Production d’énergie, respiration et nutrition
La production d’énergie dans le sport est un des piliers de la performance. Si il existe différentes voies de productions d’énergie, le haut lieu de cette production reste les mitochondries. Mais d’abord, qu’appelle-t-on mitochondries? et quels liens avec la respiration et la nutrition?
Qu’est ce que les mitochondries?
Les mitochondries (mitochondrion au singulier) sont souvent appelées les centrales énergétiques de nos cellules. En effet, leur fonction principale est de fournir de l’adénosine triphosphate (ATP) de manière continue, il s’agit de la molécule principale d’énergie. Le processus de production d’ATP est un processus chimique complexe qui utilise comme carburant essentiellement des glucides, on appelle ce process la respiration cellulaire*. La majorité des étapes de production de l’énergie se passe au sein des mitochondries.
Les mitochondries sont suspendues dans le cytosol cellulaire, sorte de gelée. Elles ont une forme ovale et possèdent deux membranes: une membrane extérieure qui entourent entièrement l’organelle (petite structure interne d’une cellule vivante délimité par une membrane), et une membrane interne avec de nombreuses protusions appelées des « cristae » qui accroissent la surface.
‘* la respiration cellulaire est le processus par lequel la nourriture sous forme de glucose est transformé en énergie par la cellule.
Les fonctions principales des mitochondries
Il faut savoir que les cellules sont les composants des formes de vie. Le corps humain est composé de 30 à 40 trillions de cellules eucaryotes. Elles fournissent une structure à notre corps, extraient les nutriments de la nourriture que nous consommons et les convertissent en énergie, les cellules remplissent aussi chacune des fonctions bien précises. Les mitochondries sont les organelles au sein même des cellules qui produisent de l’énergie (ATP) à travers la respiration cellulaire.
Au sein des êtres humains et pour les êtres complexes. il existe deux formes de respiration cellulaire. La respiration aérobique est un processus qui utilise l’oxygène alors que la respiration anaérobique n’en utilise pas.
Les rôles principaux des mitochondries:
- production de l’ATP
- homéostasie du calcium
- régulation de l’immunité innée
- programmation de la mort cellulaire
- régulation des cellules souches
Comment les cellules génèrent-elles de l’énergie?
Nous avons vu précédemment que la chaque cellule possèdent ses centrales à énergie, le produit de la respiration cellulaire est la production d’ATP, c’est l’énergie emmagasinée dans les liaisons phosphate qui active les réactions chimiques.
La respiration aérobique dans laquelle l’organisme utilise de l’oxygène pour transformer les sucres en énergie est bien plus efficiente que la respiration anaérobique qui n’utilise pas d’oxygène.
Cela s’explique du fait de la capacité de l’oxygène a être un excellent électron dans les réactions chimiques qui produisent de l’énergie.
Mais alors quelles différences entre la respiration aérobique et anaérobique?
| Respiration aérobique | Respiration anaérobique |
| Présence d’oxygène | Absence d’oxygène |
| Échange gazeux | Absence d’échange gazeux |
| Elle peut être trouvée au sein des cytoplasme et des mitochondries | Elle se trouve uniquement au niveau des cytoplasmes |
| Les organismes complexes comme les mammifères possède ce type de respiration | Les organismes plus simples comme les bactéries et les levures ce type de respiration. Chez les organismes complexes, cette respiration se passent lors d’activités intenses |
| 30 à 32 molécules d’ATP par cycle* | 2 ATP par cycle |
‘*des sources plus anciennes estiment la production d’énergie dans un cycle en aérobie à 36-38 ATP pour une oxydation complète en CO2 et en eau. Cela se basait sur l’hypothèse que le rendement de l’oxydation pour chaque NADH et FADH2 via la phosphorylation oxydative était respectivement de 3 et 2. Les valeurs plus récentes sont plutôt de 2.5 et 1.5. La fourchette dépend de la filière qui est utilisée pour transporter les électrons du cytosol aux mitochondries.
La relation entre respiration et respiration cellulaire
La source d’oxygène pour la respiration cellulaire en aérobie est l’oxygène atmosphérique. Le système respiratoire charge l’oxygène (O2) dans les artères, c’est ensuite l’hémoglobine qui fixe l’O2 dans le sang pour l’emmener aux tissues via une diffusion passive qui se fait au niveau des
capillaires sanguins. Une fois que l’oxygène pénètre les cellules, il se diffuse au niveau des organelles de la cellule, et trouvera normalement son chemin vers les mitochondries.
Dans un processus inverse, le CO2 produit par les mitochondries sera expulsé et normalement expiré dans l’atmosphère.
Rentre en jeu l’effet de Bohr. En effet, l’affinité entre l’hémoglobine et l’O2 dépend de la concentration en CO2.
L’effet Bohr est la diminution de l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène en présence de CO2 (et d’hydrogène). En d’autres termes, plus il y a de CO2, moins l’oxygène reste attaché à l’hémoglobine.
Si la plupart des sportifs ont une tendance à l’hyperventilation, surtout à l’effort, on peut déjà deviner que si la présence d’oxygène dans le sang augmente, l’échange au niveau cellulaire se péjore, la respiration cellulaire devient moins efficace, la production d’énergie devient plus laborieuse, mais aussi, les déchets s’accumulent plus rapidement, la récupération devient par conséquent plus longue.
Apprendre à bien respirer et travail sur sa tolérance devient essentiel.
Respiration cellulaire et nutrition
Nous l’avons vu la production d’énergie est un processus complexe.
On se rend compte que si le glycogène (qu’il soit obtenu via la consommation de glucides ou via la néoglucogénèse) est un élément fondamental de la production d’énergie, il faut aussi des co-facteurs pour permettre le cycle de production d’énergie. La recherche d’un apport optimal en glucides selon les zones d’entrainement (intensité, endurance fondamentale etc…), le travail de tolérance des glucides à l’effort par notre système digestif sont des clés dans la performance. Mais cela reste partiel si les co facteurs ne sont pas présents en quantité suffisantes pour que le cycle de Kreps puisse se faire.
Focalisons nous sur le cycle de Krebs. La définition wikipédia de ce cycle est la suivante:
Le cycle de Krebs, aussi appelé cycle de l’acide citrique par anglicisme, est une voie métabolique présente chez tous les organismes aérobies et dont la fonction première est d’ oxyder les groupes acétyle, issus notamment de la dégradation des glucides, des lipides et des protéines, pour en récupérer l’énergie sous forme de huit électrons à haut potentiel de transfert et d’une molécule de GTP ou d’ ATP ; les électrons à haut potentiel de transfert, récupérés sur le NADH et l’ ubiquinol (CoQ 10 H 2, ou coenzyme Q 10 réduite), circulent ensuite à travers la chaîne respiratoire pour former à leur tour des molécules d’ATP supplémentaires par la phosphorylation oxydative.
Ce cycle nécessite la présence pour faire très simple des éléments suivants: les vitamines A, B1, B2, B3, B5, d’acides aminés: L-carnitine, de minéraux: fer, cuivre, zinc, sélénium, de certains acides gras: oméga 3 et 6, acides gras à chaine courte (qui dépendent de l’intégrité de la paroi intestinal notamment et des fibres consommées).
Une attention toute particulière doit être apporté pour que ces éléments soient présent dans l’assiette et éviter les déplétions.
Ainsi, la respiration et la nutrition, peuvent être utilisée à une même fin: s’assurer d’un fonctionnement optimal des mitochondries et ainsi de la production énergétique. C’est problématique est largement répandu dans le sport, mais elle va bien au-delà. En effet, des cellules qui peuvent respirer, c’est tout un organisme qui fonctionne de manière optimale et de facto c’est aussi du glucose circulant qui est mieux utilisé (aka: le diabète de type 2)
N’hésitez pas à me contacter pour un suivi ou si vous souhaitez en savoir plus.