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Physio > Système énergétique (fin) > Flashcards

Système énergétique (fin) Flashcards

1
Q

Système oxydatif

A

Aérobie
• Solde ATP : selon le substrat
- 32 à 33 ATP/1 glucose (glucides)
- 100+ ATP/1 AGL (lipides)
• Durée : fournisseur officiel pendant plusieurs heures
• Système le plus complexe de trois systèmes bioénergétiques
• Se déroule dans les mitochondries

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Q

Lipides

A

Réserves très importantes de TRIGLYCÉRIDES dans adipocytes et muscles
Lipolyse = Dégradation par la lipase de 1 molécule de triglycérides en 1 molécule de glycérol et 3 molécules d’Acides Gras Libres (AGL).

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Q

Oxydation des lipides

A
  • L’entrée des AGL dans le muscle, est selon son gradient de concentration, mais non illimitée car implique un transporteur musculaire (FABP)
  • Reforme de ~3 à 4 fois plus d’ATPs avec les lipides que les glucides
  • Beaucoup plus lentement que l’oxydation des glucides
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4
Q

Beta oxydation des lipides

A

Réaction qui permet de transformer les AGL (FFAs) en Acétyl-CoA avant le cycle de Krebs
• Perte de 2 ATPs
• Nombre d’étapes en fonction de la longueur de la chaîne de carbone de l’AGL
- 1 AGL de 16 carbone, donne 8 acétyl-CoA
- 1 glucose donne 2 acétyl-CoA
- Oxydation des lipides coûte plus en O2 mais génére plus d’ATPs à long terme

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Q

Oxydation des lipides - Cycle de Krebs, chaîne de transport des électrons

A

Acétyl-CoA entre dans le cycle de Krebs
• Mêmes réactions qu’avec l’oxydation glucose
• Différents AGL possèdent différents nombres de carbone
- Nombre de molécules d’acétyl-CoA variable
- Donc fourniture en ATP varie selon la longueur de chaîne de carbone
- Exemple: acide palmitique (16 C): solde de 106 ATPs
• Quantité d’ATP proportionnelle à la longueur de la chaîne i.e. aux nombres de carbone

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6
Q

Oxydation des lipides par étape

A
  1. Lipolyse
  2. Beta-oxydation
  3. Cycle de Krebs
  4. Chaîne de transport des électrons

Lipolyse = Dégradation de triglycéride en 1 glycérol et 3 d’acides gras libres (AGL)
AGL entrent dans les mitochondries. À l’intérieur de la mitochondrie, les AGL sont dégradés en Acétyl CoA (par la beta-oxydation)
Acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs et les H2 formés, navigueront via NADH et FADH2 ad chaîne de transport des électrons
Oxydation des lipides nécessite plus d’oxygène, à cause du nombre élevé de carbone dans leur chaîne, mais génère plus d’énergie que les glucides toutefois plus lentement
β-oxydation: 4 ATP si solde net avec 2,5 ATP/NADH et 1,5 ATP/ FADH2 (pour 1 molécule AcétylCoA)
Nombre d’acétyl CoA formé = (n/2-1) où n= # carbone de l’AGL

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7
Q

Oxydation des lipides : Solde net

A

Cycle de Krebs, 10 ATP dont 1 directement via GTP, 3 NADH et 1 FADH2 avec solde net avec 2,5 ATP/NADH et 1,5 ATP/ FADH2 , 10 ATP par Acétyl CoA

Solde net ATP = (n/2-1)4 + ((n/2)10) – 2 – 2x
Ou n = nbre de carbone et x = nbre de double lien

Si AGL avec 20 C, sans double lien
Solde net ATP = (20/2-1)4 + ((20/2)10) -2 = 36 + 100 - 2 = 134

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8
Q

Glucides vs Lipides

A

Bien que les lipides apportent plus de kcal/g que les glucides, l’oxydation des lipides nécessite plus d’O2 que l’oxydation des glucides et le débit maximal de formation d’ATP via les lipides est nettement plus faible que celui des glucides;
1 molécule d’oxygène permet de reproduire
5,6 molécules d’ATP lors de l’oxydation des lipides
1 molécule d’oxygène permet de reproduire
6,3 molécules d’ATP lors de l’oxydation des glucides

L’apport en oxygène est limité par sa capacité de transport, les glucides pouvant être utilisés anaérobiquement, constituent le substrat ESSENTIEL lors de tout exercice d’intensité élevée (> 65% VO2max)
Lipides strictement i.e. 100% aérobie

Plus l’intensité est importante, plus la contribution des glucides augmente
+ grand ou égal à 65 % VO2max = dominance des glucides
Glycogène musculaire est le “ protoxyde d’azote” de la performance

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9
Q

Sans glucides pas d’utilisation des lipides

A

En absence de glucides, pas de pyruvate et pas d’OAA pour faire du citrate
Pour pouvoir oxyder les lipides ça demande de l’oxaloacétate qui est formé par le pyruvate donc demande des glucides car s’il manque d’oxaloacétate
les Acétyl-Coa ne peuvent plus entrer dans le cycle de Krebs donc les lipides = 100% dépendant des glucides

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10
Q

Oxydation des protéines

A

Très rarement utilisée comme substrat énergétique
- Jeûne prolongé (72 hres)
– Acide aminés transformées en glucose (néoglucogenèse)
– Acides aminés en Acétyl-CoA
• Énergie difficilement quantifiable
– Présence unique d’azote
– Élimination de l’azote sous forme d’urée nécessite ATP
– Minimale, estimations usuelles ignorent la contribution des protéines

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11
Q

Utilisation du lactate

A

Avantageux pendant et après l’exercice
– Accumulation et fatigue, théorie dépassée
– Si production = “clearance”, pas cause de fatigue
– Synthèse de glycogène
• Substrat énergétique important à l’exercice
– Directement oxydé par les mitochondries des fibres de
type I, tout en restant dans la même fibre
– Navette via transporteur MCP des fibres de type II à I pour oxydation
– Lactate en pyruvate et conversion en glucose via néoglucogenèse (foie)
*Capacité de tampon supérieure à la production d’ions H+

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12
Q

Lactate pas responsable de la fatigue

*L’accumulation intracellulaire de lactate en soi n’est pas un facteur majeur dans la fatigue musculaire

A

Lactate - coeur - Lactate - pyruvate - Acétyl-CoA et cycle de Krebs
Lactate - foie - Lactate - pyruvate - Glucose (vers les muscles au besoin)
Lactate - foie - Lactate - pyruvate - Glucose -Glycogène
Lactate - type I - Lactate - pyruvate - Acétyl-CoA et cycle de Krebs
Lactate - type II - Lactate - pyruvate - Glycogène

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13
Q

Contrôle de la phosphorylation oxydative : Rétroaction négative

A

Retroaction négative régule le cycle de Krebs
• Isocitrate déhydrogenase: enzyme limitante
– Semblable à la PFK de la glycolyse
– Régule la chaîne de transport des électrons
– Inhibée par l’ATP, activée par l’ADP

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14
Q

Contribution en ATP : Anaérobie

A 
Sources intramusculaires (endogènes):
ATP-CP - Phosphogénolyse - 1 ATP

Glycogène (glucides) - Glycolyse -2 ATP/glucose -3 ATP/glucose du glycogène

Glycogène - n Glucose - 2n Pyruvate - 2n Lactate

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15
Q

Contribution en ATP : Aérobie

A

Sources intra- et extra-musculaires (endogènes et exogènes)
Glucides - n Glucose - 2n Pyruvate - AcétylCoA - Cycle de Krebs - chaîne de transport des électrons
Lipides (TG) - 3 AGL - AcétylCoA - Cycle de Krebs - chaîne de transport des électrons

32 ATP/glucose
33 ATP/glucose du glycogène
~100 ATP/AGL (#ATP proportionnelle #C)

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16
Q

Quantité, rapidité et puissance à reformer de l’ATP

A

Classification des sources énergétiques

Quantité : ATP-CP < glucides, anaérobie < glucides, aérobie < lipides
Rapidité d’intervention : ATP-CP > glucides, anaérobie > glucides, aérobie > lipides
Puissance : ATP-CP > glucides, anaérobie > glucides, aérobie > lipides

17
Q

Interactions entre les 3 systèmes énergétiques

A

• Tous les 3 systèmes interagissent pour toutes les activités sportives
– Aucun ne contribue à 100%
– Un système domine souvent pour une tâche donnée
• Plus de coopération lors des périodes de transition entre les systèmes
Contribution de l’un ou l’autre des 3 systèmes est déterminée par
- La durée de l’exercice
- L’intensité de l’exercice
- La disponibilité en oxygène
La somme des contributions des 3 systèmes à l’exercice = 100%
La contribution des phosphagènes + des glucides anaérobie et aérobie + des lipides = 100% de l’énergie à refaire l’ATP
Dominance temporaire de l’un ou l’autre des 3 systèmes

18
Q

Capacité oxydative musculaire

A

Capacité oxydative musculaire (QO2) est une mesure de la capacité maximale du muscle à utiliser de l’oxygène

  • Activité optimale des enzymes oxydatives (celles du …) diffère entre les muscles
  • Activité enzymatique oxydative prédit la capacité oxydative musculaire
  • Enzymes cibles pour mesurer la capacité oxydative: succinate déhydrogénase et citrate synthétase
  • Entraînement en endurance
  • Composition type des fibres musculaires et nombre de mitochondries (Type I vs type II)
19
Q

Type de fibres et entraînement en endurance

A

• Fibres de type I : capacité oxydative plus grande
– Plus de mitochondries
– Concentration plus élevée d’enzymes oxydatives
– Fibres de type II avec production d’énergie glycolytique, plus faible c.o.
• Entraînement en endurance
– Améliore la capacité oxydative des fibres de type II
– Plus et plus grosses mitochondries
– Plus d’enzymes oxydatives / mitochondrie

20
Q

Besoins en O2 du muscle

A

• Avec intensité qui augmente , demande en ATP augmente
• En réponse
– aug. du taux de production oxydative ATP
– aug. en apport en O2 par les poumons
– aug.de livraison en O2 par le coeur et les vaisseaux
• Storage en O2 limité—use it or lose it
• O2 qui transite par les poumons, bonne estimation de ce qui est utilisé en O2 par le muscle

21
Q

2 types de phosphorylation

  • de substrat
  • oxydative
A

La phosphorylation au niveau du substrat a lieu lorsqu’un groupement phosphate riche en énergie est transféré directement du substrat à l’ADP pour former l’ATP. Cette réaction se déroule à la fois dans le cytoplasme et dans la matrice mitochondriale.
La phosphorylation oxydative, qui se déroule dans les mitochondries, est assurée par des protéines de transport d’électrons; celles-ci jouent le rôle de «pompes», créant ainsi un gradient de protons de part et d’autre de la membrane mitochondriale interne
L’énergie qui alimente cette pompe est celle qui est libérée par l’oxydation des molécules de nutriments via NADH et FADH2.
Lorsque les ions H+ refluent passivement vers la matrice de la mitochondrie par l’intermédiaire de l’ATP synthétase, une partie de l’énergie de leur gradient sert à lier les groupements phosphate à l’ADP.

22
Q

Oxydation des glucides : Survol

A

• Stage 1: Glycolyse (dans sarcoplasme)
Au cours de la glycolyse, chaque molécule de glucose est dégradée en deux molécules d’acide pyruvique dans le cytosol
• Stage 2: Cycle de Krebs (dans mitochondries)
Lesmoléculesd’acidepyruvique pénètrent alors dans la matrice mitochondriale, où le cycle de Krebs les décompose en CO2
Pendant la glycolyse et le cycle de Krebs, la phosphorylation au niveau du substrat produit de petites quantités d’ATP
• Stage 3: Chaîne de transport des électrons (CTÉ) ou phosphorylation oxydative (dans mitochondries)
Les électrons riches en énergie captés par les coenzymes sont transférés à la CTÉ située dans la membrane des crêtes
La CTÉ effectue la phosphorylation oxydative, qui produit la plus grande partie de l’ATP obtenue à l’issue de la respiration cellulaire.

23
Q

Oxydation des glucides : Chaîne de transport des électrons ( 1 )

A
  • Hydrogène produit par glycolyse et cycle de Krebs
  • Hydrogène H2 ou 2é + 2H+
  • Les H2, dont leur composant H+ et électrons sont acheminés vers la CTÉ par des transporteurs : NADH et FADH2
  • COENZYMES (transporteur, navette) dérivées de vitamines du groupe B, niacine et flavine
    • NADH : Nicotinamide adénine dinucléotide
    • FADH2: Flavine adénine dinucléotide
    *Maintien du nombre d’électron d’hydrogène doit resté relativement stable pour le bon fonctionnement des cellules (sinon perturbation du pH)
24
Q

Oxydation des glucides : CTE ( 2 )

A
  • Dans la CTÉ, les atomes d’hydrogène (H+ ou protons et électrons é) enlevés aux NADH et FADH2 sont combinés à l’oxygène moléculaire pour former de l’eau
  • Le gradient de H+ transporté jusqu’à l’ATP synthétase transforme en énergie qui sert à lier les groupements Pi aux ADP, produisant ainsi ATP
  • ADP + Pi + Énergie = ATP
  • La phosphorylation oxydative se déroule en 2 phases
25
Q

Oxydation des glucides : CTE ( 3 )

2 phases

A

Phase 1: système de transport des électrons
La chaîne de transport des électrons crée un gradient de protons (H+) de part et d’autre de la membrane interne mitochondriale avec les électrons riches en énergie qui ont été libérés des coenzymes (NADH et FADH2 ) venant des nutriments

NADH = NAD+ + H+ + 2é 
FADH2 = FAD + 2H+ + 2é

Phase 2: formation d’ATP
Le processus chimiosmotique (gradient électrochimique de protons ou H+) utilise l’énergie du gradient de protons pour reformer de l’ATP par l’enzyme ATP synthétase
2.5 par NADH
1.5 par FADH

26
Q

Mécanisme de phosphorylation oxydative

A

Courant d’électrons dans les complexes enzymatiques de la chaîne de transport des électrons pendant le transfert vers l’oxygène de deux électrons provenant du NAD+ réduit. La coenzyme Q (ubiquinone) et le cytochrome c sont mobiles et agissent comme transporteurs entre les complexes. Comme la FADH2 se débarrasse de ses atomes d’hydrogène en les donnant au complexe II, le petit complexe situé juste après le premier complexe enzymatique, son oxydation permet de capter une quantité moindre d’énergie.

27
Q

Oxydation des glucides : complet

A
  1. Acide pyruvique de la glycolyse est transformé en acétyl coenzyme A (Acétyl CoA).
  2. Acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs et forme 2 ATP (1 ATP/Acétyl CoA), du CO2 et des hydrogène.
  3. Hydrogène produits sont transportés par 2 coenzymes (NAD+: nicotinamide adénine dinucléotide et le FAD: flavine adénine dinucléotide) jusqu’à la chaîne de transport des électrons (CTÉ).
  4. Dans la CTÉ, les NADH et FADH2 libèrent leur hydrogène et électrons. Les é se combinent à l’oxygène qui avec les ions H+ pour en faire de l’eau. Le gradient H+ active l’ATP synthétase pour refaire de l’ATP
    2H+ + 2é +1⁄2 O2 = H20
    ADP + Pi + Énergie = ATP
  5. Une molécule de glucose du glycogène musculaire peut reformer jusqu’à 33 molécules d’ATP. Ratio 1 pour 33 ou ratio 1 pour 32
28
Q

Oxydation des lipides : beta-oxydation

A

La beta-oxydation, première étape mitochondriale pour l’oxydation des lipides
Cette réaction coupe la chaîne de lipides en Acétyl-CoA, et contribue à la formation de NADH et FADH2 qui rejoindront la CTÉ pour en refaire de l’ATP

Solde net ATP = (n/2-1)4 + ((n/2)10) – 2 – 2x
ou n = nbre de carbone dans la chaîne et x = nbre de double lien
 (n/2-1) nombre de beta -oxydation nécessaire pour faire des Acétyl CoA, selon nombre de carbone dans la chaîne d’acide gras libre
La beta-oxydation contribue à refaire 4 ATP, par ses NADH et FADH2

29
Q

Système oxydatif

A

• Aérobie
• Solde ATPs: selon le substrat initial
– 32 à 33 ATPs/1 glucose (glucides)
– 100+ ATPs/1 AGL (lipides)
• Durée: fournisseur officiel pendant plusieurs heures
• Système le plus complexe de trois systèmes bioénergétiques
• Se déroule strictement dans les mitochondries

30
Q

Oxydation des glucides : glycolyse revisitée

A

• Glycolyse se déroule avec ou sans utilisation d’O2
– Solde ATPs idem à la glycolyse anaérobie
– Étapes idem à la glycolyse anaérobie mais en présence d’ O2
– L’utilisation d’oxygène détermine seulement la destinée du produit final i.e. de l’acide pyruvique.
– Acide pyruvique = Acétyl-CoA, entre dans le cycle de Krebs

31
Q

Glycolyse anaérobie ou aérobie?

A

La glycolyse est identique en absence ou en présence d’oxygène. La présence d’oxygène détermine seulement la destinée du produit final i.e. de l’acide pyruvique.
Sans utilisation d’oxygène:
acide pyruvique = acide lactique
Avec utilisation d’oxygène:
acide pyruvique = acétyl-CoA
G.Brooks a identifié que ce n’est pas la disponibilité en oxygène, mais plus la vitesse des besoins en ATP qui influence la formation d’acide lactique ou acétyl-CoA.
Si besoins lents : glycolyse aérobie donc l’acide pyruvique = Acétyl-CoA. Besoins rapides : glycolyse anaérobie donc l’acide pyruvique = acide lactique

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