Transcript Biologie Enfants et APS

Biologie de
la croissance
STAPS Bobigny
Luciana Hagström Bex
Adapté de Corinne Caillaud (Montpellier)
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.
Programme du cours
 Nature des processus de croissance et de maturation
 Principales modifications de l’organisme 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 l’aptitude physique
Pré-requis
 Connaissance des grandes fonctions
 Connaissance des bases de l’adaptation
à l’exercice
 Notions de biologie cellulaire
• « L’enfant n’est pas un adulte en miniature
et sa mentalité n’est pas seulement
quantitativement différente de celle de
l’adulte, si bien que l’enfant n’est pas
seulement plus petit, il est aussi différent. »
(Claparède, E. : La psychologie de l’intelligence. Scientas
1937)
• Pour optimiser le dvt corporel et sportif des
enfants et des adolescents: connaître leurs
particularités physiques et psychiques à
chacune des étapes de leur dvt.
Donc, l’activité physique doit être
adaptée à l’âge physio de l’enfant
et répondre efficacement aux
capacités et besoins du corps en
plein développement.
Attention au transfert sur l’enfant de
connaissances acquises chez
l’adulte!
1. 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.
• La croissance repose sur la succession de
stades de développement similaires d’un
individu à l’autre mais dont la durée et
l’amplitude peuvent varier sous l’action de
facteurs génétiques et environnementaux.
1.
Introduction
Sous le contrôle de facteurs biochimiques et
hormonaux
Croissance
modifications :
 longueur des segments
 métaboliques
 hormonales
Modulation de la capacité à s’adapter et à
produire une performance motrice
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
Croissance
Hyperplasie
Accrétion
Hypertrophie
2.
Nature des processus de croissance et de maturation
La Croissance
anabolisme > catabolisme
(importance de la nutrition)
La maturation :
 progression vers l’état de maturation
(varie selon le système considéré: maturation sexuelle,
osseuse…)
Grande différence individuelle dans les âges et les
rythmes de croissance !
Croissance et maturation conduisent à l’adulte et
s’arrêtent : les processus de vieillissement
démarrent
En résumé…
• Croissance: critères de type quantitatifs
• Développement: critères de type qualitatifs
– correspond aux modifications fonctionnelles
accompagnant la croissance
• Maturation est le processus par lequel un
organe acquiert progressivement sa
fonction « adulte ».
2.
Nature des processus de croissance et de maturation
2.1 Vue d’ensemble de la croissance
Étapes de la croissance → Croissance pré-natale
et post-natale :
2
Petite
enfance
10/15
Enfance
Adolescence
Adulte
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
L’adolescence intervient de façon très variable
selon les individus
Elle est caractérisée par une poussée de
croissance (= gain de taille rapide mais bref) et par
la maturation sexuelle
vers 12 ans chez les
filles et 14 ans chez
les garçons.
La taille définitive est
atteinte à 15 ans chez la
femme et à 17.5 ans chez
l’homme (± 2ans).
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Rythme de croissance (poids et taille) en 4 phases :
 rapide dans la petite enfance
 ralentit puis se stabilise pendant l’enfance
(croissance régulière)
 nouvelle accélération à la puberté
 ralentissement jusqu’à l’âge adulte
Les courbes des filles et des garçons
se séparent à l’adolescence
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
taille
Augmentation de taille
20
175
15
150
125
10
100
5
75
Les modifications
de
stature exprimées
en gain de
taille/année
correspond à une
décroissance
exponentielle
jusqu'à
l’âge de la puberté.
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Durant les cent dernières années :  taille
moyenne dans les pays industrialisés
= avance séculaire
Expliqué par l’amélioration :
 de l’alimentation
 du status économique et social
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Croissance du système nerveux est très
importante pendant la vie fœtale :
A la naissance : tête = ¼ de la taille totale et
le tronc est légèrement plus long que les jambes.
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Croissance du système nerveux est très
importante pendant la vie fœtale :
Effet très négatif de certains comportements
de la mère :
 alcool
Déficiences mentales
 drogue
graves
 cigarette
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Périmètre crânien :
  très rapide
pendant la petite
enfance
 important de le
mesurer (détection
d’anomalies du
développement du
système nerveux)
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Le développement et la maturation du système
nerveux sont soumis à :
 l’alimentation
 les relations sociales
 la sollicitation de l’environnement
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Les différents tissus et organes ont leur
propre rythme de croissance
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Pics de croissance :
 affectent la motricité de l’enfant
 peuvent affecter la performance
A l’inverse
Certains sports ET une pratique intensive :
 Ralentissement de la croissance
 retard de maturation
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
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)
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Gymnastique ?
 Croissance staturale, contrairement aux
idées reçues est ralentie mais pas arrêtée par
la pratique intense.
 Entre autres choses: perturbations
hormonales
Régimes alimentaires carencés, répétition de
charges d’entraînement, stress physique et
psychologique
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
Gymnastique ?
 Concernant le poids inférieur:
- Effet de l’entraînement: balance
énergétique négative
- Effet esthétique lié aux besoins de la
performance.
En revanche…
• Pas de preuve convaincante qui soutienne que
l’exercice régulier permet une augmentation de
la taille.
Effet stimulant de l’activité physique sur la GH 
répercussion modeste sur le gain de taille.
Influence plus importante des facteurs génétiques
Erlandson et al. Growth and Maturation of Adolescent Female Gymnasts, Swimmers, and Tennis
players. Med. Sci. Sports Exerc., 40(1), 34-42, 2008.
Damsgaard et al. Body porportions, body composition and pubertal development of childen in
competitie sports. Scand. J. Med. Sci. Sports, 11, 54-60, 2001.
2.
Nature des processus de croissance et de maturation / vue d’ensemble
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
3. Principales modifications de l’organisme en
cours de croissance
3.1 La composition corporelle
L’évolution générale du poids corporel est très
comparable à celle de la taille.
1. Taille (cm)
âge (années)
2. Masse (kg)
âge (années)
3. Principales modifications de l’organisme en cours de
croissance
3.1 La composition corporelle
L’augmentation de poids corporel s’accompagne
d’une modification des masses grasse et maigre.
-Masse maigre: évolution similaire au poids et la taille.
- Masse grasse:  pdt petite enfance puis peu de
changement jusqu’à 5/6 ans. Puis  + imp. Chez les
filles.
-Elle continue à  pdt l’adolescence chez les filles,
alors qu’elle varie peu chez les garçons adolescents.
3.
Principales modifications de l’organisme / composition corporelle
En résumé…
La masse maigre  comme la masse totale
La masse grasse :
  rapidement de 0 à 2 ans
 se stabilise de 2 à 5-6 ans
Après 8-9 ans :
  + rapide chez les filles
 17 ans, masse grasse =
 25 % chez les filles
 18 % chez les garçons
Idem
garçons
et filles
3. Principales modifications de l’organisme en
cours de croissance
3.1 La composition corporelle
Le rapport entre masse grasse et masse maigre
se modifie avec la croissance.
La masse grasse étant stockée dans :
 le tissu adipeux sous cutané (mesurable par
la méthode des plis cutanés)
 le tissu adipeux viscéral
3.
Principales modifications de l’organisme / composition corporelle
Différence de composition corporelle entre
garçons et filles à la puberté
Origine hormonale :
 œstrogène
 progestérone
 testostérone
Filles :
tissu adipeux
En fin de croissance 24 à
27% de tissu adipeux
Garçons :
tissu musculaire
En fin de croissance 15 à
18% de tissu adipeux
3.
Principales modifications de l’organisme / composition corporelle
Important : maintenir le rapport normal
M.grasse/M.maigre
 Tissu adipeux pdt enfance : très
difficile à perdre
 de M. grasse pendant l’enfance :
  du contenu lipidique des cellules adipeuses
  du nombre de cellules : très difficile à 
ensuite
3.
Principales modifications de l’organisme
3.2 La maturation sexuelle
Maturation des organes sexuels étudiée à partir
des caractères sexuels secondaires par
comparaison avec des aspect répertoriés selon les
5 stades définis par J.M. Tanner
stade 1 : pré-pubère
 pas de poils pubiens
anatomie des organes génitaux non
modifiée
3.
Principales modifications de l’organisme / 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
3.
Principales modifications de l’organisme / la maturation sexuelle
âge biologique / maturation sexuelle
différent de
L’âge chronologique / date de naissance
L’âge biologique est aussi déterminable via la
maturation osseuse (ossification des cartilages)
CM 2
Effet de l’âge et du genre sur :
• Taille, masse corporelle et masse adipeuse
• Appareil locomoteur passif (os, tendons, ligaments)
• Appareil locomoteur actif (muscles, SN)
=> gain de force, vitesse et puissance
• Système cardio-vasculaire
• Système pulmonaire
• Système thermorégulateur
3.
Principales modifications de l’organisme
3.3 La maturation du squelette
3.3.1 l’ossification endochondrale
Augmentation de taille :
  taille des os longs
 ossification endochondrale (depuis 2ème mois
de gestation)
= Ossification à partir
d’un modèle en cartilage
hyalin
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification
endochondrale
P
R
E
N
A
T
A
L
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification
endochondrale
P
O
S
T
N
A
T
A
L
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
P
R
E
N
A
T
A
L
 Multiplication des ostéoblastes du périoste
 sécrétion de matériaux ostéoïde
Formation d’une gaine osseuse
autour du cartilage
 à partir d’un point d’ossification central
 évidement du cartilage
 formation d’os spongieux
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
P
O
S
T
N
A
T
A
L
•Canal médullaire formé
•Rapidement :
 ossification des épiphyses
 il ne reste du cartilage hyalin qu’au
niveau des cartilages de conjugaison
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
P
R
E
N
A
T
A
L
Points
d’ossification
primaires du
squelette
(12 sem)
• 3 types de cellules osseuses:
– Ostéoblastes: sécrètent de la matrice organique.
– Ostéocytes: cellules matures de l’os.
– Ostéoclastes: résorption de l’os vieilli, croissance
et remodelage du squelette.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification endochondrale
Os =
système
dynamique
Construction : ostéoblastes
Destruction : ostéoclastes
Remodelage osseux: 100% du squelette d’un
enfant et 10-30% du squelette d’un adulte sont
renouvelés chaque année
Dépôts osseux  à l’endroit d’une blessure
ou à l’endroit où l’os doit être plus résistant.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / ossification
endochondrale
Développement et maturation osseuse
• Enfant et adolescent = formation >
résorption
• Jeunes adultes = équilibre
• Vieillissement = résorption prédomine
3.
Principales modifications de l’organisme/maturation du squelette
3.3.2
Croissance
en longueur
des os longs
Croissance en
longueur  suit
le même
processus de
l’ossification
endochondrale
3.
Principales modifications de l’organisme / 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 l’os
En + : remaniement des extrémités épiphysaires
(conservation des proportion entre épiphyse et
diaphyse)
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
Croissance et remaniement au cours de l’enfance
L’ossification
endochondrale
Permet de garder
les proportions
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
Cartilage de
conjugaison
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / croissance en longueur
Croissance en longueur est segmentaire
(vitesses différentes d’ossification selon les os)
Fin de l’adolescence :
 des divisions des chondrocytes des
cartilages de conjugaison
  épaisseur des cartilages
 ossification complète
 fusion de la matière osseuse de l’épiphyse
et de la diaphyse
Ossification complète: plus tardive chez les garçons
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
3.3.3 La croissance en épaisseur
•Croissance par apposition
•Grâce aux ostéoblastes situés sous le périoste
  l’épaisseur de l’os
  la densité osseuse
améliore la résistance des os
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / croissance en épaisseur
L’exercice physique majore la croissance en
épaisseur
Exemple : Surplus de masse osseuse du bras
dominant / au bras non dominant
Sédentaires
Joueur de tennis
5%
20 %
D’autant plus important que la pratique est précoce
L’exercice favorise le
développement en
épaisseur, augmente la
densité et par conséquent
accroît la résistance
osseuse. S’il demeure
modéré, il est sans effet
néfaste. Il n’a donc pas
d’incidence négative sur la
taille adulte.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
3.3.4 le processus de calcification
Quel est le signal de calcification ?
 le produit
 ostéoblastes :
[Ca++] x [Pi] > un seuil
critique
+ libération de
phosphatase alcaline
Précipitation des sels de Ca++
En résumé…(1)
• Croissance des os longs = responsable du gain de
taille observé pdt l’enfance et l’adolescence.
Prolifération et hypertrophie des cellules du cartilage de
conjugaison des os longs qui vont par la suite se minéraliser.
• L’os = tissu dynamique  remodelage et
renouvellement continus, même à l’âge adulte.
Subs. Ostéoïde → résistance méc. est renforcé par le dépôt
de cristaux de calcium et de phosphate.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
Comment se fait la décalcification
(= résorption osseuse) ?
 Enzymes cataboliques (digestion
Ostéoclastes
de matière osseuse)
 acides métaboliques ( sel en
forme soluble)
 solubilisation du calcium (les sels
minéraux se dissolvent)
 ions libérés passent dans le sang
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
Hormonale
calcitonine
[Ca++] sanguine :
9-11 mg/100ml
2.27- 2.74 mmol/L
La calcitonine stimule de
dépôt de sels de calcium
sur les os
thyroïde
 Ca++
dans le
sang
 Ca++
dans le
sang
thyroïde
Les ostéoclastes dégradent
la matrice, libèrent le Ca++
dans le sang
Parathyroïde
PTH
La parathyroïde
libère la
parathormone
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
 régulation hormonale favorise homéostasie du Ca++ plutôt qu’un
squelette résistant
 carence prolongée en Ca++
les os peuvent se déminéraliser
 dans l’organisme ~ 1 kg de Ca++ (90%) stocké dans les os
 Le calcium alimentaire est absorbé à partir de l’intestin (vitamine D)
 Apport quotidien recommandé :
400 à 800 mg de la naissance à 10 ans.
1200 à 1500 mg de 11 à 24 ans.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
2ème Mécanisme de régulation du remaniement osseux
résulte d’une réaction des os aux sollicitations
mécaniques et à la gravité.
 Vise les besoins du squelette  renforce
aux endroits où ils subissent de fortes
contraintes.
 Loi de Wolff
La structure même des os longs reflète très
précisément les contraintes qui leur sont
appliquées.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette / calcification
3.3.5 La régulation de la croissance osseuse
Conclusion
Le squelette subit en permanence l’effet des hormones
et des forces mécaniques.
 PTH et calcitonine: détermine si un changement
de [Ca++ sanguin ] donnée doit entraîner un
remaniement et à quel moment
 L’endroit où ce remaniement doit se produire
dépend des forces mécaniques et
gravitationnelles.
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation du squelette
3.3.6 Traumatologie
Squelette en croissance ≠ squelette adulte
 Résistance mécanique moindre  point faible:
cartilage de conjugaison
 Capacité de réparation remarquable
L’os en croissance est plus fragile que les
ligaments  lésions ligamentaires, tendinites et
entorses graves rares
La pratique régulière de certains types d’activités physiques 
essentielle à la santé osseuse à chaque période de la vie:
• renforce les os en améliorant leur contenu minéral et leur
architecture;
• freine la diminution de la résistance des os liée au
vieillissement;
• améliore la posture et la mobilité;
• développe et entretient la sensibilité proprioceptive,
l’équilibre, la flexibilité, la souplesse et l’agilité, ce qui
réduit le risque de chute et, donc, de fracture.
• Les activités physiques qui peuvent améliorer la
résistance d’un os  celles qui lui imposent une
mise en charge dynamique et fréquente:
– activités d’intensité relativement élevée où l’on
travaille contre la gravité (celles incluant de la course à
pied ou des sauts).
– aussi d’exercices qui nécessitent des contractions
musculaires concentriques ou excentriques intenses et
répétées tels les exercices de musculation. Les
contractions musculaires isométriques ne semblent pas
avoir d’effet ostéogénique.
Recommandations
• Pratique cruciale avant et pendant la puberté, période
où se constitue une très grande partie du capital osseux
 facteur déterminant de la santé osseuse présente et
future.
• Idéal: pratiquer régulièrement, dès l’enfance, des
activités avec une importante mise en charge.
• A l’âge adulte  ajouter des activités qui, en
entretenant les qualités physiques et « perceptivomotrices », réduisent les risques de chute.
3.
Principales modifications de l’organisme
3.4 croissance et maturation neuromusculaire
N
A
I
S
S
A
N
C
E
Modifications affectant :
 la transmission neuromusculaire
 le volume musculaire
 la distribution des fibres + contractilité
 réserves énergétiques + métabolisme
A
D
U
L
T
E
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation neuromusculaire
Rappel
Transmission nerf  muscle (jonction NM)
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation neuromusculaire
A la naissance
Maturité incomplète de la jonction neuromusculaire
Contractions musculaires répétitives impossibles
?
 Pas assez de vésicules d’acétylcholine
 « fatigue » précoce
3.
Principales modifications de l’organisme / maturation neuromusculaire
Maturité de la jonction neuromusculaire :
 complète à trois mois
 complète quand démarre la pratique sportive
de l’enfant : ce n’est pas un facteur de limitation
Maturité nerveuse (fondamentale):
 achevée seulement à la puberté
 myélinisation des fibres nerveuses
 responsable de la différence d’habileté motrice
entre enfants et adultes