Energétique (l'énergie pour l'activité physique)

Question 1

qu’est ce que le travail et l’énergie ?

Answer 1

Travail (Nm) : le produit d’une force (masse x accélération en Newton) donnée agissant sur une distance donnée (m).

Energie (J ou Kcal) : la capacité à réaliser un travail→1 Kcal = 4,18 J

Question 2

quelles sont les 6 formes d’énergie primaires sur terre

Answer 2

-Energie Chimique
-Mécanique
-Chaleur
-Lumière
-Energie électrique
-Energie Nucléaire

L’humain peut seulement utiliser l’énergie chimique de nos aliment en une énergie mécanique ou sous forme de chaleur.

Question 3

Qu’est ce que l’effet Q10

Answer 3

Lorsqu’on augmente la température d’une réaction chimique, la vitesse de celle-ci va augmenter

Alors pq Q10 ?
tous les 10 degrés la vitesse de réaction va être multiplié par 2

Ex :
10°C –> vitesse de réaction = 1
20°C –> vitesse de réaction = 2
30°C –> vitesse de réaction = 4
40°C –> vitesse de réaction = 8
etc etc …

Question 4

But de l’échauffement

Answer 4

Augmenter ça température corporelle afin d’augmenter les vitesses de réactions au niveau du muscle.
–> Transformer plus d’énergie par unité de temps = Puissance

Mais attention nos réactions chimiques sont très souvent enzymatique et lorsqu’on atteint une forte chaleur ces protéines vont se déstructurer ce qui va entrainer une diminution de la vitesse des réactions chimiques

Question 5

Lois de la thermodynamique ?

Answer 5

1) l’énergie ne peut être ni crée, ni détruite
Energie aliments = travail externe + chaleur ± stockage
2) L’entropie a toujours tendance à augmenter
-L’efficacité des échanges d’énergie est imparfaite
-Une partie de cette énergie contribue à l’augmentation de l’entropie, généralement sous forme de
chaleur
-Pour remettre de l’ordre dans le système, il faut amener de l’énergie dans le système

Question 6

qu’est ce que l’entropie ?

Answer 6

L’entropie caractérise l’aptitude de l’énergie contenue dans un système à fournir du travail, ou plutôt son incapacité à le faire : plus cette grandeur est élevée, plus l’énergie est dispersée, homogénéisée et donc moins utilisable (pour produire des effets mécaniques organisés)

Question 7

Réactions exergoniques et endergoniques

Answer 7

Exergoniques on part d’une grande énergie potentielles qu’on va dissipé
delta E = B - A négatif
on peut observer ce phénomène dans des réactions cataboliques

Endergoniques on part d’une petite énergie potentielles puis on va en gagner
delta E = B - A positif
on peut observer ce phénomène dans des réactions anabolique

Question 8

qu’est ce que l’énergie libre de Gibbs ?

Answer 8

L’énergie utilisable (pas confondre avec l’énergie utilisée !). Dans (Delta)H (enthalpie), il y a T(delta)S (entropie) et (delta)G qui est l’énergie libre de Gibbs.

Question 9

La constante d’équilibre : Kéq

Answer 9

Kéq = (produit) / (réactif)
ou Kéq = (B) / (A)
on parle de concentration ici

ΔG° = -RTlnKeq

Kéq < 1 réaction exergonique
Kéq > 1 réaction endergonique

Question 10

Rapport d’action de masse (RAM)

Answer 10

• Rapport d’action de masse (RAM) : c’est la même chose que la constante d’équilibre mais mesurée dans des conditions physiologiques.

RAM = (produit) / (réactif) ; mais in vivo
ΔG = ΔG° + RTlnRAM

A l’exercice, l’ATP reste constant tandis que l’ADP et le Pi vont augmenter. Le RAM va augmenter et comme on en prend le logarithme, le ΔG sera moins négatif. On va libérer moins d’énergie par mole d’ATP consommée. Physiologiquement, ça correspond à la fatigue.

Question 11

Qu’est ce que la bombe Calorimétrie

Answer 11

bombe calorimétrique : on va venir bruler des aliments, on va venir remplir la cellule avec de l’oxygène pur puis on va venir brulé avec un arc électrique

L’énergie chimique est transformé en chaleur.
On va venir mesurer cette chaleur pour déterminer la valeur énergétique des aliments

Question 12

qu’est ce que le quotient respiratoire ?

Answer 12

C’est le rapport entre le volume de CO2 produit et le volume d’O2 consommé ?
QR = VCO2 / VO2

Question 13

QR glucides

Answer 13

Tous les glucides ont un quotient respiratoire = à 1
1g de glucide = 4kcal
4 kcal x 4,18 = 17kJ/g
kJ/l O2 = 21,1kJ/l O2 (5kcal/l 02)

autrement dit par litre d’O2 consommé les hydrates de carbones apportent 21,1 kJ

il sera important de savoir la quantité d’énergie que peut amener un substrat pour utiliser celui qui apporte la plus grande quantité d’énergie par litre d’oxygène consommé.

Question 13

QR lipides

Answer 13

LE QR des lipides est de l’ordre de 0,7

1g de graisse = 9kcal
9 kcal x 4,18 = 38,9 kJ/g : 1 gramme de graisse contient plus d’énergie qu’un gramme de glucide
kJ/l O2 = 20kJ/l O2 (<5kcal/l 02)

Question 14

quelles substance allons nous privilégier lors de l’activité physique ?

Answer 14

Si l’activité physique est intense, notre métabolisme a tendance à utiliser les hydrates de carbone préférentiellement car la valeur énergétique par L O2 est plus importante et que le facteur limitant est la limitation de la consommation d’oxygène.
Comme on est limité au niveau de l’oxygène, on a intérêt à utiliser le substrat qui apportera le plus d’énergie par litre d’oxygène consommé.

Question 15

QR Protéine

Answer 15

Le QR des protéines est = 0,81
kJ/g = 23,8 = >5kcal
kJ/l O2 = 18,6kJ/l O2 (<5kcal)

c’est le substrat qui nous apporte le moins d’énergie par litre d’oxygène consommé.
C’est donc le substrat qu’on va le moins utilisés lors de l’activités physique.

Question 16

L’énergie dépensée dépend de ?

Answer 16

1) Du métabolisme basale
-énergie nécessaire pour vivre (sans bouger)
2) Travail mécanique externe et ses conséquences
3) Thermorégulation
4) Effet thermique de l’alimentation

Question 17

Calorimétrie direct ?

Answer 17

On mesure directement la chaleur produite pour quantifier le flux énergétique.
Difficile à mettre en place.
Lavoisier avait construit une cellule protégée thermiquement. Il mettait de la glace autour et mesurait la quantité de glace qui fondait pour se faire une idée de la quantité de chaleur produite et donc du métabolisme de l’animal.

Question 18

Calorimétrie indirect

Answer 18

On mesure directement la quantité de substrat et l’oxygène consommé (valeur énergétique par quantité de LO2 consommé (QR : glucide 1 ; lipide 0,7 ; protéine 0,81) pour quantifier le flux énergétique.
On va utiliser plus souvent ce système chez l’humain.

Question 19

comment calcule t’on le volume d’O2 consommé et le volume du CO2 produit ?

Answer 19

VO2 = VOLin x FiO2 - VOLout x FeO2

comme FiCO2 tend vers 0
VCO2 = VOLout x FeCO2

Question 20

Qu’est ce que le RER et est-il un bon reflet du QR ?

Answer 20

QR = (au niveau de la cellule musculaire)
RER = rapport des échanges respiratoires (au niveau des voies respiratoire)

Rappel QR = VCO2/VO2
Le RER est un excellent reflet du QR au repos et à faibles intensité mais il a tendance à dépasser le QR à haute intensité.

Question 21

LE RER est un mauvais reflet du QR à haute intensité : quelle est la raison ?

Answer 21

Le CO2 rejeté va être plus important à l’exercice et sera rejeté en excès à l’exercice intense. Cela est directement lié à l’hyperventilation.
et donc VCO2 > VO2
RER > à 1

Petite explication :
Grâce à l’hyperventilation, la PaCO2 va diminuer pour alcaliniser le sang et augmenter le pH du sang. En effet, lors de l’exercice physique, une acidose est induite et le pH du sang (7,4) a tendance à diminuer. Le fait de rejeter du CO2 par l’hyperventilation limite la diminution du pH. C’est le meilleur système tampon.

On notera également que, contrairement aux croyances, on n’hyperventile pas à l’exercice pour avoir plus d’oxygène mais bien pour diminuer la PaCO2.

Question 22

RER protéique et non protéique

Answer 22

voir fiche

Question 23

La valeur énergétique du litre d’O2 est il plus élevées pour un QR à 0,8 ou 0,9 ?

Answer 23

0,9 car on consomme en grande partie des hydrates de carbones qui vont faire augmenter la valeur énergétique du litre d’oxygène.

Question 24

Résumé de la calorimétrie indirecte, du QR et du RER et de la valeur énergétique de l’oxygène

Answer 24

En pratique, une manière simple est de mesurer la consommation en oxygène et le rejet en CO2 (calorimétrie indirecte). Le rapport entre le CO2 et l’oxygène donne le RER, qui nous donne une idée du QR (un peu surestimé si l’intensité de l’exercice est élevée). Le QR va nous donner une idée des substrats utilisés, permettant d’avoir la valeur énergétique du litre d’oxygène. Cette valeur énergétique du litre d’oxygène ne doit plus qu’être multipliée avec la consommation en oxygène et on connait la dépense énergétique.

Question 25

pour quelle types d’effort la calorimétrie indirect est-elle fiable et pour quelle effort présente-elle des limites ?

Answer 25

• Le RER est un reflet très imparfait du QR
• Lors d’exercices de hautes intensités, on va mobiliser également de l’ATP qui va venir d’un autre endroit que la respiration cellulaire lors de la glycolyse. Cet ATP n’a pas nécessité la consommation d’oxygène. Les sources anaérobies d’ATP ne sont donc pas du tout prises en compte, alors qu’elles sont relativement importantes dans les exercices de haute intensité→la calorimétrie indirecte est bien pour des exercices de longues durées et de faible intensité

Question 26

différence athlètes lent et rapide sur le marathon et les substrat utilisés ?

Answer 26

un athlètes rapide va avoir un RER plus élevé qu’un athlètes lent il va donc consommé plus d’oxygène et utilisés plus d’hydrates de carbones lui permettant d’amener plus d’énergie et de faire une meilleur performance

Question 27

Comment évolue l’intensité du métabolisme de base suivant l’âge et le poids ?

Answer 27

il est élevé dès le plus jeune âge et il tant à diminuer avec l’âge, il présente un rebond à la croissance et apparait plus tôt chez les sujets féminin.
Plus le poids est important exemple éléphant va avoir un métabolisme de base plus important que nous l’homme.

Question 28

La dépense énergétique quotidienne dépend de quoi ?

Answer 28

60/75 % - Métabolisme de repos (Met de base + Met qui maintient quelqu’un en position assise)
20% - D’activité physique
10% - effet thermique lié à l’alimentation

cette dépense est proportionnelle à la maisse maigre, les personnes âgées qui subissent une fonte musculaire on une dépense énergétique quotidienne + faible.

DEQR = 1547 + 90,3*masse maigre en (kg). on peut faire ce calcule chez l’adulte

Question 29

Relation entre la fréquence cardiaque et la dépense énergétique

Answer 29

relation linéaire, au plus la fréquence cardiaque est importante au plus la dépense énergétique est importante.
Mais un individu entrainé pour une même une dépense énergétique aura une fréquence cardiaque plus faible qu’un sédentaire

Question 30

dépense énergétique brute
données :
Nage 40 min
VO2 = 2L/min
QR = 1
1l O2= 21kJ

Answer 30

40 x 2 = 80 litres d’oxygène consommée
80 x 21 = 1680 kJ
1680 / 4,18 = 400kcal

Question 31

Dépense énergétique nette
données :
Nage 40 min
VO2 = 2L/min
QR = 1
1l O2= 21kJ
Masse corporelle = 78kg
%masse grasse = 15%

Answer 31

DEN = DEB - DER
DEB = 1680
DEQR = 1547 + 90,3 x (78x0,85) = 7732kJ / J
7732 / 1440 = 5,36 kJ
5,36 x 40 = 214
DEN = 1680 - 214 = 1466kJ

Question 32

Rendement mécanique brute
Données :
Cycloergomètre : 150 watt
1 watt = 1J/s
VO2 = 2l/min
QR = 0,9 20,58kJ/lO2

Answer 32

Rendement mécanique brute = Energie mécanique externe / Energie métabolique brute

Energie métabolique brute = 20,58kJ x 2
= 41,16kJ/lO2
= 41 160 J / min
Energie mécanique externe = 150 x 60 = 9000J

Rendement mécanique brute = 9000/41160 = 21,9 %
Autrement dit 21,9 % de l’énergie chimique est dissipé dans le pédalier, le reste sous forme de chaleur

Question 33

Comment évolue la dépense énergétique en fonction de la vitesse de marche et du poids d’un individu ?

Answer 33

• La dépense énergétique et la vitesse de la marche ne suit pas une courbe linéaire, arrivé à une certaine vitesse la dépense énergétique va devenir très importante
• La relation est linéaire entre la dépense énergétique et le poids, au plus l’individu sera lourd au plus la dépense énergétique sera important.
  ex : individu 90kg et individu 60kg n’auront pas la même dépense énergétique à 5km de marche

Question 34

Pourquoi les éthiopiens courent plus vite le marathon ?

Answer 34

VO2 max identique mais différence anthropométrique :

• IMC plus faible
  -Tailles des segments distaux plus long
  -Epaisseur des segments distaux plus faible

Question 35

comment évolue la dépense énergétique en fonction de la descente ?

Answer 35

dans les pourcentage les plus faibles de décente on va dépenser moins d’énergie. Cependant, à 12-15° de pente, la dépense énergétique va redevenir plus élevée car les contractions excentriques pour freiner son corps coutent cher en énergie.