KIN1024C6 - Sources extramusculaires PDF

MÉTABOLISME DES SOURCES D’ÉNERGIE EXTRACELLULAIRES EXTRAMUSCULAIRE Maxime Bergevin, MSc  Contexte historique A. Fick J. Wislicenus...

MÉTABOLISME DES SOURCES D’ÉNERGIE EXTRACELLULAIRES EXTRAMUSCULAIRE Maxime Bergevin, MSc  Contexte historique A. Fick J. Wislicenus Pour les intéressés. Bref survol de l’histoire sur la recherche en métabolisme à l’exercice (~10 pages). Adolph Fick (physiologiste) et Johannes Wislicenus (chimistes) En 1866, ils ont grimpé le mont Faulhorn (Suisse, ~1956 m). Analyse d’urine avant et après la randonnée. Pas une grosse différence en concentration d’urée (métabolite associée à l’oxydation des protéines). KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  N’hésitez pas à poser des questions Mais… https://www.youtube.com/watch?v=gLDQr9i7LkM&t=1s KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Petite note sur les références https://scholar.google.ca/ Bons réflexes à acquérir! Instructions pour avoir accès aux articles gratuitement https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ https://bib.umontreal.ca/travailler/soutien-informatique/proxy KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Petite note sur les références En tant que kinésiologue, vous devrez avoir une pratique basée sur les évidences. Cela est vrai autant pour les aspects cliniques (i.e., sur vos interventions) que sur les aspects fondamentales (i.e., connaissances du corps humain). KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Petite note sur les références L’eau n’a pas d’hydrogène..? Évidemment, c’est un exemple extrême, mais ça peut toucher des questions intéressantes en kinésiologie. Un client âgé vous a entendu dire que l’entraînement avec poids libre est plus efficace que sur machine. Il existe de la littérature https://sportrxiv.org/index.php/server/preprint/view/428/version/550 Ou bien un client vous demande s’il est bon de ne s’entraîner qu’en résistance (donc toujours « skip » le cardio). Littérature ! https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1906902116 @aslinaurora KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Jusqu’à maintenant… Aujourd’hui: glucides Pour les intéressés. extramusculaires et lipides Bon rappel de la respiratoire cellulaire. Contient aussi une discussion intéressante sur le lactate Glycogénolyse (musculaire) Réaction transitoire Cycle de Krebs Chaîne de transport des électrons (aérobie) Glycolyse (anaérobie lactique) Système des phosphagènes (anaérobie alactique) Figure tirée de Robergs et al., Am J Regul Integr Comp Physiol, 2004 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Jusqu’à maintenant… Lien vers la vidéo sur TikTok Glycolyse Cycle de Krebs (anaérobie lactique) (aérobie) @drglaucomflecken KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc © Sources d’énergie extramusculaire Chapitre 2 – Atomes, ions et molécules Lectures recommandées (dispo à le bibliothèque) Section 2.8.3 (Les lipides) Chapitre 3 – Énergie, réaction chimiques & respiration cellulaire Ces livres sont disponibles à la bibliothèque et font parties Section 3.4 (respiratoire cellulaire; révision) des lectures recommandées sur cours. Chapitre 4 – L’organisation du corps humain Section 4.3 (Le transport membranaire) Chapitre 2 – Métabolisme & bioénergétique musculaire Section 4.3.1 (Les mécanismes passifs: la diffusion) Chapitre 5 – Dépense énergétique & fatigue Chapitre 27 – Nutrition et métabolisme Section 1 (mesure du quotient respiratoire) Section 27.2b (lipides) Section 27.6 (Fonction du foie) Section 27.7 (Rôle central de la respiratoire cellulaire) Lectures non recommandées (pas dispo à le bibliothèque) Ces livres ne sont pas disponibles à la bibliothèque et ne font Chapitre 1 – Nutrients and Recommended Intakes donc pas parties des lectures recommandées sur cours. Fat Chapitre 4 – Energy Chapitre 1 – Common Measurements in Exercise Physiology Première section Measurement of energy expenditure Chapitre 7 – Fat Common expressions of energy expenditure Fat Metabolism During Exercise Chapitre 4 – Exercise Metabolism Limits to Fat Oxidation  Sources d’énergie Macronutriments Nous ignorons les protéines, car ils contribuent de manière peu substantielle à la production énergétique à l’exercice (sauf exception…) Figure tirée de McKnney et al., 6ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Sources d’énergie Macronutriments Mais… Majoritairement sous Majoritairement sous forme de glycogène forme de triglycérides KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Sources d’énergie Macronutriments Les calories (impériales) et les joules (métriques) sont des unités permettant de quantifier l’énergies. 1 cal = énergie nécessaire pour augmenter 1g d’eau de 1 °C. 1 J = énergie nécessaire pour déplacer 1g à une vitesse de 1m/s Pour les besoins du cours, nous utiliserons les kcals (car plus facile de communiquer avec les clients, encore indiquées sur les étiquettes de valeurs nutritives, etc) Conversion des (kilos)calories aux (kilos)joules 1 calorie (cal) = 4.184 J 1 kcal = 4.184 kJ 1kcal = 1 000 cal = 1 Cal (C majuscule) 1 kJ = 1 000 J KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Sources d’énergie Macronutriments Glucose: 4 kcal/g Triacylglycéride: 9kcal/g Protéine: 4kcal/g 50-100g 250-750g ► Foie Plus grande concentration de glycogène par gramme de tissu… … Mais relativement petite réserve comparée aux muscles. 222-333g Rôle métabolique important (e.g., maintien de la FFA = free fatty acid (acide gras libre) TG = triacylglycérol glycémie via la gluconéogenèse). 5 555-11 111g ► Muscles La plus grande réserve en glycogène dans le corps. ► Lipides Peut également contenir une réserve de lipides, Comme source énergétique, contient exclusivement particulièrement chez les athlètes entraînés en des lipides sous forme de triacylglycérol. endurance. Source énergétique TRÈS importante par rapport aux autres réserves. KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Sources d’énergie Filières énergétiques Via le sang Filière énergétique dominante dépend de l’intensité et du temps ► Très intense: Système des phosphagènes (anaérobie alactique) Fournit du glucose plasmatique ► Intense: Glycolyse (anaérobie lactique) | Phosphorylation des substrats ► Faible à modérée: Respiration cellulaire (aérobie) | Phosphorylation oxydative Donc la durée influence la filière énergétique. Est-ce la même chose pour les substrats énergétiques? Fournit des lipides plasmatiques Figure tirée de McKinley et al., 2ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc © Retour sur le métabolisme du glucide  Glucides | Aperçu du métabolisme Entreposage – Glycogenèse ► Glycogène (foie et muscle) – Déjà vu Mobilisation – Glycogénolyse & gluconéogenèse ► Régulation de la mobilisation (prochain cours) ► Transport vers le muscle – Aujourd’hui Oxydation – 4 voie métabolique ► Glycolyse – Déjà vu ► Réaction de transition – Déjà vu ► Cycle de Krebs – Déjà vu ► Chaîne de transport des électrons – Déjà vu Figure tirée de McKnney et al., 6ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Entreposage Glycogenèse Rappel de ce que vous avez déjà vu ► Différents avantages… Densité énergétique – Avec toutes ses ramifications, le glycogène est une molécule relativement compacte. Cela permet de stocker une grande quantité d’énergie dans un volume relativement petit. On se concentre sur ce point – important pour la captation du glucose Contrôle du mouvement du glucose – Le glucose se déplace via diffusion facilitée (e.g., en suivant son gradient de concentration). Conserver les glucides sous forme de glucose empêcherait le glucose plasmatique de rentrer dans la cellule. Équilibre osmotique – L’eau tente d’équilibrer la concentration entre deux milieux. Trop de glucose libre dans le muscle pourrait probablement faire Figure tirée de McKinley et al., 2ème édition, 2019 sortir l’eau du muscle (déshydratation cellulaire, hypertension, etc). KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Mobilisation Glycogénolyse Rappel de ce que vous avez déjà vu Ce n’est pas un cours de biochimie. Le but n’est pas de connaître toutes les étapes par cœur, mais de comprendre le principe. Pour aller plus loin Metabolism | Glycogenolysis Ninja Nerd Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Mobilisation Glycogénolyse Pas à l’examen sauf… rôle du glucose-6-phosphatase Cytosol « Dépolymérisation » du glucose via l’enzyme glycogène phosphorylase L’enzyme phosphorylase « coupe » le glucose du glycogène 1 à la fois, libérant du glucose-1-phosphate. Lorsque 4 molécules de glucose sont restantes sur une branche donnée, l’enzyme débranchante déplace une chaîne de 3 glucoses ailleurs (pour défaire la ramification). Le 4e glucose est libéré sous forme de glucose libre. Déphosphorylation du glucose via les enzymes phosphogluco- mutase et glucose-6-phosphatase Le glucose-1-phosphate est transformé en glucose-6- phophate via l’enzyme phosphoglucomutase. Dans le foie, le glucose-6-phospate est transformé en glucose libre par l’enzyme glucose-6-phosphatase. Cette enzyme est cruciale, car elle permet au glucose de sortir de la cellule! Libération du glucose dans le sang via des protéines membranaires (GLUT) Le glucose sort du foie par les GLUT2 lorsque le gradient de concentration est assez grand (beaucoup plus de glucose dans le foie que le sang). Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Lipides Ions Neurotransmetteur Ions Glucose Figure tirée de McKinley et al., 3ème édition, 2024 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Comment ça ne fonctionne pas! - Chaque type d’ion ou molécule doit ( Lien vers la vidéo) passer par sa propre « porte ». - Ces portes sont des protéines se trouvant à la surface de la cellule. - Le glucose dépend de diffusion facilitée via transporteurs. @brock1137 Figure tirée de McKinley et al., 3ème édition, 2024 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Cytosol Il faut avoir la bonne configuration physique, chimique, etc… Ce sont essentiellement des portes d’entrées (ou de sortie) qui contrôle ce qui peut passer. GLUT1: toujours présent à la surface du muscle (et autres) pour assurer un passage « de base » du glucose. GLUT2: toujours présent à la surface du foie. Bidirectionnel (i.e., permet au glucose de rentrer et sortir). GLUT4: parfois présent à la surface du muscle pour répondre aux besoins énergétiques. KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Livraison Captation du glucose par le muscle dépend de l’intensité et la durée de l’exercice. Glucose acheminé en quantité suffisante? Pour être utilisé, le glucose doit se rendre jusqu’au muscle via le Mais pourquoi? sang. Y a-t-il suffisamment de glucose allant au muscle? 1) Livraison du glucose 2) Transport membranaire 3) Métabolisme Figures tirées de Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Livraison ↑ de la perfusion des muscles avec ↑ de la concentra on de glucose inters el à l’intensité de l’exercice (KIN1025). l’exercice par rapport au repos. En fait, la perfusion du muscle est liée à ses besoins énergétiques… Le glucose rentre dans le muscle à partir du liquide interstitiel (zone en vert sur la Donc plus le muscle a besoin d’énergie, plus le corps lui apportera du figure en bas à gauche). Cette augmentation de concentration permet un gradient glucose. de concentration favorable pour le déplacement du glucose (i.e., diffusion facilitée). → Plus de sang vers les jambes Si la captation était limitante Si la perfusion était limitante → Pédaler plus fort sur un vélo Radegran et al., Acta Physiol Scand, 1998 MacLean et al., J Appl Physiol, 1999 1) Livraison du glucose Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Transport membranaire Captation du glucose par le muscle dépend de l’intensité et la durée de l’exercice. Glucose capté par le muscle? Mais pourquoi? 1) Livraison du glucose 2) Transport membranaire 3) Métabolisme Figures tirées de Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport En santé Transport membranaire Diabète de type 2 Pédalage sur ergocycle pendant 40 mins à ~60 VO2max Diminution du glucose Augmentation de la Des diabétiques de type 2 et des gens en santé Au repos, les muscles des diabétiques T2 absorbent moins bien le plasmatique chez les diabétiques captation du glucose par les glucose, car les cellules sont résistantes à l’insuline (hormone La glycémie diminue donc… les muscles importante dans la régulation de la glycémie). Pédalage à intensité modérée (60% VO2max) muscles captent le glucose! La captation du glucose VO2max = capacité d’endurance cardiorespiratoire Inverse chez les sujets sains, car la augmente dans les deux groupes. Qu’est-ce qui se passe avec la captation du glycémie de départ est normale. La Après un certain temps, stagne glucose lors de l’exercice? glycémie augmente malgré la chez les sujets sains. captation du glucose par les muscles. (pour le moment, on peut ignorer les différences à la fin de l’exercice) 2) Transport membranaire Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Transport membranaire Les demi-cercles en vert sur la figure sont des GLUT4. Au repos, ils sont « cachés » à l’intérieur de la cellule. Différents stimuli permet de les déplacer vers la surface. Deux stimulus possibles… 1) État énergétique de la cellule: Plus l’intensité de l’exercice est élevée, plus l’épuisement de l’ATP sera important. L’ATP fournit de l’énergie Tirée de Poortmans, chapitre 5, 2017 Moins on a d’ATP, plus l’état énergétique de la cellule est faible… … Et donc on a besoin de renouveler notre ATP. Solution: Le muscle fait rentrer davantage de glucose dans la cellule C’est donc un mécanisme de « feedback », car c’est en réaction à la baisse d’ATP. 2) Transport membranaire Intensité de l’exercice Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Transport membranaire Les demi-cercles en vert sur la figure sont des GLUT4. Au repos, ils sont « cachés » à l’intérieur de la cellule. Différents stimuli permet de les déplacer vers la surface. Deux stimulus possibles… 2) Concentration de calcium: Le calcium à l’intérieur du muscle provoque la contraction musculaire. Plus il y a de calcium, plus le muscle contracte fort (donc ici, c’est encore un signal d’intensité de l’exercice). Donc… Plus il y a de calcium dans le muscle, plus il aura besoin d’ATP (car contraction musculaire plus intense). Solution: Le muscle fait rentrer davantage de glucose dans la cellule pour anticiper la demande énergétique. C’est donc un mécanisme « feed-forward », car c’est en anticipation à la demande énergétique. 2) Transport membranaire Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Transport membranaire Cinétique de la captation du glucose à travers le temps – Interaction avec le glycogène? 1) Au repos: Peu de sang se rend au muscle, car les besoins énergétiques sont faibles. Peu/pas de GLUT4 (mauve pâle) à la surface du muscle. Ils sont entreposés à l’intérieur en attendant d’être mobilisés. 2) Au début de l’exercice: Augmentation de la perfusion, via la dilatation des capillaires sanguin (mécanismes vus en KIN1025). Cela permet d’acheminer plus de glucose aux muscles. Un peu plus de GLUT4 sont translocalisés vers la surface (entre autres via la baisse en ATP et l’augmentation du calcium intramusculaire)… Mais cette translocalisation est inhibée par le glycogène, donc pas optimale. 3) Après un certain temps… Le glycogène s’épuise graduellement, permettant de translocaliser davantage de GLUT4… Les mécanismes par lequel le glycogène inhibe la translocalisation des GLUT4 sont encore mal … Logique, car le muscle ayant utilisé ses réserves, compris. Cependant, il y a une certaine logique… Le muscle utilise d’abord son glucose et complète doit se tourner vers le sang. avec le glucose plasmatique au fur et à mesure que le glycogène musculaire s’épuise. Figure tirée de Sylow et al., Nature Rev Endocrinol, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Glucides | Transport Transport membranaire Rappel: GLUT4 fonctionne via diffusion facilitée. Modification du glucose nécessaire pour assurer le transport membranaire. Captation du glucose parle muscle dépend de l’intensité et la durée de l’exercice. Flux métabolique suffisant? Mais pourquoi? 1) Livraison du glucose 2) Transport membranaire 3) Métabolisme Nous allons revenir sur ce point dans la section sur la régulation du métabolisme énergétique via le système endocrinien. Figures tirées de Rose & Richter, Physiol, 2005 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc © Métabolisme des lipides  Lipides | Aperçu du métabolisme Entreposage – Lipogenèse – Aujourd’hui Mobilisation – Lipogénolyse & transport ► Régulation de la lipogénolyse (prochain cours) ► Transport dans le sang – Aujourd’hui Oxydation – 3 voies métaboliques ► β-oxydation – Aujourd’hui ► Cycle de Krebs – Déjà vu ► Chaîne de transport des électrons – Déjà vu Figure tirée de Kenney et al., 6ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Entreposage Types de lipides Tableau tirée de McKinley et al., 3ème édition, 2024 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Mobilisation ► Stockage des lipides Sous forme de triacylglycérol… Tri = 3 Acyl = acide gras (chaînes de carbones) Glycérol = point d’ancrage pour les acides gras. Lipogenèse – Action d’attacher des acides gras sur une molécule de glycérol. Jusqu’à trois acides gras peuvent être attachés. Lipolyse – Action de détacher les acides gras d’une molécule de glycérol. → Les acides gras libres peuvent être oxydés pour créer de l’ATP → Le glycérol peut être utilisé par le foie pour produire du glucose (gluconéogenèse) Figure tirée de McKinley et al., 2ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Aperçu du métabolisme Entreposage des lipides (sous forme de triacylglycérol) dans les adipocytes Mobilisation des lipides (sous forme d’acides gras libres ou de triacylglycérol) vers le sang, puis vers les muscles actifs. Dans le tissu adipeux, triacylglycerol dégradé en AGNE par des enzymes lipase (e.g., lipase hormono-sensible) Oxydation des lipides (sous forme d’acides gras libres) par la mitochondrie. Note: Lorsque provient des adipocytes, les acides gras libres (AGL) sont principalement transportés via une protéine de transport appelé albumine. Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Mobilisation Transport Lipoprotéines – « Bulles » permettant aux lipides de se déplacer dans le sang. Mécanisme spécialisé pour transporter les lipides. Ils s’agglutineraient et boucheraient les vaisseaux sanguins sans cela (car liposoluble). Différenciation selon le contenu et la densité. Essentiellement, plus la « bulle » est petite, plus la densité est élevée. Membrane formée d’une simple couche de phospholipides et de protéines (permettant de communiquer avec les tissus). Pas besoin d’apprendre les pourcentages par cœur – seulement le principe ~90% TAG ~65% TAG ~30% TAG ~10% TAG ~2% TAG ~ 5% cholestérol ~ 13% cholestérol ~ 40% cholestérol ~ 45% cholestérol ~ 18% cholestérol ~ 4% phospholipides ~ 12% phospholipides ~ 20% phospholipides ~ 25% phospholipides ~ 30% phospholipides ~1% protéine ~10% protéine ~10% protéine ~20% protéine ~50% protéine Voie exogène Voie endogène Voie endogène Voie endogène Voie endogène Intes ns → périphérie Foie → périphérie Précurseur des LDL Transport cholestérol Transport inverse Densité des lipoprotéines Ratio protéines/lipides Ratio protéines/lipides faible. élevé. Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Mobilisation Transport ► Les différentes voies de transport Voie exogène – En absorbant les lipides, les intestins forment un type de lipoprotéine à très, très basse densité appelé chylomicron. Absorbé dans la lymphe, puis déversé dans le sang, elles sont surtout associées à la digestion. Voie endogène – Deux voies, en direction opposée… → Transport vers les tissus: Le foie fait des « boîtes » de lipides (majoritairement des triacylglycérol) appelées VLDL (very low density lipoprotein). Ces VLDL fournissent les lipides aux différents tissus, avant de revenir au foie sous forme de LDL (low density lipoprotein). → Transport inverse: Les HDL (high density lipoprotein) « ramasse » les lipides, surtout du cholestérol, des tissus pour les amener aux foies afin de les éliminer. KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Oxydation Β-oxydation Cytosol Acide gras extramusculaire Venant de la périphérie Les acides gras venant du foie sont déjà libres, et non sous forme de triacylglycérol. Triacylglycérol intramusculaire Déjà présent dans le muscle Doivent être dégradés en Formation d’acyl-CoA acides gras libres avant de Réaction pouvoir être utilisés. endothermique Finalement prêt pour β-oxydation Les acides gras (acyl) sont activés en acyl-CoA. Ce processus requière un ATP. Transport vers la mitochondrie Via la navette carnitine Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Oxydation Β-oxydation Entrée dans la mitochondrie Mitochondrie Acétyl-CoA Plusieurs étapes mènent à la création de FADH2 et NADH Le processus est répété jusqu’à ce que l’acyl-CoA (palmitoyl-CoA dans l’exemple) soit complètement utilisé. Le nombre de tours de β-oxydation dépend de la longueur de la chaîne. Pour 16 carbones, il y aura 7 tours (16/2 – 1 = 7). Chaque tour créé 1 FADH2, 1 NADH et 1 acyl-CoA Exception: Le denier tour crée 2 acyl-CoA Figure adaptée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Oxydation Β-oxydation Mitochondrie R1 CoA 16 carbones (point de départ) R2 CoA (+114acétyl-CoA, carbones NADH et FADH ) 2 12 carbones R3 CoA (+1 acétyl-CoA, NADH et FADH2) R4 CoA 10 carbones (+1 acétyl-CoA, NADH et FADH2) 8 carbones R5 CoA (+1 acétyl-CoA, NADH et FADH2) R6 CoA (+16 carbones acétyl-CoA, NADH et FADH ) 2 Il ne nous reste plus qu’à compter le nombre d’acétyl-CoA, NADH et R7 CoA (+14 carbones acétyl-CoA, NADH et FADH ) 2 FADH2 de créés. 2 x 2 carbones Ce n’est pas (+2 acétyl-CoA, NADH et FADH2) une ronde Figure adaptée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Oxydation Cycles de Krebs Mitochondrie ► Même cycle de Krebs que pour l’oxydation du glucose... ► … Mais beaucoup plus d’acétyl-CoA par molécule d’acyl que de glucose. ► 3 NADH et 1 FADH2 par acétyl-CoA CoASH retourne vers la β-oxydation Ici, 8 car nous notre acide gras de 16 carbones a produit 8 acétyl-CoA en tout… Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Lipides | Oxydation Chaînes de transport des électrons Mitochondrie Pas besoin d’apprendre le tableau par cœur! Je veux simplement que vous soyez conscient des mécanismes permettant d’expliquer pourquoi une molécule d’acide gras crée beaucoup plus d’ATP qu’une molécule de glucose. 31 NADH 2.5 ATP/NADH 77.5 ATP 15 FADH2 1.5 ATP/ FADH2 22.5 ATP Note: Certaines sources indiquent 3 ATP par NADH et 2 ATP par FADH2. Nous pouvons ignorer cette distinction. Dans les deux cas, nous trouvons ~100 ATP pour un acide gras de 16 carbones. Figure tirée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc © Dynamique des substrats énergétiques  Dynamiques | Estimation des substrats Échange respiratoire À l’exercice… D’un côté, on mesure l’O2 inspiré De l’autre, on mesure le CO2 et expiré. La différence est la inspiré et expiré. La différence consommation d’O2. est la production de CO2. @chriswevans Production Taux d’échange respiratoire = CO2 / O2 (respiratory exchange ratio [RER]) Consommation KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Échange respiratoire Vous verrez les réponses respiratoires à l’exercice plus en détail en KIN1025 (hiver). Pour le moment, suffit de savoir que l’on peut mesurer la consommation d’O2 et la production de CO2 via la respiration. Réaction de transition & cycle de Krebs Chaîne de transport des électrons Consommation d’O2 Production de CO2 Mesure ventilatoire (O2 consommé, CO2 produit) Figure tirée de McKnney et al., 6ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Échange respiratoire Acide palmitique Glucose Nombre de NADH et FADH2 divisé par 2 équivaut à 31 NADH & 15 FADH2 10 NADH & 2 FADH2 l’oxygène (O2) consommé. Total = 46 Total = 12 Consommation d’oxygène = 23 Consommation d’oxygène = 6 46 O consommés, donc 23 O2. 12 O consommés, donc 6 O2. (neutre) H2O Oxygène H+ Équivalent de 1 + 2e + 2 - = transporteur d’électron Figure adaptée de Metabolism at a Glance, Salway, 4ème édition, 2017 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Échange respiratoire Pour les intéressés. Généralement, on considère… La revue commence à dater, mais reste pertinente. Glucides = 1 Lipides = 0.7 (ou quotient respiratoire) Taux d’échange respiratoire = Production CO2 / O2 Glucose Production de CO2 = 6 (quantité de carbone) (respiratory exchange ratio [RER]) Consommation Consommation d’O2 = 6 (12 transporteurs d’électrons) Taux d’échange respiratoire = 6/6 = 1 Acide palmitique Production de CO2 = 16 (quantité de carbone) Consommation d’O2 = 23 (46 transporteurs d’électrons) Taux d’échange respiratoire = 16/23 = ~0.695 Juste des lipides Moitié/moitié Acide arachidonique Production de CO2 = 20 (quantité de carbone) Consommation d’O2 = 29 (58 transporteurs d’électrons) Juste des glucides Taux d’échange respiratoire = 20/29 = ~0.689 Tableau tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Attention aux échelles. Ce Sélections des substrats sont des proportions, et non des valeurs absolues! Intensité de l’exercice « Crossover point » On utilise davantage les glucides par après Plus l’intensité d’un exercice augmente, plus la 10% VO2max 70% VO2max 100% VO2max (être debout) (jogging) (courir vite, sprint?) demande énergétique est grande, et plus nous RER → ~0.8 RER → ~0.9 RER → ~1.0 irons vers les glucides. Pourquoi? L’utilisation des glucides et plus simple et rapides! Majoritairement déjà sur place (glycogène) La β-oxydation est plus lente (plus d’étapes) Bref, les lipides sont super quand l’intensité est faible, mais ne fonctionne pas assez rapidement lorsque l’intensité est élevée. INTENSITÉ Figure tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Pratico-pratique Podcast scientifique sur le fitness industry ► Exemple 1 – Marche: 30% VO2max @ 3 kcal.min-1 RER = 0.8, soit 3 kcal * 0.66 = ~2 kcal.min-1 de lipides (2 x 60 =) 120 kcal.h-1 de gras, soit environ 13.3g.h-1 ► Exemple 2 – Jogging: 60% VO2max @ 9 kcal.min-1 RER = 0.9, soit 9 kcal.min-1 = 3 kcal.min-1 de lipides (3 x 60 =) 180 kcal.h-1, de gras, soit environ 20g.h-1 Les intéressés peuvent consulter cet article pour plus d’information sur le Fatmax. Figure tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Attention aux échelles. Ce Sélections des substrats sont des proportions, et non des valeurs absolues! Durée de l’exercice Exemple: exercice constant à intensité faible-modérée 60 minutes 20 minutes RER → ~0.84 Plus la durée d’un exercice augmente, plus nous 100 minutes RER → ~0.85 RER → ~0.83 irons vers l’utilisation des lipides. Pourquoi? Épuisement du glycogène musculaire (et du glycogène hépatique) après un certain temps. Processus de fatigue neuromusculaire rendent la contraction plus difficile, donc diminution de l’intensité de l’exercice Durée Figures tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Pratico-pratique Exemple 1 Sprint de 50m (5-6 secondes) Figure tirée de McKinley et al., 2ème édition, 2019 Source d’énergie principale? A. Phosphorylcréatine B. Glycogène musculaire C. Glycogène hépatique D. Lipide musculaire E. Lipide périphérique Barbell: 20 kg (~44 lbs) Plates: 25 kg (~55 lbs) 170 kg (~375 lbs) Figure tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Pratico-pratique Exemple 2 Sprint de 400m (50-60 secondes) Figure tirée de McKinley et al., 2ème édition, 2019 Source d’énergie principale? A. Phosphorylcréatine B. Glycogène musculaire C. Glycogène hépatique D. Lipide musculaire E. Lipide périphérique Figure tirée de Power & Howley, 10ème édition, 2019 KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Dynamiques | Estimation des substrats Pratico-pratique Si l’intensité est assez élevée, on utilisera d’abord les glucides. Au fur et à mesure que l’on épuise nos réserves, nous allons vers les lipides (qui est une source quasi-inépuisable). Implication? Diminution de l’intensité de l’exercice, car l’oxydation des lipides est plus lente que celle des glucides. KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©  Sources d’énergie Pratico-pratique Pour les intéressés. La revue commence à dater, mais reste pertinente. Vous le connaissez? Mais est-ce que cette source sera la plus importante dans ce contexte? ► Dépend de l’intensité que l’athlète peut maintenir… ► Amateur: 60-65% VO2max → Plus faible intensité, mais plus long (~3:45:00) → Lipides et glucides ► Entraîné: 70-75% VO2max → Intensité modéré, moyennement long (~2:45:00) → Lipides et glucides (probablement plus que l’amateur) ► Élite: 80-90% VO2max → Intensité élevé, durée moins longue (~2:10:00) → Peut être presque exclusivement sur les glucides Eliud Kipchoge, détenteur du record mondial au marathon Photo: Lisi Niesner/Reuter Importance de prendre le contexte de l’athlète en compte! KIN1024 – Physiologie de l’exercice 1 Wooclap: Maxime Bergevin, MSc ©