Le métabolisme énergétique est généralement défini comme l’ensemble des processus chimiques d’un organisme. Ces processus chimiques prennent généralement la forme de voies métaboliques complexes au sein de la cellule, généralement classées comme étant cataboliques ou anaboliques. Chez l’homme, l’étude de la façon dont l’énergie circule et est traitée dans le corps est appelée bioénergétique et s’intéresse principalement à la façon dont les macromolécules telles que les graisses, les protéines et les glucides se décomposent pour fournir de l’énergie utilisable pour la croissance, la réparation et l’activité physique.
Les voies anaboliques utilisent l’énergie chimique sous forme d’adénosine triphosphate (ATP) pour alimenter le travail cellulaire. La construction de macromolécules à partir de composants plus petits, tels que la synthèse de protéines à partir d’acides aminés, et l’utilisation de l’ATP pour alimenter la contraction musculaire sont des exemples de voies anaboliques. Pour alimenter les processus anabolisants, l’ATP fait don d’une seule molécule de phosphate, libérant ainsi l’énergie stockée dans le processus. Une fois que l’approvisionnement en ATP d’une cellule active est épuisé, il faut en générer davantage par le métabolisme énergétique catabolique pour que le travail cellulaire se poursuive.
Les voies cataboliques sont celles qui décomposent les grosses molécules en leurs parties constituantes, libérant de l’énergie dans le processus. Le corps humain est capable de synthétiser et de stocker son propre ATP grâce au métabolisme énergétique anaérobie et aérobie. Le métabolisme anaérobie a lieu en l’absence d’oxygène et est associé à de courtes et intenses poussées d’énergie. Le métabolisme aérobie est la dégradation des macromolécules en présence d’oxygène, et est associé à des exercices de plus faible intensité, ainsi qu’au travail quotidien de la cellule.
Le métabolisme énergétique anaérobie se présente sous deux formes, le système phosphate ATP-créatine et la glycolyse rapide. Le système ATP-créatine phosphate utilise des molécules de phosphate de créatine stockées pour régénérer l’ATP qui a été épuisé et dégradé en sa forme à faible énergie, l’adénosine diphosphate (ADP). Le phosphate de créatine fait don d’une molécule de phosphate à haute énergie à l’ADP, remplaçant ainsi l’ATP usé et revitalisant la cellule. Les cellules musculaires contiennent généralement suffisamment d’ATP flottant et de phosphate de créatine pour alimenter environ dix secondes d’activité intense, après quoi la cellule doit passer au processus de glycolyse rapide.
La glycolyse rapide synthétise l’ATP à partir du glucose dans le sang et du glycogène dans le muscle, l’acide lactique étant produit comme sous-produit. Cette forme de métabolisme énergétique est associée à de brèves et intenses poussées d’activité &mash; comme le power lifting ou le sprint – lorsque le système cardio-respiratoire n’a pas le temps de fournir suffisamment d’oxygène aux cellules de travail. Au fur et à mesure que la glycolyse progresse, l’acide lactique s’accumule sur le muscle, provoquant une condition connue sous le nom d’acidose lactique ou, de manière plus informelle, de brûlure musculaire. La glycolyse rapide produit la majorité de l’ATP qui est utilisée de dix secondes à deux minutes d’exercice, après quoi le système cardio-respiratoire a eu la possibilité de fournir de l’oxygène aux muscles qui travaillent et le métabolisme aérobie commence.
Le métabolisme aérobie se déroule de deux manières, une glycolyse rapide ou une oxydation des acides gras. La glycolyse rapide, comme la glycolyse lente, décompose le glucose et le glycogène pour produire de l’ATP. Puisqu’il le fait en présence d’oxygène, cependant, le processus est une réaction chimique complète. Alors que la gycolyse rapide produit deux molécules d’ATP pour chaque molécule de glucose métabolisée, la gycolyse lente est capable de produire 38 molécules d’ATP à partir de la même quantité de carburant. Comme il n’y a pas d’accumulation d’acide lactique pendant la réaction, la glycolyse rapide n’a pas de brûlure ou de fatigue musculaire associée.
Enfin, la forme de métabolisme énergétique la plus lente et la plus efficace est l’oxydation des acides gras. C’est le processus utilisé pour alimenter des activités telles que la digestion et la réparation et la croissance cellulaires, ainsi que des activités d’exercice de longue durée, telles que la course de marathon ou la natation. Plutôt que d’utiliser du glucose ou du glycogène comme carburant, ce processus brûle les acides gras qui sont stockés dans le corps et est capable de produire jusqu’à 100 molécules d’ATP par unité d’acides gras. Bien qu’il s’agisse d’un processus hautement efficace et à haute énergie, il nécessite de grandes quantités d’oxygène et ne se produit qu’après 30 à 45 minutes d’activité de faible intensité.