LA CONSOMMATION D'ATP

 

Comme on l’a dit précédemment, au cours de la contraction, les têtes des myosines vont s’attacher aux filaments d’actine (temporairement) pour pouvoir coulisser.

Cet attachement nécessite la présence d’ATP.

L’ATP se forme grâce à la consommation de glucose et de nutriments. Au départ la molécule de myosine est liée par les têtes de myosine à une molécule d’ATP. Cette molécule d’ATP est ensuite hydrolysée, c’est à dire découpé en de l’ADP et en du phosphate inorganique (Pi) par les têtes de myosine. Ce découpage permet d’activer la molécule de myosine qui dans un second temps va libérer son phosphate inorganique et adopter alors une conformation qui lui permet de s’attacher temporairement à un endroit précis du filament d’actine grâce à l’ADP .

Cette liaison débouche sur un mouvement, le coulissage. En réalité, on se rend compte que ce coulissage est possible par la bascule de la tête de myosine qui change d’angle dans sa relation à l’actine. Il s’agit d’un mouvement relatif, la myosine coulisse le long du filament d’actine par des mouvements successifs répétés identiques à celui-ci. On va alors avoir un rétrécissement progressif du sarcomère qui va enchainer la contraction du muscle.

Dans la dernière étape, la molécule d’ADP va être libérée. Cela va déclencher le décrochage du filament fin, du filament épais et de l’ATP qui viendra alors rependre sa place, en remplaçant l’ADP. Un nouveau cycle pourra se produire et à ce moment-là, la tête de myosine, dans le cycle suivant, viendra s’attacher un peu plus loin sur la molécule d’actine. Ainsi, en s’attachant successivement aux différentes zones de la molécule d’actine, la myosine va coulisser petit à petit et faire raccourcir le sarcomère dans sa longueur.

L’ATP a donc un rôle important à jouer dans la contraction musculaire ; il est dégradé pour permettre le déplacement de la tête de myosine et il est synthétisé (ou resynthétiser) pour rompre le lien entre actine-myosine dû à l’ATP.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LA PRODUCTION D'ATP

Un Homme fabrique en moyenne 55kg d’ATP par jour. Cette molécule n’est pas stockée par l’organisme et doit être constamment régénérée. Pour cela la cellule a recours en permanence à des activités métaboliques. La cellule musculaire est spécialisée dans la conversion d'énergie chimique en énergie mécanique, l’ATP est régénéré par les cellules musculaires.

Pour cela elle peut utiliser trois métabolismes, qui changeront selon la longueur et l’intensité de l’effort.

 

- si l’effort musculaire demandé est court, bref, qu’il ne dure que quelques secondes, comme c’est le cas d’un effort en haltérophilie, l’ATP est régénéré grâce au stock de phosphocréatine qui va fournir de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique. (Métabolisme Anaérobie Alactique c’est-à-dire sans oxygène et sans glucose, qui ne tient pas sur le long terme car le stock de phosphocréatine dans le muscle est minime.)

 

- si l’effort est un peu plus long que le premier, qu’il a une durée d’environ une minute, et donc que l'apport en dioxygène au muscle est trop lent par rapport à la demande d'énergie, ou qu’à l’inverse, la demande en air ou une insuffisance respiratoire apparait (lorsque l’on dépasse sa VO2max par exemple)  et provoque une trop faible quantité d’oxygène qui arrive aux cellules musculaires, l’ATP est régénéré par le mécanisme de fermentation lactique.

 

- Le métabolisme le plus efficace reste celui de la respiration cellulaire qui sera utile pour un effort de long terme, ou la personne « maintient son effort » ou sur tout autre type d’effort, lorsqu’elle peut avoir accès a une quantité suffisante d’O2 comme par exemple au cours d’un footing. Ce mécanisme va lui permettre d’avoir une régénération plus longue, plus rapide et en plus grande quantité d’ATP et de fournir un effort musculaire et donc une contraction musculaire de façon plus durable, sur une plus grande durée. (Métabolisme aérobie ou glucidique).

 

La glycolyse est la première étape se déroulant dans la fermentation et la respiration. Elle correspond à une oxydation partielle du glucose en acide pyruvique. Elle se déroule dans le cytoplasme. Elle est couplée à la réduction de deux transporteurs R’ en deux transporteurs R’H2 , qui permettent à la cellule de transformer son glucose en acide pyruvique . Les transporteurs R’ sont présents en faible quantité et servent, lors de la glycolyse à prendre les deux hydrogènes 2 H+ et deux protons 2e - qui vont alors créer du R’H2 (phénomène d’oxydation). Ces transporteurs permettent donc la transformation du glucose en acide pyruvique ce qui va créer de l’énergie utilisée pour associer les ADP et les phosphates inorganiques qui en se liant vont produire deux ATP.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La fermentation lactique, est utile dans une situation ou les cellules musculaires n’ont pas accès à assez de dioxygène. On  appelle ce métabolisme « anaérobie lactique » puisque il n’y a pas d’air (an+ aérobie) et qu’elle produit de l’acide lactique.

Les cellules musculaires sont alors capables de fermenter mais elles vont alors aussi produire de l’acide lactique qui est responsable de la fatigue musculaire, des crampes et des courbatures.

C’est donc un mécanisme qui permet de régénérer un peu d’ATP mais qui n’est pas durable dans le temps.

Ce métabolisme  consiste à produire de l'énergie à partir de la glycolyse (glucose et oxygène) où le glucose est décomposé de façon incomplète. Apres avoir produit la glycolyse, pour pouvoir casser son glucose et donc créer son ATP, la cellule a besoin de transporteurs R’ qui sont présents en faible quantité dans la cellule et dont à force, la quantité s’épuise. Pour en recréer elle va utiliser les R’H2 qu’elle va réintroduire (réoxyder) dans l’acide pyruvique pour en récupérer des R’. Suite à cette récupération fondamentale, l’acide pyruvique va alors se transformer en acide lactique

On fermentera dans le cas ou un élève sera au-dessus de sa VO2max et souffrira alors d’une « insuffisance respiratoire » qui entrainera une mauvaise oxygénation du sang et donc des cellules musculaire et donc une production lactique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le mécanisme de respiration cellulaire est le plus efficace. Il permet, lors d’un effort régulier de longue durée de maintenir la quantité d’ATP nécessaire et va permettre aux muscles de produire des déchets faciles à évacuer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Durant ce mécanisme, la cellule va réaliser la production de molécules d’ATP grâce à du  glucose oxydé (glucose+O2) et va rejeter, par la création d’acides pyruviques et à l’aide du cycle de Krebs, et de la chaine respiratoire, de l'H2O et du dioxyde de carbone. Ce mécanisme se déroule dans la matrice mitochondriale.

La mitochondrie est composée d'une membrane interne, sous forme de crêtes où se situent la chaîne respiratoire et une matrice où se déroule le cycle de Krebs.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le cycle de Krebs est une suite de réactions biochimiques qui se produisent dans la matrice mitochondriale, et qui ont pour but de produire des composés RH2 qui vont permettre la production de molécules d'ATP par la chaîne respiratoire.

Le cycle de Krebs a pour bilan simplifié 2CH3 − CO − COOH + 10R ′+ 6H2O + 2ADP + 2Pi -> 6CO2 + 10R′H2 + 2ATP

           (2 pyruvates issus de la glycolyse +10 oxydants R' +6 molécules d'eau +2 ADP  +2 Pi)

Il permet d'obtenir la production de 2 ATP et 10 R’H2 par la décarboxylation des 2 pyruvates. C'est au cours du cycle de Krebs qu'est produit le CO2 rejeté par expiration.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La chaîne respiratoire, dans la membrane interne de la mitochondrie, est un ensemble de réactions qui permettent, à partir des composés RH2 produits par la glycolyse et le cycle de Krebs, de produire les molécules d'ATP, nécessaires au fonctionnement de la cellule.

La chaîne respiratoire se situe dans la membrane interne de la mitochondrie.

La chaîne respiratoire a pour réaction bilan simplifié :

10RH2 + 6 O2 + 32ADP + 32Pi ->  32 ATP + 12H2O + 10R

 

(10 RH2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs +32 ADP et 32 Pi +6 O2 )

Cette chaîne permet la production de 12 molécules d’eau, de 10 R’ qui retourne a la glycolyse et de 32 ATP.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’énergie qui permet de créer de l’ATP est faite au niveau d’ATP synthase. Les RH2 qui rentrent dans la mitochondrie déposent leurs H+ présent en grande quantité dans l’espace intermembranaire tandis que les électrons e- sont pris en charge par la chaine respiratoire. Il faut savoir qu’il y a beaucoup plus de H+ que de e-. Les molécules d’O2 vont maintenant servir de transporteurs. Elles vont venir chercher les H qui se seront formés à la sortie de l’ATP synthase. L’énergie libérée permettra de transformer l’ADP +Pi en ATP.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voici quelques exemples des filières énergétiques en fonction de différents sports.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vitesse de production d'énergie selon les différentes fillieres énergétiques