Substrats énergétiques Unité 6: Sciences Biologiques appliquées aux APS BIOENERGETIQUE & EXERCICE MUSCULAIRE Substrats énergétiques & Transport d’O2 ATP ADP + Pi YQUEL Ronan, UFRSTAPS Bordeaux 2, Licence 2ème année

- Principes fondamentaux Échanges d’énergie: Bioénergétique et exercice musculaire Introduction: - Définition - Principes fondamentaux Échanges d’énergie:

Partie 1: Resynthèse de l’ATP et Substrats énergétiques Bioénergétique et exercice musculaire 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

- 2.1 Ventilation à l’exercice - 2.2 Contrôle ventilatoire 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 •

- 3.5 Contrôle des résistances - 3.6 Diffusion du sang aux muscles Qc 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 •

Principes fondamentaux: 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

Conservation de la matière Conservation de l’énergie “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

Conservation de la matière Conservation de l’énergie La bioénergétique est consacrée à l’étude des échanges et transformations d’énergie chez l’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 Énergie thermique : -Toutes les transformations énergétiques de l’organismes s’accompagnent du dégagement d’une certaine quantité de chaleur. T° 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.

R Radiation Évaporation E Cv Cd Convection Conduction T°ambiante Introduction: Échanges thermiques R Radiation Évaporation E T°ambiante T°centrale T°peau Cv Cd Convection Conduction Échanges thermiques

Énergie chimique : H2O nrj CO2 Urée Introduction: 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 H2O CO2 Urée nrj Lipide Protide

Énergie chimique : Introduction: 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

Que devient l’énergie captée par les aliments? 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 75% 25% ADP + Pi Énergie provenant du catabolisme Énergie destinée À l’anabolisme