DEPENSE ENERGETIQUE.

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1 DEPENSE ENERGETIQUE

2 Rappels DE = E (énergie fournie par les processus énergétiques qui sera consommée lors d’un ex.) DE = E(ATP) + E(PC) + E(G→La) + E(O2) E(ATP) = n ATP conso x EE(ATP) E(O2) = VO2 x EE(O2) C6H12O6 (Glucose) + 6 O ADP +38 P → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP Energie libérée : 2 839,9 kJ QR (quotient respiratoire) = VCO2/VO2 = 1 C16H3202 (Acide Palmitique) + 23 O ADP P → 16 CO H2O ATP Energie libérée : kJ QR (quotient respiratoire) = VCO2/VO2 = 0,7 EE(ATP) = 75 kJ/mole d'ATP EE(O2) Glucose = 21,1 kJ/lO EE(O2) Acide palmitique = 19,6 kJ/lO2 M Acide palmitique= 256,6g/mol M Glucose = 180g/mol M O2= 22,4l/mol VO2 (l/min) = (FiO2 x Vi) – (FeO2 x Ve) Vi x FiN2 = Ve x FeN2 FeN2 + FeO2 + FeCO2 = 1 Air = 79% N2 + 21% O2 Contribution du glucose aux oxydations : % = 333,429 x QR – 233,357 (faible intensité) % = -0,216 x Temps (min) + 96,465 (30 min < Temps < 300 min)

3 Exercices Exercice n°1:
Calculer E(ATP) lors d'une course à pied. La concentration en ATP dans le muscle avant et après exercice sont respectivement de 5 et 4,9 mmol d'ATP/kg de muscle. La masse corporelle (mc) de l'individu est de 70 kg. La masse des muscles des membres inférieurs (mm) représente 25% de la masse corporelle. L'équivalent énergétique de l'ATP (EE(ATP)) est de 75 kJ/mole d'ATP. Exercice n°2: Calculer E(ATP)max. La concentration en ATP dans le muscle est de 5 mmol/kg de muscle. La déplétion maximale du stock musculaire d'ATP est de 20%. La masse corporelle (mc) est de 70 kg. La masse des muscles des membres inférieurs (mm) représente 25% de la masse corporelle. Exercice n°3: Calculer E(PC)max. La concentration en phosphocréatine (PC) dans le muscle est de 15 mmol/kg de muscle. La déplétion maximale du stock de PC est de 70%. La masse corporelle (mc) est de 70 kg. La masse des muscles des membres inférieurs (mm) représente 25% de la masse corporelle.

4 Exercices Exercice n°4 :
Calculer E(G→La)max. La concentration en glycogène dans le muscle ([glycogène]muscle) est de 15 g/kg de muscle. La masse molaire du glucose (Mglucose) pèse 180 g. La déplétion maximale du stock de glycogène est de 70%. La masse corporelle (mc) est de 70 kg. La masse des muscles des membres inférieurs (mm) représente 25% de la masse corporelle. Exercice n°5 : La masse corporelle (mc) est de 70 kg. La masse du foie (mf) représente 2,5% de la masse corporelle. La concentration de glycogène dans le foie ([glycogène]foie) est de 50 g/kg de foie. La masse graisseuse (mg) représente 25% de la masse corporelle. On admet que cette masse graisseuse est constituée uniquement d'acide palmitique. La masse molaire de l'acide palmitique (MAP) est de 256,6 g/mol. a. Calculer E(O2)G dégagée uniquement par l'oxydation des réserves glucidiques du foie. b. Calculer E(O2)AP dégagée uniquement par l'oxydation des réserves graisseuse du corps.

5 Exercices Exercice n°6 : Sachant que : FeCO2 = 0,04 FeO2 = 0,16
Ve = 50 l/min Calculer VO2 et VCO2. Exercice n°7 : Lors d'un exercice, la VO2 et la VCO2 d'un sujet sont respectivement de 2,6 et 2 l/min. La durée de cet effort est de 20 minutes. Calculer E(O2). Exercice n°8 : Un individu possède une VO2max de 50 ml/min.kg. L'exercice dure 7 minutes. La masse corporelle (mc) de l'individu est de 70 kg. On admet que seul le glucose est oxydé (exercice maximal). Calculer E(O2).

6 Exercices Exercice n°9 :
Un individu possède une VO2max de 35 ml/min.kg. L'exercice dure 10 minutes. La masse corporelle (mc) de l'individu est de 70 kg. Le QR est de 0,9. a. Calculer la quantité de glucose, en gramme, oxydée pendant cet effort. b. Calculer la quantité d'acide palmitique, en gramme, oxydée pendant cet effort. Exercice n°9bis : Même énoncé que n°9, mais sans le QR et avec une durée de l'effort de 50 minutes. Il faut alors passer par l'autre formule de la contribution de glucides aux oxydations : % = -0,216 x Temps (min) + 96,465 (30 min < Temps < 300 min) Exercice n°10 : La masse corporelle (mc) d'un individu est de 70 kg. La masse graisseuse (mg) du même individu représente 20% de la masse corporelle. Les données sont les mêmes que dans l'exercice n°9 (≈4g d'acide palmitique oxydé en 10 minutes). Combien de temps (jours, heures, minutes et secondes) peut-on maintenir cet effort si on oxyde la totalité des stocks de lipides ?

7 Exercices Exercice n°11 :
Combien de temps (jours, heures, minutes et secondes) peut-on maintenir cet effort si on oxyde la totalité des stocks ? La masse corporelle (mc) d'un individu est de 70 kg. Glucose libre: la masse grasse d'un individu représente 20% de la masse corporelle. Le liquide extracellulaire représente 22% de la masse maigre. La concentration de glucose dans le liquide extracellulaire est de 0,9 g/l de LEC. Glucose hépatique : Le foie représente 2,5% de la mc. La concentration en glycogène dans le foie est de 50 g/kg de foie Glucose musculaire : Les muscles des jambes représentent 20% de la mc. La concentration en glycogène dans les muscles est de 15 g/kg. Exercice n°12 : Quelle est la contribution des glucides aux oxydations après 30 minutes et 45 secondes ? Exercice n°13 : Quelle est la contribution des lipides aux oxydations après 4 heures, 30 minutes et 45 secondes de course ?

8 Exercices Exercice n°14 : • Effort de faible intensité :
VO2 = 2,6 l/min; VCO2 = 2 l/min; durée de l'effort = 4 minutes. Calculer la DE. Exercice n°15 : • Effort de forte intensité : Calculer la DE d'un sujet qui réalise un effort de forte intensité. Durée de l'effort = 4 minutes (épuisement). VO2max = 50 ml/min.kg. Forte intensité: QR = 1. Poids = 70 kg. Concentration de PC dans le muscle avant et après: 15 et 4,5 mmol/kg de muscle. Concentration en ATP dans le muscle avant et après : 5 et 4 mmol/kg de muscle. Concentration en lactate dans le muscle avant et après : 1et 14 mmol/kg de muscle. Masse des muscle concernés = 25% de la masse corporelle.

9 VO2 EN FONCTION DE L’INTENSITE

10 Rappels VO2 (ml O2. min-1.kg-1) = ax+b
= CE(A) (ml O2. m-1.kg-1) x Intensité (m/min) + VO2 repos (ml O2. min-1.kg-1) VO2max = CE(A) x VMA + VO2 repos CE(ANA) = (VO2-VO2 repos) / vitesse course (m/s) CE(ANA) course sur tapis roulant = 0,2 ml O2.m-1.kg-1 = 3.5 ml O2. km-1.kg-1 = 4 J.m-1.kg-1 CE(AA) course sur piste = CE(ANA) + 0,01 x vitesse (m/s)2 = 4 (J/m.kg) + 0,01 x (vitesse)2 CE(AA) marche non athlétique = 2 J. m-1.kg-1 CE(ANA) bicyclette ergométrique = 12 ml O2. W-1.min-1 CE(AA) bicyclette sur piste = CE(ANA) + 0,1 x (vitesse)² = 0,18 + 0,1 x (vitesse)2 CE(AH) nage libre = 14 J.m-1.kg-1 VO2 = Qc x DaVO2 = FC x VES x (CaO2 – CvO2) (équation de Fick) VO2 estimée course horizontale = 0,2v + VO2 de repos VO2 estimée course en montée = VO2 horizontale + VO2 verticale (= 0,9 x vitesse verticale) VO2 estimée pédalage = 12 x puissance mécanique (= travail/temps) + 245

11 Exercices Exercice n°1 :
Comparez CE(AA) à 15 km/h et CE(ANA) dans le cas de la course. Exercice n°2 : Comparer CE(AA) à 15 km/h avec un vent de face de 10 km/h et CE(ANA) dans le cas de la course à pied. Exercice n° 3 : Estimez la VO2 (lO2), E(O2) et DE dans le cas d'une course de faible intensité pendant 30 minutes sur un tapis roulant avec pour vitesse de course : 182,5 m/min. Poids de l'individu = 70kg; QR = 0,7; VMA = 250 m/min.

12 Exercices Exercice n° 4 :
Estimez VO2extrapolé, E(O2)extrapolée et DE extrapolée lors d'une course à pied de forte intensité pendant 4 minutes avec comme vitesse de course : 300 m/min. Poids de l'individu = 70kg; VMA = 250 m/min. Exercice n° 5 : Estimez VO2 lors d'une course à pied de 30 minutes avec une pente de 5% avec une vitesse de 182,5 m/min. Poids de l'individu = 70kg. Exercice n° 6 : Estimez la VO2 (lO2/min) lors d'un pédalage sur bicyclette ergométrique de faible intensité à 60 tour/min contre une charge de 1,5 kg pendant 10 minutes. 1 tour = 6 mètres; Poids du sujet = 70 kg.

13 Exercices Exercice n° 7:
Estimez la VO2max lors d'une course à pieds sur tapis roulant avec comme VMA : 250 m/min. Exercice n° 8: Déterminer l'intensité relative (%VO2max) d'un marathon durant 2h32min. Exercice n°9: Estimer l'intensité relative lors d'une course de faible intensité de 42 km et durant 2h32min. VO2max = 70 mlO2/min.kg et VO2repos = 5 mlO2/min.kg. CE(A) = 0,18 mlO2/m.kg. Exercice n°10: A quelle Fréquence cardiaque (batt/min) doit s'entraîner un sujet si il veut être à 70% de sa VO2max pendant une course un tapis = roulant. (FCmax 180 batt/min).

14 (au début, pendant et après l’effort)
CINETIQUE DE LA VO2 (au début, pendant et après l’effort) DO2(c)

15 Rappels Au début de l’effort: Pendant l’effort:
T1/2 = temps mis pour observer une augmentation de 50% de la VO2 DO2(i) = volume O2 non consommé lors des 1ères min de l’effort du fait de la cinétique de VO2 DO2(i) = VO2 théorique – VO2 consommée E (DO2(i)) = (VO2 théorique – VO2 consommée) x EEO2 = E(PC + ATP) + E(G→La) DE phase transitoire = E(O2)théorique = VO2 théorique x EEO2 = E (DO2(i)) + VO2 consommée x EEO2 Pendant l’effort: VO2s = état stable DO2(c) = VO2 extrapolée – VO2 consommée E (DO2(c)) = E(PC + ATP) + E(G→La) = DE – E(O2)max E(O2) extrapolée = E(O2)max + E (DO2(c))

16 Exercices Exercice n°1 :
Quel est le DO2(i) correspondant à un effort de 5 minutes dont la VO2(s) est de 30 mlO2/min.kg, alors que le VO2consommé est de mlO2 pour un sujet pesant 70 kg ? Exercice n°2 : Calculer E(G→La) dans les mêmes conditions que l'exercice précédent en supposant que tout l'ATP et la PC utilisables sont consommés. Exercice n°3 : Calculer E(G→La) en utilisant la lactatémie. Lactatémie à la fin de la phase transitoire = 7,6 mmol/l de sang. Lactatémie de repos = 1 mmol/l de sang. Poids de l'individu = 70 kg. Volume d'eau dans le corps = 60% du poids corporelle. Volume de distribution du lactate = 80% de l'eau de l'organisme. Sang = 80% d'eau. Exercice n°4 : Estimer E(DO2(c)) lors d'un effort supramaximal durant 5 minutes et dont la VO2extrapolée est de 67,3 mlO2/min.kg. VO2max du sujet = 56,7 mlO2/min.kg et VO2repos du sujet = 3,5 mlO2/min.kg. Poids du sujet = 70kg.

17 LACTATEMIE

18 Rappels Estimation E(G→La) via DO2(i) (effort sous-max) ou EELa (effort supra-max) C6H12O6 + 3 ADP +3 P → 2 La + 3 ATP Efforts rectangulaires supramaximaux : DE = EELa x VLa/min (mmol La / l de sang. min) x EEO2 + E(O2)max DE = 3 VLa/min + VO2 max (course à pieds)

19 Exercices Exercice n°1 :
Estimer E(ATP) + E(PC) + E(G→La) en utilisant EE(La), correspondant à un effort (course à pied) supramaximal d'une DE de 67,3 mlO2/min.kg x EE(O2). Durée de l'effort = 5 minutes VO2max du sujet = 56,7 mlO2/min.kg VO2repos du sujet = 3,5 mlO2/min.kg Poids du sujet = 70kg. Lactatémie de repos et post-exercice = 1 et 18 mmol/l de sang