BIOENERGETIQUE&

EXERCICE MUSCULAIRE

Unité 6: Sciences Biologiques appliquées aux APS

YQUEL Ronan, UFRSTAPS Bordeaux 2, Licence 2ème année

Substrats énergétiques&

Transport d’O2

ATP

ADP + Pi

Bioénergétique et exercice musculaire

Introduction:

- Définition

- Principes fondamentaux

- Échanges d’énergie:

Partie 1: Resynthèse de l’ATP et Substrats énergétiques

- 1.1 Rôle de l’ATP

- 1.2 Phosphocréatine (PCr)

- 1.3 Glycogène, Glucose

- 1.4 Acide Gras Libre (AGL), ß Oxydation

- 1.5 Le métabolisme musculaire à l’exercice Intensité/Durée

- 1.6 Importance de l’apport en O2

Bioénergétique et exercice musculaire

Bioénergétique et exercice musculaire

Partie 2: Transport de l’O2 de l’atmosphère aux mitochondries: Étape pulmonaire

- 2.1 Ventilation à l’exercice

- 2.2 Contrôle ventilatoire

- 2.3 Échanges gazeux, diffusion alvéolo-capillaire

- 2.4 Le rapport Ventilation/ Perfusion

VA/Q• •

Bioénergétique et exercice musculaire

Partie 3: Transport de l’O2 de l’atmosphère aux mitochondries: Étape Circulatoire

- 3.1 Débit cardiaque:

- 3.2 Fc et VES

- 3.3 Distribution du

- 3.4 Pression artérielle

- 3.5 Contrôle des résistances

- 3.6 Diffusion du sang aux muscles

Qc•

Qc•

Introduction

Définition:

La bioénergétique est consacrée à l’étude des échanges et transformations d’énergie chez l’homme.

En bioénergétique l’unité de mesure de l’énergie est le joule (J) ou le kCal :

1kCal= 4185 J Principes fondamentaux:

Conservation de la masse: Bilan de matière

EM – SM = BM

EM= entrée, SM,= sortie et BM= bilan

Conservation de l’énergie: EE – SE = BE

“Il n’y a pas de vie sans échanges et transformations d’énergie…”

EM – SM = BM

Conservation de la matière EE – SE = BE

Conservation de l’énergie

“Rien ne se perd, rien ne se crée. Tout se transforme…”

Lavoisier, 18ème

La bioénergétique est consacrée à l’étude des échanges et transformations d’énergie chezl’homme.

EM – SM = BM

Conservation de la matière EE – SE = BE

Conservation de l’énergie

Introduction

Échanges d’énergie

Mécanique Thermique

Chimique

Introduction: Échanges mécaniques

Énergie mécanique :

- C’est la forme de sortie d’énergie la plus apparente chez l’homme : c’est l’énergie consommée pour le maintien de la posture, la réalisation des gestes et des mouvements.

Introduction: Échanges mécaniques

Énergie mécanique :

- Pour mesurer l’énergie mécanique mise en jeu dans des mouvements complexes, le physiologiste utilise des matériels particuliers : les ergomètres.

rameur Tapis roulant Ergocycle

Introduction: Échanges mécaniques

Énergie mécanique :

- Elle trouve son origine dans la contraction musculaire. Ce mécanisme s’accompagne de consommation d’énergie chimique et d’un dégagement de chaleur relativement important.

- Par définition, l’énergie mécanique (W) mise en jeu par un déplacement est égale au produit de la longueur du déplacement (l) par la force nécessaire à la réalisation de ce déplacement (F) :

W = F x l

Introduction: Échanges thermiques

-Les mammifères (donc l’homme) sont des endothermes (c’est à dire que nous produisons nous même notre chaleur).

- Par ailleurs, cette énergie thermique ne peut être transformée en une autre forme d’énergie. Et la chaleur ne peut pas être stockée, la majorité des êtres vivants tolèrent mal les variations de température corporelle. C’est pourquoi l’énergie thermique doit être échangée avec l’environnement.

T°Énergie thermique :

-Toutes les transformations énergétiques de l’organismes s’accompagnent du dégagement d’une certaine quantité de chaleur.

Introduction: Échanges thermiques

Échanges thermiques

T°centrale

T°peau

T°ambiante

R

E

Cv

Cd

Radiation Évaporation

ConductionConvection

Introduction: Énergie chimique

Énergie chimique :

- l’homme est un hétérotrophe car il utilise comme source d’énergie, que l’énergie chimique constitutive d’un certain nombre de molécules organiques complexes, les lipides, les glucides et les protides d’origine animale ou végétale.

Glucide

Lipide

Protide

H2

O

CO2

Urée

nrj

Introduction: Énergie chimique

Énergie chimique :

- Il est possible de déterminer la quantité d’énergie chimique apportée par une substance alimentaire. Pour ce faire la substance est oxydée, in vitro, dans un appareil appelé bombe calorimétrique. L’énergie chimique contenue par une substance est rapportée à sa masse, le gramme : kJ/g et est appelée équivalent énergétique (Eq E).

Pour les glucides : Eq E= 17 kJ/g (4 kCal/g)

Pour les lipides : Eq E= 38 kJ/g (9 kCal/g)

Pour les protides : Eq E= 17 kJ/g

Bombe calorimétrique

Introduction:

Que devient l’énergie captée par les aliments?

Le métabolisme désigne l’ensemble des réactions chimiques qui se produisent dans un organisme vivant. Il comprend des milliers de réactions chimiques complexes, coordonnées, efficaces d'une cellule. Certaines de ces réactions aboutissent à la dégradation de molécules organiques (comme les glucides, lipides, protéines) : c’est le catabolisme. La plupart des réactions cataboliques s’accompagnent de la libération d’énergie chimique dont les cellules utilisent une partie pour accomplir leurs fonctions. D’autres réactions aboutissent à l’assemblage de petites molécules en molécules plus volumineuses que la cellule utilise pour construire des éléments structuraux ou pour accomplir des fonctions spécifiques : c’est l’anabolisme. Le métabolisme comporte des réactions cataboliques et anaboliques.

Introduction: notion d’anabolisme et de catabolisme

ATP

ADP + PiÉnergie provenantdu catabolisme

Énergie destinée

À l’anabolisme

25%

75%

T°