2.3 – Énergie et activité musculaire

1. 2.3 – Énergie et activité musculaire Chapitre 5 p. 95 - 107 Sport Books Publisher

2. Objectifs: • Prendre conscience des processus chimiques de base utilisés par le corps humain pour produire l’énergie dans les muscles. • Comprendre les trois systèmes énergétiques du corps humain. • Comprendre les effets de l’entraînement et de l’exercice sur les systèmes énergétiques. Sport Books Publisher

3. Dégradation de Transporteur d’énergie Processus biochimique Glucides Contraction musculaire Thermorégulation Lipides Digestion Protéines Production d’énergie pour la contraction musculaire • L’énergie 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 d’adénosine-triphosphate (ATP). • L’ATP procure l’énergie indispensable aux fonctions corporelles. ATP Sport Books Publisher

4. Cycle ATP (a) Dégradation de l’ATP (b) Phosphorylation (c) Resynthèse de l’ATP Sport Books Publisher

5. + Pi ATP + H2O ADP + énergie 2. Une molécule de Phosphate (Pi) est libérée de l’ATP (ATP ADP). (a) Dégradation de l’ATP 1. Hydrolyse des groupements phosphates instables de la molécule ATP par H2O. 3. De l’énergie est libérée (38-42 kJ, or 9-10 kcal/mol ATP). Sport Books Publisher

6. + Pi Molécule (b) Phosphorylation 1. L’énergie libérée grâce à la dégradation de l’ATP peut être utilisée par le corps quand un groupement Pi est transféré à une autre molécule (phosphorylation). Énergie pour la contraction musculaire Sport Books Publisher

7. ADP + Pi ATP + Énergie (c) Resynthèse de l’ATP • Les réserves musculaires d’ATP s’épuisent très rapidement et l’ATP doit être régénérée. 2. L’ATP est fabriquée par recombination d’ADP et de Pi. La régénération de l’ATP nécessite une addition d’énergie (obtenue par la dégradation des nutriments). Sport Books Publisher

8. Les systèmes énergétiques (a) Le système du phosphate à haute énergie (b)Le système d’acide lactique (c)Le système d’oxygène Sport Books Publisher

9. Le rôle des troissystèmesénergétiquesdans les sports de compétition p. 98 Sport Books Publisher

10. 1. Le système du phosphate à haute énergie Sport Books Publisher

11. Source énergétique : Réserves d’ATP, CP Durée de l’activité: 7-12 s Haltérophilie, saut en hauteur, saut en longueur, 100 m sprint, 25 m de natation Événement sportif : Production d’une très grande quantité d’énergie sur une courte durée Avantages : Concentration initiale de créatine phosphates (ATP, CP) Facteurs limitants : Le système du phosphate à haute énergie Sport Books Publisher

12. Le système du phosphate à haute énergie Sport Books Publisher

13. L’entraînement 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 d’ATP. - Augmentation de la fonction ATPase (ATP  ADP+Pi). - Augmentation de la fonction CPK (créatine phosphokinase) (la CPK casse la molécule de CP et permet la resynthèse d’ATP). (b) Entraînement au sprint : - Augmentation des réserves de CP pouvant atteindre 40%. - Augmentation de 100% des réserves d’ATP au repos. Sport Books Publisher

14. 2. Le système d'acide lactique

15. Source énergétique : Réserves de glycogène, glucose sanguin Durée de l’activité : 12 s – 3 min 800 m piste, 200 m natation, courses de ski alpin, 1500 m patinage de vitesse Événement sportif : Capacité à produire de l’énergie malgré une insuffisance d’oxygène Avantages : Fabrication d’acide lactique, fabrication d’H + ions (baisse du pH) Facteurs limitants : Le système d’acide lactique Sport Books Publisher

16. Le système d’acide lactique Sport Books Publisher

17. Glycolyse • Processus biochimique qui libère de l’énergie sous forme d’ATP à partir de glycogène et de glucose • Processus anaérobique (en absence d’oxygène) • Les produits de la glycolyse (par molécule de glycogène) : - 2 molécules d’ATP - 2 molécules d’acide pyruvique • Résidus de la glycolyse (par molécule de glycogène) : - 2 molécules d’acide lactique Sport Books Publisher

18. Les voies métaboliques complexes de la glycolyse p. 101 Sport Books Publisher

19. Seuil anaérobie • Durant l’exercice, intensité qui déclenche l’augmentation de la concentration sanguine en acide lactique. • Moment durant l’exercice à partir duquel une personne ressent un inconfort ou une sensation de brûlure dans le muscle. • L’acide lactique est utilisé pour collecter le pyruvate et les ions hydrogènes jusqu’à ce qu’ils puissent être transformés par le système aérobie. Sport Books Publisher

20. Le système d’acide lactique (suite) • S’enclenche quand : • les réserves de composants de phosphate à haute énergie tombent à un niveau faible ; • le taux de glycolyse est élevé et qu’il y a une fabrication d’acide pyruvique. Sport Books Publisher

21. Les substrats du système d’acide 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 Sport Books Publisher

22. Glucides complexes Système digestif Glucose Voies circulatoires sanguines Glucose stocké dans le sang Circulation du glucose dans le corps Glycogénèse Glycogène Glycogène stocké dans muscles ou foie Dégradation et stockage des glucides Sport Books Publisher

23. Les effets de l’entraînement sur le système d’acide lactique • Le taux d’accumulation de l’acide lactique diminue chez le sujet entraîné. • Ce taux peut être diminué en: (a)réduisant le taux de production de lactate - augmentation de l’efficacité du système aérobie oxydatif (b)augmentant le taux d’élimination de lactate - augmentation du taux de diffusion d’acide 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 Sport Books Publisher

24. 3. Le système d'oxygène

25. Source énergétique : Glycogène, glucose, lipides, protéines Durée de l’activité : > 3 min Marcher, faire un footing, nager, monter les escaliers Pratique sportive : Apport important d’énergie pendant une longue durée, élimination de l’acide lactique Avantages : Fonction pulmonaire, flux sanguin max., disponibilité en oxygène, demande excessive d’énergie Facteurs limitants : Le système d’oxygène Sport Books Publisher

26. Le système d’oxygène p. 105 Sport Books Publisher

27. Le système d’oxygène • Le plus important système d’énergie du corps humain. • Le niveau de lactate sanguin demeure relativement faible (3-6 mmol/L bl). • Source principale d’énergie (70-95%) pour un exercice d’une 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 d’oxygène soit acheminé vers la mitochondrie ; c) les enzymes ou les produits intermédiaires ne limitent pas le taux de production d’énergie du cycle de Krebs. • Source principale d’énergie pour un exercice éxécuté à une intensité inférieure à celle du système d’oxygène. Sport Books Publisher

28. Le système d’oxygène • Deux voies :cycle de Krebset chaîne de transport des électrons • Processus biochimique utilisé pour resynthétiser l’ATP en combinant ADP et Pi en présence d’oxygène • A lieu dans les mitochondries (contenant enzymes et co-enzymes) • L’énergie libérée par 1 molécule de glucose est de près de 36 molécules d’ATP • L’énergie libérée par 1 molécule de lipide est de près de 169 molécules d’ATP • Résidus de cette réaction : dioxyde de carbone, eau Sport Books Publisher

29. Le cycle de Cori p. 105 • L’acide lactique est acheminé vers le foie pour être métabolisé en acide pyruvique et ensuite en glucose. Sport Books Publisher

30. La puissance du système d’oxygène • Évaluée en mesurant le volume maximal d’oxygène 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 l’augmentation de la puissance aérobie : a) volume d’oxygène artériel (CaO2) - dépend d’une ventilation adéquate et de la capacité de transport d’O2 du sang b) rendement cardiaque (Q = HR x volume systolique) - accru par l’augmentation du travail du cœur et un flux sanguin périphérique accru c) extraction d’oxygène (a-v O2 diff) - dépend du taux de diffusion d’O2 depuis les capillaires et du taux d’utilisation d’O2 Sport Books Publisher

31. Les substrats du système d’oxygène • Glucides ( glycogène et glucose) et lipides (triglycérides et acides gras) • Lipides : • Se trouvent dans les produits d’alimentation quotidienne : produits laitiers, viandes, matières grasses, noisettes et certains légumes • Plus grande réserve d’énergie corporelle, protègent les organes vitaux, protègent le corps du froid et servent au transport des vitamines • Chaque gramme de lipides contient 9 calories d’énergie Sport Books Publisher

32. Les effets de l’entraînement sur le système d’oxygène • L’entraînement en endurance est la méthode d’entraînement la plus efficace (répétition d’efforts de longue durée plusieurs fois par semaine) : - Augmente la vascularisation à l’intérieur du muscle - Augmente le nombre et le volume des mitochondries dans les fibres musculaires - Augmente l’activité des enzymes (cycle de Krebs) - Utilisation préférentielle des lipides plutôt que du glycogène durant l’exercice • L’entraînement en endurance augmente la puissance aérobie maximale d’une personne sédentaire de 15 à 25% peu importe son âge. • Une personne âgée s’adaptera plus lentement. Sport Books Publisher

33. Le rôle des trois systèmes énergétiques lors d’exercices de différentes durées p. 104 Sport Books Publisher

34. 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 d’activité 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 d’énergie (un sport pour chaque système d’énergie). 4. Quelle est la plus importante source de carburant de l’organisme pour tous les types de production d’énergie, une substance aussi connue comme la « devise énergétique » de l’organisme ? 5. Distinguez les notions suivantes : la dégradation de l’ATP et la resynthèse de l’ATP. 6. Décrivez les méthodes d’entraînement les plus efficaces pour chacun des trois systèmes énergétiques. Sport Books Publisher