Dans le cadre des T.P.E de première S , nous avons choisi d'étudier le mécanisme de la croissance biologique et plus particulièrement chez les jeunes sportifs.La croissance biologique est l'augmentation de la taille d'un être vivant. Chez les organismes vivants, la croissance est souvent régulée par des hormones apellées hormones de croissance. Tous les deux, footballeurs de 16 ans en section sportive, avons souvent entendu dire que la pratique d'un sport pouvait ralentir la croissance et réduire la taille finale du sportif. Le contraste entre les minuscules gymnastes chinoises et les géants basketteurs américains est également interpellant. Les gymnastes ont-elles  choisi ce sport parce qu'elles sont petites ou sont elles petites parce qu'elles font de la gym? On peut se poser la même question concernant les basketteurs... 

Nous allons donc essayer de comprendre comment fonctionne le mécanisme de croissance des os et quel est l'impact de l'activité sportive sur celle ci ? 

Dans un premier temps, vous pourrez découvrir des articles portant sur le fonctionnement de la croissance des os chez l'adolescent, puis des articles sur l'influence sur la croissance de la pratique de deux sports diamétralement opposés par la taille de leur représentants: le basket-ball et la gymnastique, seront proposés... 

Pour comprendre comment fonctionne le mécanisme de croissance, nous avons décidé de nous intéresser à un cas ou celui fonctionne moins bien : nous avons alors étudié d’abord le nanisme hypophysaire ainsi que le gigantisme. 

 Le nanisme hypophysaire est appelé plus couramment nanisme harmonieux car il respecte les proportions du corps. Le nanisme hypophysaire résulte du dysfonctionnement d’une glande du cerveau appelée l’hypophyse détruite par une tumeur. Cette glande va alors se mettre au « repos ». Les hormones sécrétées normalement par cette glande ne seront plus produites, notamment l’hormone de croissance. Une personne victime de nanisme hypophysaire a une taille globale plus petite tout comme ses membres. 

A l’inverse, une tumeur au niveau de l’hypophyse peut également provoquer un grossissement de cette glande. Ce dysfonctionnement se nomme l’acromégalie. Les cellules de l’hypophyse se multiplient et produisent trop d’hormones de croissance. 

L’acromégalie peut également être déclenchée à cause d’une tumeur à un autre endroit de l’organisme. Celle-ci va produire de manière incontrôlée une autre hormone : la GHRH. Cette hormone est normalement sécrétée par l’hypothalamus, une autre glande qui contrôle l’hypophyse par le biais de cette GHRH. Cette GHRH a pour rôle d’ordonner l’hypophyse de produire de l’hormone de croissance. L’hormone de croissance va alors être produite en sur effectif. Ce dérèglement entraîne chez l’enfant un gigantisme. 

Après avoir vu que la croissance s’effectuait sous l’influence de deux glandes : l’Hypophyse et l’Hypothalamus, nous allons donc étudier le mécanisme de croissance à travers l’étude du « complexe hyphotalamo-hypophysaire » aussi appelé le système endocrinien

 L’hypophyse est une glande du cerveau qui sert de relais aux ordres venus du cerveau. C'est une petite boule d'à peine 1 cm de diamètre, suspendue à l'hypothalamus par une tige qu'on appelle la tige pituitaire et par laquelle passent des hormones et des nerfs.

L’hypophyse est la glande qui sécrète l’hormone de croissance. Il agit sous l’influence d’une autre glande neuro hormonale située au centre du cerveau : l’hypothalamus. Il accueille des noyaux de neurones capables d'élaborer des hormones. Ces noyaux peuvent être appelés magnocellulaires ou parvicellulaire. Les noyaux parvicellulaires sont constitués de petites cellules, sont multiples et sont dispersés dans une zone nommée hypothalamus latéral. Les hormones synthétisées par ces neurones circulent ensuite dans la veine porte hypophysaire longeant la tige pituitaire. Ces hormones hypothalamiques exercent alors leur action régulatrice sur les cellules glandulaires de l'antéhypophyse (partie avant de l’hypophyse). La somatolibérine ou GHRH (Growth Hormone Releasing Hormone) stimule la sécrétion de GH (growth hormone=hormone de croissance) et la somatostatine ou GHIH (Growth Hormone Inhibiting Hormone) l'inhibe. La régulation de cette sécrétion est donc assurée par ces hormones hypothalamiques.  L'antéhypophyse est composée de cellules appelées cellules somatropes. Ces cellules synthétisent plusieurs hormones dont : l’hormone de croissance. Cette hormone a des sécrétions pulsatiles, et est majoritairement produite la nuit, lorsque l'enfant est en bonne santé. La sécrétion pulsatile de GH est due à l'alternance de sécrétion de GHRH et GHIH. La somatolibérine est stimulée par l'hypoglycémie, le sommeil profond, le stress mais aussi l'exercice.  L'hormone de croissance circule dans le sang pour agir sur des cellules du foie appelées hépatocytes. Ces hépatocytes vont fabriquer une nouvelle hormone : la somatomédine (IGF-1). Ces somatomédines sont des facteurs de croissance, une sorte de médiateur de l’hormone de croissance qui ont pour rôle de stimuler la fabrication du cartilage de croissance et donc favoriser la croissance de l’os. 

L’enfant est comme une mosaïque de cartilage de conjugaison.  Le cartilage de conjugaison appelé également cartilage de croissance est un cartilage qui permet la croissance en longueur des os longs. Ces cartilages sont très fragiles. Il n'existe que chez l'enfant en pleine croissance. Dès que les cartilages de conjugaisons sont soudés, c'est à dire qu'ils sont entièrement transformés en os, l'os ne grandit plus. Les adultes n'ont donc plus de cartilage de conjugaison. Le cartilage de conjugaison se situe entre la partie renflée de l'os appelée l'épiphyse et la métaphyse se situant elle-même entre l’épiphyse et la diaphyse( partie allongée de l'os). Ce cartilage est la ligne noire transversale qu'on voit sur les radios des enfants. Ainsi l'os va croître tant que le cartilage de conjugaison persiste. Lorsque les capacités de l’hypophyse à synthétiser l’hormone de croissance diminuent le cartilage se soude et la croissance est terminée. 

 Nous nous sommes rendus dans un centre de radiologie et nous nous sommes procuré une radio d’une jeune fille de 10 et demie. Pour déterminer l’âge osseux d’un enfant, les radiologues comparent une radio de la main de l’individu avec des radios «témoins» du même âge. Ils observent le niveau d’ossification du cartilage surtout au niveau du poignet. Par exemple sur cette radio son âge osseux et de 8 ans et demi. Elle a donc un léger retard de croissance ce qui implique qu’elle va grandir plus longtemps.  

L'enfant grandit énormément la première année (plus de 25cm) puis sa croissance se tasse et arrive à une croissance relativement stable de 6 ans jusqu'à sa puberté. A la puberté, l'adolescent a un nouveau pic de croissance. Les hormones sexuelles (œstrogènes pour les filles  et testostérone chez les garçons) commencent à agir sur l’hypothalamus en accroissant l'amplitude des pics de l’ hormones GHRH, ce qui augmentent la quantité d’hormone de croissance sécrétée et ce qui augmentent au final la quantité de somatomédine qui va donc agir sur le cartilage de conjugaison. Ces hormones sexuelles sont également à l’origine d’un processus de maturation des cartilages de croissance qui vont se souder marquant ainsi la fin de la croissance.Les hormones sexuelles sont stimulées par l'hormone lutéinisante(LH) et l’hormone folliculo-stimulante(FSH). Elles mêmes sécrétées par l'hypophyse et stimulées par la GnRH. La puberté arrive chez les filles vers 11 ans et chez les garçons vers 14, ce qui explique pourquoi les garçons sont plus grands : ils bénéficient de trois années de croissance stable en plus, c'est-à-dire environ 15 cm.

Nous avons souvent entendu dire que le sport empêchait de grandir correctement nous allons le vérifier en menant des recherches et également grâce à un sondage réalisé auprès de jeunes basketteurs et gymnastes…

Le sport pratiqué en dose raisonnable a un effet bénéfique sur la croissance. En effet l’exercice stimule puissamment la sécrétion de l’hormone de croissance proportionnellement à l’intensité de l’exercice. On estime que le pic maximum de sécrétion survient 10 à 15 minutes après un exercice court.

En revanche la pratique intensive du sport peut provoquer une diminution de la sécrétion de certaines hormones, telles que progestérone et œstrogènes chez les filles et testostérone chez les garçons à cause d’une diminution de sécrétion d’hormones LH et FSH. De ce fait les hormones sexuelles n’agiront plus sur l’hypothalamus et l’hormone de croissance sera stimulée plus faiblement.

On estime que ces manifestations apparaissent à partir de 15 heures par semaine de sport intensif.

L’effet induit par ces carences est un ralentissement de la vitesse de croissance, un retard de la maturation osseuse, un retard pubertaire. Cependant ce retard n’est pas inquiétant, car on assiste à un rattrapage ultérieur et finalement la taille adulte de ces enfants sera la même.

Les études de cas consacrés à de jeunes sportifs observées lors de leur enfance et de leur puberté révèlent assez souvent un manque relatif des apports caloriques par rapport à la charge d'entrainement .

Tout comme les personnes les plus sédentaires l’alimentation du sportif doit être avant tout variée et équilibré. La consommation énergétique des muscles est très importante dû à l’entrainement très fréquent. Il devra donc élever sa consommation en énergie ainsi qu’en nutriment (vitamine). Le calcium est le principal nutriment de la minéralisation osseuse. La vitamine D permet l’absorption et la fixation du calcium sur l’os. Plusieurs études concernant les enfants de 10/17 ans montre que le taux en vitamine D dans le sang est inférieur à la moyenne. La puberté et plus précisément la fin de la puberté est une période charnière en ce qui concerne le statut en vitamine D. 

Chez certains sportifs des régimes restrictifs sont nécessaire pour les performances du  sportif. Ces régimes restrictifs interdisent bien souvent les produits laitiers qui ont un rôle important qui est celui d’assurer un bon apport en matière de protéine et de calcium. Ils interdisent les œufs, le poisson gras et parfois l’huile. De ce fait l’adolescent souffrira d’une déficience en calcium et en vitamine D.

Un déficit énergétique chez la femme peut entrainer des troubles du cycle  d’ovulation. L’altération de la fonction ovarienne chez la femme pratiquant l’exercice musculaire régulier est d’origine haute : hypopyhalamo-hypophysaire, au niveau du générateur hypothalamique de GnRH avec des modifications de la pulsatilité de GnRH, conduisant à une diminution de la pulsatilité de LH. La pulsatilité des hormones sexuelles sera alors diminuée et celles-ci n’accroitront plus l’amplitude des pics de sécrétion de GHRH par l’hypothalamus. La quantité d’hormone de croissance sera ainsi diminuée.

On observe l'existence de sports à risque tel que la gymnastique. Par exemple la gymnaste roumaine Nadia Comaneci a gagné les jeux Olympiques alors qu'elle ne mesurait que 1 mètre 40 à l'âge de 14 ans.

De même l'exemple très surprenant des danseuses à haut niveau qui bloquent leur puberté et par conséquence leur croissance. Ainsi on remarque qu'elles n'ont pas de règles pendant les périodes d'entraînements intensifs. Par contre, lorsqu'elles arrêtent, par exemple à la suite de blessures, elles sont à nouveau réglées.

Le manque en apports nutritionnels peut provoquer une déminéralisation osseuse si il y a une déminéralisation cela veut dire qu’il y a une perte excessive par le squelette de minéraux comme le calcium ou encore le phosphore ce qui peut engendrer des fragilités osseuses voir même des fractures. 

Les microfractures au niveau du cartilage de croissance peuvent s’avérer dangereuses pour un adolescent en pleine croissance. En effet celles-ci peuvent entrainer la soudure de l’épiphyse et de la métaphyse, l’os est alors définitivement soudé et cesse de grandir. On remarque que certaines gymnastes ont des membres plus petits que la normale à cause de fractures au niveau des cartilages non décelés.

Nous avons distribué ces QCM aux clubs de Baskets et de Gymnastique de Villefranche sur Saône.  

-Quel âge as tu?

-Quel sport pratiques tu?     Basket          Gymnastique

-Combien d'entrainement as tu par semaine?    2         3          4         5

-Combien d'heures t’entraînes tu chaque entrainement?    1h    2h    3h

-Quelle taille fais tu?

-Durant quelle période penses tu avoir le plus grandi?  0-3ans  3-7ans  7-10ans  10-14ans  14-16ans

-Selon toi ton sport a-t-il un impact sur la croissance?  oui    non

-Si oui, la freine-t-il ou l’accélère-t-il?  freine   accélère 

Malheureusement, le nombre de retour de nos sondages a été inférieur à celui espéré. Les QCM ont soit été mal remplis ou alors pas remplis du tout. Nous n’avions pas d’autre moyens pour réaliser ce sondage que de distribuer des QCM.

On remarque déjà que les gymnastes s’entrainent 5 fois par semaine pendant 3 heures alors que les basketteurs ne s’entrainent « que » 4 fois par semaine pendant 1h30. Les gymnastes s’entrainent donc 15 heures par semaine contre 6 heures par semaine pour les basketteurs. La différence est tout de même assez importante.

Avec nos sondages nous avons réalisé plusieurs graphiques : d'abord un diagramme en bâton.Nous avons fait la moyenne des tailles de nos gymnastes par âge. Elles apparaissent en bleu sur le graphique. Nous les avons comparées avec les tailles moyennes des filles aux mêmes âges.

On peut remarquer sans trop de surprises que les gymnastes sont plus petites que la norme. On note par contre que l’écart de taille entre les gymnastes et la moyenne diminue de 14 à 16ans. On peut supposer qu’elles sont en train de rattraper leur retard de croissance.  La période 14-16 ans est celle durant laquelle les gymnastes ont le plus grandi. On observe que seulement 3 jeunes filles ont grandi sérieusement entre 10 et 14 ans ce qui devrait être normalement la période où elles grandissent le plus. Par contre 7 d’entre elles ont beaucoup grandi entre 14 et 16 ans. La plupart ont donc un retard de croissance.

Cependant ces données ne sont pas fiables à 100%  puisque nous ne les avons pas prises sur leur carnet de santé mais elles correspondent à leur souvenir. Il se peut qu’elles croyaient avoir plus grandi entre 14 et 16 ans à tort.

On calcule l’évolution relative de la taille moyenne des filles de 14 à 16 ans :

(163-155)/155=0.05=5%

On calcule l’évolution de la taille des gymnastes de 14 à 16 ans :

(160-150)/150=0,066=6.6%

D’après ces taux, les gymnastes, entre 14 et 16 ans grandissent plus que la norme, ce qui confirmerais l’idée qu’elles « rattraperaient » leur retard.

Les basketteurs sondés sont, quelque soit l'âge, 10 centimètres plus grand que la moyenne.L’écart ne modifie pas par rapport à la moyenne nationale. Les basketteurs semblent avoir une croissance normale. On peut remarquer avec le tableau d’effectif que pratiquement tous les sondés ont grandi entre 10 et 14 ans, la période « normale » de forte croissance.

On calcule l’évolution relative de la taille de la moyenne française de l’âge de 15 ans à l’âge de 17 ans : (177-164)/164=0.079=7.9%.

On calcule maintenant l’évolution relative de la taille des basketteurs sondés de l’âge de 15 ans à l’âge de 17 ans : (188-175)/175=0.074=7.4%

On remarque que les deux taux sont très proches. On peut nuancer alors avec les gymnastes qui elles grandissaient plus que la moyenne pour combler leur retard.

Nous l'avons vu, le mécanisme de croissance des êtres humains est un phénomène complexe. Celui-ci est controlé notamment par deux glandes du cerveau: l'hypophyse et l'hypotalamus. Notre croissance est gerée par plusieurs hormones qui agissent sur notre organisme dont l'hormone de croissance. L'adolescence est la période durant laquelle nous grandissons le plus. Nos cartilages après avoir été developpés vont se souder et la croissance sera alors terminée. Le sport pratiqué à dose raisonable permet une croissance hormonieuse mais un surentrainement peut provoquer des troubles hormonaux et fragiliser les cartilages, ainsi plus exposés aux fractures.On consate qu'il éxiste des sports plus "risqués" que d'autres comme la gymnastique. La gymnastique peut en effet reatrder la croissance. Seulement la croissance dépend d'autre petits mécanismes. Peut être que la pratique intense de sport modifie ces systèmes. D'une manière générale, la croissance est un domaine où les spécialistes ne sont pas d'accord sur certains points et qui reste encore inexploré...

Livre consulté : Le corps humain de Pierre Vincent

 Sites consultés : 

http://www.universalis.fr/encyclopedie/croissance-biologie/ 

http://www.qpratools.com/sport/staps_performance/CroissanceEtSport.pdf 

http://ipubli-inserm.inist.fr/bitstream/handle/10608/2863/MS_1993_12_1352.pdf 

http://gobpower.free.fr/tpe/developpement/ 

https://facmed.univ-rennes1.fr/wkf//stock/RENNES20091102091009lerumeurEndocrinologie-axe_hypothalamo-hypophysaire-nov09.pdf 

http://acces.ens-lyon.fr/biotic/biomol/enjeux/appligen/html/controle.htm 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Glande_endocrine  

http://www.inpes.sante.fr/CFESBases/catalogue/pdf/779.pdf   

http://sante-medecine.commentcamarche.net/faq/8392-acromegalie 

http://courbedecroissance.com/fic/dossiers.php?c=11  

 http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/enfan_0013-7545_1958_num_11_4_1410  

http://sante-guerir.notrefamille.com/sante-a-z/qu-est-ce-que-la-somatomedine-o119278.html#TJRhIi40exrwEfoy.99 

http://histoblog.viabloga.com/texts/le-systeme-hypothalamo-hypophysaire  

http://www.auxologie.com/croissance/croissance_hormones.php  

http://franceolympique.com/files/File/actions/sante/documentation/2008/8ecolloque/16.pdf  

http://www.eurekasante.fr/sport/enfants-sport/retard-croissance.html ;

 http://courbedecroissance.com/fic/dossiers.php?c=10  

http://www.fig-docs.com/Medical%20Docs%20for%20Website/Enfant%20adolescent%20et%20pratique%20sportive-f.pdf  

http://gobpower.free.fr/tpe/developpement/  

http://franceolympique.com/files/File/actions/sante/documentation/2007/1127/modificationshormonales.pdf  

http://jeanfrederic.brun.free.fr/Exploration%20gymnaste%20ado.pdf