les sources energétiques de la resynthese de l'atp a la contraction musculaire
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Les SourcesLes Sources EnergEnergéétiquestiques::de lade la ResynthResynthèèsese dede ll’’ATPATP
àà la Contraction musculairela Contraction musculaire
Capacité de Médecine du Sport
Docteur Didier POLIN – Institut Régional de Médecine du Sport
I.SynthI.Synthèèse dese de ll’’ATPATP
Docteur Didier POLIN – Institut Régional de Médecine du Sport
Docteur Didier POLIN – Institut Régional de Médecine du Sport
RAPPELS et DEFINITIONS
• L’Adénosine Tri Phosphate (ATP)
• Les sources d’ATP
• Sources anaérobies
• Sources aérobies
1.)1.) LL’’ATPATP::ComposComposéé àà haute haute éénergienergie
–– AdAdéénosine (adnosine (adéénine + ribose)nine + ribose)–– 3 phosphates inorganiques3 phosphates inorganiques
Stockage de lStockage de l’é’énergie en provenance des nergie en provenance des alimentsaliments
–– Hydrates de carbones (4kcal/g)Hydrates de carbones (4kcal/g)–– Les graisses (9kcal/g)Les graisses (9kcal/g)–– Les protLes protééines (faible: 5 ines (faible: 5 àà 10%)10%)
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LL’’Hydrolyse deHydrolyse de ll’’ATPATP::
Adénosine Energie Energie EnergiePi Pi Pi
+ ATPase
Adénosine Energie Pi PiEnergie Pi
Energie
7,4 kcal/mole
ADP
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2.) Les Sources2.) Les Sources dd’’ATPATP ::2.1.2.1. Sources AnaSources Anaéérobies robies (Cytoplasmiques)(Cytoplasmiques)
2.1.1. Syst2.1.1. Systèème ATP me ATP –– PCrPCr ((PhosphagPhosphagèènesnes))2.1.2. Syst2.1.2. Systèèmeme GlycolytiqueGlycolytique ((AcAc.Lactique).Lactique)
2.2. 2.2. Sources ASources Aéérobies robies ((mitochondrialesmitochondriales))2.2.1. Oxydation des hydrates de carbone2.2.1. Oxydation des hydrates de carbone2.2.2. Oxydation des graisses2.2.2. Oxydation des graisses
2.2.3. Oxydation des Acides Amin2.2.3. Oxydation des Acides Aminééss
2.3. 2.3. NNééoglucogoglucogéénnèèsese ((àà part)part)
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2.1.1. Syst2.1.1. Systèème ATP me ATP –– PCrPCr ((PhosphagPhosphagèènesnes))
SystSystèème le plus simple et le plus rapideme le plus simple et le plus rapide
PhosphoPhospho--CrCrééatine liaison riche en atine liaison riche en éénergienergie
PCrPCr liblibèère lre l’é’énergie pour reconstituer ATPnergie pour reconstituer ATP
FacilitFacilitéé par par CrCrééatinePhosphoKinaseatinePhosphoKinase (CPK)(CPK)
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Le transfert dLe transfert d’é’énergienergie
ATP : lATP : l’é’énergie nergie immimméédiatement utilisable diatement utilisable par le musclepar le muscle–– Hydrolyse dHydrolyse d’’une moleune mole dd’’ATPATP
liblibèère 7.3 kcal.molre 7.3 kcal.mol--11–– Permet la contraction Permet la contraction
musculaire pendant musculaire pendant quelques secondesquelques secondes
–– 55 mmolmmol/kg muscle frais/kg muscle frais–– 80 80 àà 100g au total100g au total
CrCrééatine phosphate : le atine phosphate : le rrééservoir dservoir d’é’énergienergie–– 1515 mmolmmol/kg muscle frais/kg muscle frais
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SystSystèème ATP me ATP –– PCrPCr au cours du sprintau cours du sprint
ATP
PCr
mmole/kg
22
20
18
16
14
12
10
08
06
04
02Warm-up
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100m
Epuisement progressif de PCr
Maintient de l’ATP
3 à 15 secondes d’effort possible
Le systLe systèème aname anaéérobie robie alactiquealactique
Homme 70 kg, 30 kg de muscle, 20 kg de muscle en activité,La quantité d’ATP + PCr stockée permettrait :
» Marche pendant 1 minute» Footing pendant 20 à 30 secondes» Sprint pendant 5 à 6 secondes
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2.1.2. Syst2.1.2. Systèèmeme GlycolytiqueGlycolytique ((AcAc. Lactique). Lactique)
DDéégradation du glucose (glycolyse)gradation du glucose (glycolyse)
Origine du glucose Origine du glucose –– digestion des hydrates de carbone digestion des hydrates de carbone –– ddéégradation du glycoggradation du glycogèène hne héépatique et/ou musculairepatique et/ou musculaire
Plus complexe que ATPPlus complexe que ATP--PCr PCr –– 12 r12 rééactions biochimiques pour obtenir lactions biochimiques pour obtenir l’’acide lactiqueacide lactique
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Glycolyse (AnaGlycolyse (Anaéérobie)robie)
Glucose
Glucose
Glucose
GlucoseGlucoseGlucose Glucose
Glucose
G1P
G6P
ATP
Acide Pyruvique
12 réactionsATPATP
ATPAcide Lactique
Glycogène
G1P
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Bilan Bilan éénergnergéétique anatique anaéérobierobie
1 mole1 mole dd’’ATPATP pour 1 mole de pour 1 mole de PCr PCr
2 moles2 moles dd’’ATPATP pour 1 mole de Glucosepour 1 mole de Glucose
3 moles3 moles dd’’ATPATP pour 1 mole de Glycogpour 1 mole de Glycogèènene
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2.2. Sources A2.2. Sources Aéérobiesrobies
La mitochondrieLa mitochondrie
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Acide Pyruvique
Acétyl-CoA
Cycle de Krebs
H2
ATPC + O2 CO2
e- e- e-H+ H+ H+
ATP
H2O
O2
Chaîne de Transport des e-
Cytoplasme
Mitochondrie
Glycolyse
βOxydation
Protéolyse
Lipolyse
2.2.1. Oxydation des hydrates de carbone2.2.1. Oxydation des hydrates de carbone
NNéécessite trois processus:cessite trois processus:
–– La glycolyse (connue)La glycolyse (connue)
–– Le cycle de Le cycle de krebskrebs
–– La chaLa chaîîne de transport des ne de transport des éélectronslectrons
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Glucose
G6P
Acide Pyruvique
Glycogène
Acétyl-CoA
Cycle de Krebs
H2
2 ATPC + O2 CO2
3 ATP
H2
e- e- e-H+ H+ H+
34 ATP
H2OO2
Chaîne de Transport des e-
Cytoplasme
Mitochondrie
2.2 2.2 2. Oxydation des graisses2. Oxydation des graisses..
NNéécessite cessite
–– LipolyseLipolyse
–– Cycle de KrebsCycle de Krebs
–– ChaChaîînes de Transport des enes de Transport des e--
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2.2 2.2 2. Oxydation des graisses2. Oxydation des graisses..
Les triglycLes triglycéérides constituent le stock drides constituent le stock d’é’énergienergie
Dans les adipocytes et les fibres musculairesDans les adipocytes et les fibres musculaires……
……ils sont dils sont déégradgradéés en glycs en glycéérol + 3 AGL rol + 3 AGL (lipolyse)(lipolyse)
Dans le muscle, les AGL sontDans le muscle, les AGL sont cataboliscatabolisééss au au niveau des niveau des mitonchondriesmitonchondries ((β β oxydation):oxydation):
–– Formation dFormation d’’acide acacide acéétiquetique–– Conversion en Conversion en AcAcéétyltyl CoACoA
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GlycérolAGL
Triglycérides
Acétyl-CoA
Cycle de Krebs
H2
8 ATPC + O2 CO2
H2
e- e- e-H+ H+ H+
88 ATP
H2O
O2
Chaîne de Transport des e-
Cytoplasme
Mitochondrie
AGLAGL
+
βOxydation
activation enzymatique 2 ATP
35 ATP
Bilan Bilan éénergnergéétique atique aéérobierobie
38 moles d38 moles d’’ATP par mole de Glucose ATP par mole de Glucose
39 moles d39 moles d’’ATP par mole de GlycogATP par mole de Glycogèènene
129 moles d129 moles d’’ATP par mole dATP par mole d’’Acide PalmitiqueAcide Palmitique
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2.2.3. Oxydation des Acides Amin2.2.3. Oxydation des Acides AminééssDes acides aminDes acides aminéés peuvent être oxyds peuvent être oxydééss
Ils proviennent:Ils proviennent:–– Des protDes protééines alimentairesines alimentaires–– Du catabolismes des protDu catabolismes des protééinesines
LL’’OxydationOxydation ((transaminationtransamination)) donne:donne:–– des des α α ccéétoto--acidesacides–– du du pyruvatepyruvate
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2.2.3. Oxydation des Acides Amin2.2.3. Oxydation des Acides Aminééss
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Acides Aminés
Transaminase
Pyruvate Acétyl CoA
Cycle de Krebs
Lipogénèse
2.3.Néoglucogénèse
II.Contraction musculaireII.Contraction musculaire
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RAPPELSRAPPELS1.Structure et fonction du muscle squelettique1.Structure et fonction du muscle squelettique
1.1. La fibre1.1. La fibre1.1.1. Le 1.1.1. Le sarcolemmesarcolemme1.1.2. Le sarcoplasme1.1.2. Le sarcoplasme1.1.3. Les myofibrilles1.1.3. Les myofibrilles
-- succession de sarcomsuccession de sarcomèèresres-- myosine (myosine (éépais)pais)-- Actine Actine TroponineTroponine et et TropomyosineTropomyosine (fin)(fin)
1.1.4. Le r1.1.4. Le rééticulum sarcoplasmiqueticulum sarcoplasmique
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1.2. La Contraction1.2. La Contraction
1.2.1. L1.2.1. L’’unitunitéé motricemotrice–– 1 motoneurone1 motoneurone–– Toutes les fibres innervToutes les fibres innervéées par ce motoneuronees par ce motoneurone
1.2.2. La stimulation1.2.2. La stimulation–– Influx nerveuxInflux nerveux–– Plaque motricePlaque motrice–– AcAcéétyltyl choline choline --> Potentiel d> Potentiel d’’actionaction
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LL’é’énergie nergie de la de la
contraction contraction musculaire :musculaire :
ll’’ATPATP
1.2. La Contraction1.2. La Contraction
1.2.3. Au repos1.2.3. Au repos
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ATP
Ca ++
Actine
Myosine
Troponine
Réticulum Sarcoplasmique
Tropomyosine
1.2. La Contraction1.2. La Contraction
1.2.4. Couplage excitation contraction1.2.4. Couplage excitation contraction
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ATP
Ca ++
Actine
Myosine
Troponine
INFLUX
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ATPActine
Myosine
Troponine
INFLUX
Ca++
1.2.4.Couplage Excitation Contraction (suite)
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ADP
Troponine
INFLUX
1.2.4.Couplage Excitation Contraction (suite)
+Pi
Energie
Ca++
Raccourcissement
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ATP
Myosine
Troponine
INFLUX
1.2.5.Réactivation (suite)
Energie
Ca++
1.2. La Contraction1.2. La Contraction
1.2.6. 1.2.6. RelachementRelachement
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ATP
Ca ++
Actine
INFLUX
Myosine
Troponine
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