Transferts d'énergie : métabolisme

Métabolisme : Définition

Le métabolisme est défini comme l'ensemble des échanges physiques et chimiques qui permettent les transferts d'énergie et qui se déroulent dans l'organisme, incluant la croissance, la maintenance, les transformations physiques et chimiques. Le métabolisme implique deux processus fondamentaux : l'anabolisme défini comme le processus de construction (telle l'augmentation de la masse musculaire), et le catabolisme, processus de dégradation. Tous les gestes sportifs sont réalisés grâce à notre capacité à extraire l'énergie des nutriments (toute substance chimique utilisable par l'organisme sans digestion préalable), notamment les glucides, lipides, protides, que nous puisons dans notre alimentation pour la transférer aux protéines contractiles des muscles sollicités. La contraction musculaire n'est possible que par ce seul transfert d'énergie.

Les transferts d’énergie par l’adénosine triphosphate (ATP)

Les muscles ne peuvent pas directement extraire l'énergie utile à leur contraction à partir des aliments. Nous disposons d'un intermédiaire entre l'énergie libérée par les aliments et l'énergie nécessaire à la contraction musculaire. Cet intermédiaire est un composé phosphoré : L'ATP ou Adénosine Triphosphate dont la cassure libère l'énergie directement utilisable par la cellule musculaire. L'ATP : adénosine triphosphate est donc un véritable «intermédiaire énergétique» entre les muscles et les nutriments. Elle est indispensable à l'organisme puisqu'une cellule sans ATP meurt rapidement. La structure de I'ATP se compose de trois parties principales : (1) l'adénine, (2) le ribose, (3) trois phosphates liés. La formation de l'ATP se fait par la combinaison de l'adénosine diphosphate (ADP) et d'un phosphate inorganique (Pi) c'est-à-dire apporté par l'alimentation, cette association nécessitant une grande énergie . Une partie de cette énergie est stockée dans les liaisons chimiques entre l'ADP et le Pi. . Lorsque l'enzyme ATPase rompt cette liaison, l'énergie l'ATP est libérée. Cette énergie peut alors contribuer à réaliser un exercice bref, comme une simple détente verticale. Mais l'ATP sert surtout d'intermédiaire, de monnaie d'échange énergétique, entre les nutriments et le muscle. En étant synthétisée, l'ATP permettra donc de disposer immédiatement d'énergie pour la contraction musculaire, ces stocks baissant rarement grâce à la mobilisation d'autres composés phosphorés, molécules permettant de resynthétiser rapidement de l'ATP. Un véritable cycle de !'ATP s'opère, pouvant se résumer par la réaction suivante :

ATPase

ATP ________  ADP + Pi + Energie

Remarques:

Les réactions chimiques cellulaires permettent le transfert d'énergie dans le corps grâce à la cassure des liaisons chimiques {dites liaisons à haute énergie) entre les atomes des diverses molécules. On peut citer par exemple, la cassure du glucose (molécule à 6 atomes de carbone, 12 atomes d'hydrogène et 6 atomes d'oxygène : C6-H 12O6) en 6 molécules de dioxyde de carbone (CO2 et 6 molécules d'eau (H20) comme résultat des oxydations cellulaires (libération d'un atome d'hydrogène) au sein de la mitochondrie.

 

En effet, si le glucose a un haut niveau d'énergie libre , l'eau n'a aucun pouvoir calorique (c'est pourquoi les sportifs mettent des préparations à base de glucose dans leur boisson de ravitaillement pour les épreuves supérieures à 1 heure).

Les enzymes, protéines particulières, permettent d'accélérer ou de favoriser le déclenchement de ces réactions en évitant d'avoir recours à de l'énergie additionnelle.

Ainsi les enzymes diminuent l'énergie d'activation nécessaire au déclenchement de la réaction. Ils régulent aussi le cours de ces réactions et en contrôlent le déroulement, assurant de cette façon l'intégrité de l'organisme.

En général, une petite augmentation de la température corporelle permet une augmentation de l'activité des enzymes, d'où la nécessité d'un échauffement préliminaire à tout exercice maximal de moins de 2 heures. Au-delà, il est préférable de partir avec la température corporelle la plus basse possible puisque, la chaleur associée à la contraction musculaire pouvait s'accumuler et s'avérer être un facteur limitatif de la performance de longue durée. Le résultat de cette légère augmentation de température est donc une augmentation de la production d'ATP ceci grâce à l'accroissement de la vitesse des réactions chimiques catalysées par les enzymes. Au contraire, une baisse de la température corporelle a pour effet une baisse de l'activité enzymatique.

CONCLUSION

La présence de l'A.T.P. est la condition de travail musculaire. Or l'organisme ne dispose que d'une réserve extrêmement réduite d'A.T.P. Une simple marche pourrait totalement l'épuiser en une à deux minutes et l'exercice maximal en 1 à 2 secondes. Cependant même dans ce dernier cas, le niveau des réserves n'accuse qu'une discrète diminution au début de l'activité, et tend par la suite à se stabiliser à des valeurs très proches de celles du repos.

Ceci indique que la molécule d'A.T.P. est renouvelée au fur et à mesure qu'elle se dégrade.

Au cours de l'exercice, ce mouvement cyclique de dégradation et de synthèse est sous la dépendance de. trois processus complémentaires:

Le processus anaérobie alactique; Le processus anaérobie lactique; et le processus  aérobie.

Chacun d’entre eux se caractérise par:

  • - Un délai d’intervention
  • - Une puissance - Un rendement - Capacité
  • - Un rendement
  • - Facteurs limitants