Métabolisme de base
Le taux métabolique est le taux de métabolisme, la quantité d'énergie utilisée par un animal par unité de temps. Le taux métabolique de base (BMR) est la quantité d'énergie utilisée quotidiennement par les animaux au repos.
Environ 70 % de la consommation totale d'énergie d'un être humain est due aux processus vitaux de base dans les organes du corps (voir tableau). Environ 20 % de la consommation d'énergie d'une personne provient de l'activité physique et 10 % de la digestion des aliments après le repas.
Tous ces processus nécessitent un apport d'oxygène pour fournir l'énergie nécessaire à la survie, généralement à partir de macronutriments comme les glucides, les graisses et les protéines. Le cycle de Krebs produit des molécules d'ATP riches en énergie et dégage du dioxyde de carbone.
La transformation des aliments après leur consommation utilise de l'énergie chimique et produit un peu de chaleur
Métabolisme de base
Le métabolisme basal est généralement de loin la plus grande composante de l'énergie totale utilisée. La libération et l'utilisation de l'énergie dans cet état ne sont suffisantes que pour le fonctionnement des organes vitaux, le cœur, les poumons, le système nerveux, les reins, le foie, l'intestin, les organes sexuels, les muscles et la peau.
Biochimie
Pour le BMR, la plus grande partie de l'énergie est consommée pour maintenir les niveaux de fluides dans les tissus par osmose, et seulement un dixième environ est consommé pour les travaux mécaniques, tels que la digestion, les battements du cœur et la respiration.
Ce qui permet au cycle de Krebs d'effectuer des modifications métaboliques des graisses, des glucides et des protéines est l'énergie, qui peut être définie comme la capacité ou l'aptitude à effectuer un travail.
La décomposition des grandes molécules en molécules plus petites - associée à la libération d'énergie - est un catabolisme. La décomposition des protéines en acides aminés est un exemple de catabolisme. La chaleur corporelle chez les animaux à sang chaud est produite par des réactions chimiques de type catabolique.
Le processus de construction est appelé anabolisme. La formation de protéines à partir d'acides aminés est un processus anabolique.
L'adénosine triphosphate (ATP) est la molécule intermédiaire qui entraîne le transfert de l'énergie utilisée dans la contraction musculaire. L'ATP est une molécule à haute énergie car elle stocke de grandes quantités d'énergie dans les liaisons chimiques des deux groupes phosphate terminaux. La rupture de ces liaisons chimiques dans le cycle de Krebs fournit l'énergie nécessaire à la contraction musculaire.
Différences individuelles
Le taux métabolique varie d'un individu à l'autre. Une étude portant sur 150 adultes représentatifs de la population en Écosse a fait état de taux métaboliques basiques allant de 1027 kcal par jour (4301 kJ) à 2499 kcal (10455 kJ). La moyenne était de 1500 kcal (6279 kJ) par jour.
Les chercheurs ont calculé que 62,3 % de cette variation s'expliquait par des différences de masse (poids) moins les réserves de graisse. Les autres facteurs étaient la quantité de graisse (6,7 %), l'âge (1,7 %) et l'erreur expérimentale, y compris la différence intra-sujet (2 %). Le reste de la variation (26,7 %) est inexpliqué.
Il y a donc des différences dans la BMR même si l'on compare deux sujets ayant la même masse maigre. Les 5 % de personnes les plus riches métabolisent l'énergie de 28 à 32 % plus vite que les 5 % de BMR les plus pauvres. Par exemple, une étude a rapporté un cas extrême où deux individus ayant la même masse maigre de 43 kg avaient un BMR de 1075 kcal/jour (4,5 MJ) et de 1790 kcal/jour (7,5 MJ). Cette différence de 715 kcal (67 %) équivaut à ce qu'un des individus effectue une course de 10 kilomètres par jour.
Le graphique original de la taille du corps en fonction du taux métabolique, dessiné à la main par Max Kleiber (1947).
Graphique du taux métabolique (kcal/h) en fonction de la masse corporelle (g) pour les grands groupes taxonomiques. Adapté de Hemmingsen 1960.
Effets d'échelle
Les taux métaboliques varient en fonction de la taille de l'animal, et cela est discuté depuis plus d'un siècle.
Les graphiques montrent que :
- Le taux métabolique des mammifères est une fonction régulière de leur taille corporelle, et
- Cette fonction est sensiblement différente d'une fonction directe de leur surface corporelle.
- Sur une échelle logarithmique, le métabolisme des mammifères en fonction de leur taille forme une ligne droite avec une pente d'environ 0,75.
- Des recherches ultérieures ont montré que des relations similaires existent pour les animaux à sang froid et les protistes.
