Bioenrgie 1
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BioénergétiquePartie I :
Dépenses énergétiques
Partie II :
Rations alimentaires
Bioénergétique
1- Définition - Généralités
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Définition
Etude des processus biologiques qui produisent et consomment de l'énergie.
Consommation d’énergie
� Synthèse chimique
� Travail osmotique
� Travail mécanique� Interne�Externe
���� 3 types de travail cellulaire
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Nutriments + O2 CO2 + H2O + Energie
Depuis LavoisierDepuis Lavoisier
Origine de l’énergie
L'homme = transformateur d'énergie chimique en d'autres formes d'énergie
6 catégories de nutriments
� Glucides
� Lipides� Protides
� Sels minéraux
� Vitamines� Eau
Energie
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ATP : Adénosine triphosphate
ATP + H2O ADP + Pi + H+ + 7 Kcal
Stockage de substrats énergétiques
� Glucides (ou hydrates de carbone) sous forme de glycogène dans le foie et dans les muscles
� Lipides dans le tissu adipeux
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la quantité d'énergie qui apparaît lors de la combustion des aliments dépend uniquement de
l'état initial et de l'état final
1-1 Loi de l’état initial et de l’état final
� Combustion du glucose dans un calorimètre
Exemple
C6 H12 O6 + O2 6 CO2 + 6 H20 + 673 Kcal
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•Oxydation du glucose dans l ’organisme
G 6P Fructose 6P
6 CO2 + 6 H2O + 673 Kcal………...
…….C6 H12 O6
La quantité d'énergie contenue dans un système estconstante
L'énergie ne peut être ni créée ni détruite mais seulement convertie d'une forme en une autre
1-2 Loi de la conservation de l’énergie
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Plan Bioénergétique
1- Définitions – Généralités1-1 Loi de l’état initial et final1-2 Loi de conservation de masse
2- Dépenses énergétiques:méthodes de mesure
2-1 Calorimétrie directe
Mesure de la production de chaleur corporelle par calorimétrie directe
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Plan Bioénergétique
2- Dépenses énergétiques:méthodes de mesure
2-1 Calorimétrie directe
2-2 Calorimétrie indirecte2-2-1 Thermochimie alimentaire
AlimentsAliments + O2 CO2 + H2O + Energie
Thermochimie alimentaire : principe
Calcul de la dépense énergétique à partir de la nature
et du poids des aliments ingérés
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Deux difficultés
• Les aliments ingérés ne sont pas
totalement brûlés. Il faut tenir compte
de la quantité d’énergie perdue
dans les excreta (selles et urines)
• L’apport alimentaire peut ne pas couvrir
exactement les besoins :
Excès � Réserve de graisse
Déficit �Utilisation des réserves
Calorimétrie alimentaire
����mesure en 4 temps
1- On pèse tous les aliments ingérés par le sujet pendant la période de mesure
Thermochimie alimentaire : application pratique
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Pour 100 g d’aliments
Protides en g
Lipides en g
Glucides en g
Beurre
0.6
81
0.4
Bœuf
17.5
22
1.0
Pommes de
terre
2.0
0.1
19.1
2- On calcule la quantité de protides, de lipides et de glucides ingérée
3- Calcul de la quantité d’énergie apportée par chaque catégorie de nutriments
1 gramme de glucides = 4.2 Kcal
1 gramme de lipides = 9.4 Kcal
1 gramme de protides = 4.6 Kcal
(1 Kcal = 4.18 KJ )
Chaleur de combustion
moyenne des aliments
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Dépense d’énergie (DE) = Energie ingérée - Energie excrétée
si le poids du sujet est resté stable pendant la période de mesure
Plan Bioénergétique
2- Dépenses énergétiques:méthodes de mesure
2-1 Calorimétrie directe
2-2 Calorimétrie indirecte2-2-1 Thermochimie alimentaire
PrincipeApplication pratique
2-2-1 Thermochimie respiratoire
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C6 H12 O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 673 Kcal
6 x 22.4 L 673 Kcal
1 L 5 Kcal
Coefficient thermique de l ’oxygène
pour les glucides
Thermochimie respiratoire : principe
Coefficients thermiques de l'O2
1 litre d'O2 équivaut à:
� pour les glucides : 5 Kcal� pour les lipides : 4.7 Kcal
� pour les protides : 4.6 Kcal
Coefficient thermique moyen de l’O2
1 L d’O2= 4.8 Kcal
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QR = V’C02/V’O2
Quotient respiratoire
� Glucides purs QR =1
� Protides purs QR = 0,8� Lipides purs QR = 0,7
� Mélanges � tables de coefficient thermique
Thermochimie respiratoire :application pratique
– Définition de la consommation d’oxygèneV’O2 en L/min ou ml/min/kg
– Mesures de la consommation d'O 2
Méthode en circuit fermé
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Spiromètre
La pente du tracé est due à la consommation d ’O2
1 cm = 0,2 L
en cm
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Spiromètrie en circuit fermé
V’O2 (L/min) = H (cm/min) x 0.2 (L/cm)
D.E = V’O2 (L/min) x 4.8 (Kcal)
V’O2 en conditions STPD
Thermochimie respiratoire :application pratique
– Définition de la consommation d’oxygèneV’O2 en L/min ou ml/min/kg
– Mesures de la consommation d'O 2
Méthode en circuit fermé
Méthode en circuit ouvert
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Méthode en circuit ouvert
V ’O2 = Volume d'O2 inspiré/min - Volume d'O2 expiré/min
(Volume d'air insp./min x FIO2) -- (Volume d'air exp./ min x FEO2)
V’O2 = V’E x (FIO2 - FEO2)
Mesure de la ventilation V‘
Mesure des gaz expirés
Mesure de la V’O2
en circuit ouvert
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Exemple
V’ air = 20 L. min-1
FIO2 = 21 % FEO2 = 17 %
V ’O2 =20 x (O.21 - O, 17) = 0.8 L. min -1
D.E = 0.8 x 4.8 Kcal = 3.8 Kcal
Plan Bioénergétique1- Définitions – Généralités
1-1 Loi de l’état initial et final1-2 Loi de conservation de masse
2- Dépenses énergétiques : méthodes de mesure 2-1 Calorimétrie directe2-2 Calorimétrie indirecte
2-2-1 Thermochimie alimentaire2-2-1 Thermochimie respiratoire
3- Dépenses énergétiques : résultats
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Dépenses énergétiques : résultats
3-1- Dépense minimale
Métabolisme de base :
Métabolisme de base
Trois conditions de mesure:
11-- A jeun depuis 12 heuresA jeun depuis 12 heures
22-- Au repos completAu repos complet
3 3 -- A la température de A la température de neutralité thermiqueneutralité thermique
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Métabolisme de base
1 Kcal/min
3,5 ml/min/kg d’O 2 = 1 M.E.T.
Métabolisme de base
15OO Kcal par 24 heures15OO Kcal par 24 heures
Chez lChez l ’adulte jeune’adulte jeune
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•Facteurs de variation du M.B
� Le sexe H > F
� L’âge jeune > âgé
� La morphologie taille et poids
�3.6 Kcal/j pour la souris�49 000 Kcal/J pour l'éléphant
Loi des surfaces
La dépense énergétique par unité de surface est sensiblement la même pour tous les homéothermes
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Taille PoidsSurface
Métabolisme de base
Adulte jeune :
Homme = 37 Kcal par m2 et par heure
Femme = 35 Kcal par m2 et par heure
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3-2- Dépenses supplémentaires
Dépenses énergétiques : résultats
3-1- Dépense minimale
Dépenses énergétiques supplémentaires
�Le travail musculaire
Elle dépend de
l’intensité et
de la durée de l ’exercice musculaire
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Dépense énergétique lors d'activités variées
� Ecrire assis : 2 Kcal.min -1
� Faire un lit : 6 Kcal. min -1
� Nettoyer les vitres: 3.5 Kcal. min -1
� Marche (4 km/h) : 4 Kcal. min -1
� Course (10 km/h) : 11 Kcal. min -1
� Bicyclette (15 km/h):7 Kcal. min -1
La V’O 2 augmente proportionellement à l’intensité de l’exercice musculaire
135
1,30
Vitesse
(Km/h)
0,25
V’O2 L/min
0 7
1,70
9
2,1
11
2,5
Energie chimique � Energie mécanique + chaleur25% 75%
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3-2- Dépenses supplémentaires
3-2-1 Le travail musculaire
Dépenses énergétiques : résultats
3-1- Dépense minimale
3-2-2 La thermorégulation
Homéotherme
Adaptation au froid
Adaptation à la chaleur
� Coût énergétique
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Dépense énergétique
Température de neutralité
thermique = 28 °C
T ambiante
Zone d'homéothermieHypothermie Hyperthermie
D’après Giaja
Métabolisme de sommet
3-2- Dépenses supplémentaires
3-2-1 Le travail musculaire
Dépenses énergétiques : résultats
3-1- Dépense minimale
3-2-2 La thermorégulation
3-2-3 L’assimilation des aliments
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Action dynamique spécifique des aliments
ADS est de:
30% pour les protides
12 - 15% pour les lipides et les glucides
3-2- Dépenses supplémentaires
3-2-1 Le travail musculaire
Dépenses énergétiques : résultats
3-1- Dépense minimale
3-2-2 La thermorégulation
3-2-3 L’assimilation des aliments
3-2-4 La croissance
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FIN