Le métabolisme. Nous te montrons comment il fonctionne.
Bon métabolisme, mauvais métabolisme, le métabolisme dort, stimuler le métabolisme, stimuler, ... Le mot métabolisme est souvent utilisé et malheureusement aussi souvent mal compris. Le métabolisme n'est pas la même chose que la digestion.
Le métabolisme. De quoi s'agit-il ?
Qu'il s'agisse de cellules nerveuses qui transmettent des impulsions électriques ou de cellules musculaires qui fournissent un travail mécanique, chaque cellule du corps humain a besoin d'énergie. Cette énergie est stockée à l'intérieur des cellules sous forme d'adénosine triphosphate (ATP) et est libérée lors de la décomposition de l'ATP
en adénosine diphosphate (ADP) et en phosphate libre (Pi).
ATP + eau (H2O) -> ADP + P + énergie
Étant donné que les muscles ne stockent qu'une quantité très limitée d'ATP, il faut constamment assurer le réapprovisionnement en régénérant l'ATP à partir de l'ADP et du Pi. Cette régénération se fait par le biais de 3 systèmes différents, dont l'expression est adaptée aux propriétés des fibres musculaires, au type de fibre musculaire. Le site
sont des systèmes :
- le système phosphagène (performance métabolique la plus élevée, mais capacité la plus faible)
- le système glycolytique (performance métabolique plus faible, mais capacité plus élevée que le système phosphagène)
- la respiration mitochondriale (puissance métabolique la plus faible, mais capacité de loin la plus importante)
Le système phosphagène
La resynthèse de l'ATP par le système phosphagène a lieu dans le cytoplasme et comprend deux réactions chimiques par lesquelles la fibre musculaire peut récupérer de l'ATP relativement rapidement, la réaction de la créatine kinase et la réaction de l'adénylate kinase. 85% de la capacité déjà modeste du système sont remplacés par le stockage de phosphocréatine
15% sont consacrés à la production d'énergie par la réaction de l'adénylate kinase. Outre l'ATP, des sous-produits sont toujours générés. Le système phosphagène ne forme pas de lactate, c'est pourquoi on l'appelle aussi anerob-alactacide.
Pour la créatine kinase -> ADP + PCr -> ATP et créatine (Cr)
L'adénylate kinase (enzyme) -> 2 ADP -> ATP et AMP (adénosine monophosphate)
Le métabolisme fonctionne comme un moteur hybride
Nous parlons également d'un moteur hybride pour la fourniture d'énergie, car chaque système énergétique met en marche un autre système. Par exemple, l'adénosine monophosphate et ses produits de dégradation (dans le cas de l'adénylate kinase) sont une molécule de signalisation pour la cellule. En d'autres termes, l'AMP indique au corps que les cellules musculaires ont besoin de glucose.
(sucres simples) et les acides gras pour produire de l'ATP. Ainsi, elle stimule le système glycolytique et la respiration mitochondriale. En outre, il stimule indirectement la décomposition du glycogène (la forme de stockage du sucre dans le corps). Comme le système phosphagène est soutenu dès le début par les deux autres systèmes, il peut contribuer de manière déterminante à la mise à disposition d'énergie pendant plus de 20 secondes.
S'il était livré à lui-même, les mémoires PCr seraient épuisées au bout de 10 secondes seulement. Le système phosphagène nous fournit très rapidement de l'énergie pour des mouvements de courte durée, par exemple lorsque nous devons nous lever d'une chaise ou sprinter pour prendre un bus. Mais il s'épuise ensuite aussi très rapidement. Le système phosphagène est plus développé dans les fibres musculaires de type II que dans celles de type I
fibres musculaires.
Le système glycolytique
Le système glycolytique comprend le processus biochimique de la glycolyse. Celle-ci a lieu dans le plasma cellulaire, comme les processus du système phosphagène. Pour cela, le glucose ou le glycogène se transforme en pyruvate après 10 étapes. Le glycogène est un sucre multiple ou des hydrates de carbone stockés dans les muscles. Dans le foie, on peut
par exemple, 100g et dans les muscles squelettiques, environ 400 g de glycogène sont stockés. Le pyruvate est un produit intermédiaire. Une grande quantité d'énergie est déjà libérée pendant le processus de transformation du glucose en pyruvate. Le pyruvate dispose de deux systèmes énergétiques, la glycolyse anaérobie et la glycolyse aérobie.
Le choix du système dépend de la demande.
- Le pyruvate peut être transformé en lactate et en ATP dans le cytoplasme cellulaire. On parle alors de glycolyse anaérobie (anerob-lactacide). Ceci non pas parce qu'il n'y a pas d'oxygène, mais parce que cette réaction ne nécessite pas d'oxygène. Certains de nos organes utilisent volontiers le lactate comme matière première pour les processus métaboliques. Le foie et les reins, par exemple, transforment le lactate en sucre par le biais de la gluconéogenèse. Notre cœur préfère même le lactate comme source d'énergie. Ainsi, contrairement à une opinion largement répandue, le lactate n'est pas un déchet du métabolisme anaérobie. Il parvient dans le sang via des transporteurs spécifiques, toujours en combinaison avec un proton (H+), depuis la cellule musculaire glycolytique (type II). L'exemple suivant montre que le lactate est à la base d'un système tout à fait sophistiqué :
Les fibres musculaires glycolytiques (type IIb, sans ou avec peu de mitrochondries) produisent du lactate et le libèrent dans le sang. Par la suite, les fibres musculaires oxydatives (type I avec de très nombreuses mitrochondries) captent le lactate, le transforment en pyruvate et l'oxydent dans la mitrochondrie.
glucose -> pyruvate (produit intermédiaire) -> 2 ATP + lactate
- Si le pyruvate n'est pas transformé en lactate, il pénètre dans la mitochondrie et est transformé en acétyl-CoA. L'acétyl-CoA constitue la substance de base pour la production d'énergie aérobie dans la mitochondrie. C'est pourquoi on parle dans ce cas de glycolyse aérobie ("en utilisant de l'oxygène", et non "en utilisant de l'oxygène").
présence d'oxygène"). L'acétyl-CoA est injecté dans le cycle du citrate, où il est transformé en de nombreux ATP par l'ajout d'oxygène.
Glucose + oxygène (O2) -> dioxyde de carbone (Co2) + eau (H2O) + beaucoup d'ATP
La respiration mitochondriale
Les acides gras passent du sang dans les fibres musculaires via les transporteurs d'acides gras, les fibres musculaires de type I étant mieux équipées de ces transporteurs que les fibres musculaires de type II. Dans le plasma cellulaire des fibres musculaires, les acides gras sont activés et transportés vers les mitochondries. Pour ce faire, ils sont
à court terme à la carnitine. La carnitine joue donc le rôle de navette dans le métabolisme des graisses. Sans carnitine, aucune graisse ne pourrait être métabolisée. La respiration mitochondriale a lieu, comme son nom l'indique, sous l'influence de l'oxygène dans la mitochondrie. A l'intérieur de la mitochondrie, il se forme à partir des
acides gras via la β-oxydation (processus de dégradation des acides gras), l'acétyl-CoA. Celui-ci est dégradé en dioxyde de carbone (CO2) et en eau (H2O) dans le cycle du citrate, tout comme l'acétyl-CoA à partir du pyruvate. Il en résulte de l'énergie sous forme d'ATP. La consommation d'oxygène mitochondriale détermine les besoins en oxygène de l'organisme.
Acides gras + oxygène (O2)- > dioxyde de carbone (CO2) + eau (H2O) + beaucoup d'ATP
Le métabolisme schématisé.
Le schéma suivant illustre le métabolisme. Intégration des systèmes de mise à disposition de l'énergie : créatine kinase/phosphocréatine, système phosphagène (ici
sans adénylate kinase) ; glycolyse anaérobie, système glycolytique ; phosphorylation oxydative, respiration mitochondriale.
Les voies métaboliques décrites se déroulent en principe simultanément (moteur hybride), mais avec des quantités différentes. La part des processus fournissant de l'énergie varie en fonction de la durée et de l'intensité de l'effort. Ainsi, même au repos, la créatine-phosphate est décomposée ou le lactate est produit. Plus l'effort est intense, plus les besoins immédiats en énergie et en ATP des muscles sont élevés et plus les voies métaboliques anaérobies rapides sont impliquées. Néanmoins, même lors de ce type d'effort, une part relativement importante de l'énergie nécessaire est fournie par voie aérobie.
Tu peux donc oublier sans crainte l'affirmation selon laquelle la combustion des graisses ne commence qu'après 30 minutes d'entraînement d'endurance.
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