bioenrgie 1

1

BioénergétiquePartie I :

Dépenses énergétiques

Partie II :

Rations alimentaires

Bioénergétique

1- Définition - Généralités

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Définition

Etude des processus biologiques qui produisent et consomment de l'énergie.

Consommation d’énergie

� Synthèse chimique

� Travail osmotique

� Travail mécanique� Interne�Externe

�� 3 types de travail cellulaire

3

Nutriments + O2 CO2 + H2O + Energie

Depuis LavoisierDepuis Lavoisier

Origine de l’énergie

L'homme = transformateur d'énergie chimique en d'autres formes d'énergie

6 catégories de nutriments

� Glucides

� Lipides� Protides

� Sels minéraux

� Vitamines� Eau

Energie

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ATP : Adénosine triphosphate

ATP + H2O ADP + Pi + H+ + 7 Kcal

Stockage de substrats énergétiques

� Glucides (ou hydrates de carbone) sous forme de glycogène dans le foie et dans les muscles

� Lipides dans le tissu adipeux

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la quantité d'énergie qui apparaît lors de la combustion des aliments dépend uniquement de

l'état initial et de l'état final

1-1 Loi de l’état initial et de l’état final

� Combustion du glucose dans un calorimètre

Exemple

C6 H12 O6 + O2 6 CO2 + 6 H20 + 673 Kcal

6

•Oxydation du glucose dans l ’organisme

G 6P Fructose 6P

6 CO2 + 6 H2O + 673 Kcal………...

…….C6 H12 O6

La quantité d'énergie contenue dans un système estconstante

L'énergie ne peut être ni créée ni détruite mais seulement convertie d'une forme en une autre

1-2 Loi de la conservation de l’énergie

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Plan Bioénergétique

1- Définitions – Généralités1-1 Loi de l’état initial et final1-2 Loi de conservation de masse

2- Dépenses énergétiques:méthodes de mesure

2-1 Calorimétrie directe

Mesure de la production de chaleur corporelle par calorimétrie directe

8




2-2 Calorimétrie indirecte2-2-1 Thermochimie alimentaire

AlimentsAliments + O2 CO2 + H2O + Energie

Thermochimie alimentaire : principe

Calcul de la dépense énergétique à partir de la nature

et du poids des aliments ingérés

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Deux difficultés

• Les aliments ingérés ne sont pas

totalement brûlés. Il faut tenir compte

de la quantité d’énergie perdue

dans les excreta (selles et urines)

• L’apport alimentaire peut ne pas couvrir

exactement les besoins :

Excès � Réserve de graisse

Déficit �Utilisation des réserves

Calorimétrie alimentaire

��mesure en 4 temps

1- On pèse tous les aliments ingérés par le sujet pendant la période de mesure

Thermochimie alimentaire : application pratique

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Pour 100 g d’aliments

Protides en g

Lipides en g

Glucides en g

Beurre

0.6

81

0.4

Bœuf

17.5

22

1.0

Pommes de

terre

2.0

0.1

19.1

2- On calcule la quantité de protides, de lipides et de glucides ingérée

3- Calcul de la quantité d’énergie apportée par chaque catégorie de nutriments

1 gramme de glucides = 4.2 Kcal

1 gramme de lipides = 9.4 Kcal

1 gramme de protides = 4.6 Kcal

(1 Kcal = 4.18 KJ )

Chaleur de combustion

moyenne des aliments

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Dépense d’énergie (DE) = Energie ingérée - Energie excrétée

si le poids du sujet est resté stable pendant la période de mesure




2-2 Calorimétrie indirecte2-2-1 Thermochimie alimentaire

PrincipeApplication pratique

2-2-1 Thermochimie respiratoire

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C6 H12 O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 673 Kcal

6 x 22.4 L 673 Kcal

1 L 5 Kcal

Coefficient thermique de l ’oxygène

pour les glucides

Thermochimie respiratoire : principe

Coefficients thermiques de l'O2

1 litre d'O2 équivaut à:

� pour les glucides : 5 Kcal� pour les lipides : 4.7 Kcal

� pour les protides : 4.6 Kcal

Coefficient thermique moyen de l’O2

1 L d’O2= 4.8 Kcal

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QR = V’C02/V’O2

Quotient respiratoire

� Glucides purs QR =1

� Protides purs QR = 0,8� Lipides purs QR = 0,7

� Mélanges � tables de coefficient thermique

Thermochimie respiratoire :application pratique

– Définition de la consommation d’oxygèneV’O2 en L/min ou ml/min/kg

– Mesures de la consommation d'O 2

Méthode en circuit fermé

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Spiromètre

La pente du tracé est due à la consommation d ’O2

1 cm = 0,2 L

en cm

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Spiromètrie en circuit fermé

V’O2 (L/min) = H (cm/min) x 0.2 (L/cm)

D.E = V’O2 (L/min) x 4.8 (Kcal)

V’O2 en conditions STPD

Thermochimie respiratoire :application pratique

– Définition de la consommation d’oxygèneV’O2 en L/min ou ml/min/kg

– Mesures de la consommation d'O 2

Méthode en circuit fermé

Méthode en circuit ouvert

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Méthode en circuit ouvert

V ’O2 = Volume d'O2 inspiré/min - Volume d'O2 expiré/min

(Volume d'air insp./min x FIO2) -- (Volume d'air exp./ min x FEO2)

V’O2 = V’E x (FIO2 - FEO2)

Mesure de la ventilation V‘

Mesure des gaz expirés

Mesure de la V’O2

en circuit ouvert

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Exemple

V’ air = 20 L. min-1

FIO2 = 21 % FEO2 = 17 %

V ’O2 =20 x (O.21 - O, 17) = 0.8 L. min -1

D.E = 0.8 x 4.8 Kcal = 3.8 Kcal

Plan Bioénergétique1- Définitions – Généralités

1-1 Loi de l’état initial et final1-2 Loi de conservation de masse

2- Dépenses énergétiques : méthodes de mesure 2-1 Calorimétrie directe2-2 Calorimétrie indirecte

2-2-1 Thermochimie alimentaire2-2-1 Thermochimie respiratoire

3- Dépenses énergétiques : résultats

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Dépenses énergétiques : résultats

3-1- Dépense minimale

Métabolisme de base :

Métabolisme de base

Trois conditions de mesure:

11-- A jeun depuis 12 heuresA jeun depuis 12 heures

22-- Au repos completAu repos complet

3 3 -- A la température de A la température de neutralité thermiqueneutralité thermique

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1 Kcal/min

3,5 ml/min/kg d’O 2 = 1 M.E.T.


15OO Kcal par 24 heures15OO Kcal par 24 heures

Chez lChez l ’adulte jeune’adulte jeune

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•Facteurs de variation du M.B

� Le sexe H > F

� L’âge jeune > âgé

� La morphologie taille et poids

�3.6 Kcal/j pour la souris�49 000 Kcal/J pour l'éléphant

Loi des surfaces

La dépense énergétique par unité de surface est sensiblement la même pour tous les homéothermes

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Taille PoidsSurface


Adulte jeune :

Homme = 37 Kcal par m2 et par heure

Femme = 35 Kcal par m2 et par heure

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3-2- Dépenses supplémentaires



Dépenses énergétiques supplémentaires

�Le travail musculaire

Elle dépend de

l’intensité et

de la durée de l ’exercice musculaire

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Dépense énergétique lors d'activités variées

� Ecrire assis : 2 Kcal.min -1

� Faire un lit : 6 Kcal. min -1

� Nettoyer les vitres: 3.5 Kcal. min -1

� Marche (4 km/h) : 4 Kcal. min -1

� Course (10 km/h) : 11 Kcal. min -1

� Bicyclette (15 km/h):7 Kcal. min -1

La V’O 2 augmente proportionellement à l’intensité de l’exercice musculaire

135

1,30

Vitesse

(Km/h)

0,25

V’O2 L/min

0 7

1,70

9

2,1

11

2,5

Energie chimique � Energie mécanique + chaleur25% 75%

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3-2-1 Le travail musculaire



3-2-2 La thermorégulation

Homéotherme

Adaptation au froid

Adaptation à la chaleur

� Coût énergétique

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Dépense énergétique

Température de neutralité

thermique = 28 °C

T ambiante

Zone d'homéothermieHypothermie Hyperthermie

D’après Giaja

Métabolisme de sommet






3-2-3 L’assimilation des aliments

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Action dynamique spécifique des aliments

ADS est de:

30% pour les protides

12 - 15% pour les lipides et les glucides






3-2-3 L’assimilation des aliments

3-2-4 La croissance

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FIN

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