10. C ONVERSION DE L ' ÉNERGIE : MITOCHONDRIES ET CHLOROPLASTES.L ES P EROXYSOMES 305
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
fonctionnement inversé, chez les secondes. Il
semble donc clair que ce mécanisme universel de
fabrication de l’ATP soit, tout comme la glycolyse,
évolutivement très ancien.
On retiendra, en conclusion, qu’une grande partie
de l’énergie libre utilisable contenue dans le glucose, et libérée par oxydation complète grâce à
l’oxygène, se trouve en fin de compte transformée
en un gradient électrochimique dans la mitochondrie, après avoir été momentanément stocké sous
forme de pouvoir réducteur.
2.5. Bilan de l’oxydation complète
d’une molécule de glucose
En prenant en compte tout le pouvoir réducteur
produit au cours de la glycolyse et du cycle de
Krebs, et sachant que chaque molécule de NADH
réoxydé conduit théoriquement à la synthèse de
trois molécules d’ATP (trois sauts énergétiques
suffisants dans la cascade des potentiels) et que
chaque molécule de FADH 2 permet seulement la
synthèse de deux ATP, on calcule que 38 ATP sont
synthétisés, au maximum, par molécule de glucose. Sachant qu’un ATP représente une énergie
libre de 30,5 kJ.mol
–1
, on calcule que 1160 kJ.mol
–1
utilisables ont été extraits à partir des 2 873 potentiellement contenus dans une mole de glucose ; ceci
représente un rendement théorique de conversion
de 38 %. Cette valeur est de loin très supérieure à
ce que permettent les meilleures machines thermiques ou électriques construites par l’Homme (10
à 20 %). La raison de cette remarquable efficacité
des machines biologiques tient au fractionnement
du processus de combustion des aliments en multiples étapes, nécessitant plusieurs intermédiaires,
mais dégageant chacune de petites quantités
d’énergie utilisable.
L’encart biomédical suivant traite d’un sujet de
société particulièrement «brûlant ».
3. RÔLE DES CHLOROPLASTES
DANS LA PHOTOSYNTHÈSE
La quasi-totalité de l’énergie libre consommée
par les êtres vivants provient de l’énergie solaire
captée par les Végétaux à travers la photosynSport, métabolisme oxydatif
et aide ergogénique à la performance
Les physiologistes du sport sont très sollicités
pour tester de nouvelles méthodes d’entraînement et des molécules déjà connues, voire élaborées dans le seul but d’améliorer les
performances des athlètes. L’ensemble de ces
procédés est pudiquement baptisé «aide ergogénique à la performance ». On peut citer
quelques exemples de molécules utilisées :
–agents pharmacologiques : amphétamines,
bêtabloquants, diurétiques,
–hormones : hormone de croissance, stéroïdes
anabolisants,
–agents «oxygénants » : érythropoïétine, transfusions,
–additifs nutritionnels : glucides, vitamines,
créatine.
Un muscle se contractant vigoureusement
consomme 100 fois plus d’ATP qu’au repos ;
l’apport accru en métabolites et en oxygène est
donc une exigence capitale pour un effort
continu. L’utilisation d’hormones anabolisantes
conduit à la fois à une augmentation de la masse
et de la puissance musculaires (en accroissant le
nombre, la taille et les capacités métaboliques
des fibres musculaires), et à celle des capacités
respiratoires ou circulatoires de l’organisme.
Les effets de l’hormone de croissance sont les
suivants : 1) stimulation de la synthèse des protéines dans les fibres musculaires, 2) stimulation de la production des acides gras, qui sont le
nutriment privilégié de ces cellules lors d’efforts
prolongés, et 3) augmentation de la concentration sanguine en glucose. Les stéroïdes anabolisants, dérivés de la testostérone, sont recherchés
dans les sports qui exigent masse musculaire
importante et force (lancer de poids, haltérophilie). Les sports tels que la course, où l’endurance est primordiale, sont en revanche peu
concernés par ces substances dopantes.
D’autres agents augmentent l’apport en oxygène
et améliorent le métabolisme aérobie des fibres
musculaires. A côté des autotransfusions de
sang «fabriqué en altitude», il est possible d’utiliser les effets de l’érythropoïétine. Synthétisée
par les reins, cette hormone stimule fortement
la production des hématies. La fabrication de
toutes ces hormones illicites, banalisée par le
génie génétique, les rend aisément accessibles.
E NCARTB IOMÉDICAL
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
fonctionnement inversé, chez les secondes. Il
semble donc clair que ce mécanisme universel de
fabrication de l’ATP soit, tout comme la glycolyse,
évolutivement très ancien.
On retiendra, en conclusion, qu’une grande partie
de l’énergie libre utilisable contenue dans le glucose, et libérée par oxydation complète grâce à
l’oxygène, se trouve en fin de compte transformée
en un gradient électrochimique dans la mitochondrie, après avoir été momentanément stocké sous
forme de pouvoir réducteur.
2.5. Bilan de l’oxydation complète
d’une molécule de glucose
En prenant en compte tout le pouvoir réducteur
produit au cours de la glycolyse et du cycle de
Krebs, et sachant que chaque molécule de NADH
réoxydé conduit théoriquement à la synthèse de
trois molécules d’ATP (trois sauts énergétiques
suffisants dans la cascade des potentiels) et que
chaque molécule de FADH 2 permet seulement la
synthèse de deux ATP, on calcule que 38 ATP sont
synthétisés, au maximum, par molécule de glucose. Sachant qu’un ATP représente une énergie
libre de 30,5 kJ.mol
–1
, on calcule que 1160 kJ.mol
–1
utilisables ont été extraits à partir des 2 873 potentiellement contenus dans une mole de glucose ; ceci
représente un rendement théorique de conversion
de 38 %. Cette valeur est de loin très supérieure à
ce que permettent les meilleures machines thermiques ou électriques construites par l’Homme (10
à 20 %). La raison de cette remarquable efficacité
des machines biologiques tient au fractionnement
du processus de combustion des aliments en multiples étapes, nécessitant plusieurs intermédiaires,
mais dégageant chacune de petites quantités
d’énergie utilisable.
L’encart biomédical suivant traite d’un sujet de
société particulièrement «brûlant ».
3. RÔLE DES CHLOROPLASTES
DANS LA PHOTOSYNTHÈSE
La quasi-totalité de l’énergie libre consommée
par les êtres vivants provient de l’énergie solaire
captée par les Végétaux à travers la photosynSport, métabolisme oxydatif
et aide ergogénique à la performance
Les physiologistes du sport sont très sollicités
pour tester de nouvelles méthodes d’entraînement et des molécules déjà connues, voire élaborées dans le seul but d’améliorer les
performances des athlètes. L’ensemble de ces
procédés est pudiquement baptisé «aide ergogénique à la performance ». On peut citer
quelques exemples de molécules utilisées :
–agents pharmacologiques : amphétamines,
bêtabloquants, diurétiques,
–hormones : hormone de croissance, stéroïdes
anabolisants,
–agents «oxygénants » : érythropoïétine, transfusions,
–additifs nutritionnels : glucides, vitamines,
créatine.
Un muscle se contractant vigoureusement
consomme 100 fois plus d’ATP qu’au repos ;
l’apport accru en métabolites et en oxygène est
donc une exigence capitale pour un effort
continu. L’utilisation d’hormones anabolisantes
conduit à la fois à une augmentation de la masse
et de la puissance musculaires (en accroissant le
nombre, la taille et les capacités métaboliques
des fibres musculaires), et à celle des capacités
respiratoires ou circulatoires de l’organisme.
Les effets de l’hormone de croissance sont les
suivants : 1) stimulation de la synthèse des protéines dans les fibres musculaires, 2) stimulation de la production des acides gras, qui sont le
nutriment privilégié de ces cellules lors d’efforts
prolongés, et 3) augmentation de la concentration sanguine en glucose. Les stéroïdes anabolisants, dérivés de la testostérone, sont recherchés
dans les sports qui exigent masse musculaire
importante et force (lancer de poids, haltérophilie). Les sports tels que la course, où l’endurance est primordiale, sont en revanche peu
concernés par ces substances dopantes.
D’autres agents augmentent l’apport en oxygène
et améliorent le métabolisme aérobie des fibres
musculaires. A côté des autotransfusions de
sang «fabriqué en altitude», il est possible d’utiliser les effets de l’érythropoïétine. Synthétisée
par les reins, cette hormone stimule fortement
la production des hématies. La fabrication de
toutes ces hormones illicites, banalisée par le
génie génétique, les rend aisément accessibles.
E NCARTB IOMÉDICAL