Bioénergétique de la contraction musculaire
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BIOENERGETIQUE DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE D’où vient l’énergie qui est utilisée pour fournir le travail musculaire ? Substrats énergétiques (glucides, lipides, protides) CO2 + H2O + NH2 énergie thermique (60%) énergie chimique (40%) ATP Fonction cellulaire (contraction musculaire, synthèse moléculaire) L’ATP ne fonctionne pas seul. Actine + myosine ATP Actinomyosine CA2+ Glissement - Travail - Chaleur Quels sont les systèmes qui permettent la production de l’ATP ? Au repos, toutes les voies métaboliques fonctionnent. A l’exercice, leur stimulation dépend de l’intensité de l’exercice. Au début de l’exercice, on dépense d’abord l’ATP et la CP : c’est le système phosphagène. 840905502 1/8 CP Pi + C + énergie Energie + ADP + Pi ATP Puis on passe au processus anaérobie lactique (système acide lactique) Glycogène Glucose ADP + Pi énergie Acide pyruvique ATP Acide lactique Ensuite il faut un laps de temps (4 à 5 minutes) pour que l’O2 soit en quantité suffisante pour permettre la glycolyse aérobie qui s’accélère avec la durée de l’exercice. Glucose AGL β oxydation Aérobie Acétyl CoA Rappels métaboliques Les molécules énergétiques : Phosphoenolpyruvate (PEP) 1,3 DPG Créatine phosphate ATP Glucose 1-P Fructose 6-P Glucose 6-P 840905502 14,8 Kcal / mol 11,3 10,3 7,3 5 3,8 3,3 2/8 Pour qu’une molécule soit riche en énergie, il faut qu’elle ait des liaisons ayant au moins 5 Kcal. La molécule d’ATP qui joue un rôle intermédiaire de toutes les autres molécules contient deux liaisons riches en énergie et une liaison pauvre en énergie. Son hydrolyse donne : ATP + H2O ADP + H2O ADP + Pi AMP + Pi Catalogue des différentes voies métaboliques : Glycogène Glucose Triglycérides Glycérol-P Pyruvate Ac Aminés Glycérol Acétyl COA CO2 Acide gras Cycle de Krebs NH2 Oxaloacetate ATP + CO2 + H2O Les équations résumant les réactions conduisant à la synthèse de l’ATP par la glycolyse anaérobie. C6H12O6 2C3H 6O3 + énergie Energie + 3ADP + 3Pi 3ATP De 180g de glycogène, on devrait arriver à 180g d’acide lactique, mais on obtient que 60 à 70g d’acide lactique (soit 1 à 1,2 molécules d’ATP resynthétisées) 840905502 3/8 Système aérobie Dégradation des substrats en présence d’oxygène pour fournir l’énergie et l’ATP. Les diverses réactions du métabolisme aérobie : La glycolyse aérobie Glucose acide pyruvique + énergie Energie + 3ADP + 3Pi ADP + Pi Glycogène 2ATP ATP Glucose O2 ac. pyruvique + CO2 + H2O + ATP La dégradation complète du glycogène permet la resynthèse de 39 molécules d’ATP. Le cycle de Krebs C’est une série de réactions qui permet l’oxydation des produits provenant du métabolisme de l’acide pyruvique. L’oxydation entraîne la perte d’électron d’un composé chimique. Les électrons les plus concernés sont ceux des atomes d’Hydrogène. H On dit que l’atome d’hydrogène est oxydé. H+ + e- Le métabolisme des lipides La dégradation des lipides se fait par une série de réactions appelées la β-oxydation. Exemple de l’acide palmitique : C16H32O2 + 23O2 16CO2 + 16H2O + énergie Energie + 130ADP + 130 Pi 840905502 130ATP 4/8 Les lipides fournissent plus d’ATP, mais nécessitent assez d’oxygène. Energie aérobie totale des muscles Difficile à estimer. 87 à 98 molécules d’ATP à la dégradation aérobie de tout le glycogène des muscles (soit environ 50 fois plus d’ATP que fournissent les deux systèmes anaérobies réunis) Systèmes anaérobies et aérobies au repos et à l’exercice Au repos : Le métabolisme de repos concerne : 2/3 des lipides. 1/3 des glucides. Faibles protéines. D’où la très faible concentration d’acide lactique au repos. A l’exercice : Le système qui intervient le plus dans la fourniture d’ATP dépend du type d’effort (intense, moyen, long, court…). Quel est le substrat le plus utilisé entre les glucides, les lipides et les protéines lorsque l’apport d’oxygène augmente ? 840905502 5/8 Exercice de courte durée Ce sont des exercices qui durent moins de 5 minutes. Les sources d’énergies sont constituées par les glucides, tandis que les lipides et les protéines sont peu mobilisées. La sollicitation de la glycolyse anaérobie pendant l’effort de courte durée va entraîner l’accumulation rapide de l’acide lactique et par conséquent la fatigue et la réduction de l’intensité de l’exercice. L’entraînement peut accroître la résistance à l’acide lactique qui peut s’élever parfois jusqu’à 20 fois la concentration du repos. Exercice de longue durée Ce sont les exercices qui durent plus de 5 minutes. Les principales sources d’énergie sont les glucides et les lipides. Le métabolisme aérobie est donc le principal fournisseur d’énergie. Bien sûr, les systèmes des phosphagènes et de l’acide lactique fonctionnent au début, mais sont très vites relayés par les lipides. La glycolyse anaérobie devient très faible à l’atteinte de l’état stable de VO2. 840905502 6/8 Le cycle de la lipolyse : Tissus adipeux sang foie Glycérol Glycérol Glycérol Triglycérides Lipoprotéines Triglycérides AGL AGL Glycérol-P Glucose Glucose Corps cétoniques CO2 + énergie Cycle de Randle et Coll, 1963 ou cycle du glucose / AGL : Muscle adipeux Pyruvate glucose sang tissus glucose triglycérides Insuline CO2 AGL AGL 840905502 AGL 7/8 Cycle de Cori et Felig : Foie sang muscle Glucose glucose glucose Pyruvate pyruvate Lactate lactate NH2 urée Alamine alamine Protéine a. a. branchées lactate NH2 alamine a. a. branchées D’où vient la fatigue ressentie à la fin d’un exercice de longue durée ? Chute de la glycémie due à la déplétion du glycogène. Fatigue locale due à la déplétion du glycogène musculaire. Augmentation de la température due aux pertes d’eau et d’électrolytes. Ennuis dus à la monotonie de l’exercice. 840905502 8/8
