les sources energétiques de la resynthese de l'atp a la contraction musculaire

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



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%)


LL’’Hydrolyse deHydrolyse de ll’’ATPATP::

Adénosine Energie Energie EnergiePi Pi Pi

+ ATPase

Adénosine Energie Pi PiEnergie Pi

Energie

7,4 kcal/mole

ADP


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)


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)


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


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


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


Glycolyse (AnaGlycolyse (Anaéérobie)robie)

Glucose

Glucose

Glucose

GlucoseGlucoseGlucose Glucose

Glucose

G1P

G6P

ATP

Acide Pyruvique

12 réactionsATPATP

ATPAcide Lactique

Glycogène

G1P


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


2.2. Sources A2.2. Sources Aéérobiesrobies

La mitochondrieLa mitochondrie


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


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


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--


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


GlycérolAGL

Triglycérides

Acétyl-CoA

Cycle de Krebs

H2

8 ATPC + O2 CO2

H2

e- e- e-H+ H+ H+

88 ATP

H2O

O2


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


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


2.2.3. Oxydation des Acides Amin2.2.3. Oxydation des Acides Aminééss


Acides Aminés

Transaminase

Pyruvate Acétyl CoA

Cycle de Krebs

Lipogénèse

2.3.Néoglucogénèse

II.Contraction musculaireII.Contraction musculaire


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


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


LL’é’énergie nergie de la de la

contraction contraction musculaire :musculaire :

ll’’ATPATP


1.2.3. Au repos1.2.3. Au repos


ATP

Ca ++

Actine

Myosine

Troponine

Réticulum Sarcoplasmique

Tropomyosine


1.2.4. Couplage excitation contraction1.2.4. Couplage excitation contraction


ATP

Ca ++

Actine

Myosine

Troponine

INFLUX


ATPActine

Myosine

Troponine

INFLUX

Ca++

1.2.4.Couplage Excitation Contraction (suite)


ADP

Troponine

INFLUX

1.2.4.Couplage Excitation Contraction (suite)

+Pi

Energie

Ca++

Raccourcissement


ATP

Myosine

Troponine

INFLUX

1.2.5.Réactivation (suite)

Energie

Ca++


1.2.6. 1.2.6. RelachementRelachement


ATP

Ca ++

Actine

INFLUX

Myosine

Troponine

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