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Les besoins des cellules musculaires

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Objectif
Les cellules utilisent en permanence de l'énergie nécessaire à leur fonctionnement.
Comment évoluent les besoins des cellules musculaires au cours d'un effort ?

1. L'utilisation d'énergie par les cellules

Les nutriments contiennent de l'énergie qui n'est pas directement utilisable par les cellules. Celles-ci les dégradent au cours de réactions biochimiques au cours desquelles intervient le dioxygène. L'énergie libérée est alors utilisée pour les différentes activités cellulaires, comme la contraction des cellules musculaires, ou dissipée sous forme de chaleur.

Les nutriments sont des molécules simples, tel le glucose utilisé massivement par les cellules. Il peut être mis en réserve sous forme de glycogène dans le foie ou les muscles. Le dioxygène est consommé en permanence et n'est pas mis en réserve.

Les cellules consomment en permanence du dioxygène et du glucose pour produire leur énergie.

2. Les besoins en dioxygène des cellules musculaires

La consommation de dioxygène par les cellules peut être évaluée en comparant la teneur du sang en dioxygène dans les artères arrivant aux muscles, à celle des veines qui en repartent, au repos et pendant un exercice physique d'intensité croissante.

Au repos la consommation en dioxygène est de 4 mL/100 mL de sang et augmente progressivement quand l'exercice s'intensifie. Elle atteint 15 mL/100 mL de sang lors d'un exercice intense.

Lors d'un effort, la cellule musculaire augmente sa consommation en dioxygène proportionnellement à l'intensité de l'exercice demandé.

Doc. 1. Évolution de la teneur en dioxygène dans un muscle au repos
(courbe rouge) et lors d'un effort de puissance croissante (courbe bleue).

3. Les besoins des cellules musculaires en glucose

a. Évolution des réserves de glycogène dans les cellules musculaires

L'observation des cellules musculaires avant et après des efforts physiques permet de voir l'évolution de leur concentration en glycogène : leur coloration est proportionnelle à leur teneur en glycogène.

Après un effort physique, les cellules musculaires observées apparaissent peu colorées : il y a eu une diminution de la concentration en glycogène. Celui-ci a donc été consommé par les cellules musculaires après sa dégradation en glucose.

La teneur en glycogène des muscles peut être mesurée au cours d'exercices d'intensités différentes.

Doc. 2. Variation de la teneur en glycogène du muscle de la cuisse
lors d'un effort physique de puissance variable.

La diminution du glycogène dans le muscle est d'autant plus importante que l'intensité de l'exercice augmente.

Le glycogène est graduellement dégradé en glucose pour être consommé par les muscles selon l'équation bilan :

b. Évolution de la consommation de glucose sanguin

La quantité de glucose sanguin consommé par les muscles lors d'une activité physique croissante peut être mesurée.

Doc. 3. Évolution de la consommation de glucose prélevé
dans le sang par les muscles des membres inférieurs
lors d'un effort physique de puissance variable.

La quantité de glucose prélevé dans le sang augmente quand l'effort s'intensifie. Il est graduellement consommé par les cellules musculaires pour produire l'énergie nécessaire.

Lors d'un effort, la cellule musculaire augmente sa consommation en glucose proportionnellement à l'intensité de l'exercice demandé.

L'essentiel

L'augmentation de l'activité physique s'accompagne d'un accroissement de la consommation de dioxygène et de glucose par les cellules musculaires.
Le dioxygène est prélevé dans le sang artériel ainsi que le glucose, qui provient également de la dégradation des réserves de glycogène des cellules musculaires.

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