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01/01/2018
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Métabolismeetfilièresénergétiques
Coursdephysiologiehumaine – DEUST STAPS
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3La consommation énergétique dans les muscles
ATP
Sarcomère relâché
Sarcomère contracté
ADP + Pi
Transfert d’énergie
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Aérobie Anaérobie
Métabolisme consommant
du dioxygèneMétabolisme ne consommant
pas de dioxygène
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ADP+ Pi
ATP
Dégradation par l’organisme pour :
üMétabolisme reposüExercice modéréüExercice intense
Régénération par les différentes filières énergétiques :
üAérobieüAnaérobie lactiqueüAnaérobie alactique
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En fonction de le demande énergétique (donc de l’intensité de
l’exercice) la vitesse de d égradation de l’ATP est plus ou moins
élevée.
Le défi pour l’organisme, c’est d e pouvoir produire cette énergie
(régénérer des ATP, à partir des ADP) assez vite pour maintenir
le nombre d’ATP dans la cellule m usculaire, et donc poursuivre
l’exercice à l’intensité souhaitée.
Différentes voies métaboliques de régénération de l’ATP
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Trois grandesvoies métaboliques8
La voie de la phosp hocréatine pe rmet une pro duction d ’ATP très rap ide car la phos phocréatine stockée dan s le
cytoplasme peut transférer un groupement phosphate à l’ADP, grâce à un couplage énergétique
Les stocks cytoplas m iques de pho sphocréatine sont épuisés a u b out de quelqu es secondes d’effort d’intensité
maximale. Ils seront reconstitués à l’issue de l’effort avec consommation d’ATP.
La voie de la phosphocréatine (voie anaérobie alactique)
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La ferme ntation lactique pren d le re lai d e la voie de la pho sphocréatine, co mme en tém oigne l’au gmentation de la
concentration sanguin e d’acide lactique lor s d’un e ffort intense. Cette voie métabo lique anaéro bie per met de produ ire
seulement deux molécules d’ATP par molécule de glucose consommée.
La fermentation lactique (voie anaérobie lactique) Fermentation lactique
Les muscles font de la fermentation lactique s'il n'y a
pas assez d'oxygène.Le lactate produit peut être converti dans le
foie en pyruvate qui peut ensuite être
respiré.
11BILAN – METABOLISME DU GLUCOSE 12
Après quelques minutes d’effort,
nécessaires à l’adaptation du système
cardiovasculaire et respiratoire, les
cellules musculair es sont correctem ent
approvisionnées en dioxygène et l’ATP
est principalement produit par la
respiration cellulair e, qui permet de
produire beaucoup plus d’ATP par
molécule de glucose utilisée.
La respiration cellulaire
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Métabolisme du glucose:
1 glucose + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Énergie
OXYDATION TOTALE DE MOLECULE ORGANIQUE
L’organite de la respiration : LA MITOCHONDRIE
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La respiration se divise en trois grandes phases:
1. La glycolyse
2. Le cycle de Kreb
3. La chaîne de transport d'électrons(ou chaîne respiratoire)
Glycolyse et cycle de Kreb: "déshabillage" de la molécule de glucose et extraction des électrons riches en énergie.
Chaîne de transport des électrons: Utilisation de l'énergie des électrons pour former de l'ATP.
Gradient électr ochimique ==> les ions H+ ont tendance à diffuser vers la matrice
(= force protomotrice). Ils le font en passant par des ATP synthétases.
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17Acide
lactiqueGlucose
O2CO2
H2O
Acide lactique
RESPIRATION
Pyruvate
Glucose
ATP ADP+Pi
FERMENTATION
Contraction
Couplage
Métabolisme
Muscle relâché Musclecontracté
Énergiemécanique
Énergiethermique
18Et les lipides?
Ou sont stockés les lipides?
§Dans le cytoplasme :
AG Acetyl CoA = β-oxydation
Que devient l’acetyl CoA?
Bilan : 1 AG à 16 C = 129 ATP régénérés
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Métabolisme et reconstitution de l’ATP
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21Métabolisme et reconstitution de l’ATP
Ces métabolismes interviennent de façon préférentielle selon l’intensité et ladurée d’exercice :ils sont caractérisés par
§ Leur puissance :vitesse de dégradation des substrats et donc vitesse de
régénération d’ATP
§ Leur capacité :quantité maximale d’ATP régénérés
§ Leur inertie :temps nécessaire pour atteindre un pourcentage élevé de la
puissance requise
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Processusenergétique Puissancemaximale (mold'ATP/kg/s)
Délaid'atteintedela forcemaximale
Besoin d'O2 (mmolO2/ATP)
Anaerobie
ATP 11,2 <1sec 0
PC 8,6 <1sec 0
Glu - Lactate 5,2 <1sec 0
Aerobie
Glucides 2,7 3min 0,167
Lipides 1,4 30min 0,177
Capacités finies Capacités infinies
23La production énergétique
Il existe une relation entre la
puissance mécanique fournie
pour un effort (la vitesse d’une
course, la puissance développée
sur vélo) et le temps pendant
lequel on peut maintenir l’effort
(le temps d’une course).
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La production énergétique
Cette relation puissance – temps d’effort est en relation avec les filières énergétiques utilisées au
cours de la réalisation de ces différentes performances
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Exemple en cyclisme : courbe puissance – temps de maintien (et qualités physiques associées)
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Echanges gazeuxetintensité del’exercice
Seuil Ventilatoire
27Notion de seuil lactique
Des prélèvements sanguins (oreilles, bout du doigt ou encore voie veineuse)
sont nécessaires pour déterminer ce seuil lactique, au cours d’un test
incrémenté (par paliers).
28Notion de seuil lactique
Transition métabolisme
aérobie/anaérobie :
la part de l’énergie
apportée par le
métabolisme anaérobie
(lactique) augmente
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Notion de seuil lactique
C’est un repère utilisé à l’entraînement, comme peut l’être
VO2max
On repère la FC c orrespondant au seuil lactique, et on
prescrit l’entraînement en fonction de cette FC
30Réponse ventilatoire à l’exercice
La transition aérobie – anaérobie = critère d’endurance,
complémentaire de VO2max (elle détermine la capacité à utiliser le% le plus élevé possible de consommation d’oxygène sa nsaccumulation excessive de lactate).
§ liée à l’aptitude aérobie du muscle.
§plus sensible aux influences de l’entraînement que leVO2max.
§ Le seuil lactique/ventilatoire = un paramètre important pour le
contrôle de l’entraînement en endurance.
31Réponse ventilatoire à l’exercice
Le centre régulateur de la respiration :
dans l’encéphale, sous le cortex = bulbe rachidien
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Réponse
ventilatoire à
l’exercice
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Récepteurs
chimiques
Réponse ventilatoire àl’exercice
PCO2
Centre inspiratoire du bulbe rachidien
Contraction Muscles inspiratoires : inspiration
Récepteurs pulmonaires à l’étirement
Centre expiratoire du bulbe rachidien
Relâchement Muscles inspiratoires : expiration
34Réponseventilatoireàl’exercice
Respiration et métabolisme énergétique
seuil ventilatoire :
Exercice modéré : augmentation linéaire de la ventilation avec l’intensité de l’exercice.
A partir d’un certain seuil, changement dans la relation VE-vitesse : seuil ventilatoire
La demande énergétique devient supérieure à la production énergétique aérobie
Donc ?
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Réponseventilatoireàl’exercice
Accumulation d’acide lactique (acide : variation pH)
Pour éviter cette accumulation acide, réaction biologiqueéquilibres :
acide lactique + bicarbonate de sodium lactate de sodium + eau + CO2
Chémorecepteurs périphériques : PCO2
Augmentation disproportionnée de la ventilation
36Réponse ventilatoire à l’exercice
§ Concordance seuil ventilatoire – seuil lactique
Evolution de la concentration en lactates sanguins au cours d’un test incrémenté maximal