Physiologie Le métabolisme énergétique

Chloé Gaillard Juin 2011
Physiologie
Le métabolisme énergétique
Il s’agit de l’ensemble des réactions qui s’accompagnent d’un transfert d’énergie dans
l’organisme. Cette énergie est nécessaire pour effectuer toutes sortes de travaux :
- mécaniques : contractions musculaires
- de pompages : maintient des gradients électriques et osmotiques (grande quantité
d’énergie)
- de transport : passage de molécules à travers les membranes
- de synthèse : protéines, glycogène et triglycérides (stockage)
Loi de la conservation de l’énergie :
- La thermodynamique nous dit que l’énergie d’un système clos reste constante ; toutes
les formes d’énergie sont interchangeables, il n’y a ni création ni destruction d’énergie
mais transformation d’une forme d’énergie en une autre forme d’énergie.
Energie du corps = apport énergétique – pertes d’énergie
Apport = énergie contenue dans les nutriments
Pertes = travail + chaleur
Pompe calorimétrique :
- brûle l’aliment, on peut calculer le contenu énergétique en regardant l’élévation de la
température de l’eau.
L’unité énergétique :
- La chaleur spécifique d’une substance est la quantité de chaleur nécessaire pour élever
de 1°C la température de cette substance
- La chaleur spécifique de l’eau est de 1 kcal/kg/°C
- Les tissus ont une chaleur spécifique moyenne de 0,83 kcal/kg/°C
- 1 kcal représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un litre
d’eau de 1°C
- 1 kcal = 1 Cal = 4,18 KJ
Les sources énergétiques :
- les glucides, les lipides, les protéines
Les éléments fondamentaux qui constituent les aliments sont : (constituant des sources
énergétiques)
- L’oxygène 61%
- Le carbone 23%
- L’hydrogène 10%
- L’azote 3%
- Minéraux divers 3%
La valeur énergétique des nutriments :
- 1g de glucides = 4 kcal (16,7 KJ)
- 1g de lipides = 9 kcal (37,6 KJ)
- 1g de protéine = 4 kcal (16,7 KJ)
- 1g d’alcool = 7 kcal (29,3 KJ)

Chloé Gaillard Juin 2011
Les glucides (= l’ensemble des hydrates de carbone)
- Les monosaccharides (sucres à une molécule) : glucose (sucre de raisin), fructose
(sucre de fruit), galactose, autres (xylulose, mannose, ribose, …)
- Les disaccharides (sucres à 2 molécules) : saccharose (ou sucrose = sucre de table =
glucose + fructose), lactose (= glucose + galactose), maltose (= glucose + glucose)
- Les polysaccharides (sucres à x milliers de molécules) : amidon (féculents),
glycogène (10-15 g/kg BM), cellulose (végétaux)
Les réserves glucidiques dans l’organisme ; en situation normale, l’organisme dispose de :
- 50 à 100g de glycogène dans le foie
- 200 à 400 g de glycogène dans les muscles
- 10g de glucose extracellulaire
- 5g de glucose sanguin (100mg/ml) → glycémie le matin à 95mg/dl
Répartition du glucose :
- ¾ dans les muscles : le glucose ne pourra pas sortir pour être utilisé ailleurs, il sera
utiliser que dans les muscles
- ¼ dans le foie : le foie peut relâcher le glucose dans l’organisme suivant la glycémie
- environ 1% dans les tissus adipeux : s’il y a trop d’accumulation de glucose dans
l’organisme, mais c’est très rare
Les lipides :
- Ce terme regroupe les molécules qu’on appelle les graisses.
- On distingue : les triglycérides, les acides gras et le cholestérol (composant de la
membrane cellulaire)
- « acide gras » à cause du groupe COOH
- Les lipides sont stockés sous forme de triglycérides qui sont composés d’une molécule
de glycérol et de 3 acides gras
- Les acide gras saturés n’ont pas de double liaison entre les atomes de C). Ils sont issus
principalement de produits d’origines animales alors que les acides gras insaturés sont
issus de produits végétaux.
Les protéines :
- Ce sont des molécules faites d’acides aminés.
- On trouve 20 acides aminés dans les protéines naturelles et 9 sont dits essentiels car
l’organisme ne peut pas les synthétiser (his, lys, trp, phe, met, thr, ile, leu, val)
On distingue 3 types d’acides aminés :
- Les oligopeptides : chaîne de quelques acides aminés
- Les polypeptides : chaîne de quelques dizaines d’acide aminés
- Les protéines : chaîne de quelques centaines / milliers d’acides aminés
Ces nutriments ne sont pas des substrats énergétiques importants sauf dans des conditions
particulières comme le jeûne. Ils sont là pour assurer le fonctionnement et la structure des
cellules, tissus et organes.
Les minéraux :
- Ils font partie de la structure des os et des dents
- Ils sont impliqués dans le maintient du rythme cardiaque, la contraction musculaire, la
conduction nerveuse, la balance acide-base
- Ils participent à la régulation du métabolisme cellulaire en tant que composants
essentiels des enzymes et des hormones qui modulent l’activité cellulaire

Chloé Gaillard Juin 2011
Comment mesurer la dépense énergétique ?
- La calorimétrie directe : la chaleur dissipée par un individu dépend de son
métabolisme ; en mesurant la quantité de chaleur dissipée par un organisme on eut
connaître sa dépense énergétique. Cette méthode ne permet pas de calculer les
dépenses si l’individu n’est pas au repos. → ENERGIE DISSIPEE PAR L’INDIVIDU
- La calorimétrie indirecte : on mesure la dépense énergétique via les échanges
gazeux (consommation d’oxygène et production de gaz carbonique. → ENERGIE
LIBEREE PAR LES PROCESSUS OXYDATIFS
L’équivalent calorique :
- Quantité d’énergie libérée lors de la consommation d’un litre d’oxygène
- Cette valeur est comprise entre 4,7 (lipides) et 5 (glucides)
- L’équivalent calorique moyen vaut 4,85 kcal/l O2
- Ex : 0.250 litre d’O2 consommé / minute x 4,85 = 1,2 kcal/ min (valeur de l’individu
éveillé au repos)
QUOTIENT RESPIRATOIRE ????????????????????????????????
L’ATP :
- Notre organisme ne possède pratiquement pas de réserve d’ATP ; une molécule
d’ATP hydrolysée doit être resynthétisée tout de suite.
- On trouve environ 80 à 100g d’ATP dans notre corps ce qui autorise un exercice max
pendant quelques secondes seulement !
- La quantité d’ATP utilisée quotidiennement représente le 75% de la masse corporelle.
Taux de renouvellement de l’ATP :
- il y a environ 3 mmole d’ATP par kilos de masse cellulaire active (tissus qui
consomment de l’énergie)
- Un individu de 70 kg en possède environs 28 kg → soit un pool d’ATP de 84 mmole
(0.084 mole)
- Pour une dépense énergétique de repos de 1,5 kcal/min, sachant qu’il faut 18,7 kcal
pour former une mole d’ATP, on constate que la totalité du pool d’ATP est utilisé en
un minutes
1,5/18,7 = 0.080 mole/min
Les limites de la calorimétrie :
- L’O2 : la quantité d’O2 diffuse des poumons dans le sang est proportionnelle à sa
consommation, sauf pendant le déficit et la dette d’O2
- Le CO2 : Le contenu de l’organisme en CO2 est important et peut facilement être
modifié, son élimination par la ventilation n’est pas toujours le reflet de sa production
au niveau tissulaire.
La calorimétrie indirecte est une méthode précise et efficace mais qui ne peut être utilisée
qu’au repos ou en condition d’exercice à l’équilibre.
Dépense énergétique chez un individu sédentaire en 24h :
- Métabolisme basal : 70% (dépenses énergétiques pour se maintenir en vie)
- Thermogenèse : 10% (énergie utilisée pour scinder les aliments)
- Activité physique : 20%
- Le métabolisme basal et la thermogenèse forme le métabolisme de repos

Chloé Gaillard Juin 2011
Le métabolisme de base :
- dépense énergétique d’un individu au repos, couché, éveillé, en ambiance thermique
neutre, après au minimum 8h de sommeil et 12h de jeûne, sans exercice intense la
veille du test.
- C’est la quantité d’énergie minimale nécessaire à l’essentiel des fonctions vitales de
l’organisme.
Estimation de la dépense énergétique se fait en fonction des kg de poids de masse maigre et
non par kg de poids du corps.
Les facteurs qui peuvent modifier le métabolisme :
- âge et le sexe (répartition des graisses différentes chez la femme et l’homme)
- la masse musculaire (les hommes sont en général plus musclé, ils ont donc un
métabolisme plus élevé)
- le niveau d’activité
- l’état nutritionnel
- certaines hormones
- la température de l’environnement (facteur ayant le plus d’influence)
- l’hérédité (métabolisme différent chez les individus)
- l’état de santé, le stress
Le devenir des nutriments ingérés :
- Energie : métabolisation immédiate, l’énergie provenant de la rupture des liaisons
chimiques passent dans l’ATP ou la PC
- Synthèse : utilisation pour la synthèse des composants de base pour la croissance et
l’entretien des cellules
- Stockage : en trop grande quantité, ils vont être stockés dans les liaisons chimiques de
glycogène et des graisses
Le sort des nutriments après le stade de nourriture :
Hydrates de carbone :
- substrat énergétique via cycle de Krebs
- utilisé pour produire des lipoprotéines (cholestérol)
- stockés dans les muscles et le foie
- un excès peut être convertis sous forme de graisse
Protéines :
- synthèse de protéines
- si besoin d’énergie, acides aminés convertis dans le foie pour le métabolisme aérobic
- excès peut être stocké en acide gras
Lipides :
- stocké dans le foie et les tissus adipeux
- graisse peut être stockée dans les muscles, elle sera utilisée comme substrat chez les
athlètes d’endurance
Le cholestérol :
- LDL = low-density lipoprotéine = MAUVAIS cholestérol il bouche la circulation
- HDL = high-density lipoprotéine = BON cholestérol

Chloé Gaillard Juin 2011
Contrôle homéostatique du métabolisme :
Le pancréas :
- Equilibre entre insuline et glucagon → gestion du métabolisme
Insuline :
- fait baisser la glycémie
- hormone anabolisante, elle favorise le stockage
- stimule l’anabolisme des substrats / stimule la mise en réserve et élimine le glucose de
la circulation
Glucagon :
- Favorise le catabolisme des substrats
Le rapport entre l’insuline et le glucagon influence la glycémie. Il faut donc toujours un
équilibre entre ces 2 hormones.
Glycémie basse (taux bas de glucose dans le sang) : p.24 schéma
- taux bas de glucose dans le sang entraîne une baisse du métabolisme
- baisse d’ATP
- les canaux K+ s’ouvrent
- la cellulaire reste avec un potentiel membranaire de repos. Il n’y a pas de secretion
d’insuline.
Glycémie haute :
- taux élevé de glucose dans le sang entraîne une augmentation du métabolisme ainsi
que d’ATP
- les canaux K+ restent fermés
- il y a donc ouverture des canaux calcique (CA+2). Le calcium entre dans la cellule et
son entrée va déclencher l’exocytose de l’insuline
Absorption du glucose par le tissu adipeux et le muscle :
- insuline se lie aux récepteurs
- signal de transduction en cascade →GLUT4
- ce qui entraîne l’exocytose du GLUT4
- le glucose entre dans la cellule
Absorption du glucose par les hépatocytes :
- forte concentration dans le fluide extracellulaire
- l’insuline se lie aux récepteurs ce qui entraîne un signale ne cascade
- le glucose pénètre dans la cellule grâce au GLUT2
- En état de jeûne, le glucose contenu dans les cellules du foie sera relâché grâce au
GLUT2
Les cellules β sont dans le pancréas, elles se chargent de l’insuline
Les cellules α sont dans le pancréas, elles se chargent du glucagon
Pourquoi s’intéresser à la thermorégulation ?
- il y a peu de facteurs environnementaux qui aient une influence aussi grande que la
température sur le métabolisme énergétique des animaux
- les animaux dont la température interne varie avec celle de leur milieu subissent des
changements de leur métabolisme