bioenergetique part 2 Flashcards
1
Q
masse maigre
A
- 70-90% de la masse corporelle. .
- Densité 1.1g/ml
- nombreux role physio : Muscles, organe, etc
- Plus faible chez les femmes que chez les hommes.
- Augmente pendant l’entraînement en force.
- Sa diminution est un signe de dénutrition.
- Son augmentation est un signe d’hyperhydratation
2
Q
masse grasse
A
- 10 à 30 % de la masse corporelle. .
- Densité 0.9g/ml
-ROLE :
•Réserve d’énergie ✪.
•Isolant thermique.
•Protection contre les chocs.
• tissu endocrinien. - Plus important chez les femmes que chez les hommes : à 20 ans il est en moyenne de 23% chez les femmes et de 15% chez les hommes.
- Sa diminution est un signe de dénutrition.
- Son augmentation correspond au surpoids ou à l’obésité.
3
Q
masse osseuse
A
- 3 à 5 % de la masse corporelle.
- ROLE : Squelette. Hématopoïèse.
- Plus faible chez les femmes que chez les hommes.
- Sa diminution est le signe d’une ostéopénie
4
Q
masse corporelle
IMC
A
IMC = poids en kg/(taille en m)^2. Valeur normale : 19-25 kg/m³00. Maigreur : ≤ 18,5 kg/m² Surpoids : ≥ 25 kg/m²0. Obésité ≥ 30 kg/m²0
5
Q
masse corporelle
variation de la masse corporelle
A
• La masse corporelle varie selon :
-> L’âge : La masse grasse augmente de 1 g/jour à partir de 20 ans chez la femme et à partir de 30 ans chez l’homme.
-> Activité physique et apport nutritionnel.
-> Hydratation.
• Les masses maigres et grasses évoluent dans des directions opposées.
• La variation de la masse osseuse est négligeable chez l’adulte.
6
Q
masse corporelle
methode de mesure
A
- Épaisseur des plis cutanés.
- Densitométrie hydrostatique
- comptage du 40K.
- Mesure de l’eau totale et extracellulaire.
- Impédance bioélectrique.
- Absorption à deux photons (DXA).
- Scanner et IRM.
- Activation neutronique
7
Q
reserve energetique (enthalpie)
A
apport alimentaire energetique discontinu : prise alimentaire
depense energetique variable mais continues : masse grasse et masse maigres constituent des stocks tissulaire d’energie indispensables
8
Q
≠ formes de reserves energetiques
ATP
creatine phosphate
glycogene
A
ATP : 7kcal/mol = 30kJ/mol : disponibilite instantanée < 1sec
creatine phosphate 10kcal.mol-1 = 40kJ/mol : disponibilité instantanée <1sec
glycogene : 5000 kcal/mol dispo rapide : 10aine seconde
9
Q
≠ formes de reserves energetiques
graisse
proteine
A
graisse : 210 000 kcal/mol dispo lente : 10aine min
proteine : 160000 kcal/mol dispo lente : 10aine min
10
Q
methode de mesure des echanges energetiques
calorimétrie
A
Mesure de la quantité d’énergie (= chaleur) utilisée par un organisme
Permet une évaluation globale de son fonctionnement - métabolisme énergétique.
11
Q
methode de mesure des echanges energetiques
mesure du metabolisme
A
• Les méthodes d’exploration du métabolisme énergétique estiment les termes de l’équation :
Entrées-sorties = Consommation
W initial -W final =deltaH = delta W
•Si R = 0 : état stationnaire = pas de stockage ni d’utilisation de réserves d’énergie✪.
12
Q
methode de mesure des echanges energetiques
methode de calometrie
A
- Les méthodes directes mesurent la chaleur dégagée par un organisme, pour quantifier les transformations énergétiques :
• Calorimètre à bombe.
•Chambre isolante - Méthodes indirectes : mesure des substances utilisées par ou issues du métabolisme énergétique :
• Calorimétrie alimentaire
• Calorimétrie respiratoire
13
Q
methode de mesure des echanges energetiques
estimation du metabolisme basal
A
- Mesure directe de l’énergie produite :
• Calorimètre de Lavoisier.
• Calorimètre Atwater et Benedict. - Mesure des apports en nutriments :
• méthode ingesta
• Thermochimie alimentaire. - Mesure de la consommation d’O2 : Thermochimie respiratoire.
- Mesure des débits CO₂, eau, urée : méthode Egesta
14
Q
calorimetrie directe
principe
A
Utilise le principe d’équivalence de l’énergie et de la chaleur : Au repos et dans des conditions normalisées, l’énergie transformée en chaleur correspond au métabolisme de base. Pendant l’exercice, le travail mécanique est converti en chaleur. Calorimètre Lavoisier. Calorimètre Atwater et Benedict
15
Q
calorimetrie directe
calometre de lavoisier et laplace
A
Calorimètre utilisé pour les animaux de laboratoire. L’animal est placé dans une chambre comprenant un circuit d’entrée d’air et un circuit de sortie d’air. Cette chambre est placée dans un deuxième compartiment isolé thermiquement contenant de la glace. L’animal produit de l’énergie : il dégage donc de la chaleur qui fait fondre la glace. La mesure de la glace fondue permet d’évaluer la quantité d’énergie produite sachant que 334 kJ provoquent la fonte de la glace équivalente à 1L d’eau, dans les conditions de pression atmosphérique.
16
Q
calorimetrie directe
calometre d’atwtaer et benedict
A
Calorimètre utilisé chez l’homme. Le sujet est placé dans une enceinte isolée dont les parois sont traversées par l’eau. L’énergie produite par le sujet chauffe l’eau. La différence de température de l’eau mesurée à l’entrée et à la sortie (T° sortie - T entrée) permet d’évaluer la quantité de chaleur produite par le sujet et cédée à l’eau. C’est une méthode coûteuse et lourde qui n’est donc pas utilisée en routine mais uniquement dans le cadre de la recherche expérimentale
17
Q
calorimetrie de berthelot
interet
A
Évaluer l’énergie d’un ingesta dans le cadre de la calorimétrie alimentaire S
18
Q
calorimetrie de berthelot
principe
A
- Système fermé adiabatique avec :
• Une chambre de combustion contenant un agitateur de substrat
• Un bain-marie dont la température (T) est mesurée par un thermomètre - Évaluation de l’énergie d’oxydation complète du substrat
• Oxydation déclenchée par électrodes
• Chaleur dégagée transmise à l’eau dont l’augmentation de T permet d’évaluer l’énergie dégagée - Paramètres connus : volume d’eau et variation de T
- Paramètre calculé : énergie dégagée
- Conversion par règle de trois sachant que 4,2 kJ echauffent 1 L de eau par 1°C
19
Q
calorimetrie indirecte alimentaire
analyse des ingesta
A
Analyse de tout ce que nous ingérons dans le cadre de la nutrition : Glucides, Lipides, Protéines, Sels minéraux, Eau , Vitamines.
20
Q
calorimetrie indirecte
principe de la calometrie alimentaire
A
Évaluation de la quantité d’énergie utilisée en calculant la quantité d’énergie apportée en étudiant la nature et la quantité des aliments ingérés
21
Q
calorimetrie indirecte
valeur energetique des aliments
A
- L’oxydation des glucides et des lipides est complète : les valeurs mesurées au moyen d’une chambre de combustion pour les lipides et les glucides sont proches de la valeur énergétique des aliments réels.
- Les apports énergétiques représentés par les protéines et certaines plantes ingérées par un individu sont inférieurs à ce qui est mesuré par calorimétrie dans la chambre de combustion car :
• La dégradation des protéines est incomplète : `
-> La dégradation de la partie azotée s’accompagne de la formation d’urée qui est éliminé dans les excreta (urine).
-> La partie éliminée sous forme de déchet contient une énergie estimée à 3,6 kl/g = 0,86 kCal / g de protéines.
• Certaines plantes contiennent des fibres qui ne sont pas digérées et sont éliminées dans les excreta (fèces), sans être une source d’énergie
22
Q
calorimetrie indirecte valeur calorifique = calorifique réelle prot lipide glucide
A
prot : 4,1 -4,7 kCAL/g = 17-18 kJ/g
lipide : 9-9,5 kCAL/g = 38 kJ/g
glucide : 3,7-3,9 kCAL/g = 16 kJ/g
23
Q
calorimetrie indirecte
A
- Difficile de connaître la composition précise de l’ingesta.
- Nutriments imparfaitement oxydés : Polysaccharides végétaux : fibres non digestibles et Produit final protéique non métabolisé.
- Dépend du temps d’observation.
- Dépend des conditions métaboliques de base.
- Coefficient d’utilisation digestive inférieur à 1
24
Q
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
principe
A
- Permet la mesure de :
• Quantité d’O ; consommée : V’Oz
• Production de dioxyde de carbone=V’CO₂. - Hypothèse faite : O₂ est utilisé pour la combustion des aliments et la production d’énergie résultante.
- La mesure de la quantité d’O₂ consommée est donc le reflet de l’énergie produite OO. Technique utilisable au repos (mesure DER du metabolisme basal) ou à l’effort (mesure DET du metabolisme total)
25
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
| combustion glucose
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H20
26
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
| valeur calorifique = valeur energetique
• = Quantité d'énergie libérée par son oxydation complète.
• S'exprime en kJ (ou en kcal) / gramme.
• valeur calorifique =
variation d'enthalple / Masse molaire du substrat .
• Valeur calorifique glucose = 2827/180= 15,7 kl/g = 3,76 kCal/g.
27
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
| equivalent calorique = equivalent thermique = coef thermique de l'O2
* = Énergie dégagée par la réaction rapportée au volume d'oxygène consommé. .
* S'exprime en kJ (ou kcal)/L
* Equivalent calorique = Variation d'enthalpie / Volume d'02 consommé
* Sachant que 6 moles de glucose sont nécessaires à la réaction pour la combustion d'une mole de glucose et que 6 moles d'oxygène dans des conditions de température et de pression standard (STPD) ont un volume de 134,4 L : Equivalent thermique pour le glucose = 2827/134,4 = 21kJ/L-5,02kCal/L .
* Coefficient thermique moyen de O₂=4,8 kCal/L qqsoit le nutriment considere : glucide lipide ou protide
28
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
| QR
Quotient Respiratoire Glucose = 6/6 = 1
29
calorimetrie indirecte thermochimie respiratoire
| Depense energetique
La dépense énergétique (DE) résulte du produit du coefficient thermique d'Oz (CT) avec la consommation d'oxygène (V'O) : DE = CT x V'O₂
30
mesure de la conso d'O2
spirometrie
circuit ferme
Le sujet dont les narines sont bouchées par un pince-nez, respire par un embout buccal en double circuit : un circuit inspiratoire (1) et un circuit expiratoire (2). L'air amené provient d'une poche d'air emprisonnée sous une cloche mobile dont les parois plongent dans un récipient d'eau. A chaque inspiration, le volume d'air dans la cloche diminue induisant un déplacement de la cloche qui est enregistré (3). A l'expiration, l'air sort par le circuit expiratoire et traverse un réservoir de chaux sodée qui absorbe complètement le CO₂. L'air expiré, contenant de l'azote (N₂) et de l'O₂ qui n'a pas été consommé par échange gazeux, retourne à la cloche induisant une remontée mais à un volume inférieur au volume initial. Ainsi, la réduction progressive de la plume sous cloche est liée à la consommation d'Oz (perte de volume liée à la quantité d'Oz consommée).
31
mesure de la conso d'O2
spirometrie
resultat
La variation de volume mesurée dans un intervalle de temps donné est donc égale au volume d'oxygène consommé dans ce même temps. La pente de la variation de volume par unité de temps est due à la consommation d'Oz : S V'Oz (L/min) = H (cm/min) x 0,2 (L/cm) Le coefficient thermique permet le calcul de l'énergie dépense : DE = V'O₂ (L/min) x 4,8 (Kcal)
32
mesure de la conso d'O2 et de la prod de CO2 en cicruit ouvert
principe
- Un masque placé sur le nez et la bouche du sujet et associé à des capteurs permet : la mesure de la ventilation (V's) : volume d'air mobilisé par minute à l'inspiration Vi et à l'expiration VE la mesure de la fraction des gaz expirés : FEO₂ et FeCO2.
- Les mesures sont : Faire au repos ou pendant l'exercice. Fabriqué dans des conditions ATPS (température ambiante, pression atmosphérique, saturation de vapeur H₂O). Exprimé en STPD (Température standard et séchage sous pression).
33
mesure de la conso d'O2 et de la prod de CO2 en cicruit ouvert
conso d'O2
V02=volume d'O₂ inspiré/min -volume d'O₂ expiré/min = VI x FIO₂-VEX FLO₂00 = ventilation x (FiO2-FEO2) = V'EX (FIO2-FEO₂)
Exemple : Ve air : 20 L/min , FiO₂ : 21%, FtO2 : 17%
VO₂ = 20 x (0,21 -0,17)=0,8 L/min 0
DE = 0,8 x 4,8 kCal = 3,8 kCal
34
mesure de la conso d'O2 et de la prod de CO2 en cicruit ouvert
prod de CO2
V'CO2 = volume de CO₂ expiré/min - volume de CO₂ inspiré/min
= V'E x FECO2 - V'i x FiCO₂ ou FiCO₂=0
= V'E x FECO2
35
mesure de la conso d'O2 et de la prod de CO2 en cicruit ouvert
QR
QR = V'CO2 / V'O2
-Il varie selon le type d'aliment métabolisé :
• Glucides QR = 1
• Lipides QR = 0,7
• Protéines QR = 0,8
- Au niveau individuel, il est entre 1 et 0,7 selon les nutriments consommés
36
metabolisme
| def
Somme des transformations chimiques et biologiques s'opérant dans l'organisme.
Activité de synthèse : élaboration de matériaux organiques.
Consomme de l'énergie.
Combustion : consommation de matière organique.
Libère de l'énergie
37
depense energetique de fond
| depense energetique irreductible
Correspond à la quantité d'énergie utilisée pour entretenir la vie végétative, liée au fonctionnement des organes essentiels à la vie (poumons, cœur, cerveau, foie, reins) et au tonus musculaire. Presque égale à la dépense énergétique au repos bien que celle-ci soit plus élevée en veille. par rapport au sommeil.
38
depense energetique de fond
depense energetique irreductible
activite prises en compte
Travail de la respiration 00, pompe cardiaque, Tonus musculaire, Activité cellulaire,
39
depense energetique de fond
depense energetique irreductible
depense energetique non inclusive
Lutte contre le froid. Celles liées à des activités non immédiatement essentielles à la vie.
40
depense energetique de fond
| intensite
Niveau le plus bas atteint pendant le sommeil. Correspond à une intensité : dépense énergétique / temps écoulé. Exprimé en Kcal/h ou W
41
depense energetique de fond
| metabolisme de bqse
MB = dépense énergétique de fond / surface corporelle. et Exprimé en Kcal/h/m² ou W/m²
42
metabolisme basal = depense energetique de repos
| condition de mesure
Entre 8h et 10h du matin et à jeun de 6h à 12h En conditions de neutralité thermiqueO : 21°CO pour un sujet légèrement vêtu. Au repos dans un environnement calme et sombre.
43
metabolisme basal = depense energetique de repos
| valeur chez les adultes
. 45 W/m² chez un homme. 42 W/m² chez une femme. Variable selon les sujets en fonction : de l'âge, de l'état physiologique, des états pathologiques.
44
metabolisme basal = depense energetique de repos
| formule de ref
- Plusieurs formules existent pour évaluer la dépense énergétique de base sur 24 heures : Sont différentes selon le sexe du sujet Sont basées sur 3 paramètres : Le poids, la Taille, l'Age.
- Formule de Harris et Benoît.
Homme = 13,7516 x Poids(Kg) +500,33 x Taille(m) -6,7550 X Âge(année) +66,473
Femme = 9,5634 x Poids(Kg) + 184,96 x Taille(m)-4,6756 X Âge(année) + 655,0955
- la formule de Harris et de Benedict recalculée par Roza et Shizgal.
Homme = 13.707 X Poids(Kg) + 492.3 x Taille(m)-6.673 X Age(année) + 77.607
Femme - 9.740 x Poids(Kg) + 172.9 x Taille(m)-4.737 X Age(année) +667.051
- Formule de Black et al :
Actuellement la formule de référence. Ne s'applique pas aux sujets en surpoids et aux personnes de plus de 60 ans Homme : kcal [1,083 x Poids (Kg) +x Taille(m)sexe Age(année) 411x (1000/4,1855) Femme : kcal (0,963 x Poids (Kg) + x Taille (m)bœuf Âge(année) x (1000/4, 1855)
45
contribution organe au metabolisme de base
Cerveau notamment chez l'enfant
foie
muscle notamment chez 'ladulte
46
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
sexe
Dépenses des hommes O. repos supérieur
47
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
entrainement
Les dépenses de repos varient en fonction de l'entraînement à l'opposé d'un mode de vie sédentaire : un sujet entraîné a un métabolisme de base plus élevé qu'un sujet sédentaire car sa masse maigre est + importante
48
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
compo et surface corporelle
Dépense énergétique au repos : Varie selon la surface corporelle (S²). Augmente lors d'une prise de masse maigre : les cellules musculaires sont très actives. Diminue avec une augmentation de la masse grasse : Les adipocytes sont très inactifs : diminution du métabolisme basal La graisse sous-cutanée a un rôle isolant : réduction des dépenses liées à la thermogenèse.
49
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
age
La dépense énergétique est plus élevée chez l'enfant : pendant la croissance le bilan de matiere est positif
A l'âge adulte, la dépense énergétique au repos est stable puis elle diminue avec l'âge
50
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
comparaison veille sommeil
a dépense énergétique au repos est plus faible pendant le sommeil par rapport à l'état de veille
51
facteur de variation de la depense energetique de repos ou metabolisme basal
statut hormonal
Certaines hormones régulent le métabolisme de base : O Hormones thyroïdiennes, . OGH, O Cortisol
52
variation physiologique des echanges d'energie
long terme : croissance, varaiation modere du poids autout du ponderostat
court terme : alimentation : termogenese alimentaire/ T ambiante : thermoregulation lutte contre le froid / exercice musculaire
53
thermogenese alimentaire = post prandial
depense energetique :
•augmente juste apres la prise alimentaire
•permise par la vasodilatation splanchnique
- systeme vasculaire du tube digestif
```
partie obligatoire :
energie necessaire au stockage des nutriments
• 25% pour les prot
• 6% pour les glucides
• 2% pour les lipides
```
partie falcultative
• sous la dependance : du systeme nerveux sympatique : noradrenaline
54
adaptation a l'environnement a la T ambiante : thermoregulation
≠ types d'organisme
organisme poïkilotherme ≠ homeotherme
• poï : temperature interne variable
• homeo : temperature interne constante
organisme ectotherme ≠ organisme endotherle :
• ectotherme : source chaleur externe
• endotherme : generateur interne de temperature : regulation hypothalamique mammifères
55
adaptation a l'environnement a la T ambiante : thermoregulation
depense energetique liée a la thermoregulation
augmentation de la V'O2 lors d'une chute de temperature : passage de la thermoneutralité a 10C°
Retour au niveau de base lors du retour de la temperature exterieur a la thermoneutralite
cette variation est moindre voire absente chez le sujet obese : effet d'amortissement lie a la protection offerte par le tissus adipeux sous cutané
56
depense de la surface corporelle
| etude d'une sphere
• Pour une sphere a 37°C
- l'energie thermique est proportionnelle au volume donc au rayon^3
- les pertes d'energie sont proportionnelles a la surface de l'objet donc au rayon^2
Energie emmagasinée / energie perdue : proportionnelle a volume / surface donc au rayon
• une petite sphere se refroidit plus rapidement qu'une grande
57
depense de la surface corporelle
| csq sur les mammifere
proportionnellement a la masse les depenses energetique liées a la thermoregulation d'un elephant sont inferieur a celle d'un humains et encore plus a celles d'une souris
58
depense d'energie et exercice
| exercice a charge constante
a puissance d'exercice est stable. Consommation d'O ; n'augmente pas fortement. car le système cardio-respiratoire doit s'adapter à l'exercice : une dette en Oz se crée (A)00 Pendant l'exercice la consommation d'Oest . stable une fois le plateau atteint. A l'arrêt de l'exercice, la consommation d'O diminue progressivement afin de payer la dette contractée au début (B)
59
depense d'energie et exercice
| exercuce a charge croissante
Avec l'augmentation de la charge, la consommation d'O, augmente linéairement00 avec la charge de la puissance d'exercice de l'exercice. VO₂ est une fonction linéaire de la puissance
60
depense d'energie et exercice
| calcul rendement de l'exercice
metabolisme total = travail mecanique + metabolisme de repos
• M° = kW° mzc + M° repos avec 1/K rendement R
Calcul du rendement de l'exercice
• R net = W° mec / (M° exercice - M° repos)
• R brut = W° mec / M° exercice
l'entrainement augmente le rendement net
61
depense d'energie et exercice
adaptation physiologque mis en oeuvre avec l'entrainement
echelon cellulaire
Modification de la composition des fibres musculaires : augmentation des fibres de type 1 dans les muscles périphériques et le diaphragme au détriment des fibres de type 2. Augmentation du nombre de mitochondries. Augmentation des réserves de glycogène.
62
depense d'energie et exercice
adaptation physiologque mis en oeuvre avec l'entrainement
echelle de l'organe
Augmentation du réseau capillaire des muscles périphériques et cardiaques. Avementation de la masse musculaire cardiaque et périphérique. Augmentation de la capacité pulmonaire.
63
depense d'energie et exercice
adaptation physiologque mis en oeuvre avec l'entrainement
DER et DET
Estimation de la dépense énergétique totale (DET) par un facteur dépendant de l'activité physique :
o Activité physique légère : DET= DER x 1,56
o Activité physique modérée : DET = DER X 1,64
o Activité physique intense. DET = DER x 1,82
64
element de regulation bioenergetique
regulation thermique
gestion des stocks d'energie
• a court terme : adaptation des ingesta a la depense totale
• a long terle : equilibre autour du ponderostat
