Fiche de révision : Voies énergétiques et consommation d’oxygène

📋 Plan du Cours

1. Énergie et travail musculaire
2. Homéostasie et métabolisme
3. Principes de thermodynamique
4. Travail et rendement énergétique
5. Nutrition et familles de nutriments
6. Glucides, lipides et protides
7. Énergie des aliments
8. Métabolisme et dépenses énergétiques
9. Voies énergétiques musculaires
10. Voie anaérobie lactique
11. Métabolisme énergétique aérobie
12. Consommation d’oxygène et transport des gaz
13. Transport de l’oxygène et du dioxyde de carbone
14. Débit cardiaque et consommation d’oxygène
15. Structure et contraction du muscle squelettique

📖 1. Énergie et travail musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Nutrition : Ensemble des processus biologiques d’assimilation et de désassimilation des aliments assurant conservation, développement, maintien de la température constante chez les homéothermes, fonctionnement normal des organes et couverture des besoins énergétiques ; elle désigne aussi l’apport d’aliments à l’organisme.
• Bioénergétique : Étude des transformations d’énergie et des échanges de matière qui rendent possibles les processus vitaux.
• Physiologie : Science qui étudie les phénomènes physiques et chimiques subis par les organismes vivants au cours de leur vie.
• Énergie cinétique : Énergie liée au mouvement et valant $E_c = \frac{1}{2}mv^2$.
• Énergie potentielle gravitationnelle : Énergie liée à la position en hauteur et valant $E_p = mgh$.

★ À maîtriser

• Un organisme vivant prélève et rejette notamment :

  • des nutriments
  • de l’eau
  • de l’oxygène
  • du CO₂
  • des déchets métaboliques
  • de la chaleur

• L’énergie chimique stockée chez l’animal comprend l’ATP, la phosphocréatine, l’ADP et des réserves lipidiques et glucidiques provenant de l’alimentation.

• L’énergie chimique issue de l’ATP est convertie par la contraction musculaire en énergie mécanique, qui permet notamment le travail mécanique et le travail chimique de création de molécules.

Compléments

• La physiologie étudie notamment :

  • la digestion
  • la reproduction
  • la croissance
  • le métabolisme énergétique
  • la respiration

• L’utilisation des nutriments contribue à :

  • la croissance
  • l’entretien de l’organisme
  • le fonctionnement de l’organisme

• Lors d’un saut, l’énergie cinétique se transforme en énergie potentielle pendant l’ascension, l’énergie potentielle est maximale au sommet, puis elle se reconvertit en énergie cinétique pendant la descente ; à l’immobilisation, l’énergie cinétique est nulle et l’énergie potentielle est minimale.

💡 Astuce mémo

La matière occupe un volume et possède une masse ; l’énergie se reconnaît à ses effets sur la matière.

📖 2. Homéostasie et métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Maintien de grandeurs physico-chimiques régulées malgré les perturbations internes ou externes.
• Métabolisme : Ensemble des transformations moléculaires et des transferts d’énergie qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l’organisme vivant.
• Catabolisme : Transformation ou élimination de substances par l’intervention d’enzymes, avec dégradation de grosses molécules en molécules plus petites et libération d’énergie.
• Anabolisme : Processus permettant à la cellule de synthétiser les substances indispensables à sa vie et à sa fonction à partir de matériaux absorbés du milieu extérieur et d’énergie issue du catabolisme ou provenant de l’extérieur.

★ À maîtriser

• Les grandes fonctions qui contribuent à ces échanges sont les fonctions :
  • respiratoire
  • circulatoire
  • cardiaque
  • digestive
  • rénale

📌 Le métabolisme comprend le catabolisme, qui dégrade les molécules, et l’anabolisme, qui réalise leur synthèse.

Compléments

• La température corporelle interne et la glycémie sont des exemples de grandeurs régulées par homéostasie.

• Les réactions cataboliques sont des oxydations ou des déshydrogénations thermodynamiquement favorables et exoénergétiques.

💡 Astuce mémo

Catabolisme : dégradation et libération d’énergie ; anabolisme : synthèse et besoin de matériaux et d’énergie.

📖 3. Principes de thermodynamique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction exergonique : Réaction qui s’effectue spontanément sans intervention extérieure et libère de l’énergie.

★ À maîtriser

• Le premier principe de la thermodynamique affirme que l’énergie totale d’un système isolé reste constante et que l’énergie se transforme ou se transmet sans être créée ni détruite. - Lavoisier

• Le deuxième principe de la thermodynamique indique que l’énergie se dégrade au fur et à mesure de ses transformations et que l’entropie mesure le désordre d’un système.

📐 Formule - L’oxydation d’une mole de glucose s’écrit $\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6\ O_2 \rightarrow 6\ CO_2 + 6\ H_2O + énergie}$ et libère 685 kcal par mole ainsi que de la chaleur.

📌 Une réaction endergonique nécessite un apport supplémentaire d’énergie pour pouvoir s’effectuer, et toutes les réactions de l’anabolisme sont endergoniques.

Compléments

• Dans un système, les transformations d’énergie augmentent le désordre et la chaleur se disperse dans l’environnement ; rétablir de l’ordre nécessite un apport d’énergie extérieur.

• L’énergie libre peut fournir trois types de travail :

  • un travail mécanique de contraction musculaire
  • un travail chimique de biosynthèse de molécules cellulaires
  • un travail de transport de substances dans les liquides intra- et extracellulaires

• Une réaction exergonique se caractérise par une diminution de l’énergie libre de Gibbs (ΔG < 0).

💡 Astuce mémo

Transformer l’énergie augmente le désordre et dissipe une partie de l’énergie sous forme de chaleur.

📖 4. Travail et rendement énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Rendement net : Le rapport entre le travail réalisé en watts et la dépense énergétique totale diminuée de la dépense de repos.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le travail mécanique est le produit de la force par le déplacement : $W = F \times d$.

• Le rendement mécanique est le rapport entre l’énergie mécanique produite, exprimée en watts, et l’énergie dépensée.

• Pour des exercices réalisés à une puissance inférieure à 50 % de la puissance maximale, le rendement net est de l’ordre de 20 à 25 %.

Compléments

📐 Formule - Un joule par seconde équivaut à un watt : $1\,\mathrm{J\,s^{-1}} = 1\,\mathrm{W}$.

• Le rendement net diminue d’autant plus que l’énergie utilisée à l’exercice provient du métabolisme anaérobie.

• Le rendement net tend vers zéro pour les activités statiques et est nul lors du frisson.

• Chez l’Homme, le rendement mécanique de la contraction musculaire est de 20 à 25 %, tandis qu’au moins les trois quarts de l’énergie chimique sont convertis en chaleur.

• La chaleur produite par l’exercice impose une thermorégulation dans certaines conditions, car l’hyperthermie peut nuire à la performance physique et l’ambiance chaude rend l’exercice plus difficile.

📖 5. Nutrition et familles de nutriments

🔑 Notions clés & Définitions

• Nutriments : Les composés organiques et minéraux nécessaires à l’organisme vivant pour assurer et entretenir la vie.
• Alimentation : L’ensemble des denrées incluses dans le régime diététique ou la manière de s’alimenter.

★ À maîtriser

📌 La nutrition étudie scientifiquement les aliments et leur impact sur la santé, tandis que la diététique applique ces connaissances pour promouvoir la santé et gérer des maladies par une alimentation adaptée, en intégrant aussi une dimension culturelle.

📌 Les nutriments énergétiques, ou macronutriments, comprennent les glucides, les lipides et les protides, tandis que les micronutriments comprennent les minéraux et les vitamines.

Compléments

• La nutrition désigne le processus d’assimilation et de désassimilation des nutriments.

• Certains nutriments énergétiques peuvent être stockés, notamment les glucides sous forme de glycogène et les lipides sous forme de triglycérides, contrairement aux protéines.

📌 Les minéraux présents à hauteur de 30 à 1 300 g dans l’organisme sont des macro-éléments, ceux présents à hauteur de 1 à 10 g sont des micro-éléments, et ceux présents à moins de 0,1 g sont des oligo-éléments.

• Les vitamines sont des substances organiques indispensables à la vie, impossibles à synthétiser de façon endogène, qui interviennent notamment comme cofacteurs de nombreuses enzymes dans des cycles métaboliques.

• Il existe 13 vitamines, présentes en quantités infimes, dans deux catégories : les vitamines hydrosolubles (B, PP, C) et les vitamines liposolubles (A, E, D, K).

📖 6. Glucides, lipides et protides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Des macromolécules constituées de chaînes de carbone et principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, avec parfois de l’azote, du phosphore ou du soufre.
• Amidon : Un glucide de réserve végétal élaboré par photosynthèse et accumulé dans les cellules sous forme de grains ; il constitue la source alimentaire de glucose la plus répandue.
• Glycogène : Un glucide de réserve propre aux cellules animales, stocké dans leur cytosol sous forme de grains et principalement dans le foie et les muscles chez l’Homme.
• Lipides : Des macromolécules constituées d’acides gras, composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, hydrophobes et insolubles dans l’eau mais solubles dans l’alcool et l’éther.

★ À maîtriser

• Les glucides ont trois fonctions principales :
  • fournir une énergie à court terme
  • mettre en réserve de l’énergie sous forme d’amidon ou de glycogène
  • constituer des structures comme la cellulose

📌 Les acides gras saturés n’ont pas de double liaison, les monoinsaturés en ont une et les polyinsaturés en ont plusieurs, notamment les oméga-3 et les oméga-6.

• Les protides sont des substances organiques azotées qui comprennent les acides aminés, les peptides jusqu’à 100 acides aminés et les protéines de plus de 100 acides aminés.

Compléments

• Chez l’Homme, une partie de l’amidon alimentaire végétal et du glycogène alimentaire animal est transformée en glycogène hépatique ou musculaire.

• La glycogenèse transforme le glucose en glycogène, la glycogénolyse dégrade le glycogène principalement en glucose-1-phosphate et la néoglucogenèse synthétise du glucose à partir d’autres nutriments.

📌 Les lipides simples sont des composés ternaires de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, tandis que les lipides complexes contiennent aussi de l’azote, du phosphore et éventuellement du soufre.

• Les lipides servent de constituants des membranes cellulaires, de matériaux de protection isolants, de transporteurs et fournisseurs d’énergie à long terme, de réserves énergétiques et de substances à rôle hormonal.

• Les triglycérides représentent 95 % des lipides de l’organisme.

• La séquence d’acides aminés définit les propriétés d’une protéine et peut exprimer l’information génétique.

• Les protides assurent notamment les rôles suivants :

  • rôle structural
  • transport
  • catalyse enzymatique
  • récepteurs membranaires
  • coagulation
  • mouvement par les protéines contractiles
  • défense immunitaire par les anticorps

📖 7. Énergie des aliments

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie brute : Chaleur produite par la combustion d’un gramme de cet aliment dans un calorimètre, en présence d’O₂, avec production de CO₂ et d’H₂O.
• Énergie métabolisable : Énergie brute diminuée des pertes fécales et urinaires, correspondant à l’énergie réellement assimilée.
• Énergie nette : Énergie métabolisable diminuée de la chaleur produite par le métabolisme des nutriments, et correspond à la valeur énergétique réelle.

★ À maîtriser

• Selon Atwater et Benedict (1899), l’énergie métabolisable vaut :
  • 4 kcal/g pour les glucides
  • 4 kcal/g pour les protéines
  • 9 kcal/g pour les lipides
  • 7 kcal/g pour l’alcool

Compléments

• Une kilocalorie équivaut à 1 000 calories, 4,1865 kJ et 0,207 L d’O₂.

• Un litre d’O₂ correspond à 20,17 kJ, soit 4,825 kcal.

💡 Astuce mémo

Brute : combustion ; métabolisable : pertes retranchées ; nette : chaleur métabolique retranchée

📖 8. Métabolisme et dépenses énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme de base : Énergie dépensée au repos, après au moins 12 heures de jeûne et en neutralité thermique, entre 20 et 25 °C.
• Métabolisme de repos : Comprend le métabolisme de base, la dépense liée au réveil et l’effet thermique des aliments.
• MET : Unité métabolique correspondant à une consommation d’oxygène de 3,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹, soit environ 0,26 L/min, et équivalant à 1 kcal·kg⁻¹·h⁻¹.
• Écart calorique : Différence entre les apports énergétiques et les dépenses énergétiques.

★ À maîtriser

• Le métabolisme de base moyen est d’environ 0,95 kcal·h⁻¹·kg⁻¹ chez la femme et 1 kcal·h⁻¹·kg⁻¹ chez l’homme, soit respectivement environ 1 300 et 1 600 kcal par jour.

• Le métabolisme de base varie avec l’âge (il diminue), le sexe (homme supérieur à femme), la puberté, la grossesse et l’allaitement, la taille, le surpoids ou l’obésité, les états pathologiques ou l’anxiété, et les conditions climatiques froides.

• La répartition de l’apport énergétique total est de :

  • 45 à 50 % de glucides
  • 35 à 40 % de lipides
  • 10 à 20 % de protéines

• La dépense énergétique totale se répartit en moyenne ainsi :

  • activité physique : environ 20 %, pouvant atteindre 70 %
  • métabolisme de base : 70 %
  • thermogenèse postprandiale : 10 %

• L’équilibre entre les apports alimentaires et les dépenses énergétiques maintient le poids stable et le niveau des réserves.

Compléments

📐 Formule - La surface corporelle en m² se calcule par $S = 0{,}202 \times P^{0{,}425} \times T^{0{,}725}$, où P est la masse en kilogrammes et T la taille en mètres.

📐 Formule - Les équations de Harris et Benedict (1919), en MJ·jour⁻¹, sont $MB_{femme}=2{,}741+0{,}0402P+0{,}711T-0{,}0197A$ et $MB_{homme}=0{,}276+0{,}0573P+2{,}073T-0{,}0285A$, où P est en kilogrammes, T en mètres et A en années.

📐 Formule - Les équations de Black et coll. (1996), en MJ·jour⁻¹, sont $MB_{femme}=0{,}963P^{0{,}48}T^{0{,}50}A^{-0{,}13}$ et $MB_{homme}=1{,}083P^{0{,}48}T^{0{,}50}A^{-0{,}13}$, où P est en kilogrammes, T en mètres et A en années.

• Le métabolisme de repos représente environ 75 à 90 % de la dépense énergétique totale.

• Les autres dépenses énergétiques comprennent : la thermorégulation, la digestion et l’utilisation des aliments, l’apport de substances telles que la caféine et la théophylline, l’activité physique

• Chez l’homme, une activité physique modérée correspond à une dépense de 3 000 à 3 500 kcal par jour et une activité intense à 3 500 à 7 000 kcal par jour.

• Lorsque l’activité physique est élevée, la part des glucides peut atteindre 60 % et celle des lipides être de 30 à 35 %.

📖 9. Voies énergétiques musculaires

★ À maîtriser

• Les réserves d’ATP sont très faibles : environ 5 mmol par kilogramme de muscle, soit 3 g/kg de muscle.

• Plus l’exercice se prolonge, plus la contribution des mécanismes aérobies augmente au détriment des mécanismes anaérobies.

• Lors d’un marathon, environ 100 % de l’énergie provient des mécanismes aérobies, tandis qu’un 100 m utilise 97 à 98 % d’énergie provenant des voies anaérobies.

• Les trois voies énergétiques sont :

  • la voie anaérobie alactique, ou voie des phosphagènes
  • la voie anaérobie lactique, ou glycolyse
  • la voie aérobie, à partir des glucides, des lipides ou des protéines

• La phosphocréatine transfère son phosphate à l’ADP pour produire de la créatine et de l’ATP selon $PCr + ADP \rightarrow créatine + ATP$.

• La voie anaérobie alactique fournit très rapidement de l’énergie sans délai de mise en jeu et sans apport supplémentaire d’oxygène.

Compléments

• Lors d’un marathon, environ 10 g d’ATP sont renouvelés chaque seconde.

• La dégradation de l’ATP par l’ATPase produit de l’ADP, du phosphate inorganique et de l’énergie : $ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + énergie$.

• L’adénylate kinase, appelée myokinase dans le muscle, permet de synthétiser de l’ATP à partir de deux ADP selon $2 ADP \rightarrow ATP + AMP$.

• La voie anaérobie alactique ne produit pas d’H⁺ de façon nette, mais entraîne une accumulation de Pi susceptible de contribuer à la fatigue.

• La voie anaérobie alactique est principalement utilisée lors de :

  • sprints courts, notamment sur 40 ou 60 m
  • sauts
  • lancers

📖 10. Voie anaérobie lactique

★ À maîtriser

• La glycolyse utilise le glucose, tandis que la glycogénolyse utilise le glycogène.

• Pour une mole de substrat, la glycolyse à partir du glucose fournit 2 ATP, tandis que la glycogénolyse à partir du glycogène en fournit 3.

• La lactate déshydrogénase transforme le pyruvate en lactate en consommant un proton selon la réaction $\text{Pyruvate} + \text{NADH} + \text{H}^+ \rightarrow \text{Lactate} + \text{NAD}^+$.

• L’hydrolyse de l’ATP pendant la glycolyse génère la majorité des ions H⁺ et favorise la baisse du pH pouvant conduire à l’arrêt de l’exercice.

Compléments

• En solution, l’acide lactique peut perdre un proton de son groupe carboxyle et devenir l’ion lactate.

• L’accumulation excessive de H⁺ et de Pi contribue à la fatigue musculaire.

• La fourniture significative d’énergie par la voie anaérobie lactique atteint son délai optimal après 10 à 15 secondes.

• La voie anaérobie lactique a une puissance inférieure à celle de la voie anaérobie alactique, mais une capacité supérieure.

• La voie anaérobie lactique peut fonctionner à régime maximal pendant environ 45 secondes et fournit de l’énergie pour des exercices brefs et intenses ne dépassant pas 2 minutes, comme les courses de 200 à 400 m.

• La voie anaérobie lactique fournit de l’énergie sans apport supplémentaire d’oxygène.

• Les glucides ingérés contribuent à constituer des stocks optimaux de glycogène musculaire et hépatique.

💡 Astuce mémo

Le lactate tamponne ; les H⁺ issus de l’hydrolyse de l’ATP acidifient.

📖 11. Métabolisme énergétique aérobie

★ À maîtriser

• À partir des glucides, le métabolisme aérobie associe la glycolyse dans le cytoplasme au cycle de Krebs et à la chaîne respiratoire dans les mitochondries.

• Pour une mole, la voie aérobie fournit 38 ATP à partir du glucose et 39 ATP à partir du glycogène.

• La voie aérobie libère l’énergie relativement lentement mais régulièrement, nécessite un apport supplémentaire en O₂ et ne provoque pas d’accumulation de H⁺ modifiant le pH.

Compléments

• À partir des lipides, le métabolisme aérobie associe la β-oxydation des acides gras dans la matrice mitochondriale au cycle de Krebs et à la chaîne respiratoire dans les mitochondries.

• La voie aérobie issue des protéines, peu utilisée, passe par le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire.

• Les glucides sont rapidement mobilisables, mais leurs réserves sont faibles ; le glycogène musculaire ne peut être utilisé qu’in situ.

• Les lipides sont utilisés lors d’exercices de longue durée, car la β-oxydation présente une latence et consomme davantage d’oxygène par mole d’ATP produite.

• Les protéines ont un rôle énergétique très modeste, mais une fonction mécanique prépondérante.

• La voie aérobie est principalement utilisée lors d’exercices dépassant 2 minutes.

• La voie anaérobie ATP-PCr présente une puissance maximale d’environ 0,7 seconde, limitée par les enzymes musculaires et le système neuromusculaire, puis une endurance d’environ 7 à 25–30 secondes, limitée par le stock de PCr.

• La glycolyse anaérobie présente une puissance maximale de 15 à 45 secondes, limitée par les enzymes glycolytiques, puis une endurance de 45 secondes à 2 minutes, limitée par les systèmes tampons tissulaires et sanguins.

• La voie aérobie présente une puissance maximale de 2 à 6 minutes, limitée par la circulation systémique et locale, puis une endurance au-delà de 6 minutes, limitée par les enzymes musculaires, les facteurs endocrines et le stock de glycogène.

📖 12. Consommation d’oxygène et transport des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémoglobine : Protéine principalement chargée du transport de l’O₂ dans l’organisme humain et située essentiellement à l’intérieur des globules rouges

★ À maîtriser

• L’oxygène rejoint les cellules depuis l’air ambiant par la ventilation, les poumons, le sang et le milieu interstitiel ; la respiration cellulaire consomme l’O₂ et produit du CO₂.

📐 Formule - La ventilation minute est le produit du volume courant par la fréquence respiratoire : $V_E = V_T \times F_r$.

Compléments

• Chez un sportif endurant, SV1 se situe au-delà de 55 % de la VO₂max et constitue un indice de l’endurance aérobie.

• SV2 correspond à un seuil d’inadaptation ventilatoire marqué par une hyperventilation et une respiration qui devient anarchique lorsque les H⁺ ne peuvent plus être neutralisés.

• L’hématocrite est le volume occupé par les hématies dans un volume donné de sang total et représente environ 45 %.

📌 L’anémie est définie par une diminution du taux d’hémoglobine, tandis qu’une baisse du nombre de globules rouges peut lui être associée sans constituer sa définition exacte.

• L’hémoglobine est constituée de 4 globines et de 4 molécules d’hème, chacune constituée d’un ion fer.

• Une carence en fer génère une anémie ferriprive.

💡 Astuce mémo

Air → poumons → sang → tissus → cellules

📖 13. Transport de l’oxygène et du dioxyde de carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Capacité de fixation de l’hémoglobine : La quantité maximale d’oxygène que l’hémoglobine peut transporter dans le sang.

★ À maîtriser

• Dans le sang, 2 % de l’O₂ est dissous et 98 % est combiné à l’hémoglobine sous forme d’oxyhémoglobine selon la réaction $\mathrm{O_2 + Hb \leftrightarrow HbO_2}$.

• La fixation de l’oxygène par l’hémoglobine suit une courbe en S et non une relation linéaire, ce qui permet de maintenir un transport important d’O₂ lorsque la fraction d’oxygène diminue.

• Dans le sang, 6 % du CO₂ est dissous, plus de 70 % entre en réaction pour former du bicarbonate et 24 % est combiné à l’hémoglobine sous forme de carbamino-hémoglobine.

Compléments

• L’hémoglobine normale est constituée essentiellement de la forme A, dont le taux maximal de transport est de 1,34 ml d’O₂ par gramme d’hémoglobine A.

• Avec un taux d’hémoglobine normal de 15 g/dl, la capacité de fixation de l’hémoglobine est de 20,1 ml d’O₂.

• La saturation de l’hémoglobine dépend de :

  • la pression partielle en O₂
  • du pH
  • de la température

• Dans le sang veineux, le transport d’oxygène reste significatif malgré une pression partielle en O₂ de 40 mmHg.

📐 Formule - La formation du bicarbonate suit les réactions $\mathrm{CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3}$ puis $\mathrm{H_2CO_3 \leftrightarrow HCO_3^- + H^+}$, la première étant associée à l’anhydrase carbonique.

📐 Formule - La carbamino-hémoglobine se forme selon la réaction $\mathrm{Hb.NH_2 + CO_2 \leftrightarrow Hb.NH.COOH}$.

💡 Astuce mémo

O₂ surtout lié à l’Hb ; CO₂ surtout transformé en bicarbonate

📖 14. Débit cardiaque et consommation d’oxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Différence artério-veineuse en oxygène : La différence entre les concentrations d’O₂ du sang artériel et du sang veineux.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le débit cardiaque est le produit du volume d’éjection systolique par la fréquence cardiaque : $Q = VES \times FC$.

📐 Formule - L’équation de Fick relie la consommation d’oxygène au débit cardiaque et à la différence artério-veineuse : $VO_2 = FC \times VES \times (CaO_2 - CvO_2)$.

📐 Formule - La VO₂max est calculée comme le produit de la fréquence cardiaque maximale, du volume d’éjection systolique maximal et de la différence artério-veineuse maximale en O₂ : $VO_{2max} = FC_{max} \times VES_{max} \times D(a-v)O_{2max}$.

Compléments

📌 La mésodiastole désigne la partie moyenne de la diastole, la télédiastole sa dernière partie et la protodiastole le commencement de la relaxation ventriculaire.

📐 Formule - La différence artério-veineuse en oxygène vérifie $DAV_{O_2} = CaO_2 - CvO_2$.

• La différence artério-veineuse en O₂ est de 4 à 5 ml au repos et atteint 15 à 16 ml à l’exercice, soit environ trois fois sa valeur de repos.

• La consommation d’oxygène s’exprime en L/min, en ml/min ou en ml/min/kg, et une consommation plus élevée permet de produire davantage d’ATP.

• La relation entre l’intensité de l’exercice aérobie et la consommation d’oxygène est linéaire, et la VO₂max correspond à la VMA ou à la PMA.

📖 15. Structure et contraction du muscle squelettique

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : L’unité contractile comprise entre deux lignes Z.

★ À maîtriser

• Les muscles striés squelettiques produisent le mouvement, maintiennent la posture, stabilisent les articulations et dégagent de la chaleur.

• Une fibre musculaire est une cellule cylindrique de 10 à 100 μm de diamètre et de 5 à 15 cm de longueur, présentant des bandes transversales claires et sombres.

• Selon la théorie du filament glissant de Huxley, lors de la contraction, les filaments fins d’actine glissent entre les filaments épais de myosine et la bande H disparaît.

• La contraction musculaire commence par un influx nerveux moteur et s’achève par le recaptage du calcium, qui permet le relâchement de la fibre.

Compléments

📌 Les muscles lisses se trouvent dans la paroi d’organes comme l’estomac, la vessie, l’utérus et les vaisseaux sanguins ; leur contraction dépend du système nerveux autonome et échappe au contrôle conscient.

• Les caractéristiques fonctionnelles du muscle strié sont :

  • l’excitabilité
  • la contractilité
  • l’extensibilité
  • l’élasticité

• Le sarcolemme est la membrane qui entoure la fibre musculaire et forme des invaginations appelées tubules T.

• Les myofibrilles sont les organites contractiles de la fibre musculaire ; elles représentent 80 % de la cellule et sont au nombre de 100 à 1 000 par cellule, parallèles à son axe.

• Le réticulum sarcoplasmique stocke les ions calcium dans la fibre musculaire.

• Lors du relâchement, les filaments fins se replacent, la bande I s’élargit et la bande H réapparaît.

💡 Astuce mémo

Nerf → ACh → calcium → actine-myosine