Energy For Muscular Activity

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2.3 Énergie et activité musculaire
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Objectifs

• Prendre conscience des processus chimiques de
  base utilisés par le corps humain pour produire
  lénergie dans les muscles.
• Comprendre les trois systèmes énergétiques du
  corps humain.
• Comprendre les effets de lentraînement et de
  lexercice sur les systèmes énergétiques.

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Production dénergie pour la contraction
musculaire

• Lénergie utilisée par le corps humain provient
  de la dégradation de nutriments complexes tels
  que les glucides, les lipides et les protéines.
• Le résultat de la dégradation de ces nutriments
  est la production de molécules dadénosine-triphos
  phate (ATP).
• LATP procure lénergie indispensable aux
  fonctions corporelles.

ATP
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Cycle ATP

• (a) Dégradation de lATP
• (b) Phosphorylation
• (c) Resynthèse de lATP

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(a) Dégradation de lATP

• 1. Hydrolyse des groupements phosphates instables
  de la molécule ATP par H2O.

• 3. De lénergie est libérée (38-42 kJ, or 9-10
  kcal/mol ATP).

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• (b) Phosphorylation

1. Lénergie libérée grâce à la dégradation de
lATP peut être utilisée par le corps quand un
groupement Pi est transféré à une autre molécule
(phosphorylation).
Énergie pour la contraction musculaire
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• (c) Resynthèse de lATP

1. Les réserves musculaires dATP sépuisent très
   rapidement et lATP doit être régénérée.

2. LATP est fabriquée par recombination dADP et
de Pi.

1. La régénération de lATP nécessite une addition
   dénergie (obtenue par la dégradation des
   nutriments).

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Les systèmes énergétiques
(a) Le système du phosphate à haute énergie
(b) Le système dacide lactique
(c) Le système doxygène
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Le rôle des trois systèmes énergétiques dans les
sports de compétition
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1. Le système du phosphate à haute énergie
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Le système du phosphate à haute énergie
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Le système du phosphate à haute énergie
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Lentraînement du système du phosphate à haute
énergie

• (a) Entraînement par intervalles
• - Augmentration de 20 des réserves de CP
  (créatine phosphate).
• - Pas de changement des réserves dATP.
• - Augmentation de la fonction ATPase (ATP ?
  ADPPi).
• - Augmentation de la fonction CPK (créatine
  phosphokinase) (la CPK casse la molécule de CP
  et permet la resynthèse dATP).
• (b) Entraînement au sprint
• - Augmentation des réserves de CP pouvant
  atteindre 40.
• - Augmentation de 100 des réserves dATP au
  repos.

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2. Le système d'acide lactique
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Le système dacide lactique
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Le système dacide lactique
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Glycolyse

• Processus biochimique qui libère de lénergie
  sous forme dATP à partir de glycogène et de
  glucose
• Processus anaérobique (en absence doxygène)
• Les produits de la glycolyse (par molécule de
  glycogène)
• - 2 molécules dATP
• - 2 molécules dacide pyruvique
• Résidus de la glycolyse (par molécule de
  glycogène)
• - 2 molécules dacide lactique

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Les voies métaboliques complexes de la glycolyse
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Seuil anaérobie

• Durant lexercice, intensité qui déclenche
  laugmentation de la concentration sanguine en
  acide lactique.
• Moment durant lexercice à partir duquel une
  personne ressent un inconfort ou une sensation de
  brûlure dans le muscle.
• Lacide lactique est utilisé pour collecter le
  pyruvate et les ions hydrogènes jusquà ce quils
  puissent être transformés par le système aérobie.

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Le système dacide lactique (suite)

• Senclenche quand
• les réserves de composants de phosphate à haute
  énergie tombent à un niveau faible
• le taux de glycolyse est élevé et quil y a une
  fabrication dacide pyruvique.

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Les substrats du système dacide lactique

• La première source de substrats sont les
  glucides.
• Glucides
• Sources alimentaires principales du glucose
• Principaux carburants énergétiques du cerveau,
  des muscles, du cœur et du foie

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Dégradation et stockage des glucides
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Les effets de lentraînement sur le système
dacide lactique

• Le taux daccumulation de lacide lactique
  diminue chez le sujet entraîné.
• Ce taux peut être diminué en
• (a) réduisant le taux de production de lactate
• - augmentation de lefficacité du système
  aérobie oxydatif
• (b) augmentant le taux délimination de lactate
• - augmentation du taux de diffusion dacide
  lactique de la part des muscles actifs
• - augmentation de la circulation sanguine
  musculaire
• - augmentation de la capacité à métaboliser le
  lactate dans le cœur, le foie et les fibres
  musculaires au repos

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3. Le système d'oxygène
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Le système doxygène
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Le système doxygène
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Le système doxygène

• Le plus important système dénergie du corps
  humain.
• Le niveau de lactate sanguin demeure relativement
  faible (3-6 mmol/L bl).
• Source principale dénergie (70-95) pour un
  exercice dune durée supérieure à 10 minutes, à
  condition que
• a) le muscle actif possède suffisamment de
  mitochondries pour répondre aux exigences
  énergétiques
• b) un apport suffisant doxygène soit acheminé
  vers la mitochondrie
• c) les enzymes ou les produits intermédiaires
  ne limitent pas le taux de production dénergie
  du cycle de Krebs.
• Source principale dénergie pour un exercice
  éxécuté à une intensité inférieure à celle du
  système doxygène.

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Le système doxygène

• Deux voies cycle de Krebs et chaîne de
  transport des électrons
• Processus biochimique utilisé pour resynthétiser
  lATP en combinant ADP et Pi en présence
  doxygène
• A lieu dans les mitochondries (contenant enzymes
  et co-enzymes)
• Lénergie libérée par 1 molécule de glucose est
  de près de 36 molécules dATP
• Lénergie libérée par 1 molécule de lipide est de
  près de 169 molécules dATP
• Résidus de cette réaction dioxyde de carbone,
  eau

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Le cycle de Cori

• Lacide lactique est acheminé vers le foie pour
  être métabolisé en acide pyruvique et ensuite en
  glucose.

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La puissance du système doxygène

• Évaluée en mesurant le volume maximal doxygène
  pouvant être consommé pendant une certaine
  période de temps
• Cette mesure est appelée puissance aérobie
  maximale ou VO2 max (ml/min/kg)
• Facteurs contribuant à laugmentation de la
  puissance aérobie
• a) volume doxygène artériel (CaO2)
• - dépend dune ventilation adéquate et de la
  capacité de transport dO2 du sang
• b) rendement cardiaque (Q HR x volume
  systolique)
• - accru par laugmentation du travail du cœur
  et un flux sanguin périphérique accru
• c) extraction doxygène (a-v O2 diff)
• - dépend du taux de diffusion dO2 depuis les
  capillaires et du taux dutilisation dO2

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Les substrats du système doxygène

• Glucides ( glycogène et glucose) et lipides
  (triglycérides et acides gras)
• Lipides
• Se trouvent dans les produits dalimentation
  quotidienne produits laitiers, viandes,
  matières grasses, noisettes et certains légumes
• Plus grande réserve dénergie corporelle,
  protègent les organes vitaux, protègent le corps
  du froid et servent au transport des vitamines
• Chaque gramme de lipides contient 9 calories
  dénergie

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Les effets de lentraînement sur le système
doxygène

• Lentraînement en endurance est la méthode
  dentraînement la plus efficace (répétition
  defforts de longue durée plusieurs fois par
  semaine)
• - Augmente la vascularisation à lintérieur du
  muscle
• - Augmente le nombre et le volume des
  mitochondries dans les fibres musculaires
• - Augmente lactivité des enzymes (cycle de
  Krebs)
• - Utilisation préférentielle des lipides
  plutôt que du glycogène durant lexercice
• Lentraînement en endurance augmente la puissance
  aérobie maximale dune personne sédentaire de 15
  à 25 peu importe son âge.
• Une personne âgée sadaptera plus lentement.

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Le rôle des trois systèmes énergétiques lors
dexercices de différentes durées
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Questions à débattre

• 1. Quelles sont les différences entre les trois
  systèmes énergétiques ?
• 2. Nommez un avantage et un inconvénient pour
  chacun des trois systèmes énergétiques.
• 3. Donnez un exemple dactivité ou de sport
  utilisant (a) le système du phosphate à haute
  énergie, (b) le système de la glycolyse anaérobie
  et (c) le système de la glycolyse aérobie, comme
  source principale dénergie (un sport pour chaque
  système dénergie).
• 4. Quelle est la plus importante source de
  carburant de lorganisme pour tous les types de
  production dénergie, une substance aussi connue
  comme la devise énergétique de lorganisme ?
• 5. Distinguez les notions suivantes la
  dégradation de lATP et la resynthèse de lATP.
• 6. Décrivez les méthodes dentraînement les
  plus efficaces pour chacun des trois systèmes
  énergétiques.