Licence STAPS L1 S1

UEF1 Initiation aux Sciences du Vivant

Bionergtique

Didier Chapelot

Mdecin - Matre de Confrences Universit Paris 13

Responsable licence APAS

5 CM (lundi 16h30-18h30) et 3 TD (novembre - dcembre)

= 8 cours / 16 h

CM et TD dissocis => TD sont du travail pratique illustrant

des parties des CM

CM assurs par Didier Chapelot, TD par Keyne Charlot

CM (sur 10 points) : partiel de 30 min

avec 10 questions de 3 min chacune

valant 1 point chacune

TD (sur 10 points) :

- Contrles du TD prcdent (2 contrles)

Evaluations

Volume horaire et rpartition :

Licence STAPS L1 S1

UEF1 Initiation aux Sciences du Vivant

Bionergtique - CM1

1. Dfinitions et principes 2. Lois

thermodynamiques 3. Bionergtique : principes

gnraux

1. Dfinitions et principes

Partie de la physiologie qui sintresse un systme vivant

comme systme de transfert dnergie

Lnergie utilise par lhomme provient uniquement de la

combustion des aliments

Comme elle ncessite majoritairement de loxygne, la

bionergtique fait la liaison entre la nutrition et la

respiration

Cest parce que lon respire et que lon mange que lon

produit de lnergie

nergie = toutes les formes de travail et de chaleur

=> facult dun systme fournir un travail mcanique

2. Lois thermodynamiques

1re loi de thermodynamique = lnergie nest ni cre ni

dtruite mais uniquement transforme dune forme en une

autre

Les lois de la thermodynamique sappliquent trs bien

lhomme

1re loi : la quantit dnergie dans lunivers est toujours constante

2. Lois thermodynamiques

2me loi de thermodynamique = le degr de dsordre

(lentropie) dun corps a tendance saccrotre et de lnergie

est ncessaire pour le maintenir

1re loi : la quantit dnergie dans lunivers est toujours constante

2. Lois thermodynamiques

Plus l'entropie du systme est leve,

moins ses lments sont ordonns, lis entre eux,

capables de produire des effets mcaniques,

plus grande est la part de lnergie inutilise pour

l'obtention d'un travail, c'est--dire gaspille de faon

incohrente

Fonction qui mesure le dsordre :

lentropie augmente quand le

dsordre de la matire crot

Lors du passage dune forme dnergie

une autre, lnergie se dgrade, une

partie est dissipe sous forme de

chaleur = forme dnergie la plus dgrade

La diffrence entre nergie chimique

absorbe et rendue (U) est la diffrence

entre la chaleur produite (q) qui doit tre dissipe et le

travail mcanique produit (w)

=> Ufinale - Uinitiale = U = q - w

Enthalpie = quantit de chaleur mise en jeu pendant la

transformation d'un systme thermodynamique au cours de

laquelle celui-ci fournit un travail mcanique

2. Lois thermodynamiques

Lvolution spontane va vers une homognisation des

structures, le dsordre, lgalisation, la destruction

Pour lutter contre cette tendance spontane vers le dsordre,

lorganisme utilise lnergie des aliments et la transforme :

en nergie produisant de lordre, de la complexit

en chaleur dont elle se spare

2. Lois thermodynamiques

Illustrations :

1.Enceinte close type biosphre :

aprs un temps X, quantit

dnergie est la mme, mais vie

a disparu : nergie de qualit des

tres vivants aura t transforme en chaleur.

2. Amphithtre bond => chaleur touffante

Un organisme chimiotrophe (qui utilise de lnergie

chimique) tel que le corps humain (ou la cellule) :

reoit des formes organises de matire et d'nergie de la part

de son environnement et les transforme en formes moins

ordonnes (CO2, H2O et chaleur)

Cellule vivante peut

extraire, transformer,

utiliser et changer

de lnergie

= bionergtique

=> lutte contre son entropie mais

cre de lentropie dans lunivers

CO2 H2O

Chaleur

Chaleur

Energie ordonne

Forme

chimique de lnergie

Forme chimique

Forme thermique

de lnergie

Forme chimique

e

2. Lois thermodynamiques

L'nergie existe sous deux formes :

Potentielle : pierre en haut dune colline, voiture en haut

dune pente, eau en haut d'une cascade, boulet de charbon

avant d'tre brl, ou molcule contenant des liaisons

chimiques qui, en tant rompues, vont donner de l'nergie

Cintique : pierre qui tombe, voiture qui droule la

pente, eau dans la cascade, boulet de charbon qui se

consume, liaisons chimiques

rompues, par exemple dont

l'hydrogne est arrach

(= oxydation)

2. Lois thermodynamiques

2. Lois thermodynamiques

Une raction chimique qui libre l'nergie potentielle pour

en faire de l'nergie mcanique (travail) est dite

exergonique

2H2 + O2 2H2O + 58 kcal/mol

Exemple : pierre qui tombe => nergie spontane (pierre

qui tombe et qui passe de son niveau nergtique haut son

niveau nergtique bas = raction exergonique)

ou non spontane (pierre qui

remonte vers son niveau ner-

gtique haut : il faut pour cela

apporter de l'nergie la pierre

= raction endergonique)

Si besoin dapport nergtique extrieur = endergonique

2. Lois thermodynamiques

De Physiologie de l'activit physique McArdle, Katch & McArdle 4me dition Maloine/Edisem

Energie lie lactivit motrice de lindividu

maintien de posture

mouvements du corps statique

dplacements

efforts

3. Bionergtique : principes gnraux

Lnergie est ncessaire pour les dpenses de fonctionnement

Dpense nergtique de fond : au repos

thermogense de rchauffement

nergie utilise pour la survie de lindividu = les

fonctionnements cellulaires, des organes : cette

nergie sappelle le mtabolisme basal

De Physiologie de l'activit physique McArdle, Katch & McArdle 4me dition Maloine/Edisem

La rpartition des dpenses est d'importance ingale

Sommeil < 5% base

Eveil > 5% base

3. Bionergtique : principes gnraux

Pr Anne Charloux Service de Physiologie et dExplorations Fonctionnelles, Facult de Mdecine de Strasbourg

3. Bionergtique : principes gnraux

La comparaison entre les apports et les dpenses dnergie

aboutit la "balance" nergtique = quilibre si bilan = 0

3. Bionergtique : principes gnraux

3. Bionergtique : principes gnraux

En dfinitive, le modle bionergtique qui permet dutiliser

lnergie chimique de nos aliments pour assurer lnergie

mcanique de nos dplacements peut se reprsenter ainsi:

= nergie mcanique