Thème 2

Ch2Le bilan thermique du

corps humain

introduction• L’Homme, comme la quasi totalité des mammifères

et des oiseaux, est un homéotherme, c’est-à-dire que la température corporelle est toujours proche de:

37°C pour les humains 38,5°C pour les chiens et les chats 41°C pour les oiseauxComment l’organisme assure t-il le maintien de cette constante?

Deux stratégies sont ainsi principalement rencontrées chez les animaux:l’ectothermie et l’endothermie, en fonction de la capacité à produire ou non de la chaleur

Malgré les variations de T° extérieure, la T° corporelle d’un endotherme (ou homéotherme), reste stable entre certaines limites.

Comment l’organisme peut-il conserver sa chaleur corporelle malgré les

fluctuations du milieu?

➜ Quels sont les paramètres à prendre en compte pour faire le bilan thermique du

corps humain ?

I- les échanges thermiques entre le corps et son milieu.

La température de l’organisme humain reste stable malgré les variations de la température extérieure lorsque celle-ci se trouve dans une certaine gamme de valeurs.En deça et au-delà de ces valeurs limites, la température de l’organisme chute ou augmente jusqu’a provoquer la mort.

1) Les paramètres du milieu modifiant la température

corporelle.

APPORTS EXTÉRIEURS

LES PERTES

37°cLa t° extérieure étant

variable, un flux thermique s’installe entre notre corps et notre environnement.

La température corporelle restant stable la quantité de chaleur perdue doit être compensée par une production équivalente de chaleur dans le corps.

Tout solide échange de l’énergie thermique avec son milieu: la chaleur est toujours transférée du milieu le plus chaud vers le milieu la plus froid

2) Les corps humain et les pertes de chaleur.

Compartiment central Compartiment périphérique

Organes présents Cœur, reins, viscères, poumons, cerveau représentant 7.7% de notre masse corporelle

Peau, os, muscles, représentant 92.3% de notre masse corporelle.

Puissance thermique dégagée(en watts)

7.7+10.7+4.4+16+33.6=72.4

10+15.7+1.9=27.6

Les données confirment que le corps humain n’est thermiquement pas homogène et que la puissance thermique d’un organe n’est pas proportionnelle à sa masse.

3) La puissance thermique du corps humain

• La puissance thermique libérée par le corps humain au repos est l’ensemble des puissances thermiques de ses organes.

• Elle traduit la quantité d’énergie évacuée par le corps par unité de temps pour une personne éveillée au repos

• Elle est d’environ 100 watts. Comment cette perte d’énergie thermique

est-elle compensée?

II- métabolisme et production de chaleur

1) le métabolisme cellulaire et la production de chaleur.

Doc A _TD2

Le métabolisme correspond à l'ensemble de toutes les transformations chimiques, qui se produisent dans une cellule ou un organisme.

Grace à leur métabolisme, les cellules produisent de la chaleur, afin de maintenir la température corporelle stable.

Deux mécanismes cellulaires sont mis en jeu: La respiration ( a lieu en présence d’O2) La fermentation ( a lieu sans O2)

Ces réactions chimiques récupèrent 40% de l’énergie contenue dans les nutriments sous forme d’ATP et les 60% restant sous forme de chaleur.Mais lors de l’utilisation de l’ATP , une partie de l’énergie sera dissipée elle aussi sous forme de chaleur ( à peu près 50%) soit au final 80 % de l’énergie contenue dans les aliments absorbés est à l’origine de l’énergie interne du corps humain

Dans le compartiment périphérique, la chaleur produite dépend de l’importance du travail musculaire. On considère de la moitié de l’énergie chimique ( ATP) est convertie en énergie mécanique et l’autre moitié est dissipée sous forme de chaleur.

Cette production de chaleur par l’organisme en lien avec son métabolisme est appelée: la thermogénèse.

Calcul de la quantité d’énergie consommée pendant 10min et de la fraction dissipée sous forme de chaleur.

Détail des calculsÉnergie consommée au repos pendant 10 min: 100x (10x60) = 60 000 J = 60 kJ

On nous dit que en moyenne 80%de cette énergie est dissipée en chaleur: (60x80 )/ 100 = 48kJ

La puissance thermique du corps humain au repos est de 100 W, elle correspond à l’énergie nécessaire pour faire fonctionner notre métabolisme basal.

L’activité physique modifie cette valeur car : pour fonctionner les muscles consomment d’énormes quantités d’ATP d’où une intense activité respiratoire et un dégagement de chaleur important pouvant aller jusqu’à 45 fois celui du métabolisme de base.

2) l’origine des substrats utilisés par le métabolisme.

Existence de 3 types de substrats glucides, acides gras et protides (ces derniers sont notamment utilises en cas de jeune prolonge).Ces substrats sont stockés par l’organisme sous forme de glycogène ( glucide), d’acides gras ( lipides) dans différentes zones du corps. ( muscles, tissus adipeux, sang..)

Au repos, seuls les substrats directement disponibles dans le sang sont utilisés.A l’effort, les substrats sanguins ne suffisent plus, les réserves disponibles de l’organisme comme le glycogène musculaire sont mobilisées.Lors d’un effort de faible intensité, la proportion d’acide gras utilisée comme substrat est importante. Quand l’effort s’intensifie, la proportion d’acide gras utilisée diminue au profit de l’utilisation du glycogène.

3) Alimentation et équilibre énergétique.

Les nutriments apportés par nos aliments constituent le carburant énergétique ( les substrats) utilisés par notre métabolisme. Chaque nutriment présente une valeur énergétique différente:

La quantité d’énergie réellement utilisable par l’organisme est légèrement inférieure à la valeur mesurée par calorimétrie car les aliments ne sont jamais totalement digérés. En physiologie cette valeur s’exprime en kilocalories

1kcal= 4.184 kJ

glucides lipides protides total

Quantité (g)

Energie (kJ)

Quantité (g)

Energie (kJ)

Quantité (g)

Energie (kJ)

100g de pâtes

26.8 26.8x17.8=477.04

0.9 0.9x 40= 36

5.4 5.4x17.8=96.12

609.16

100g de bœuf

0 0 7 7x40=280

21 21x17.8=373.8

653.8

100g de haricots verts

6 6x17.8=106.8

0.3 0.3x40= 12

2.4 2.4 x 17.8= 42.72

161.52

Apports énergétiques de quelques aliments pour 100 g.

Qu’est ce qu’une assiette équilibrée ? Un apport en protéines : viande, poisson, œufs, fromage (V P O)Un apport en légumes : qu’ils soient crus ou cuits (2/3 de l’assiette) Un apport en féculents : pâtes, riz, pomme de terre, légumineuses, céréales… (1/3 de l’assiette)

Les apports alimentaires doivent être adaptés qualitativement et quantitativement pour répondre à l’ensemble des besoins et assurer un bilan énergétique équilibré différent selon l’âge , le sexe et le degré d’activité physique.

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