La contraction de la cellule musculaire est un processus complexe qui nécessite de l'énergie. Cette énergie est fournie par l'ATP, qui libère de l'énergie lorsqu'elle se transforme en ADP (adénosine diphosphate) par hydrolyse, libérant un phosphate inorganique. Cette réaction libère l'énergie nécessaire pour provoquer le glissement des filaments d'actine et de myosine, permettant ainsi la contraction musculaire.

L'ATP est régénéré par plusieurs voies métaboliques dans la cellule musculaire : la phosphocréatine, la glycolyse et la respiration cellulaire. La phosphocréatine permet une régénération rapide de l'ATP lorsque la demande énergétique est forte et immédiate. La glycolyse est une voie anaérobie qui dégrade le glucose en pyruvate, produisant de l'ATP rapidement mais en quantité limitée. La respiration cellulaire, qui a lieu dans les mitochondries, est une voie aérobie qui utilise le glucose et les acides gras pour produire de grandes quantités d'ATP de manière plus lente.

Lors de l'exercice physique, la demande en ATP des cellules musculaires augmente considérablement. Pour répondre à cette demande, le muscle utilise d'abord ses réserves de phosphocréatine, puis active la glycolyse pour fournir rapidement de l'énergie. Lors d'un effort prolongé, c'est la voie de la respiration cellulaire qui permet de maintenir l'approvisionnement en ATP. L'entraînement physique améliore l'efficacité de ces systèmes énergétiques, augmentant ainsi la performance musculaire et l'endurance.

La fatigue musculaire survient lorsque la production d'ATP ne parvient plus à satisfaire les besoins énergétiques des fibres musculaires. Cette situation peut être due à une déplétion des réserves de phosphate et glucose, une accumulation d'acide lactique perturbant le fonctionnement enzymatique, ou une réduction de l'activité des mitochondries. Les étirements, la récupération et une alimentation adéquate en nutriments énergétiques contribuent à la prévention et réduction de la fatigue.