7-Le bilan thermique du corps humain

Dossier 1 - L’alimentation, origine de l’énergie métabolique

Dans le cadre d’une alimentation équilibrée quantitativement, les aliments doivent apporter une quantité d’énergie équivalente aux besoins de l’organisme.

Notions évoquées dans ce dossier
  • la thermogenèse
  • la calorimétrie indirecte

Source : https://www.uol.com.br/

Document 1 - L'IMC, indice de masse corporelle

IMC = indice de masse corporelle = masse / (taille)2,

avec la masse en kg et la taille en m

Cette définition de l'IMC est valable pour l’adulte jusqu’à 65 ans. Son interprétation est différente chez l’enfant : pour celui-ci, une évaluation plus précise de la corpulence est à faire par un médecin.

Source : https://sites.google.com/site/ecaequilibrium

Document 2 - La thermogenèse

La production de chaleur par le corps est la thermogenèse. Elle provient de l'énergie libérée au cours des réactions chimiques dans les cellules. En effet, le rendement de ces réactions est faible et l'essentiel (environ 80%) de l'énergie est "perdue" sous forme de chaleur ; l'énergie restante permet à la cellule de "fonctionner" (production et sécrétion de substances, contraction musculaire, transmission des messages nerveux, activation des pompes membranaires, etc.).

L’énergie utilisée par les cellules provient essentiellement de la respiration, très peu de la fermentation.

On peut donc évaluer la quantité d'énergie thermique libérée par les réactions chimiques de la respiration cellulaire en mesurant le volume de dioxygène consommé : un litre de dioxygène consommé correspond (en moyenne) à la libération de 4,8 kcal.

Source : lelivrescolaire.fr

À l'échelle de l'organisme, en mesurant la quantité de dioxygène consommée par un individu, on peut évaluer indirectement la quantité d’énergie qu’il a dépensé dans diverses situations : c’est la calorimétrie indirecte.

Document 3 - Les réserves de l’organisme

Si la ration alimentaire apporte plus d’énergie qu'il n'en faut pour le métabolisme de l’individu, les nutriments en excès seront stockés sous forme de glucides et de lipides : on grossit. Dans le cas contraire, l’organisme puisera des nutriments dans ces réserves : on maigrit.

Pour un homme de 70 kg :

Rappel : 1 cal (calorie) = 4,18 J (Joules)

Nutriment Lieu de stockage Masse
(g)
Energie libérée par
la respiration cellulaire (kJ.g-1)

Glucides (glycogène
= polymère de glucose)

Cellules du foie (hépatocytes)

100

17

Cellules des muscles (myocytes)

500

17

Lipides

Cellules du tissu adipeux (adipocytes)

10 500

32

Les réserves du foie sont utilisées en premier, ensuite celles du tissu adipeux (en cas de jeûne prolongé) et enfin celles des muscles ("fonte musculaire"). Les protéines représentent 6 kg mais ne sont pas utilisées comme ressource énergétique lors d’un exercice physique (mais elles peuvent l’être lors d’un jeûne extrême : famine, grève de la faim...).

Pistes d'exploitation

  1. Tous les types de nutriments sont-ils aussi énergétiques ?
  2. En quoi est-ce important d'en tenir compte pour son régime alimentaire ?
  3. À l'aide du logiciel, compléter la première colonne du tableau pour un individu (imaginaire) de votre choix.
  4. Choisir sa ration alimentaire pour une journée témoin (faire une copie d'écran de la liste d'aliments).
  5. Modifier les apports et/ou l'activité physique de cet individu et compléter les autres colonnes.
  6. Une fois le tableau rempli, comparer les bilans pour en déduire :
    - les facteurs dont dépendent les dépenses énergétiques ;
    - les facteurs dont dépendent les apports énergétiques.