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Travaux dirigés
Dépense énergétique
Dr GHOMARI-BOUKHATEM H
Licence: Alimentation, Nutrition et pathologies
Originedel'énergiedepuisLAVOISIER
Nutriments+O2H2O+Energie
L'homme = transformateur d'énergie chimique en d'autres formes d'énergie. Lemétabolismeénergétiqueestl'ensembledesprocessusde transformationdel'énergieindispensableaumaintientdela vie,àlacroissanceetàlareproductiondesorganismes. Ladépenseénergétiqued'unindividuestdiviséeentrois composantes:
Lemétabolismebasal
Lathermogénèse
L'activitéphysique
1. Le métabolisme de base ou métabolisme basal
Leseulfaitd'existernécessitedel'énergie,ilexisteune productiond'énergiedebase,appeléemétabolismedebase,liée àlaviedescellulesetàl'activitéminimumdebasedesappareils assurantlesgrandesfonctions(circulation,respiration,excrétion, digestion)etletonusmusculaire. C'estl'énergieutiliséeaureposparlecorpspourle fonctionnementdesorganescommeletubedigestif,lesreins, lecerveau,lecoeur,c'estlacomposanteprincipale(60-70%) deladépenseénergétique. Cettedépenseénergétiquedebasesedéfinitalorscommeétant, chezunindividuadulte,laquantitéd'énergiedépensée lorsqu'ilestaurepos,àjeundepuisunedouzained'heureset placédansuneenceintedontlatempératureesttellequ'il n'aitàlutter,nicontrelefroid,nicontrelachaleur.
1.1Facteursinfluentsurcettedépenseénergétiquedebase:
•lesexe:lafemmeayantunemasseadipeuseplusimportante etuntauxd'hormonessexuellesplusfaible,sonmétabolisme debaseestde5à10%inférieuràceluidel'homme •l'âge:l'enfantetl'adolescentontaucoursdelacroissance, quiestunepériodedeconstitution(synthèsesprotéiques)et dedéveloppement,unmétabolismedebasesupérieuràcelui del'adulte.Al'âgeadulte,l'activitémétaboliquedebase diminued'environ2%toutles10ans. •lasurfacecorporelle:lavaleurdumétabolismedebaseest proportionnelleàlasurfacecorporellequidiffèred'un individuàl'autre.Elleestdéterminéeàpartirdelatailleetdu poids(massecorporelle)dusujet •Leshormones
2.Activitéphysique
L'activitéphysiqued'unindividusestl'énergieutiliséeaucours desdéplacements,desactivitésménagères, professionnelles,sportives;c'estlesecondpostedela dépenseénergétique(20-30%) C'estlefacteurquiapportelesplusgrandesmodificationsau métabolismeénergétique,puisquetouteactivitémusculaire estproductriced'énergie,dont20à25%esttransforméeen énergiemécaniqueet75à80%enénergiethermique. Cettedépenseénergétiqueestproportionnelleàlamasse musculairemiseenjeuetàl'intensitéetàladuréedutravail musculaireeffectué.
3.Lathermorégulation
•Lathermorégulationétantl'ensembledesmécanismes thermorégulateurschargésd'assureruneégalitéentrela productiondechaleur(thermogenèse)etsadéperdition (thermolyse),toutevariationdelatempératureextérieure,au dessousouaudessusde20à22°(zonedeneutralité thermique)entraînantuneproductiond'énergieet,decefait, augmenteraladépenseénergétique. •Laluttedel'organismecontrelefroid(augmentationdela thermogenèse)etcontrelechaud(augmentationdela thermolyse)seradoncgénératricededépensesénergétiques supplémentaires,nécessitant,decefait,unealimentation adaptée. •Ainsi,lorsd'expositionprolongéeaufroid,lavaleurdu métabolismepeutatteindrejusqu'à4foissavaleur.
L'actiondynamiquespécifiquedesaliments
L'assimilationmétaboliquedesalimentsconsommésentraîne uneaugmentationdelathermogenèse.Cettedépense énergétiquesupplémentaireestdue,eneffet,àladigestion,à larésorptionetàlatransformationdessubstancesnutritives etvavarierenfonctiondelanaturedesnutrimentsingérés. Ainsi,l'actiondynamiquespécifiquedesglucides,représente uneaugmentationdeladépenseénergétiquetotaleàl'ordre de5à9%,de3à4%pourleslipides,de15à20%pourles protéines. Lathermogénèsealimentaireestl'énergieutiliséepour assurerladigestion,l'absorptionintestinale,lestockagedes aliments,cettecomposantenereprésenteque10%dela dépenseénergétiquetotale.
Chaleurdecombustiondesaliments:
c'estlavaleurcaloriquemaximale,onlamesureaveclabombe calorimétrique:lenutrimentestplacédansuncreuset,lui- mêmeplacédansuneenceinted'aciersolideetétanche.Un filamentquel'onpeutchaufferparlepassaged'uncourantest aucontactdunutriment.Unevalvepermetleremplissagepar l'O2souspression,l'ensembleestplacédansuncalorimètreet lenutrimentestbrulé,onmesurelachaleurdégagée.
ChaleurdecombustionCal/g
Amidon4,1
Glucose3,69
Graisse9,4
Protéines5,65
Ethanol7,1
Valeur calorique physiologiquement utilisables
Pertesdigestives:lesorganismen'absorbentpas
intégralementlesalimentsingérés.Ilfautcorrigerles quantitésingéréesdequantitésperduesdansl'excrétion digestive.
Lecoefficientd'utilisationdigestivebrutest:
CUD=(ingéré-Excrété)/ingéréX100
Perteurinaires:pourleslipidesetlesglucidesellessont négligeableschezlesujetnormal.Pourlesprotéinesl'urée correspondàuneperted'énergiede1,25Cal/gdeprotéines. Coefficientspratiquesglobauxdeconversioncalorique:en corrigeantlesvaleursobtenuesàlabombecalorimétriquepar leCUDetlespertesurinaires,onobtient:
1g glucide = 4Cal, 1g protéine = 4Cal, 1g lipide = 9Cal.
Méthodesdemesuredeladépenseénergétique
1-Méthodedecalorimétriedirecte.
Cetteméthodederéférenceestréservéeaudomainedelarecherche;une chambrecalorimétriqueestundispositifencombrant,onéreux,difficileàmettre enoeuvre.Celapermetlaquantificationdesdifférentescomposantesdelaperte dechaleur
2-Méthodesdecalorimétrieindirecte.
Cetteméthodereposesurl'équivalenceentrel'énergieutiliséedansl'organisme etcelleconvertieàpartirdel'oxydationdesnutriments.Ilestdoncpossible d'utiliserlaconsommationglobaled'oxygènecommetémoindeladépense d'énergie.Lamesuredeséchangesgazeuxrespiratoires(consommation d'oxygène,etproductiondegazcarbonique)peutêtreréaliséeenchambres calorimétriques,dansdesconditionsoùlesujetpourrareproduiresesactivités quotidiennes.Lamesurepeutégalementêtreréaliséesousunecagoule ventilée.Cetappareilestpluslégeretnepermetquedesmesureslimitéesdans letemps,(métabolismedebaseeteffetthermiquedesaliments).Leséchanges gazeuxrespiratoiressontcourammentmesurésavecunemboutbuccalen physiologiedusport;ladépenseénergétiqueaucoursd'unexercicepeutêtre
évaluéeainsi.
2-1 La méthode à l'eau doublement marquée
Laméthodeàl'eaudoublementmarquéeestégalementunemesurede calorimétrieindirectequipermetdedéterminerladépenseénergétique totaledanslesconditionshabituellesdevie.Elleconsisteàfaireingérer ausujetunmélanged'eaumarquéesurl'oxygène(18O)etsur l'hydrogène(deutérium).L'oxygèneestplusrapidementéliminéquele deutériumetcettedifférencedevitessed'éliminationdépenddela productiondeCO2.Lamesuredeladifférenced'éliminationdu deutériumetdel'oxygène18danslesurinespermetlecalculdela productiondeCO2etdeladépenseénergétique.
2.2 La méthode d'enregistrement de la fréquence cardiaque :
Elleestbaséesurlarelationlinéaireétroiteexistantentrelafréquence cardiaqueetladépenseénergétique,pourdesactivitésphysiques d'intensitécroissante.Cetteméthodepeutêtreutiliséedansdesétudes épidémiologiquespourévaluerlesdépensesénergétiquesmoyennesde groupesdepersonnes.Ilsuffitalorsdedisposerd'unenregistrementde lafréquencecardiaque.
2.3. La méthode des accéléromètres
Cetteméthodepermetdequantifieretd'enregistrerl'intensité demouvementselonunoutroisaxesaucoursd'uneactivité physique,etdeleconvertirendépensed'énergie.
2.4. La méthode factorielle
Ellepermetd'évaluerlesdépensesénergétiquesjournalièreset fragmentairesd'unindividuàpartirdel'enregistrementdutype etdeladuréedesactivitéspratiquéesaucoursdelajournée,et ducoûténergétiqueunitairedechaqueactivité.Cedernierpeut êtreexpriméenmultiplesdumétabolismedebasepour uniformiserlesdonnéesentrelesindividus.
3. LE CONCEPT DE QUOTIENT RESPIRATOIRE
Latransformationdel'énergiechimiquecontenuedansles macronutrimentsenuneautreénergiechimiqueutilisablepar l'organisme,l'ATP,passepardesréactionsdephosphorylationoxydative quivont,infine,consommerdel'oxygèneetproduiredugazcarbonique. Onappellequotientrespiratoirelerapportentrelaquantitédegaz carboniqueproduitparl'oxydationtotaled'unsubstrat(VCO2)surla quantitéd'oxygènenécessaireàcetteoxydationcomplète(VO2). Lequotientrespiratoirevarieenfonctiondusubstratconsidéré. Schématiquement,ilestégalà1pourlesglucides,à0,7pourleslipideset à0,8pourlesprotides.Chezl'homme,lecalculduquotientrespiratoireà partirdelamesuredelaVCO2etdelaVO2informesurlanaturedes substratsoxydés.Pluslequotientrespiratoiremesuréserapprochede l'unité,plusl'organismeutiliselesglucidespourassurersonbesoind'ATP. Lorsquelequotientrespiratoireserapprochede0,7,leslipidessontalors unsubstratprivilégiépourlafournitured'ATP.Lamesureduquotient respiratoiresur24heuresréaliséechezungrandnombredesujets appartenantàdesfamillesdifférentesmontreuneagrégationfamilialedu quotientrespiratoire. Ilexistedesfamillesdontlequotientrespiratoireestélevéetdesfamilles dontlequotientrespiratoireestplusbas.Lesfamillesquiontunquotient respiratoireplusbasoxydentuneplusgrandequantitédelipidespar24 heureset,faceàunealimentationhyperlipidique,constituerontmoins deréserveetprendrontmoinsdepoidsquelesfamillesdisposantd'un quotientrespiratoireélevé.Ilexisteunerelationentrelatypologiedes fibresmusculairesetlequotientrespiratoire.Pluslaproportiondefibres detypeIdanslemuscleestimportante(fibresàcontractionlente, résistantes,sollicitéespendantleseffortsd'enduranceetéquipéespour oxyderfacilementlesacidesgras),pluslequotientrespiratoireestbaset plusl'adipositécorporelletotaleestréduite.Lessujetsnoirsaméricains ontuneplusfaibleproportiondefibresdetypeIetuneplusforte proportiondefibresdetypeIIA(fibresrapidespuissanteset glycolytiques)quelescaucasiens.Cettedifférencepeutcontribuerà expliquerlerisqueaccrud'obésitédanslapopulationnoireaméricaine. Lamesureduquotientrespiratoire(QR)estparfoisutileàlaprescription diététique .Eneffet,pourmaintenirunpoidsstableilfautquelesapports énergétiquesetlesdépensesénergétiquessoientéquivalentsmaisaussi quelessubstratssourcesd'énergiesoientoxydésenquantitéségalesà leursapports.Ilestpossibledecalculeraisémentlequotientrespiratoire théoriqued'unealimentationmixte(ouquotientalimentaireQA)dèslors quel'onconnaîtlescontributionsrelativesdesglucides,lipideset protides(voiredel'alcool)quilacomposent.
Ainsiunealimentationapportant55%deglucides(QR=1),
35%delipides(QR=0,7),
10%deprotides(QR=0,8)
auraunquotientalimentaireégalà:
0,55×1+0,35×0,7+0,10×0,8=0,875.
Toutepersonnequiingèredesquantitésdeglucides,delipidesetde protidesjustesuffisantespourcouvrirsesdépensesénergétiqueset dansdesproportionsci-dessusindiquées,devraavoirunquotient respiratoiredes24heureségalauquotientalimentairecalculé,c'està direégalà0,875,pourmaintenirunpoidsstable.Unquotient alimentaireinférieurauquotientrespiratoiresignifiequela contributiondeslipidesàlarationalimentairedépasselescapacités d'oxydationlipidiquedel'organismeetplacelesujetàrisquedeprise depoids.Inversementunquotientalimentairesupérieurauquotient respiratoireplacelesujetensituationfavorableàlapertedepoids.quotesdbs_dbs11.pdfusesText_17
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