Besoins énergétiques
Historiquement, le besoin énergétique a été établi par la méthode polyfactorielle additive, c’est-à-dire, en déterminant une dépense basale à l.iquelle on ajoute successivement l’extra-chaleur postprandiale, le coût de la thermorégulation, le coût des activités physiques, le coût énergétique des émotions.
Le thermo-dynamique
Les échanges énergétiques d’un organisme vivant obéissent aux lois iliermo-dynamiques générales, en particulier le principe de « conservation de l’énergie » et le principe de « désordre croissant ».
Principe de conservation de l’énergie
Encore appelé principe de l’état initial et de l’état final, il justifie à lui seul la notion de bilan d’énergie.
Tout organisme vivant échange sans cesse de l’énergie avec le milieu extérieur. Lorsqu’il se retrouve après un certain temps dans un état « final » identique à son état « initial », en ce qui concerne son contenu en énergie, la quantité d’énergie qu’il a reçue est égale à la quantité qu’il a dépensée, ou encore : la somme algébrique de ses échanges énergétiques est nulle : Énergie reçue = Energie dépensée
L’égalité peut être posée en utilisant les unités de diverses formes d’énergie (mécanique, électrique ou thermique).
Chaque case indique le facteur par lequel il faut multiplier l’unité de la ligne pour obtenir l’unité de la colonne.
Par la suite on utilisera Calories ou calories ou Cal. pour kilo-calories ; la petite calorie n’est jamais utilisée en nutrition.
Lorsque l’état final diffère de l’état initial par le contenu en énergie corporelle. AEc, la somme des énergies reçues est plus grande ou plus petite que la somme des énergies dépensées. On peut donc
écrire :
E reçue ± AEC = E dépensée
Ainsi, pour établir un bilan d’énergie il est inutile de connaître les chemins parcourus par l’énergie à l’intérieur de l’organisme, et les diverses modifications de l’état de l’organisme entre l’état initial et l’état final n’interviennent pas.
Ce qui précède définit les relations entre les termes du bilan d’énergie mais ne renseigne pas sur la signification du besoin d’énergie.
Principe d’entropie ou principe de désordre croissant
L’organisme vivant est caractérisé par l’hétérogénéité (par exemple, celle des valeurs de concentration du potassium entre le milieu extracellulaire et les cellules), et par la complexité des structures (par exemple, les énormes édifices protéiques). Or, spontanément, les concentrations ont tendance à s’égaliser, les structures complexes à se détruire ; on dit que ces états ordonnés sont « improbables », ou — en d’autres termes — que la quantité d’ordre d’un système fermé diminue toujours. Cela pose le problème de la qualité d’énergie : pour maintenir ses structures, un organisme vivant consomme une énergie « ordonnée » — énergie :himique des aliments — et la transforme en énergie « désordonnée » — :haleur dégagée — prélevant au passage une certaine quantité d’ordre.
Ainsi, le besoin d’énergie n’est pas un besoin de chaleur ; au contraire, a chaleur est un déchet métabolique obligatoire.
Désordre maximal = chaleur uniforme = état le plus « probable ». Principe du désordre croissant) :
Imaginons une enceinte entièrement close, n’échangeant pas d’énergie vec l’extérieur et qui contient une « biosphère » : des plantes chlorophyl- ennes, des animaux, etc. Après un temps très long, la quantité d’énergie ontenue demeurera la même (principe de conservation de l’énergie) ; par ontre, la vie aura disparu et toutes les formes d’énergie auront été ransformées en une chaleur uniforme.
La connaissance des chemins métaboliques n’est pas nécessaire à établissement du bilan d’énergie puisque la détermination des échanges vec l’extérieur y suffit. Par contre, pour apprécier un besoin énergétique,
est nécessaire de connaître les chemins métaboliques, puisque leur aptitude à maintenir la quantité d’ordre, inégale d’une voie métabolique à l’autre, détermine les pertes en chaleur, et partant le besoin énergétique.
Énergie chimique des aliments —> formation de liaisons riches en énergie
Les aliments ingérés contiennent de l’énergie chimique ; une certaine quantité d’énergie chimique est rejetée par l’organisme dans les excrétions (fèces et urines). La différence est égale à la quantité nette d’énergie chimique apportée à l’organisme par les ingesta, EP Cette énergie est transportée jusqu’aux cellules pour y être métabolisée. Les mitochondries, par exemple, transportent l’énergie des nutriments sur les liaisons riches en énergie de l’adénosine-tri-phosphate. Ces liaisons sont très « improbables » et fournissent de « l’ordre » pour d’autres voies métaboliques. Cette réaction, dite oxydation phosphorylante a un excellent rendement. Cela signifie (le bilan d’énergie de la réaction ne dépendant que de l’état final et de l’état initial et non du chemin parcouru) que la part d’énergie ordonnée transformée en éncrgie-dcchct qu’est la chalcur a etc faible, que la perte d’ordre n’a pas été importante.