LES VOIES DE L’ÉNERGIE AÉROBIE EXPLIQUÉES

Un attribut fondamental du fitness a toujours été notre recherche incessante de nouvelles idées en matière de programmation. Qu’il soit de nature évolutive ou incrémentielle ; Tendance ou mode, nous semblons prospérer en remettant en question le statu quo dans notre quête du meilleur, du plus grand, du plus fort ou du plus rapide.

En dehors de la technologie portable, la plus grande tendance en matière de fitness au cours des dernières années a peut-être été la popularité croissante d’entraînements de type fractionné plus courts et plus rapides, effectués à des intensités ou à des rythmes de travail plus élevés (par exemple, Tabata, HIIT).

En conjonction avec ces entraînements plus courts et de haute intensité, vous pourriez entendre des termes comme « postcombustion » ou « EPOC » dans une conversation informelle. 

Bien que ce format d’entraînement ne soit en aucun cas nouveau, remontant au début et au milieu des années 1990 dans le domaine du conditionnement sportif, c’est son introduction récente au grand public qui a accru l’importance de cette modalité d’exercice.

Qu’est-ce qui aurait pu commencer avec notre obsession de la perte de poids ? suivi de l’activité et des calories ; et notre manque de temps disponible pour faire de l’exercice ; a maintenant modifié toute notre approche philosophique de la programmation d’exercices et accorde une plus grande attention au métabolisme, aux voies énergétiques et à l’utilisation du carburant.

En outre, cela a également suscité un intérêt pour une variété de pratiques non traditionnelles telles que le cardio à jeun et les cétones. Malheureusement, la complexité de ces systèmes biologiques a également généré beaucoup de désinformation et d’incompréhension sur ces sujets.

Et, en tant que praticiens du fitness, nous sommes tenus de fournir au public une éducation et des programmes fondés sur des données probantes. Nous devons donc comprendre l’utilisation du carburant et les rôles respectifs dans les voies énergétiques. Le but de cet article est de présenter les éléments essentiels de nos voies énergétiques et de discuter de la pratique populaire du cardio à jeun.

LES VOIES ÉNERGÉTIQUES

L’énergie nécessaire au travail biologique est produite de manière aérobie en présence d’oxygène ou de manière anaérobie en l’absence d’oxygène (1).

Comme l’illustre la figure 1-1, la voie aérobie produit de grandes quantités d’énergie, quoique plus lentement, et peut utiliser les trois macronutriments comme source de carburant.

En revanche, les voies anaérobies, comprenant à la fois le système énergétique Phosphagen (immédiat) et la voie glycolytique rapide, produisent de l’énergie rapidement, mais en quantités limitées, et ne peuvent utiliser le glucose que comme source de carburant (2). Compte tenu de la portée de cet article, nous examinerons uniquement la voie aérobie, car elle représente la plus grande source de calories quotidiennes et implique les trois macronutriments consommés dans notre alimentation.

Figure 1-1 : Aperçu des voies bioénergétiques

Respiration aérobie : respiration mitochondriale

La respiration aérobie se produit dans les mitochondries, les organites situés à l’intérieur des cellules qui produisent de l’énergie. Cependant, les trois carburants subissent une préparation primaire afin de les préparer à entrer dans les mitochondries. Les voies d’accès des trois macronutriments sont illustrées dans la figure 1-2, mais avant d’aborder chacun d’entre eux, définissons d’abord les carburants :

• Triglycérides (TG) – une graisse simple qui représente la principale forme de stockage de graisse dans le corps. Les triglycérides sont constitués d’une molécule de glycérol qui forme le squelette de la molécule qui est jointe à trois acides gras libres (FFA). Ce sont ces FFA que beaucoup d’entre nous connaissent car ils peuvent être classés selon leur longueur comme à chaîne courte, à chaîne moyenne ou à chaîne longue ; et sont classés selon leur structure comme saturés, monoinsaturés ou polyinsaturés. Avant d’entrer dans la voie respiratoire, les TG doivent être séparés en éléments constitutifs, le glycérol et les FFA, après quoi les FFA sont ensuite préparés pour entrer dans le cycle de Krebs via la bêta-oxydation qui décompose les chaînes carbonées les plus longues en fragments à 2 carbones (3).
• Les glucides existent dans le corps soit sous forme stockée appelée glycogène, soit sous forme de glucose lorsqu’ils sont absorbés et utilisés immédiatement comme carburant. Tous les glucides subissent une glycolyse (métabolisme anaérobie des glucides), un processus qui se déroule en dehors des mitochondries. Le produit final de la glycolyse est la formation de pyruvate qui soit traverse les mitochondries pour continuer dans la voie aérobie, soit est converti en lactate (anaérobie) – les deux peuvent se produire simultanément. C’est la disponibilité de l’oxygène délivré aux mitochondries qui détermine la quantité de pyruvate qui passera aux mitochondries (c’est-à-dire que plus d’oxygène équivaut à une plus grande entrée de pyruvate dans les mitochondries). Tout excès ne peut pas rester sous forme de pyruvate dans la cellule car cela ralentit la glycolyse – il est donc converti en lactate en se joignant aux ions hydrogène, qui sont également produits pendant la glycolyse. Normalement, les ions hydrogène sont également transportés vers les mitochondries pour compléter la respiration, mais un excès est problématique car il abaisse le pH des tissus, ce qui altère la fonction musculaire et les voies énergétiques. Essentiellement, la combinaison du pyruvate avec des ions hydrogène pour former du lactate permet au muscle de continuer à travailler plus longtemps que la normale. Ceci est illustré par le chiffre 1 sur la figure 1-2.
• Les protéines diffèrent des graisses et des glucides en ce sens qu’elles contiennent l’élément azote, qui ne joue aucun rôle dans la respiration. Par la suite, il faut l’éliminer (désamination), produisant de l’ammoniac potentiellement nocif pour l’organisme (4). L’ammoniac est rapidement converti en urée dans le foie, puis excrété principalement par l’urine via les reins. Ceci est illustré par le chiffre 6 sur la figure 1-2.

Figure 1-2 : Le moulin métabolique – utilisation du carburant dans les voies énergétiques

À première vue, le moulin métabolique semble compliqué et déroutant, mais nous utiliserons une analogie avec laquelle nous sommes plus familiers pour aider à comprendre ses subtilités. Commençons par examiner le cycle de Krebs : c’est le point où les 3 macronutriments convergent dans les mitochondries. Considérez le cycle Krebs comme un bar ou une discothèque, un lieu où tout le monde veut se retrouver.

• Pensez aux TG représentant les femmes célibataires venant du quartier TG de la ville au bar à vélos Krebs. Ils arrivent habillés pour danser et socialiser comme de l’acétyl-CoA (le composé qui entre dans le cycle de Krebs) – considérez leur préparation pour la soirée comme une bêta-oxydation. Ceci est illustré par le chiffre 3 sur la figure 1-2. Malheureusement, le bar à vélos Krebs a une politique réservée aux couples, donc toutes les femmes célibataires ont besoin d’un partenaire pour entrer. Habituellement, ils comptent rencontrer des hommes célibataires qui convergent également vers le bar à vélos Krebs venant d’une autre partie de la ville (c’est-à-dire des glucides). Cela signifie essentiellement que pour que les graisses soient complètement métabolisées, elles doivent contenir des glucides.
• Considérons maintenant le sort des glucides. Comme mentionné précédemment, la glycolyse produit du pyruvate qui est unique en ce sens qu’il peut produire soit des femmes célibataires (acétyl-CoA), soit des hommes célibataires (oxaloacétate). Ceci est illustré par le chiffre 2 sur la figure 1-2. En revenant à notre analogie avec le bar, si l’on considère que la partie TG de la ville fournit suffisamment de femmes célibataires, la partie glucidique de la ville fournit généralement des hommes célibataires (c’est-à-dire de l’oxaloacétate). Collectivement, les femmes célibataires du quartier TG de la ville se joignent aux hommes célibataires du quartier glucidique de la ville et entrent dans le bar à vélos Curbs.

Tout au long de notre existence, les humains ont dû endurer des périodes de famine, où la nourriture était rare ou inexistante. Dans le cas où nos réserves de glucides disponibles s’épuisent ou se raréfient (pensez aux régimes pauvres en glucides aujourd’hui), nous limitons la disponibilité des hommes célibataires arrivant de la partie glucidique de la ville. Cela force un état de survie métabolique dans lequel le corps est obligé de s’adapter pour survivre et ne pas périr.

• En revenant à notre analogie avec le bar, pensez au bar qui ne reçoit pas suffisamment d’affaires en raison du manque d’hommes célibataires du quartier glucidique de la ville. Pour tenter de relancer les affaires, le gérant choisit d’appeler son ami qui gère un bar sportif dans le quartier protéiné de la ville (penser au business et à la rentabilité de la production d’énergie). Il fait deux offres aux clients du bar sportif du pays des protéines : rejoindre des femmes célibataires pour socialiser dans le club ou se faufiler secrètement par la porte arrière pour profiter des boissons spéciales (c’est-à-dire faire de l’énergie).
• Ceux qui souhaitent socialiser avec les femmes célibataires (acides aminés glucogéniques) sont transportés à travers la partie glucidique de la ville et arrivent en tant qu’hommes célibataires. Le terme glucogénique signifie créer du glucose. En d’autres termes, nous convertissons les protéines en glucides afin de continuer à métaboliser les graisses et, malheureusement, 99 % des protéines utilisables dans le corps humain sont des tissus vivants appelés muscles. Ceci est illustré par le chiffre 5 sur la figure 1-2 de la première partie).
• Cependant, cette conversion peut ne pas être suffisante pour répondre aux besoins énergétiques de l’organisme, et il faudra donc peut-être également utiliser des protéines supplémentaires pour produire de l’énergie. Cela représente les hommes du bar sportif qui souhaitent visiter le bar à vélos Krebs, mais uniquement pour les boissons spéciales (c’est-à-dire pour produire de l’énergie). Ils se cachent derrière la porte arrière du bar et sont appelés acides aminés cétogènes car ils produisent principalement de l’énergie. Cependant, ils peuvent également produire des cétones dont nous parlerons ensuite. N’oubliez pas que ces protéines proviennent également du tissu musculaire.

Alors, que deviennent les femmes célibataires supplémentaires qui s’accumulent à l’extérieur du bar et qui ne peuvent pas entrer en raison du nombre insuffisant d’hommes célibataires ? Le gérant, conformément aux lois de la ville, informe ces dames qu’elles ne peuvent pas flâner à l’extérieur du bar et doivent s’éloigner. Pour permettre la poursuite de la respiration mitochondriale, les femmes célibataires supplémentaires (acétyl-CoA) sont converties en cétones qui peuvent ensuite être éliminées des mitochondries et mises en circulation dans le sang.

Ceci est illustré par le chiffre 4 sur la figure 1-2 de la première partie. Les cétones représentent des composés fabriqués à partir de graisses incomplètement métabolisées (et éventuellement de protéines cétogènes). Les deux cétones principales fabriquées sont l’acétoacétone et le β-hydroxybutyrate qui peuvent être utilisées comme carburant par presque toutes les cellules du corps, à l’exception du foie et des globules rouges qui ont besoin de glucose (1, 2). Toutes les cétones non utilisées par le corps sont rapidement converties en acétone pour être éliminées du corps, car les cétones abaissent le pH sanguin (acidose), ce qui peut conduire à une maladie potentiellement mortelle appelée acidocétose lorsqu’elles s’accumulent en grande quantité. L’acétone est le même composé que celui que l’on trouve dans le dissolvant pour vernis à ongles et parfois, lorsque les niveaux de cétones dans le sang deviennent élevés, une douce odeur « d’acétone » peut être perceptible dans l’urine, l’haleine ou la sueur, indiquant un état de survie métabolique.

À retenir : les 3 macronutriments sont indispensables à la production d’énergie, mais la suppression ou la restriction des glucides de l’alimentation, en particulier pendant des périodes prolongées, peut altérer nos voies métaboliques normales, ce qui peut avoir des conséquences importantes (c’est-à-dire favoriser le concept de graisse maigre en s’attaquant à la graisse maigre). protéines musculaires qui, à leur tour, ralentiront également les taux métaboliques dans le corps).

LES RÉFÉRENCES:

1. Kenny WL, Wilmore H et Costill DL. (2015). Physiologie du sport et de l’exercice (6 ^e édition). Champaign, Illinois. Cinétique humaine.
2. Pocari J, Bryant CX et Comana F. (2015). Physiologie de l’exercice , FA Davis Company, Philadelphie, Pennsylvanie.
3. Juekendrup AE. (2002). Régulation du métabolisme des graisses dans les muscles squelettiques. Annales de l’Académie des sciences de New York , 967 : 217 – 235.
4. Brooks Géorgie. (1987). Métabolisme des acides aminés et des protéines pendant l’exercice et la récupération. Médecine et science du sport et de l’exercice , 19 : S150-S156.