Métabolisme énergétique et thermorégulation

Le métabolisme correspond à l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans les cellules. Le catabolisme dégrade les nutriments pour libérer de l'énergie, tandis que l'anabolisme utilise cette énergie pour synthétiser des molécules. L'ATP est la monnaie énergétique cellulaire : son hydrolyse en ADP et phosphate inorganique rend l'énergie disponible pour les pompes, les contractions et les synthèses. La production d'ATP repose sur la phosphorylation au niveau du substrat et sur la phosphorylation oxydative mitochondriale. Au quotidien, monter un escalier ou maintenir le transport actif du sodium illustre cette utilisation immédiate d'ATP.

La glycolyse se produit dans le cytosol et transforme le glucose en deux pyruvates, avec un gain net de 2 ATP et de 2 NADH. En aérobiose, le pyruvate est converti en acétyl-CoA puis entre dans le cycle de Krebs mitochondrial, qui produit du NADH, du FADH2 et du GTP/ATP. Ces coenzymes réduits alimentent la chaîne respiratoire, dont le gradient de protons permet à l'ATP synthase de fabriquer beaucoup d'ATP. En anaérobiose, la fermentation lactique régénère le NAD+ et permet une production rapide d'ATP, mais avec accumulation de lactate. Cette différence explique qu'un sprint utilise surtout la voie anaérobie alors qu'un effort d'endurance dépend fortement du métabolisme aérobie.

La dépense énergétique totale additionne le métabolisme de base, la dépense liée à l'activité physique, la thermogenèse des aliments et la thermorégulation. Le métabolisme de base représente souvent 60 à 70 % de la dépense quotidienne et dépend surtout de la masse maigre, de l'âge, du sexe et des hormones thyroïdiennes. Les glucides et les protéines apportent environ 4 kcal/g, tandis que les lipides en apportent environ 9 kcal/g. La balance énergétique est la différence entre les apports alimentaires et les dépenses : un excès favorise le stockage, un déficit favorise la mobilisation des réserves. Lire une étiquette nutritionnelle aide ainsi à estimer l'apport énergétique d'un aliment.

La température centrale est maintenue autour de 37 °C par l'hypothalamus, qui compare une consigne interne aux informations des thermorécepteurs cutanés et centraux. La production de chaleur provient du métabolisme, du frisson et, chez le nourrisson, de la thermogenèse de la graisse brune. Les pertes de chaleur se font par radiation, conduction, convection et évaporation, cette dernière devenant majeure lors de la sudation. Au froid, l'organisme favorise la vasoconstriction et le frisson ; au chaud, il favorise la vasodilatation et la sueur. La fièvre résulte d'un déplacement du point de consigne par des pyrogènes, alors que l'hyperthermie correspond à une température excessive mal contrôlée, comme dans le coup de chaleur.