Donner les modes de production d'ATP par la cellule musculaire Exercice de connaissances

Lors de la contraction du muscle, c'est l'ATP qui est la molécule énergétique nécessaire au mouvement des fibres musculaires. Cette molécule énergétique commune à toutes les cellules de notre organisme doit donc être produite en quantité importante lors d'un effort physique. Nous allons voir les différentes voies de production de l'ATP dans les cellules musculaires lors d'un effort physique, nous verrons tout d'abord qu'il y a un stockage énergétique possible, puis la production de l'ATP par la fermentation et enfin par la respiration.

La concentration d'ATP d'une cellule musculaire est faible et cette molécule ne peut pas être stockée dans le muscle. L'autonomie d'une cellule musculaire en ATP est d'à peine une seconde, ce qui signifie que la cellule musculaire va devoir produire son ATP au fur et à mesure de ses besoins. Il y a tout de même une forme de stockage de l'énergie, mais sous la forme d'une autre molécule : la phosphocréatine. Cette phosphocréatine est une molécule phosphorylée, son hydrolyse va libérer de l'énergie et former de la créatine. L'hydrolyse de la phosphocréatine est couplée dans le muscle à la phosphorylation de l'ATP, permettant ainsi la fabrication de molécule d'ATP. Ce couplage entre les deux réactions se fait par une enzyme présente dans les cellules musculaires : la créatine kinase. Pour régénérer le stock de phosphocréatine, il faudra attendre la fin de l'effort et le déroulement de la réaction inverse avec consommation d'ATP. Cependant, les réserves de phosphocréatine ne répondent que quelques secondes aux besoins des cellules musculaires pendant un effort intense.

C'est la fermentation lactique qui prend le relais de la phosphocréatine au début d'un effort intense. Cette réaction en milieu anaérobie est utilisée en attendant que le corps puisse répondre aux besoins liés à l'effort avec une augmentation de l'activité respiratoire et de l'activité cardiaque. En effet, on observe au niveau des muscles une production importante d'acide lactique en début d'effort. Cependant, la fermentation lactique ne produit que deux molécules d'ATP pour une molécule de glucose au moment de la glycolyse. Ce qui fait un rendement énergétique faible, donc une production d'ATP faible. Ainsi, quelques minutes plus tard, lorsque les activités cardiaque et respiratoire se sont adaptées à l'effort, c'est la respiration qui prend le relais de la fermentation. La respiration a lieu dans les mitochondries pour le cycle de Krebs et la chaîne mitochondriale. Elle permet de produire 38 molécules d'ATP pour une molécule de glucose oxydée, ce qui est un rendement bien supérieur à celui de la fermentation. C'est donc la respiration qui permet de faire un effort physique plus long.

Ainsi, dans la cellule musculaire, l'ATP est produit grâce à l'hydrolyse de la phosphocréatine, à la fermentation lactique et à la respiration cellulaire. La part de fermentation et de respiration dépend de l'intensité et de la durée de l'effort.