La plupart des organismes, y compris les humains, ont besoin d’oxygène pour fonctionner normalement et survivre. Il y a quelques organismes qui n’ont pas besoin d’oxygène et qui le trouvent en fait toxique. Il existe également un groupe d’organismes qui peuvent fonctionner à la fois en présence et en l’absence d’oxygène. Un système qui nécessite de l’oxygène s’appelle un système aérobie et un système qui n’en a pas besoin s’appelle un système anaérobie.
La plupart des activités des cellules du corps humain ont besoin d’oxygène pour pouvoir remplir leurs fonctions quotidiennes. Cependant, certains tissus sont capables de fonctionner brièvement sans oxygène. Les cellules musculaires en sont un exemple. Les muscles peuvent travailler pendant une durée limitée en utilisant un système anaérobie avant que l’oxygène ne soit nécessaire. Même pour une brève période de travail en anaérobie, il y a des répercussions assez graves qui doivent être corrigées.
Pendant de longues périodes d’activité continue, comme la course à pied, les muscles utiliseront un système aérobie et brûleront de l’oxygène pour fournir l’énergie nécessaire au maintien de l’activité. Pour de courtes périodes d’activité vigoureuse, comme le sprint, les muscles peuvent décomposer les molécules de glucose en l’absence d’oxygène. Un système anaérobie est souvent utilisé pendant une courte période lorsque le sang ne peut pas transporter l’oxygène assez rapidement vers les cellules musculaires actives. Malheureusement, ce système ne peut pas être utilisé indéfiniment pour un certain nombre de raisons.
L’énergie est stockée dans les cellules dans un produit chimique appelé adénosine triphosphate, ou ATP. Habituellement, suffisamment d’ATP est stocké dans les cellules musculaires pour permettre environ 20 à 30 secondes d’activité avant de devoir en produire davantage. L’ATP est produit pendant la respiration par la dégradation des molécules de glucose dans les cellules. Selon que l’oxygène est disponible, la respiration aérobie ou anaérobie produira l’ATP. Le système aérobie est beaucoup plus efficace et produit beaucoup plus d’ATP, mais c’est le système anaérobie qui est utilisé pour les premières minutes d’exercice.
Un autre produit de la respiration est le dioxyde de carbone. À mesure que la quantité de dioxyde de carbone augmente dans le sang, cela stimule le cœur à pomper plus rapidement. Cela entraîne à son tour le transport de sang plus oxygéné dans le corps, y compris vers les cellules musculaires qui en ont besoin pour continuer à respirer et à produire davantage d’ATP. Si les niveaux d’oxygène baissent dans les cellules, le système anaérobie pour la respiration recommencera.
L’acide lactique est un produit toxique de la respiration anaérobie chez l’homme. Si le système anaérobie se poursuit pendant un certain temps, il commencera à s’accumuler dans les tissus. L’accumulation d’acide lactique fatigue les muscles et peut provoquer des effets secondaires douloureux comme une crampe musculaire. Cette dette d’oxygène doit être remboursée dans les plus brefs délais, une fois l’activité arrêtée. Une respiration rapide et profonde aide à obtenir autant d’oxygène que possible dans le corps, qui est utilisé par les cellules pour décomposer l’acide lactique en dioxyde de carbone et en eau.