu musculaire.
Les chercheurs de l’Université de Cambridge ont utilisé des approches de biophysique théorique pour créer la version, qui peut indiquer à quel point un certain effort physique entraînera la croissance d’un muscle et combien de temps cela prendra. Les performances pourraient constituer la base d’un produit logiciel, où les utilisateurs pourraient optimiser leurs routines d’exercices en examinant peu d’informations sur leur physiologie spécifique.
La version est basée sur le travail antérieur de la même équipe, qui a découvert qu’une partie du muscle appelée titine est responsable de la génération des signaux chimiques qui ont un impact sur le développement musculaire.
Les résultats, rapportés dans le Biophysical Journal, recommandent un poids idéal pour effectuer un entraînement en résistance pour chaque individu et chaque objectif de croissance musculaire. La masse musculaire ne peut être proche de sa charge maximale que pendant une courte période, et ce sont les lots intégrés au temps qui activent la voie de signalisation cellulaire qui provoque la synthèse de toutes nouvelles protéines saines de la masse musculaire. Cependant, en dessous d’une valeur particulière, les tonnes veulent provoquer beaucoup de signalisation, et le temps d’entraînement devrait sans aucun doute augmenter considérablement pour compenser. La valeur de ces lots critiques dépendra probablement de la physiologie particulière de l’individu.
Nous reconnaissons tous que l’entraînement construit le muscle. Où faisons-nous ? « Remarquablement, on ne sait pas de manière significative pourquoi ou exactement comment l’exercice développe les muscles : il y a beaucoup de connaissances anecdotiques ainsi que de la sagesse, mais extrêmement peu d’informations difficiles ou prouvées », a déclaré le professeur Eugene Terentjev de Cavendish de Cambridge. Laboratoire de recherche, un des auteurs de l’article.
Plus les tons sont élevés, plus il y a de répétitions ou, plus la fréquence est importante, meilleur est l’augmentation de la taille de la masse musculaire. Néanmoins, en regardant l’ensemble du muscle, pourquoi ou combien cela se produit n’est pas compris. La réponse aux deux demandes devient plus difficile à mesure que l’accent diminue sur un seul tissu musculaire ou ses fibres.
Les muscles sont composés de filaments individuels, qui ne mesurent que 2 micromètres de long et moins d’un micromètre de diamètre, plus petits que la taille de la cellule musculaire. “Pour cette raison, une partie de l’explication de la croissance de la masse musculaire doit aller à l’échelle moléculaire”, a déclaré le co-auteur Neil Ibata. « Les communications entre les principales molécules architecturales du muscle ont été reconstituées il y a environ 50 ans. La manière exacte dont les protéines accessoires saines de plus petite taille s’adaptent à l’image n’est toujours pas tout à fait claire. »
En effet, les données sont extrêmement difficiles à obtenir : les individus varient considérablement dans leur physiologie et leur comportement, ce qui rend pratiquement difficile la conduite d’une expérience contrôlée sur les modifications de la dimension du tissu musculaire chez un individu authentique. “Vous pouvez éliminer les cellules musculaires et les examiner indépendamment, mais cela ignore ensuite divers autres problèmes tels que les niveaux d’oxygène et de glucose pendant l’exercice”, a déclaré Terentjev. « C’est vraiment difficile de tout vérifier ensemble.
Terentjev et ses collègues ont commencé à vérifier les systèmes de mécanodétection de la capacité des cellules à détecter les signaux mécaniques dans leur atmosphère, il y a de nombreuses années. L’étude de recherche a été observée par l’Institut anglais du sport, qui voulait savoir si elle pouvait être associée à leurs observations en rééducation musculaire. Ensemble, ils ont découvert que l’hyper/atrophie musculaire était directement liée au travail à Cambridge.
En 2018, des scientifiques de Cambridge ont commencé une tâche sur la façon dont les protéines saines des filaments de la masse musculaire s’altèrent sous la pression. Ils ont découvert que les principaux composants de la masse musculaire, l’actine et la myosine, n’avaient pas de sites de liaison pour les molécules de signalisation.
Chaque fois qu’une partie d’une molécule est sous tension pendant une période suffisamment longue, elle bascule directement dans divers états, révélant une région autrefois cachée. Si cette région peut se lier à une petite particule associée à la signalisation cellulaire, elle déclenche cette particule, créant une chaîne de signal chimique. La titine est une grosse protéine, dont une grande partie se prolonge lorsqu’une masse musculaire est étendue, mais une petite partie de la molécule est également sous tension lors de la contraction. Cette partie de la titine porte le nom de domaine supposé de la titine kinase, qui est celui qui génère le signal chimique qui influence le développement musculaire.
La particule s’ouvrira probablement sous encore plus de pression ou si elle est maintenue sous la même force plus longtemps. Les deux problèmes augmenteront la variété des molécules de signalisation activées. Ces molécules, après cela, génèrent la synthèse de plus d’ARN messager, entraînent la production de nouvelles protéines de masse musculaire et la section transversale de la cellule musculaire augmente.
Cette prise de conscience a conduit au présent travail, commencé par Ibata, lui-même un athlète passionné. “J’étais ravi d’acquérir une meilleure compréhension à la fois du pourquoi et du comment de la croissance de la masse musculaire”, a-t-il déclaré. “Beaucoup de temps et de ressources pourraient être économisés en évitant les routines d’exercice à faible productivité et en maximisant les possibilités des athlètes avec des séances ordinaire de plus grande valeur, à condition d’une quantité particulière que l’athlète est capable d’atteindre.”
Terentjev et Ibata ont décidé de restreindre une conception mathématique qui peut fournir des prévisions mesurables sur le développement musculaire. Ils ont commencé avec une version de base qui surveillait les particules de titine s’ouvrant sous la force et commençant la cascade de signalisation. Ils ont utilisé des données de microscopie pour établir la probabilité dépendante de la force qu’un système de titine kinase s’ouvrirait ou se fermerait certainement sous la force et activerait également une molécule de signalisation.
Ils ont ensuite rendu la conception beaucoup plus complexe en ajoutant des détails supplémentaires, tels que l’échange d’énergie métabolique, la taille de la répétition et la récupération. La conception a été vérifiée en utilisant des études de recherche à long terme antérieures sur l’hypertrophie de la masse musculaire.
“Notre conception utilise une base physiologique pour l’idée que le développement du tissu musculaire a lieu principalement à 70% des tonnes maximales, ce qui est l’idée derrière l’entraînement en résistance”, a déclaré Terentjev. « Énuméré ci-dessous, le taux d’ouverture de la titine kinase chute rapidement et empêche la signalisation mécanosensible de se produire. Au-delà, un épuisement rapide empêche un bon résultat, que notre modèle a quantitativement anticipé.
« Parmi les difficultés de préparation des athlètes professionnels d’élite, il y a le besoin commun de maximiser les adaptations tout en harmonisant les compromis liés comme les dépenses d’énergie », a déclaré Fionn MacPartlin, entraîneur senior en endurance et conditionnement à l’English Institute of Sport. “Ce travail nous permet de mieux comprendre les systèmes potentiels de la façon dont les muscles s’accumulent et réagissent aux tonnes, ce qui peut nous aider encore plus à concevoir des interventions pour atteindre ces objectifs.”
Le modèle aborde également le problème de l’atrophie musculaire, qui se produit pendant de longues périodes de repos au lit ou pour les astronautes en microgravité, révélant à la fois combien de temps un tissu musculaire peut se permettre de continuer à être inactif avant de commencer à se détériorer ainsi que ce que le programme de récupération optimal pourrait être.
À un moment donné, les scientifiques espèrent créer une application logicielle conviviale qui pourrait fournir des programmes d’entraînement individualisés pour des objectifs particuliers. Les scientifiques ont également l’intention d’améliorer leur conception en étendant leur évaluation avec des données détaillées pour les hommes et les femmes, car de nombreuses études de recherche sur l’entraînement sont fortement préjudiciables aux athlètes masculins.
Référence: Neil Ibata, Eugene M. Terentjev. Why exercise builds muscles: titin mechanosensing controls skeletal muscle growth under load. Biophysical Journal, 2021; DOI: 10.1016/j.bpj.2021.07.023
