physiologie

Les filières énergétiques et leur métabolisme l) Introduction a) métabolisme de base Pour assumer toutes ses fonctions, le corps a besoin d’énergie. Au repos il maintient simplement ses fonctions vitales qui sont la thermorégulatlon, la digestlon ; c’est se que l’on appel le métabolise de base . A l’effort l’organisme va multiplié ses dépense. b) l’ATP ( ou adénosine triphosphate) l’organisme transforme l’énergie chimique en énergie mécanique + énergie thermique . Cette énergie est constituée par la rupture des liaisons de la molécule adénosine triphosphate (ATP).

L’ATP st donc le carburant repos une molécule une stimulation new grâce à une enzyme : or 18 Sni* to nextÇEge essus du corps. Au de myosine, suite ? lécule et l’hyd olyse se (cpk) cpk ATP ADP+Pi+énergie La production d’énergie se classe en deux cycles principaux : sans utilisation d’oxygène (anaérobie) avec utilisation d’oxygène (aérobie) Les processus anaérobies ont lieu dans le cytoplasme de la cellule tandis que les processus aérobies ont lieu dans les mitochondries. Le réticulum endoplasmique ou sarcoplasmique (cellule musculaire) constituent entre autre le site de la synthèse des protéines.

Il) La filière (ou glycolyse) anaérobie alactique: ATP et CP a) Introduction . il n’y a pas besoin d’oxygène pour resynthétiser l’ATP. C’est grâce à un autre composant présent dans le muscle et riche en énergie que l’ATP sera resynthétisé . la mise en route de cette filière est immédlate. b) mécanisme . Liorganisme trouve sa première source énergétique dans l’ATP présent dans le muscle qui lui donne deux à trois secondes d’énergie. ( A aucun moment, l’organisme n’emmagasine plus de 85 g d’A. T. P. Cette énergie ne fait pas appel à l’oxygène, elle est anaérobie et ne laisse aucun déchet. Cette énergie possède le plus fort pouvoir explosif mais est éphémère. Du fait que l’A. T. P. ne peut être fourni par voie sanguine ni par les tissus, il doit être continuellement resynthétisé dans la cellule. L’organisme puise ensuite dans la créatine phosphate (CP) disponible dans les cellules musculaires pour obtenir une énergie durable jusqu’à approximativement la dixième ou quinzième seconde (en fonction notamment du degré d’entraînement du sujet).

La concentration de C. P. est environ de 3 à 5 fois celle de l’A. T. P. C’est pourquoi la CP est considérée comme le réservoir de hosphates à haute énergie. Pour que l’organisme ai récupéré la totalité de son stock en ATP et CP il faut un délai de 3 à 5 rmnutes cependant le stock d’énergie est déjà renouvelé à en 50secondes Cette filière est utilisée pour les sports d’haltérophilie, les sprint 60m-1 110 m lancées et en sport collectifs sur certaines actions ( départ arrêté) Facultatif : Il faut environ 29 Kj (7 Kcal) pour synthétiser une mole d’A.

T. P. L’efficacité relative du processus de transport d’électrons (phosphorylation oxydativ r l’énergie chimique, est PAGF processus de transport d’électrons (phosphorylation oxydative) our retenir l’énergie chimique, est approximativement de 40%. Le reste de l’énergie, 60%, est transformé en chaleur dans l’organisme. Chaque kilogramme de muscle contient environ 5 millimoles (mmol) et 15 mmol de C. P.

La resynthèse des phosphagènes, III) La filière(ou glycolyse) anaérobie lactique: le glycogène et l’acide lactique a)lntroduction : Mécanisme se déroulant toujours sans oxygène mais là nous avons production de déchets (l’acide lactique) b) mécanisme Les réserves de phosphate épuisées, l’organisme se tourne vers les nutriments pour trouver dans leur dégradation l’énergie nécessaire. Le premier appel est fait au glucose. Les glucides sont les seuls aliments capable de fournir l’énergie nécessaire à la formation de l’ATP en anaérobie.

La dégradation des glucides fournit en sus des éléments indispensables au métabolisme des lipides et des protéines. La dégradation du glucose pour fournir de l’ATP s’appelle la glycolyse. L’énergie extraite lors de la glycolyse anaérobique représente 5% de la quantité totale d’énergie produite par les dégradations aérobiques totales de la molécule de glucose. Cependant l’énergie anaérobique est importante car elle est disponible immédiatement.

Ces glucides vont être trouvés sous forme de glucose et de glycogène musculaire Liénergie délivrée de manière anaérobique sera utilisée préférentiellement par les fibres rapides, l’énergie libérée de manière aérobique sera utilisée référentiellement par les fibres lentes puisqu’elles possèd euses mitochondries. PAGF 18 nombreuses mitochondries. L’ensemble des réactions de glycolyse anaérobie est pleinement efficace entre la 30ème et la 120ème seconde, est optimal pendant 60 s pour disparaitre vers la 180ème seconde.

Le mécanisme de la glycolyse n’est possible qu’en présence du oenzyme NAD Limitation de cette filière La dégradation du glycogène et du glucose musculaire sans oxygène prend donc ensuite le relais de ATP+CP. Cette énergie est productrice d’acide lactique et donc d’ions H+. De ce fait, les cellules musculaires cesseront de fonctionner quand l’accumulation d’H+ deviendra trop importante. Les cellules musculaires peuvent aussi cesser de fonctionner quand le taux d’usure du glycogène devient trop important.

En effet l’évolution naturelle a doté l’organisme d’un contrôle du glycogène afin de garder toujours une réserve indispensable pour faire face à une ituation vitale et donc à l’éternel choix de fuir ou combattre; ces actions vitales necessitent une source d’énergie immédiatement disponible, qui sont ATP + CP et le glycogène assurant la synthèse rapide de l’ATP. Le dopage ou l’extrême motivation permettent de puiser dans cette réserve vitale. D’autre part le catabolisme du glycogène fournit des substrats indispensables à l’utilisation aérobie du glucose et des lipides.

Ce fait est à l’origine de la formule « les lipides brûlent au feu des glucides », qui valide la proposition suivant laquelle le glycogène doit être épargné pour ermettre un effort de longue durée. Une intensité de départ trop importante d’un exercice, nuit donc à sa longévité. efficace entre la 30ème et la 120ème seconde, est optima 8 réactions de glycolyse anaérobie est pleinement efficace entre la 30ème et la 120ème seconde, est optimal pendant 60 s pour disparaître vers la 180ème seconde. Donc à puissance max de cette filière l’exercice pourra être maintenu 30-40 sec ( 400m) à haut niveau, si moindre on va tenir 4 minutes , on parlera d’endurance de la filière) Devenir de l’acide lactique Le lactate produit par le muscle n’est que partiellement libéré ans le sang, ce qui réduit l’acidose. Les réactions aerobies fournissent l’énergie nécessaire à l’effort et l’acide lactique produit est soit oxydé. soit reconverti en glucose, probablement au niveau du foie et peut-être des reins. En régime stable, l’accumulation d’acide lactique est minimale.

En apparence, la majeure partie de l’acide lactique est oxydée pour en libérer l’énergie. En fait, on sait très bien maintenant que le cœur, le foie, les reins et les muscles squelettiques utilisent l’acide lactique plasmatique comme substrat énergétique aussi bien pendant l’exercice que pendant la récupération. e l’acide lactique produit se dégrade en acide pyruvique, produit final de la glycolyse qui entre ensuite dans le cycle de Krebs, en présence d’oxygène (glycolyse aérobie). Sans oxygène (glycolyse anaérobie), l’acide pyruvique est reconverti en acide lactique sans autre resynthèse d’ATP (néoglucogenèse).

Le cycle de Cori (l’acide lactique redevient acide pyruvique) n’est pas seulement un refuge pour l’acide lactique mais aussi un moyen d’augmenter le glucose sanguin et le glycogène musculaire. Donc pour résumé le l’acide lactique produit en anaérobie passera dans le liquide extra cellulaire via le sang pour soi PAGF s 8 roduit en anaérobie passera dans le liquide extra cellulaire via le sang pour soit l’évacué par les reins, soit le dirigés vers le foie (resynthèse du glycogène : on appelle celà la néoglucogénèse) l’aclde lactique n’est donc pas un déchet mais un substrat.

Solt vers le cœur. Et les restant seront transformé en acide pyruvique via le cycle de cori afin de produire de fénergie dervant à la resynthèse de VATP Hypothèses de la diminution d’acide lactique dans un exercice sous-maximal a) Une plus grande utilisation des acides gras entraîne une moins grande utillsatlon de glycogène et, par conséquent, une moins rande production d’acide lactique. b) La dette d’oxygène contractée au début de rexercice pourrait être plus petite à cause d’une augmentation rapide de la consommation d’oxygène.

Ceci ourrait aussi provoquer une moins grande accumulati que; d’où la nécessité anaérobie a transformé le glucose en acide pyruvique, et l’organisme va tirer de cet acide pyruvique les d’énergie restant disponible par un mécanisme très important appelé le cycle de Krebs. Le cycle de Krebs assure la transformation aérobie de l’acide pyruvique, des lipides et des acides aminés en ATP. Cette transformation est assurée à l’intérieur des mitochondries qui tiennent le rôle de centrale énergétique.

La troisième filière fait appel à la dégradation du glucose, de l’acide lactique, de certains acides aminés (alanine), et surtout des acides gras libres en présence d’oxygène. Il y a glycolyse aérobie du glucose (glycogène) et glycolyse aérobie des lipides. La glycolyse aérobie du glucose produit de l’énergie et de l’acide pyruvique qui est ensuite catabolisé dans le cycle de Krebs. L’utilisation aérobie du glycogène produit 13 fois plus d’énergie que son utilisation anaérobie.

Bilan final en énergie produit : la dégradation d’une mol de glucose : 38ATP ( 36 du cycle +2 du cytoplasme) Glucose +02 C024H20438ATP Glycogène+02 Triglycéride +02 C02+H20+39 ATP (36+3) C02+H20+463ATP La disponibilité sans limite des acides gras libres dans les réserves adipeuses, fait que la limitation de cette filière sera la consommation maxlmale de I 7 8 les réserves adipeuses, fait que la limitation de cette filière sera la consommation maximale de l’oxygène (V02 Max). La bonne oxygénation du muscle est d’autant plus indispensable pour pouvoir utillser les substrats lipidiques.

Les muscles vont utiliser n présence d’oxygène les cellules lipidiques qu’ils contiennent et les acides gras présents dans le sang. Ces réserves sont rapidement épuisées et le muscle va faire appel aux réserves lipidiques du tissu adipeux. Les adipocytes vont donc libérer les acides gras et le glycérol par la lipolyse et le plasma va véhiculer les AGNE (acides gras non esthérifiés) au muscle. Les AGNE pénètrent ensuite dans le cytoplasme de la cellule, et enfin dans la mitochondrie sous l’action de la carnitine. es AGNE seront ensuite dégradés en acétyl-coenzyme A et pris en charge par le cycle de Krebs pour produire de l’ATP. Ces substrats ne produisent pas d’énergie mais nécessitent la présence de glycogène pour être utilisés. En effet, la dégradation des acides gras semble dépendre du fonctionnement continuel du catabolisme du glucose (« les lipides brûlent au feu des glucides »). Il faut se rappeler que l’acétyl-CoA, entre dans le cycle de Krebs en se combinant à l’acide oxalo-acétique (obtenu surtout par le catabolisme des sucres) pour former l’acide citrique.

La dégradation des acides ras dans la mitochondrie, au cours du cycle de Kre ant qu’une quantité poursuivre sans oxygène pour accepter l’hydrogène. Le lycérol est recapté par le foie pour assurer la néoglucogenèse hépatique. Si les AGNE ne sont pas utilisés par le muscle, ils sont resynthétisés en triglycérides dans les adipocytes. L’acide pyruvique formé au cours du métabolisme du glucose pourrait être une source importante d’acide oxalo-acétique. Comme la conversion de l’acide pyruvique en acétyl-CoA est irréversible, les acides gras ne peuvent pas être utilisés pour refaire le glucose.

L’insuffisance de glucose dans des situations d’endurance extrêmes produit une accumulation de fragments d’acétate, formés durant la bêta-oxydation des acides gras. Si ces fragments d’acétate ne peuvent rentrer dans le cycle de Krebs, ils sont transformes en corps cétoniques qui se retrouvent dans l’urée et dans le sang. c) Délai d’intervention Le temps nécessaire pour atteindre le maximum des réactions aérobies varie de 1 minute chez le sportif entraîné à 4 minutes chez le sédentaire.

Le substrat lipidique est sollicité progressivement dès la 10ème seconde d’effort, la puissance maximale de la glycolyse aéroble est atteinte vers la 45ème seconde, mais son utilisation ne devient intéressante qu’entre la 5ème et 10ème minute d’effort. acétyl-CoA provenant des AGL entre en compétition avec celui provenant du pyruvate et réduit ainsi la consommation de glycoeène. ) minute; au bout de 2 h 30 à 3 heures d’exercice à 70% de V02 Max, les voies lipolytiques sont utilisées à leur maximum.

Arrivé à un certain stade de puissance (50% V02 Max pour un sujet non entrainé et 60 à pour un sujet entrainé) la puissance supplémentaire sollicitée par l’exercice sera assurée par la filière anaérobique lactique et les fibres rapides. L’entraînement permet d’améliorer le temps de sollicitation des lipides et leur part énergétique de l’effort. Liorganisme apprend ? économiser plus rapidement le précieux glycogène en transférant la demande énergétique vers les acides gras.

La vitesse de renouvellement des AGL va de 3 minutes au repos à 20 secondes à l’exercice. Le métabolisme des graisses est plus important dans un muscle entrainé. La consommation d’oxygène nécessaire à la production aérobie de l’énergie va augmenter proportionnellement à l’effort et à la production d’énergie jusqu’au stade ou l’organisme ne peut plus apporter suffisamment d’oxygène et va devoir faire appel au mécanisme anaérobique de production d’énergie, ce qui assurera rès de 60 secondes d’effort maximal disponible.

En fait lorsqu’on atteint 50 à 55% de la consommation maximale d’oxygène, les mécanismes anaérobiques commencent à dépasser les mécanismes aérobies et à stocker de l’acide lactique, puisqu’il n’y a plus assez d’oxygène pour l’utiliser. L’acide lactique va être apporté aux muscles par la voie circulatoire et va installer la sensation de fatigue obligeant l’organisme à arrêter l’exercice. En fait les ions H+ hydrogène de l’acide lactique ne trouvent plus assez d’ions O oxygène pour se combiner en eau H20. Les cellules vont donc arrêter de fonctionner pour s