Bioénergetique L1S2 2021 def

Pr Abdoulaye SAMB Laboratoire de Physiologie / - / Bioénergétique
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BIOENERGETIQUE
BIOENERGETIQUE
I. Introduction
II. Principes fondamentaux
2.1 La Calorimétrie indirecte
2.2 La Calorimétrie directe
III. Equilibre énergétique
3.1 La production d’énergie
3.1.1 La dépense de fond
3.1.2 La dépense énergétique de fonctionnement
3.1.3 Les dépenses occasionnelles
3.2 La consommation d’énergie
3.2.1 Estimation des besoins énergétiques
3.2.2 Couverture des besoins énergétiques
IV. Les mécanismes d’adaptation de l’équilibre énergétique
4 1 Adaptation des recettes aux dépenses
4.2 Adaptation des dépenses aux recettes
4.3 La mesure du niveau de l’équilibre énergétique
V. Les besoins qualitatifs
5.1 Les besoins protidiques
5.2 Les besoins quotidiens en vitamines
5.3 Les besoins minéraux
VI. Conclusion

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Objectifs
Connaître les différentes méthodes de calorimétrie
Définir l’équilibre énergétique de l’organisme
Connaître Les besoins alimentaires et les principes d’une alimentation équilibrée
Décrire les mécanismes d’adaptation des dépenses aux recettes
Décrire les mécanismes d’adaptation des recettes aux dépenses
Connaître les conditions et l’intérêt de la mesure du métabolisme de base
Connaître les facteurs de variations du métabolisme de base et de la dépense
énergétique
Définir le bilan azoté et indiquer les causes de bilan azoté positif et les causes de
bilan azoté négatif.
Définir la notion d’épargne azotée
Enumérer les vitamines hydrosolubles et les vitamines liposolubles
Citez les sources principales des différentes vitamines, indiquez leurs fonctions dans
l’organisme et décrire les conséquences d’une carence

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I. INTRODUCTION
L’organisme humain consomme des aliments. La quantité d’aliments consommée est
suffisante lorsque le sujet est et reste en bon état de santé. Mais la quantité d’aliments peut
être insuffisante, ou excessive. Dans les aliments naturels consommés, on retrouve dans
leur constitution : des glucides, des lipides, des protéines, des vitamines, de l’eau et des
substances minérales.
Un nutriment est une substance qui nous est procurée par nos aliments (après digestion) et
qui est utilisée par l’organisme pour assurer la croissance, l’entretien et la réparation des
tissus. Les nutriments essentiels à une bonne santé se divisent en six groupes bien définis.
Trois d’entres eux sont appelés nutriments majeurs, ce sont les glucides les lipides et les
protides, qui constituent la plus grande partie de ce que nous consommons. Les vitamines
et les minéraux sont également essentiels à l’homéostasie, mais ils sont nécessaires qu’en
très petite quantité. L’eau qui représente 60% du volume des aliments peut aussi être
considérée comme un nutriment majeur.
Il existe une relation entre la quantité de travail fournie par un organisme et sa
consommation d’aliments. La réalisation d’un travail mécanique (contraction musculaire,
ventilation pulmonaire, péristaltisme intestinal, activité cardiaque) et d’un travail chimique
(élaboration de nouvelles molécules) nécessite de l’énergie apportée par les aliments.
En effet, les différents nutriments que sont les glucides, les lipides et les protides sont brûlés
avec l’oxygène pour produire du CO2 et libérer de l’énergie. L’énergie peut être stockée
sous forme d’adénosine triphosphate (ATP) d’adénosine diphosphate (ADP) ou de
créatinine phosphate (CP).
II. PRINCIPES FONDAMENTAUX
Les êtres vivants sont de simples transducteurs d’énergie assujettis au principe de la
thermodynamie disant que ‘les différentes formes d’énergie sont librement transformables
entre elles et sont équivalentes, comme le rappelle la phrase célèbre de Lavoisier ‘Rien ne
se perd, rien ne crée, tout se transforme’.
Il y a une équivalence entre les différentes formes d’énergies (thermique, mécanique
électrique chimique, osmotique et lumineuse) pour lesquelles on peut utiliser la même unité
de mesure en bioénergétique la kilocalorie (Kcal) ou grande calorie ou Calorie.

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La Calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de 1 kg d’eau
de 1°degré centigrade, de 15 à 16°C. La Calorimétrie consiste à faire une évaluation
globale du fonctionnement de l’organisme vivant en mesurant la quantité d’énergie qu’il
utilise.
Une telle mesure peut être pratiquée :
 soit à partir de la quantité d’énergie apportée sous forme d’aliments ;
 soit à partir de la quantité d’oxygène consommée pour l’utilisation de
l’énergie chimique contenue dans les aliments ;
 soit à partir des déchets thermiques ou chimiques de cette utilisation.
La quantité d’énergie dégagée par gramme du nutriment est de :
 Glucides = 4 Calories (17 KiloJoules ‘KJ’) par gramme
 Lipides = 9 Calories (38 KJ) par gramme
 Protides = 4 Calories (17 KJ) par gramme
Méthodes de mesure du métabolisme énergétique de l’homme : méthode
Calorimétrique
II.1. Calorimétrie indirecte
II.1.1 La thermochimie alimentaire
Appliquée à un individu, cette méthode consiste à peser les aliments qu’il absorbe et
à analyser leur composition en lipides, glucides et protides. Connaissant l’équivalent
énergétique et la composition relative de chacun des trois nutriments dans la ration
alimentaire, il est facile de Calculer l’énergie chimique absorbée. Ainsi par exemple :
l’absorption de 5 g de glucose (1 morceau de sucre) fournit au sujet : 5 x 17 = 85 KJ
(20 Cal) ou (20 Kcal), alors que 5 g de lipides (1 cuillérée à dessert d’huile) fourniront 5 x 38
= 190 KJ (45 Cal)
II.l.2 La thermochimie respiratoire
La méthode consiste à mesurer la consommation d’oxygène VO2 d’un sujet et, à
partir de cette valeur, de Calculer l’énergie mise à la disposition de l’organisme. Ceci
suppose que l’équivalent énergétique de la consommation d’oxygène (EO2) c’est-à-dire le
rapport entre la quantité d’O2 consommée et l’énergie libérée soit connu
EO2 = 4,8 Kcal / L = 20KJ / L)

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II.1.3 La méthode des égesta
Elle consiste à estimer l’énergie chimique libérée à partir de la mesure du gaz
carbonique et de l’urée excrétée par l’organisme. C’est une méthode utilisée uniquement au
laboratoire jamais chez l’homme.
II.2 Calorimétrie directe
Elle a pour but de mesurer directement les sorties énergétiques de l’organisme : 2 types
II.2.1 La Calorimétrie directe fractionnelle ou répartitive
Elle consiste à estimer l’énergie thermique échangée séparément par chacune des
voies possibles : radiation convection, conduction, évaporation et d’en faire la somme.
II.2.2 La Calorimétrie directe globale
Supposons qu’un sujet soit enfermé dans une enceinte adiabatique (c’est-à-dire ne
permettant pas d’échange thermique avec l’environnement). Du fait de la chaleur perdue
par le sujet, la température initialement modérée de l’enceinte va s’élever progressivement.
Supposons maintenant que nous équipions cette enceinte d’un échangeur thermique ayant
pour but de maintenir constante la température de l’enceinte. Il suffit de mesurer l’énergie
extraite par l’échangeur pour trouver la quantité d’énergie fournie par le sujet. La quantité
globale d’énergie nécessaire à l’organisme peut être fournie indifféremment par les protides,
les glucides ou les lipides car les différents constituants alimentaires peuvent se remplacer
mutuellement dans la proportion des Calories qu’ils fournissent. C’est la loi de l’isodynamie.
Mais cette loi a des limites car on ne peut remplacer totalement un des constituants par un
autre. Il existe un minimum pour chaque constituant, minimum qui correspond à des besoins
spécifiques.
III. L’EQUILIBRE ENERGETIQUE
Le poids corporel d’un individu qui ne mange pas diminue et celui d’un individu qui
mange beaucoup augmente. La raison en est que chez l’un (jeûne alimentaire) l’énergie
produite par les différentes dépenses sera fournie par l’utilisation métabolique de la propre
matière vivante du sujet. Dans le monde de nombreux individus souffrent de malnutrition.
En effet, une large part de la population du globe souffre de sous-nutrition par insuffisance
de denrée alimentaire de base. Cette sous-nutrition conduit à des états de carences qui
constituent une cause importante de mortalité.
En cas de ration excessive, l’énergie consommée dépasse largement l’énergie
produite et l’excédent sera mis en réserve sous forme de graisse corporelle. Une part
limitée des individus vivant dans les sociétés modernes est exposée à la surnutrition qui