QCM : Bioénergétique et thermorégulation — 46 questions

Explication

L’organisme échange matière et énergie par le tube digestif, les appareils respiratoire et urinaire, le système circulatoire et la peau. L’appareil urinaire ne constitue donc pas la principale voie d’échange, tandis que le système nerveux n’est pas cité parmi ces voies.

Explication

La respiration échange du dioxygène et du dioxyde de carbone au niveau alvéolaire. Elle humidifie et réchauffe généralement l’air inspiré, ce qui entraîne une perte d’eau et un efflux calorique vers l’extérieur, non un apport interne.

Explication

La peau entraîne des pertes d’eau par évaporation et transpiration. Elle provoque une perte calorique lorsque l’extérieur est plus froid et un apport calorique lorsqu’il est plus chaud.

Explication

L’énergie humaine existe sous forme thermique ou calorique, mécanique et biochimique. L’énergie mécanique concerne notamment le mouvement ou les liaisons, tandis que l’ATP constitue une forme de stockage biochimique; les échanges gazeux ne définissent pas cette énergie.

Explication

ATP signifie adénosine triphosphate et désigne la molécule énergétique de prédilection des cellules. Les lipides, glucides et protides sont plutôt des précurseurs ou des réserves, et ne sont pas identiques à l’ATP.

Explication

L’ordre de mobilisation est glucidique, puis lipidique, puis protidique. Les réserves protidiques ne précèdent donc pas les glucides, et la séquence ne commence pas par les lipides.

Explication

Les réserves glucidiques sont utilisées immédiatement et peuvent s’épuiser en moins d’un jour. Après 24 heures, les lipides sont mobilisés lorsque les glucides deviennent insuffisants; ils ne deviennent donc pas insuffisants avant eux.

Explication

La filière anaérobie ne nécessite pas d’oxygène. Les processus oxydatifs consommant du dioxygène caractérisent la filière aérobie, tandis que la filière anaérobie peut utiliser l’ATP, la phosphocréatine, la glycolyse et certaines étapes du cycle de Krebs.

Explication

La filière aérobie comprend les processus énergétiques nécessitant de l’oxygène et conduisant à la respiration cellulaire. Sa consommation de dioxygène la distingue de la filière anaérobie, qui fonctionne sans oxygène.

Explication

Chez l’homme, la filière aérobie est privilégiée car elle fournit plus d’énergie que la filière anaérobie. Les affirmations inversant cette comparaison sont donc incorrectes.

Explication

Les dépenses minimales sont obligatoires et participent au métabolisme basal. Les dépenses contingentes dépendent du contexte ou de l’état physiologique. Les exercices musculaires relèvent des dépenses contingentes, tandis que celles-ci ne constituent pas la base obligatoire du métabolisme basal.

Explication

La vie végétative de repos représente 60 % de la dépense basale et inclut notamment le travail cardiaque ainsi que les sécrétions digestives et hormonales. La valeur de 20 % correspond à d’autres composantes, et les exercices musculaires sont des dépenses contingentes.

Explication

Les transports ioniques transmembranaires représentent 20 % de la dépense basale. La pompe Na⁺/K⁺ ATPase hydrolyse l’ATP et déplace le sodium vers l’extérieur et le potassium vers l’intérieur, contre leurs gradients.

Explication

Pendant la contraction, la force augmente jusqu’à un plateau puis le muscle se relâche. L’ATP est consommé à chaque étape et permet la conversion de l’énergie biochimique en énergie mécanique. Sa consommation ne commence donc pas après le relâchement.

Explication

La production de calories accompagne l’activation, le maintien de la contraction et le relâchement musculaires. La restauration des réserves et la réparation des structures relèvent surtout du recouvrement de la dette d’O₂, et non de la production de calories décrite ici.

Explication

Le recouvrement de la dette d’O₂ est une phase anabolique qui synthétise l’ATP et ses précurseurs, reconstitue les stocks énergétiques, élimine les déchets et répare les organites ou tissus lésés. La conversion de l’énergie biochimique en énergie mécanique caractérise la contraction, non le recouvrement.

Explication

La mitochondrie est un organite intracellulaire ovoïde comprenant une membrane externe, une membrane interne portant des crêtes, un espace intermembranaire et une matrice. La matrice est délimitée par la membrane interne, tandis que l’espace intermembranaire se trouve entre les deux membranes.

Explication

La mitochondrie assure principalement la production aérobie d’ATP avec consommation de dioxygène et constitue le siège du cycle de Krebs et de l’hélice de Lynen. La glycolyse, en revanche, se déroule dans le cytosol, et non dans la mitochondrie.

Explication

La glycolyse se déroule dans le cytosol et transforme le glucose en deux molécules de pyruvate à trois carbones. En anaérobie, le pyruvate devient du lactate, tandis qu’en présence de la voie mitochondriale il peut être converti en acétyl-CoA. La conversion en acétyl-CoA n’est donc pas la voie anaérobie.

Explication

Le cycle de Krebs a lieu dans la matrice mitochondriale et utilise l’acétyl-CoA. Il produit de l’ATP ainsi que des équivalents réduits. L’espace intermembranaire n’est pas le compartiment où se déroule ce cycle.

Explication

Les complexes I à IV sont intégrés à la membrane interne mitochondriale et assurent le transport électronique. Le complexe V, correspondant à l’ATP synthase, ne transporte pas les électrons ; le complexe IV est le dernier transporteur et l’ATP synthase synthétise l’ATP.

Explication

Le NADH entre dans la chaîne au complexe I et le FADH₂ au complexe II. Les électrons progressent ensuite vers les complexes III et IV ; au complexe IV, l’oxygène terminal est réduit en eau. Le complexe II n’est donc pas le site d’acceptation final de l’oxygène.

Explication

Le transfert d’électrons par certains complexes pompe les protons de la matrice vers l’espace intermembranaire. Il en résulte une forte concentration de H⁺ dans l’espace intermembranaire et une concentration plus faible dans la matrice ; l’accumulation principale n’a donc pas lieu dans la matrice.

Explication

L’ATP synthase exploite le flux de protons et la force protomotrice pour phosphoryler l’ADP avec le phosphate inorganique. La réaction globale est $ADP + Pi \rightarrow ATP$ ; l’enzyme ne réalise donc pas ici une hydrolyse de l’ATP.

Explication

À l’état de couplage, les protons traversent l’ATP synthase, ce qui favorise la production d’ATP et génère peu de chaleur. La dissipation ne se fait pas en dehors de l’ATP synthase et ne diminue pas la synthèse d’ATP ; elle inhibe plutôt la chaîne respiratoire.

Explication

Le découplage dissipe le gradient protonique en dehors de l’ATP synthase. Il diminue donc la production d’ATP, augmente fortement la chaleur produite et active la chaîne respiratoire. Le passage des protons par l’ATP synthase correspond au couplage.

Explication

La respiration dépend du rapport $\frac{[ATP]}{[ADP] \times [Pi]}$. Une concentration élevée d’ATP matriciel exerce une inhibition, tandis qu’une concentration élevée d’ADP stimule la respiration. Une hausse isolée d’ATP augmente ce rapport au lieu de le diminuer.

Explication

Un agent découplant désolidarise la dissipation du gradient de protons de la synthèse d’ATP. Il permet donc une dissipation indépendante de l’ATP synthase et réduit le couplage entre gradient protonique et phosphorylation. Il ne renforce pas la dépendance envers l’ATP synthase.

Explication

Les agents découplants dissocient la dissipation du gradient de protons transmembranaire mitochondrial de la synthèse d’ATP. Ils perturbent donc le couplage et permettent une dissipation qui n’est pas nécessairement convertie en ATP ; ils ne renforcent pas ce couplage.

Explication

Les agents découplants augmentent la conductance de la membrane interne aux ions H⁺ et accélèrent la respiration mitochondriale sans augmenter la production d’ATP. La dissipation protonique accroît la thermogenèse, et non sa diminution ; elle ne rend pas non plus la membrane moins perméable.

Explication

UCP1, ou thermogénine, se trouve dans la graisse brune. Elle est particulièrement présente chez le nouveau-né, mais existe également chez l’adulte. Les muscles striés cardiaques sont associés à UCP3 dans les données fournies.

Explication

Les espèces réactives de l’oxygène sont centrées sur l’oxygène, très réactives et pro-oxydantes. Elles peuvent avoir des effets bénéfiques ou délétères, tandis que les antioxydants limitent leur oxydation.

Explication

Au repos, 100 atomes d’oxygène conduisent à la production de 2 à 4 espèces réactives, soit une faible fraction. L’exercice peut augmenter cette production, contrairement à l’estimation de 20 à 40 espèces ou à une indépendance vis-à-vis de l’oxygène consommé.

Explication

Le radical superoxyde et le radical hydroxyle sont des espèces radicalaires. Le peroxyde d’hydrogène est une espèce non radicalaire contenant de l’oxygène.

Explication

L’excès d’espèces réactives peut oxyder les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques. Il peut notamment provoquer une peroxydation lipidique et une perte de structure ou de fonction moléculaire, et non un renforcement moléculaire.

Explication

La thermorégulation regroupe les processus qui maintiennent la température interne dans des limites normales malgré le niveau métabolique ou la température ambiante. La production de chaleur seule correspond à la thermogenèse, et non à l’ensemble de la thermorégulation.

Explication

L’hypothalamus intègre les informations nécessaires à la thermorégulation. Les thermorécepteurs fournissent les informations thermiques, mais ne constituent pas le centre intégrateur.

Explication

La température du noyau thermique est normalement comprise entre 36,5 et 37,5 °C au niveau du tronc et de la tête. Les autres intervalles ou la localisation aux extrémités ne correspondent pas à cette définition.

Explication

Le rayonnement dépend du gradient thermique. Au-dessus de 37 °C à l’extérieur, l’organisme gagne des calories, tandis qu’en dessous de 37 °C il en perd; ce transfert ne nécessite pas de contact direct.

Explication

La conduction est un transfert d’énergie cinétique de proche en proche entre deux corps en contact. Un fluide en mouvement caractérise la convection, le changement d’état de l’eau l’évaporation, et l’émission radiative le rayonnement.

Explication

La convection implique un fluide en mouvement échangeant de l’énergie avec une paroi solide et entraîne le plus souvent une perte de calories. Le contact entre corps immobiles relève de la conduction, tandis que le changement d’état de l’eau relève de l’évaporation.

Explication

L’évaporation est une perte de calories liée au passage de l’eau liquide à la vapeur. Elle intervient notamment par la transpiration et la respiration, et ne correspond pas à un passage vers l’état liquide ni principalement à l’eau respiratoire.

Explication

Entre 22 et 28 °C, un individu nu, allongé et au repos maintient une température centrale de 37 °C sans dépense énergétique supplémentaire. Cette situation repose sur l’équilibre entre production et déperdition thermique. Les autres propositions modifient les conditions de définition ou confondent neutralité thermique et normothermie.

Explication

La normothermie, ou euthermie, s’étend de 10 à 35 °C. Sous 10 °C, une hypothermie peut apparaître, tandis qu’au-delà d’environ 35 °C une hyperthermie est définie. La zone 22–28 °C correspond à la neutralité thermique et non à toute la normothermie.

Explication

En dessous de 22 °C, l’organisme réduit la thermolyse et stimule la thermogenèse. Lorsque la température descend sous environ 10 °C, la température centrale diminue malgré ces efforts, ce qui correspond à une hypothermie. Les autres propositions inversent les mécanismes ou le terme clinique.

Explication

La vasoconstriction périphérique diminue le débit sanguin de l’enveloppe thermique, ce qui limite les échanges avec l’extérieur. Elle augmente ainsi l’isolation cutanée et réduit le refroidissement central. Une augmentation du débit cutané produirait l’effet inverse et ne décrit pas ce mécanisme.