CM2 (1)La filière Aérobie

(« F3 »: système économique)

– L1 S1 OUT050 –(C. Nicol, 2009-10)

C2 1000

La filière 3 : Aérobie (A)

1. La filière Aérobie 1.1. Fonction1.2. Substrats énergétiques

a) le carburantb) les combustibles

(Glucides, Lipides et Protéines)

F3� peu intense

� prolongé, économique

5000m10000m

marathon

1.1. Fonction: Fournir de l’E de façon ECONOMIQUE- exercices continus et prolongés (A:5000m N:1000m)

- exercices d’intensité irrégulière (sports collectifs)

P+

C+++

1500m

1.2. Substrats E:

a) Un carburant : c’est toujours l’ATP dont l’hydrolyse => E

• On distingue 3 familles de nutriments:

Glucides (sucres ou « hydrates de carbone »)

Lipides (gras, huiles et stéroïdes)

Protides (protéines , peptides et acides aminés )

b) Des combustibles de remplacement- apportés par l’alimentation (���� nutriments):

ORDINAIRE

Capacité illimitée…

• Tous sont composés d’atomes de:

� Carbone (C)

� Hydrogène (H)

� Oxygène (O)

<=> CHO

• Les protéines comportent en plus:

� Azote (N)

� Sels minéraux et oligo éléments

=> Urée (NH2)

• Apportés par l’alimentation

• Véhiculés par le système vasculaire

• Mis en réserves dans différents lieux (foie, muscles…)

=> Fonction: fournir de l‘E aux cellules���� être dégradés pour resynthétiser de l’ATP

Les glucides (CnH2nOn)

• Appelés de façon erronée « Hydrates de Carbone »:

� Composés …. n x (d’eau (H2O) & de carbone (C))

• On divise les glucides en :

a) Monosaccharides (1 sucre ���� Glucides simples)

b) Disaccharides (2 sucres)

c) Polysaccharides (nombreux sucres; ex: amidon)

nx2

• exemple: le glucose C6H12O6(« sucre »)

���� Glucides complexes

Coca-cola moyen : 44g

Coca-cola light : 0g

Coca-cola zéro : 0g

a) Monosaccharides ou « sucres » (..ose ���� sucre en grec)

Sucres à 6 carbones (hexoses )

Glucose (C 6H12O6)

Fructose (C 6H12O6)

Galactose (C 6H12O6)

Certains sucres ont 5 carbones = pentoses

� Directement utilisables

� Véhiculés dans le sang« glycémie »

c

c

c ccc

c

c

c ccc

c

cc c

cc

b) Disaccharides = monosaccharides liés deux à deux :

• Saccharose:glucose + fructose glucose-fructose + H 2O

(synthèse par déshydratation)

• Maltose : glucose - glucose

• Lactose : glucose - galactose

c) Polysaccharides

= polymères de glucoses (glu-glu-glu-glu….glu)

• Amidon

• Glycogène

• Cellulose

Amidon

Digestion de l'amidon = transformation de l'amidon en glucose

= polymère pouvant être formé de plusieurs centaines de glucoses.

Abondant dans les féculents (céréales, pommes de terre).

Petits sacs remplis d'amidon

dans les cellules de pomme de terre.

L'amidon coloré en bleu par de l'iode.

Cellule de pomme de terre

Grain d'amidon

Glycogène

� S'il y a carence de glucoseglycogène glu + glu + glu +…+glu

�S'il y a des surplus de glucose dans le sang

glu + glu + glu +…+glu glycogène

Le glycogène s'accumule dans le foie et les muscles

Semblable à l'amidon (G)

= façon de faire des réserves de glucose chez les animaux.. et chez l’homme

[Gm] => [Gh] =>

(musculaire) (hépathique � ds foie)

• Tous les glucides peuvent se transformer en glucose .Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire

1 glucose + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Énergie

(inverse de la Photosynthèse)

1g de glucides 4 kcal ���� 17 kJ

Coca-cola moyen 44g de Glucose44 * 4 = 176 kcal

Les lipides

a) Triglycérides (graisses et huiles)

b) Phospholipides (cf. cours PHY50)

c) Stéroïdes (cf. cours PHY50)

• en grec: LIPOS = « gras »

• Composés comme les glucides de : C, H et O

… mais le rapport Nbre de H / Nbre de O est plus él evé

ex: C57H110O6 (ac. Stéarique)

• On divise les lipides en :

a) Triglycérides (TG) � Lipides « simples »

= molécules formées de 1 glycérol lié à 3 acides gras (AG)

���� Lipides simples

+ = + 3H2O

(4 à 20 atomes de C)

• Rôle principal des triglycérides:

1 g graisse => 2 fois plus d’E qu’1 g de glucides o u protéines(9kcal/g au lieu de 4).. mais lentement ! (38kJ/g)

• Surplus en lipides, glucides ou protéines alimentai res peuvent se transformer en masse grasse (adipeuse).

= Réserve d'énergie (15 à 25% masse corporelle !!)

[TG]m [TG]h

[TG] tissus

+ dans le sang : AGL (libres ds le sang)

+ lipoprotéine (TG sur une protéine)

hépatiquesmusculaires

25 g chips => 9g lipides* 9 + (12.4g glucides + 1.4g protides)*4 = 136kcal

160 g grde frite => ….g lipides* .. + (…g glucides + ..g protides)*.. = …kcal160 g grde frite => 23g lipides* 9 + (59g glucides + 7g protides)*4 = 471kcal

Les protides (protéines)

� Ds muscles, peau, os, enzymes, anticorps, hormones. .

� Remplissent de nombreuses fonctions(substance contractile, souplesse peau, mucus protecteur estomac…)

� Molécules les plus variées

• en grec: PROTOS = « primordial, primitif » !

• Composés comme les glucides de : C, H et O

… mais aussi d’azote

et parfois de soufre, de phosphore, de cobalt et de fer

• Représente 10 à 12 kg du poids de corps adulte moyen

• En constant renouvellement (cf. ongles, cheveux !!)

Protéine des aliments

Digestion

dégradée en Acides aminés

(AA)

Circulation

Les cellules synthétisent leurs protéines à partir des AA provenant de la digestion

Notre alimentation doit contenir des protéines

� 12 peuvent être synthétisés par l’organisme

� 8 doivent être apportés par l’alimentation���� « AA essentiels »(9 chez les enfants et personnes âgées)

a) 20 Acides Aminés ���� composés de base

fonctionAmine

fonctionAcide

• La protéine assemblée se replie pour former une str ucturetridimensionnelle précise:

b) Protéines = polymères d'acides aminés

• Protéines globulaires et fibreuses

La plupart des protéines ont une forme compacte (comme un petit nuage)

= protéines globulaires

Insuline

Acétylcholinestérase

• Protéines globulaires et fibreuses

Certaines sont pourtant longues etfiliformes. Elles peuvent s'associer entre elles pour former des fibres résistantes

= protéines fibreuses

���� La structure détermine la fonction !!

Collagène (cf. tendon):formé de trois chaînes d'acides aminésimbriquées

Ce n’est pas un Glucide!!!

Remarques / Principales fonctions des protéines

1. Structure, support mécanique

2. Régulation du métabolisme

3. Mouvement

4. Transport de molécules

5. Défense de l'organisme

6. Transport membranaire

7. Métabolisme (les enzymes)

1g de protides 4kcal ���� 17kJ

1. La filière 3 : Aérobie (A) - suite -1.1. Fonction1.2. Substrats énergétiques

a) le carburant (ATP)b) les combustibles

(Glucides, Lipides et Protéines)

1.3. Localisation des combustibles1.4. Liens Structure - Fonction1.5. Résumé 6.1- 6.3 et schéma de la filière 1.6. Schéma simplifié des réactions chimiques

=> Nom de cette filière1.7. Notion de VO 2max1.8. Produits du catabolisme1.9a. Facteurs limitants1.9b. Récupération (des stocks de glycogène) => Système majeur

1.3. Localisation des combustibles:

- De très grosses réserves au sein des muscles

Lipides (triglycérides)

[TG]m

Sucres(glycogène)

[G]m

- Pouvant être réapprovisionnées en cours d’effort

Foie

glucose

fructose AGL [TG]h épatiqueG

[G]h

Caractéristiques des trois processus métaboliques d ’apport d’énergie (ATP) aux muscles (adapté de Howald, 1974)

Vitesses

VM An Al

VM An L

VM A

Dette d’O 2alactique

An AlEx: 30m

10s

An LEx: 400m

AérobieEx: 1500m

2 à 3 min Log de temps

Robinet qui s’ouvreprogressivement

(pic à 2 à 3’) …. avec undébit limité (VO 2 Max)

ORDINAIRE

Capacité illimitée…

Macro-molécules => bcp de réactions chimiques cataboliques

1.4. Liens Structure-Fonction

=> lente mise en route et faible débit E

� … Durable !!! (+) C+++

P+�Faible débit (-) : bcp de réactions lentes

1.5. Résumé / 1.1 – 1.4 et schéma

Fonction: fournir de l’E de façon économique => durable !

Substrats E: présents les muscles, le foie et le sangCarburant : ATP Combustibles : glucides, lipides et protidesRéapprovisionnables !!

Pour maintenir un effort longtemps ���� Intensité sous max���� P+ mais C +++

���� Les réactions chimiques peuvent être nombreuses

�Délai à l’ouverture (-) (2 à 4 min / Pmax)

� Réapprovisionnable (+)� Grand réservoir (+)

1.6. Schéma des réactions chimiques:

• Réactions d’OXYDATION des nutrimentsdans les MITOCHONDRIES

PROTIDESLIPIDESGLUCIDES

PROTEINESTRIGLYCERIDESGLYCOGENE

Acides Aminés

Glycérol + Acides Gras

Glucoses

Acétyl-CoA

O2

Substrats + O 2 CO2 + H2O + ATP + Chaleur

« Chaîne respiratoire »

F3 = AEROBIE

Quantité par unité de temps (V = débit) de l’O2

- captée (au niveau pulmonaire)

-transportée (cœur et vaisseaux sanguins)

- utilisée au niveau musculaire,

- au cours d’un effort suffisamment intense

- pour conduire à l’épuisement,

- et mettant en jeu un masse musculaire importante.

VOVO22maxmax1.7. Notion de Puissance =>Notion de

a) Définition

Cœur � 2 sacoches placées l'une à côté de l'autre.

• Ces 2 sacoches se passent leur contenu en sang par l'intermédiaire d'un long tuyau qui va jusqu'aux

poumons avant de revenir au cœur.

• La sacoche droite récupère le sang qui remonte -après avoir fait le tour du corps - chargé de dioxyde de

carbone (CO2) et appauvri en O2.

• Après s'être emplie, elle se ressert et envoie aussitôt le sang dans le tuyau qui le mène aux poumons.

• Vidé de son CO2 et chargé d'O2, le sang revient vers la sacoche gauche du cœur.

• Parallèlement, une certaine quantité pénètre dans la sacoche gauche qui se referme. Sa contraction fait

augmenter la pression qui s'exerce sur le sang emprisonné.

• Cela provoque une éjection du sang qui se trouve propulsé à grande vitesse en direction des méandres

de l'organisme : VES

• C'est cette dernière contraction que la fréquence cardiaque prend en compte. Plus exactement, elle calcule combien de fois cette contraction se fait par

minute. • Comme son nom l'indique, elle correspond donc bien

à une fréquence.

CO2

O2

O2

CO2

O2

O2

Le système cardio-vasculaire …

CO2

CO2