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2.3 – Énergie et
activité musculaire
Chapitre 5
p. 95 - 107
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Objectifs:

Prendre conscience des processus chimiques de base
utilisés par le corps humain pour produire l’énergie dans
les muscles.

Comprendre les trois systèmes énergétiques du corps
humain.

Comprendre les effets de l’entraînement et de l’exercice
sur les systèmes énergétiques.
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Production d’énergie pour la
contraction musculaire

L’énergie utilisée par le corps humain provient de la dégradation de
nutriments complexes tels que les glucides, les lipides et les protéines.

Le résultat de la dégradation de ces nutriments est la production de
molécules d’adénosine-triphosphate (ATP).

L’ATP procure l’énergie indispensable aux fonctions corporelles.
Dégradation de
Transporteur d’énergie
Glucides
Lipides
Processus biochimique
Contraction musculaire
ATP
Thermorégulation
Digestion
Protéines
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Cycle ATP
(a) Dégradation de l’ATP
(b) Phosphorylation
(c) Resynthèse de l’ATP
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(a) Dégradation de l’ATP
ATP
+ H2 O
ADP
+ Pi + énergie
1. Hydrolyse des groupements phosphates instables de la
molécule ATP par H2O.
2. Une molécule de Phosphate (Pi) est libérée de l’ATP
(ATP
ADP).
3. De l’énergie est libérée (38-42 kJ, or 9-10 kcal/mol ATP).
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(b) Phosphorylation
1. L’énergie libérée grâce à la dégradation de l’ATP peut être
utilisée par le corps quand un groupement Pi est transféré à une
autre molécule (phosphorylation).
Molécule
+ Pi
Énergie pour la contraction musculaire
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(c) Resynthèse de l’ATP
ADP
+ Pi + Énergie
ATP
1. Les réserves musculaires d’ATP s’épuisent très rapidement et
l’ATP doit être régénérée.
2. L’ATP est fabriquée par recombination d’ADP et de Pi.
3. La régénération de l’ATP nécessite une addition d’énergie
(obtenue par la dégradation des nutriments).
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Les systèmes énergétiques
(a) Le système du phosphate à haute énergie
(b) Le système d’acide lactique
(c) Le système d’oxygène
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Le rôle des trois systèmes énergétiques dans les sports de compétition
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Le système du phosphate à haute
énergie
Source énergétique :
Réserves d’ATP, CP
Durée de l’activité :
7-12 s
Événement sportif :
Haltérophilie, saut en hauteur, saut en
longueur, 100 m sprint, 25 m de natation
Avantages :
Production d’une très grande quantité
d’énergie sur une courte durée
Facteurs limitants :
Concentration initiale de créatine
phosphates (ATP, CP)
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Le système du phosphate à haute énergie
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L’entraînement du système du
phosphate à haute énergie
(a) Entraînement par intervalles :
- Augmentration de 20% des réserves de CP (créatine
phosphate).
- Pas de changement des réserves d’ATP.
- Augmentation de la fonction ATPase (ATP  ADP+Pi).
- Augmentation de la fonction CPK (créatine
phosphokinase) (la CPK casse la molécule de CP et
permet la resynthèse d’ATP).
(b) Entraînement au sprint :
- Augmentation des réserves de CP pouvant atteindre 40%.
- Augmentation de 100% des réserves d’ATP au repos.
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Le système d’acide lactique
Source énergétique :
Réserves de glycogène, glucose sanguin
Durée de l’activité :
12 s – 3 min
Événement sportif :
800 m piste, 200 m natation, courses de
ski alpin, 1500 m patinage de vitesse
Avantages :
Capacité à produire de l’énergie malgré
une insuffisance d’oxygène
Facteurs limitants :
Fabrication d’acide lactique,
fabrication d’H + ions (baisse du pH)
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Le système d’acide lactique
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Glycolyse



Processus biochimique qui libère de l’énergie sous
forme d’ATP à partir de glycogène et de glucose
Processus anaérobique (en absence d’oxygène)
Les produits de la glycolyse (par molécule de
glycogène) :
- 2 molécules d’ATP
- 2 molécules d’acide pyruvique

Résidus de la glycolyse (par molécule de glycogène) :
- 2 molécules d’acide lactique
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Les voies métaboliques complexes de la glycolyse
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Seuil anaérobie



Durant l’exercice, intensité qui déclenche l’augmentation de la
concentration sanguine en acide lactique.
Moment durant l’exercice à partir duquel une personne ressent un
inconfort ou une sensation de brûlure dans le muscle.
L’acide lactique est utilisé pour collecter le pyruvate et les ions
hydrogènes jusqu’à ce qu’ils puissent être transformés par le système
aérobie.
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Le système d’acide lactique (suite)

S’enclenche quand :
– les réserves de composants de phosphate à
haute énergie tombent à un niveau faible ;
– le taux de glycolyse est élevé et qu’il y a une
fabrication d’acide pyruvique.
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Les substrats du système d’acide lactique
 La
première source de
substrats sont les
glucides.
 Glucides
:
– Sources alimentaires
principales du glucose
– Principaux carburants
énergétiques du cerveau,
des muscles, du cœur et
du foie
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Dégradation et stockage des glucides
Glucides
complexes
Système
digestif
Glucose
Voies circulatoires
sanguines
Circulation du glucose
dans le corps
Glucose stocké
dans le sang
Glycogénèse
Glycogène
Glycogène stocké
dans muscles ou foie
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Les effets de l’entraînement sur le
système d’acide lactique

Le taux d’accumulation de l’acide lactique diminue chez le sujet
entraîné.

Ce taux peut être diminué en :
(a) réduisant le taux de production de lactate
- augmentation de l’efficacité du système aérobie oxydatif
(b) augmentant le taux d’élimination de lactate
- augmentation du taux de diffusion d’acide lactique de la part des muscles actifs
- augmentation de la circulation sanguine musculaire
- augmentation de la capacité à métaboliser le lactate dans le cœur, le foie et les fibres
musculaires au repos
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Le système d’oxygène
Source énergétique :
Glycogène, glucose, lipides, protéines
Durée de l’activité :
> 3 min
Pratique sportive :
Marcher, faire un footing, nager, monter les
escaliers
Avantages :
Apport important d’énergie pendant une
longue durée, élimination de l’acide lactique
Facteurs limitants :
Fonction pulmonaire, flux sanguin max.,
disponibilité en oxygène, demande
excessive d’énergie
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Le système d’oxygène
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Le système d’oxygène

Le plus important système d’énergie du corps humain.

Le niveau de lactate sanguin demeure relativement faible
(3-6 mmol/L bl).

Source principale d’énergie (70-95%) pour un exercice
d’une durée supérieure à 10 minutes, à condition que :
a) le muscle actif possède suffisamment de mitochondries pour
répondre aux exigences énergétiques ;
b) un apport suffisant d’oxygène soit acheminé vers la mitochondrie ;
c) les enzymes ou les produits intermédiaires ne limitent pas le taux
de production d’énergie du cycle de Krebs.

Source principale d’énergie pour un exercice éxécuté à une
intensité inférieure à celle du système d’oxygène.
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Le système d’oxygène

Deux voies : cycle de Krebs et chaîne de transport des électrons

Processus biochimique utilisé pour resynthétiser l’ATP en
combinant ADP et Pi en présence d’oxygène

A lieu dans les mitochondries (contenant enzymes et co-enzymes)

L’énergie libérée par 1 molécule de glucose est de près de 36
molécules d’ATP

L’énergie libérée par 1 molécule de lipide est de près de 169
molécules d’ATP

Résidus de cette réaction : dioxyde de carbone, eau
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Le cycle de Cori

L’acide lactique est acheminé vers le foie pour
être métabolisé en acide pyruvique et ensuite en
glucose.
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La puissance du système d’oxygène

Évaluée en mesurant le volume maximal d’oxygène pouvant être
consommé pendant une certaine période de temps

Cette mesure est appelée puissance aérobie maximale ou VO2 max
(ml/min/kg)

Facteurs contribuant à l’augmentation de la puissance aérobie :
sanguin
et du
a) volume d’oxygène artériel (CaO2)
- dépend d’une ventilation adéquate et de la capacité de
transport d’O2 du sang
b) rendement cardiaque (Q = HR x volume systolique)
- accru par l’augmentation du travail du cœur et un flux
périphérique accru
c) extraction d’oxygène (a-v O2 diff)
- dépend du taux de diffusion d’O2 depuis les capillaires
taux d’utilisation d’O2
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Les substrats du système d’oxygène

Glucides ( glycogène et glucose) et lipides
(triglycérides et acides gras)

Lipides :
– Se trouvent dans les produits d’alimentation quotidienne :
produits laitiers, viandes, matières grasses, noisettes et
certains légumes
– Plus grande réserve d’énergie corporelle, protègent les
organes vitaux, protègent le corps du froid et servent au
transport des vitamines
– Chaque gramme de lipides contient 9 calories d’énergie
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Les effets de l’entraînement sur le
système d’oxygène

L’entraînement en endurance est la méthode d’entraînement la
plus efficace (répétition d’efforts de longue durée plusieurs fois
par semaine) :
- Augmente la vascularisation à l’intérieur du muscle
- Augmente le nombre et le volume des mitochondries dans les fibres
musculaires
- Augmente l’activité des enzymes (cycle de Krebs)
- Utilisation préférentielle des lipides plutôt que du glycogène durant l’exercice

L’entraînement en endurance augmente la puissance aérobie
maximale d’une personne sédentaire de 15 à 25% peu importe
son âge.

Une personne âgée s’adaptera plus lentement.
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Le rôle des trois systèmes énergétiques lors d’exercices de
différentes durées
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Questions à débattre:
1. Quelles sont les différences entre les trois systèmes énergétiques ?
2. Nommez un avantage et un inconvénient pour chacun des trois
systèmes énergétiques.
3. Donnez un exemple d’activité ou de sport utilisant (a) le système du
phosphate à haute énergie, (b) le système de la glycolyse anaérobie et
(c) le système de la glycolyse aérobie, comme source principale
d’énergie (un sport pour chaque système d’énergie).
4. Quelle est la plus importante source de carburant de l’organisme pour
tous les types de production d’énergie, une substance aussi connue
comme la « devise énergétique » de l’organisme ?
5. Distinguez les notions suivantes : la dégradation de l’ATP et la
resynthèse de l’ATP.
6. Décrivez les méthodes d’entraînement les plus efficaces pour chacun
des trois systèmes énergétiques.
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