Le taux métabolique basal - Basal metabolic rate

Le métabolisme de base ( BMR ) est le taux de dépense énergétique par unité de temps des animaux endothermiques au repos. Elle est exprimée en unités d'énergie par unité de temps allant du watt (joule/seconde) au ml O ₂ /min ou au joule par heure par kg de masse corporelle J/(h·kg). Une mesure correcte nécessite le respect d'un ensemble de critères stricts. Ces critères incluent le fait d'être dans un état physiquement et psychologiquement non perturbé, dans un environnement thermiquement neutre , tout en étant dans un état post- absorbant (c'est-à-dire ne pas digérer activement les aliments). Chez les animaux bradymétaboliques , comme les poissons et les reptiles , le terme équivalent taux métabolique standard ( SMR ) est utilisé. Il suit les mêmes critères que le BMR, mais nécessite la documentation de la température à laquelle le taux métabolique a été mesuré. Cela fait du BMR une variante de la mesure du taux métabolique standard qui exclut les données de température, une pratique qui a conduit à des problèmes dans la définition des taux « standards » de métabolisme pour de nombreux mammifères.

Le métabolisme comprend les processus dont le corps a besoin pour fonctionner. Le métabolisme de base est la quantité d'énergie par unité de temps dont une personne a besoin pour maintenir le fonctionnement de son corps au repos. Certains de ces processus sont la respiration , la circulation sanguine , le contrôle de la température corporelle , la croissance cellulaire , la fonction cérébrale et nerveuse et la contraction des muscles . Le métabolisme de base affecte la vitesse à laquelle une personne brûle des calories et, en fin de compte, si cette personne maintient, gagne ou perd du poids. Le métabolisme de base représente environ 60 à 75 % de la dépense calorique quotidienne des individus. Il est influencé par plusieurs facteurs. Chez l'homme, le BMR diminue généralement de 1 à 2 % par décennie après l'âge de 20 ans, principalement en raison de la perte de masse sans graisse , bien que la variabilité entre les individus soit élevée.

La description

La génération de chaleur du corps est connue sous le nom de thermogenèse et elle peut être mesurée pour déterminer la quantité d'énergie dépensée. Le BMR diminue généralement avec l'âge et avec la diminution de la masse corporelle maigre (comme cela peut arriver avec le vieillissement). L'augmentation de la masse musculaire a pour effet d'augmenter le BMR. Le niveau de forme aérobie (résistance) , un produit de l' exercice cardiovasculaire , bien qu'il ait été précédemment pensé pour avoir un effet sur le BMR, a été montré dans les années 1990 pour ne pas être en corrélation avec le BMR lorsqu'il est ajusté pour la masse corporelle sans graisse. Mais l' exercice anaérobie augmente la consommation d'énergie au repos (voir « exercice aérobie vs. anaérobie »). La maladie, les aliments et les boissons déjà consommés, la température ambiante et les niveaux de stress peuvent affecter la dépense énergétique globale ainsi que le BMR.

Le BMR est mesuré dans des circonstances très restrictives lorsqu'une personne est éveillée. Une mesure précise du BMR nécessite que le système nerveux sympathique de la personne ne soit pas stimulé, une condition qui nécessite un repos complet. Une mesure plus courante, qui utilise des critères moins stricts, est le taux métabolique au repos (RMR) .

Le BMR peut être mesuré par analyse de gaz par calorimétrie directe ou indirecte , bien qu'une estimation approximative puisse être acquise par une équation utilisant l'âge, le sexe, la taille et le poids. Les études du métabolisme énergétique utilisant les deux méthodes fournissent des preuves convaincantes de la validité du quotient respiratoire (QR), qui mesure la composition inhérente et l'utilisation des glucides , des graisses et des protéines lorsqu'ils sont convertis en unités de substrat énergétique qui peuvent être utilisées par le corps comme énergie.

Flexibilité phénotypique

Le BMR est un trait flexible (il peut être ajusté de manière réversible au sein des individus), avec, par exemple, des températures plus basses entraînant généralement des taux métaboliques basaux plus élevés pour les oiseaux et les rongeurs. Il existe deux modèles pour expliquer comment le BMR change en réponse à la température : le modèle à maximum variable (VMM) et le modèle à fraction variable (VFM). Le VMM indique que le métabolisme au sommet (ou le taux métabolique maximal en réponse au froid) augmente pendant l'hiver, et que le métabolisme soutenu (ou le taux métabolique qui peut être maintenu indéfiniment) reste une fraction constante du premier. Le VFM dit que le métabolisme du sommet ne change pas, mais que le métabolisme soutenu en est une fraction plus importante. Le VMM est pris en charge chez les mammifères et, lors de l'utilisation des taux corps entier, chez les passereaux. La VFM est étayée par des études sur les passereaux utilisant des taux métaboliques spécifiques à la masse (ou taux métaboliques par unité de masse). Cette dernière mesure a été critiquée par Eric Liknes, Sarah Scott et David Swanson, qui disent que les taux métaboliques spécifiques à la masse sont incohérents selon les saisons.

En plus de s'ajuster à la température, le BMR peut également s'ajuster avant les cycles de migration annuels. Le Bécasseau maubèche (ssp. islandica ) augmente son BMR d'environ 40 % avant de migrer vers le nord. Cela est dû à la demande énergétique des vols longue distance. L'augmentation est probablement principalement due à l'augmentation de la masse des organes liés au vol. La destination finale des migrants affecte leur BMR : les parulines à croupion jaune qui migrent vers le nord ont un BMR 31 % plus élevé que celles qui migrent vers le sud.

Chez l'homme, le BMR est directement proportionnel à la masse corporelle maigre d' une personne . En d'autres termes, plus une personne a de masse corporelle maigre, plus son BMR est élevé ; mais le BMR est également affecté par les maladies aiguës et augmente avec des conditions telles que des brûlures, des fractures, des infections, des fièvres, etc. Chez les femmes menstruées, le BMR varie dans une certaine mesure avec les phases de leur cycle menstruel . En raison de l'augmentation de la progestérone , le BMR augmente au début de la phase lutéale et reste à son maximum jusqu'à la fin de cette phase. Il y a différentes découvertes dans la recherche sur l'ampleur de l'augmentation qui se produit habituellement. Petit échantillon, premières études, ont trouvé divers chiffres, tels que; un métabolisme de sommeil postovulatoire plus élevé de 6 %, une dépense de 7 à 15 % plus élevée sur 24 heures après l'ovulation, et une augmentation et une augmentation du BMR de la phase lutéale jusqu'à 12 %. Une étude de l'American Society of Clinical Nutrition a révélé qu'un groupe expérimental de femmes volontaires présentait une augmentation moyenne de 11,5 % de la dépense énergétique sur 24 heures au cours des deux semaines suivant l'ovulation, avec une fourchette de 8 % à 16 %. Ce groupe a été mesuré par calorimétrie à la fois directe et indirecte et avait des repas quotidiens standardisés et un horaire sédentaire afin d'éviter que l'augmentation ne soit manipulée par un changement dans la prise alimentaire ou le niveau d'activité. Une étude de 2011 menée par le Mandya Institute of Medical Sciences a révélé que pendant la phase folliculaire et le cycle menstruel d' une femme, il n'y a pas de différence significative dans le BMR, cependant les calories brûlées par heure sont significativement plus élevées, jusqu'à 18%, pendant la phase lutéale. L'augmentation de l'anxiété d'état (niveau de stress) a également temporairement augmenté le BMR.

Physiologie

Les premiers travaux des scientifiques J. Arthur Harris et Francis G. Benedict ont montré que des valeurs approximatives pour le BMR pouvaient être dérivées en utilisant la surface corporelle (calculée à partir de la taille et du poids), l'âge et le sexe, ainsi que les mesures d'oxygène et de dioxyde de carbone prises. de la calorimétrie. Des études ont également montré qu'en éliminant les différences entre les sexes qui se produisent avec l'accumulation de tissu adipeux en exprimant le taux métabolique par unité de masse corporelle «sans graisse» ou maigre , les valeurs entre les sexes pour le métabolisme de base sont essentiellement les mêmes. Les manuels de physiologie de l'exercice ont des tableaux pour montrer la conversion de la taille et de la surface corporelle en fonction du poids et des valeurs métaboliques basales.

Le principal organe responsable de la régulation du métabolisme est l' hypothalamus . L'hypothalamus est situé sur le diencéphale et forme le plancher et une partie des parois latérales du troisième ventricule du cerveau . Les principales fonctions de l'hypothalamus sont :

1. contrôle et intégration des activités du système nerveux autonome (SNA)
   • Le SNA régule la contraction des muscles lisses et du muscle cardiaque , ainsi que les sécrétions de nombreux organes endocriniens tels que la glande thyroïde (associée à de nombreux troubles métaboliques).
   • Grâce au SNA, l'hypothalamus est le principal régulateur des activités viscérales, telles que la fréquence cardiaque, le mouvement des aliments dans le tractus gastro-intestinal et la contraction de la vessie.
2. production et régulation des sentiments de rage et d'agressivité
3. régulation de la température corporelle
4. régulation de la prise alimentaire, à travers deux centres :
   • Le centre d'alimentation ou centre de la faim est responsable des sensations qui nous poussent à chercher de la nourriture. Lorsque suffisamment de nourriture ou de substrats ont été reçus et que la leptine est élevée, le centre de satiété est stimulé et envoie des impulsions qui inhibent le centre d'alimentation. Lorsque la nourriture est insuffisante dans l'estomac et que les niveaux de ghréline sont élevés, les récepteurs de l'hypothalamus déclenchent la sensation de faim.
   • Le centre de la soif fonctionne de manière similaire lorsque certaines cellules de l'hypothalamus sont stimulées par la pression osmotique croissante du liquide extracellulaire. Si la soif est satisfaite, la pression osmotique diminue.

Toutes ces fonctions prises ensemble forment un mécanisme de survie qui nous amène à soutenir les processus corporels mesurés par BMR.

Formules d'estimation du BMR

Plusieurs équations pour prédire le nombre de calories nécessaires à l'homme ont été publiées du début du 20e au 21e siècle. Dans chacune des formules ci-dessous :

P est la production totale de chaleur au repos complet,

m est la masse (kg),

h est la hauteur (cm),

a est l'âge (années).

L'équation originale de Harris-Benedict

Historiquement, la formule la plus notable était l' équation Harris-Benedict , qui a été publiée en 1919 :

pour hommes, ${\displaystyle P=\left({\frac {13.7516m}{1~{\text{kg}}}}+{\frac {5.0033h}{1~{\text{cm}}}}-{\ frac {6.7550a}{1~{\text{year}}}}+66.4730\right){\frac {\text{kcal}}{\text{day}}},}$

pour femme, ${\displaystyle P=\left({\frac {9.5634m}{1~{\text{kg}}}}+{\frac {1.8496h}{1~{\text{cm}}}}-{\ frac {4.6756a}{1~{\text{year}}}}+655.0955\right){\frac {\text{kcal}}{\text{day}}}.}$

La différence de BMR pour les hommes et les femmes est principalement due aux différences de masse corporelle. Par exemple, une femme de 55 ans pesant 130 lb (59 kg) et mesurant 5 pieds 6 pouces (168 cm) aurait un BMR de 1272 kcal par jour.

L'équation Harris-Benedict révisée

En 1984, les équations Harris-Benedict originales ont été révisées à l'aide de nouvelles données. Par rapport aux dépenses réelles, les équations révisées se sont avérées plus précises :

pour hommes, ${\displaystyle P=\left({\frac {13.397m}{1~{\text{kg}}}}+{\frac {4.799h}{1~{\text{cm}}}}-{\ frac {5.677a}{1~{\text{year}}}}+88.362\right){\frac {\text{kcal}}{\text{day}}},}$

pour femme, ${\displaystyle P=\left({\frac {9.247m}{1~{\text{kg}}}}+{\frac {3.098h}{1~{\text{cm}}}}-{\ frac {4.330a}{1~{\text{year}}}}+447.593\right){\frac {\text{kcal}}{\text{day}}}.}$

C'était la meilleure équation de prédiction jusqu'en 1990, lorsque Mifflin et al. introduit l'équation :

L'équation de Mifflin St Jeor

${\displaystyle P=\left({\frac {10.0m}{1~{\text{kg}}}}+{\frac {6.25h}{1~{\text{cm}}}}-{\ frac {5.0a}{1~{\text{year}}}}+s\right){\frac {\text{kcal}}{\text{day}}},}$

où s vaut +5 pour les hommes et −161 pour les femmes.

Selon cette formule, la femme de l'exemple ci-dessus a un BMR de 1204 kcal par jour. Au cours des 100 dernières années, les modes de vie ont changé et Frankenfield et al. a montré qu'il était environ 5% plus précis.

Ces formules sont basées sur la masse corporelle, qui ne prend pas en compte la différence d'activité métabolique entre la masse corporelle maigre et la graisse corporelle. D'autres formules existent qui prennent en compte la masse corporelle maigre, dont deux sont la formule de Katch-McArdle et la formule de Cunningham.

La formule Katch-McArdle (dépense énergétique quotidienne au repos)

La formule de Katch-McArdle est utilisée pour prédire la dépense énergétique quotidienne au repos (RDEE). La formule de Cunningham est couramment citée pour prédire le RMR au lieu du BMR ; cependant, les formules fournies par Katch-McArdle et Cunningham sont les mêmes.

${\displaystyle P=370+21.6\cdot \ell ,}$

où ℓ est la masse corporelle maigre ( LBM en kg):

${\displaystyle \ell =m\left(1-{\frac {f}{100}}\right),}$

où f est le pourcentage de graisse corporelle .

D'après cette formule, si la femme de l'exemple a un pourcentage de graisse corporelle de 30%, sa dépense énergétique quotidienne au repos (les auteurs utilisent indifféremment le terme de métabolisme de base et de repos) serait de 1262 kcal par jour.

Causes des différences individuelles de BMR

Le taux métabolique de base varie selon les individus. Une étude portant sur 150 adultes représentatifs de la population en Écosse a signalé des taux métaboliques basaux allant de 1027 kcal par jour (4301 kJ/jour) à 2499 kcal/jour (10455 kJ/jour) ; avec un BMR moyen de 1500 kcal/jour (6279 kJ/jour). Statistiquement, les chercheurs ont calculé que 62,3% de cette variation s'expliquaient par des différences de masse sans graisse . D'autres facteurs expliquant la variation comprenaient la masse grasse (6,7 %), l'âge (1,7 %) et l'erreur expérimentale, y compris la différence intra-sujet (2 %). Le reste de la variation (26,7 %) était inexpliqué. Cette différence résiduelle n'était pas expliquée par le sexe ni par la taille différente des tissus des organes hautement énergétiques tels que le cerveau.

Des différences de BMR ont été observées lors de la comparaison de sujets ayant la même masse corporelle maigre . Dans une étude, lorsque l'on compare des individus ayant la même masse corporelle maigre, les 5 % supérieurs des BMR sont 1,28 à 1,32 fois les 5 % les plus bas BMR. De plus, cette étude rapporte un cas où deux individus avec la même masse corporelle maigre de 43 kg avaient des BMR de 1075 kcal/jour (4,5 MJ/jour) et de 1790 kcal/jour (7,5 MJ/jour). Cette différence de 715 kcal/jour (67 %) équivaut à l'un des individus effectuant une course de 10 kilomètres chaque jour. Cependant, cette étude n'a pas tenu compte du sexe, de la taille, de l'état de jeûne ou du pourcentage de graisse corporelle des sujets.

Biochimie

Répartition des dépenses énergétiques
Le foie	27%
Cerveau	19%
Muscle squelettique	18%
Reins	dix%
Cœur	7%
Autres organes	19%

Environ 70 % de la dépense énergétique totale d'un être humain est due aux processus vitaux basaux qui se déroulent dans les organes du corps (voir tableau). Environ 20 % de la dépense énergétique d'une personne provient de l'activité physique et 10 % de la thermogenèse , ou digestion des aliments ( thermogenèse postprandiale ). Tous ces processus nécessitent un apport d'oxygène ainsi que des coenzymes pour fournir de l'énergie pour la survie (généralement à partir de macronutriments comme les glucides, les graisses et les protéines) et expulser le dioxyde de carbone, en raison du traitement par le cycle de Krebs .

Pour le BMR, la majeure partie de l'énergie est consommée pour maintenir les niveaux de liquide dans les tissus par osmorégulation , et seulement environ un dixième est consommée pour le travail mécanique , tel que la digestion, le rythme cardiaque et la respiration.

Ce qui permet au cycle de Krebs d'effectuer des changements métaboliques dans les graisses, les glucides et les protéines, c'est l'énergie, qui peut être définie comme la capacité ou la capacité de travailler. La décomposition de grosses molécules en molécules plus petites, associée à la libération d'énergie, est le catabolisme. Le processus de construction est appelé anabolisme. La décomposition des protéines en acides aminés est un exemple de catabolisme, tandis que la formation de protéines à partir d'acides aminés est un processus anabolique.

Les réactions exergoniques sont des réactions de libération d'énergie et sont généralement cataboliques. Les réactions endergoniques nécessitent de l'énergie et comprennent des réactions anaboliques et la contraction des muscles. Le métabolisme est le total de toutes les réactions cataboliques, exergoniques, anaboliques, endergoniques.

L'adénosine triphosphate (ATP) est la molécule intermédiaire qui entraîne le transfert exergonique d'énergie pour passer aux réactions anaboliques endergoniques utilisées dans la contraction musculaire. C'est ce qui fait travailler les muscles qui peuvent nécessiter un claquage, mais aussi la construction de la période de repos, qui intervient lors de la phase de renforcement associée à la contraction musculaire. L'ATP est composé d'adénine, une base contenant de l'azote, de ribose, d'un sucre à cinq carbones (collectivement appelé adénosine) et de trois groupes phosphate. 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.

Glucose

Parce que le rapport des atomes d'hydrogène aux atomes d'oxygène dans tous les glucides est toujours le même que celui de l'eau, c'est-à-dire 2 pour 1, tout l'oxygène consommé par les cellules est utilisé pour oxyder le carbone dans la molécule de glucides pour former du dioxyde de carbone. Par conséquent, lors de l' oxydation complète d'une molécule de glucose, six molécules de dioxyde de carbone et six molécules d'eau sont produites et six molécules d'oxygène sont consommées.

L'équation globale de cette réaction est

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O}}}$

(30 à 32 molécules d'ATP produites selon le type de navette mitochondriale, 5 à 5,33 molécules d'ATP par molécule d'oxygène.)

Étant donné que les échanges gazeux dans cette réaction sont égaux, le quotient respiratoire (QR) pour les glucides est l'unité ou 1,0 :

${\displaystyle {\text{RQ}}={\frac {{\ce {6 CO2}}}{{\ce {6 O2}}}}=1.0.}$

Graisses

La composition chimique des graisses diffère de celle des glucides en ce que les graisses contiennent considérablement moins d'atomes d'oxygène par rapport aux atomes de carbone et d'hydrogène. Lorsque figurant sur les tableaux d'information nutritionnelle, les graisses sont généralement divisés en six catégories: graisses totales, acides gras saturés , acides gras poly - insaturés , acides gras mono - insaturés , alimentaires cholestérol et acides gras trans . D'un point de vue métabolique basal ou métabolique au repos, il faut plus d'énergie pour brûler un acide gras saturé qu'un acide gras insaturé. La molécule d'acide gras est décomposée et classée en fonction du nombre d'atomes de carbone dans sa structure moléculaire. L'équation chimique pour le métabolisme des douze à seize atomes de carbone dans une molécule d'acide gras saturé montre la différence entre le métabolisme des glucides et des acides gras. L'acide palmitique est un exemple couramment étudié de la molécule d'acide gras saturé.

L'équation globale pour l'utilisation du substrat de l'acide palmitique est

${\displaystyle {\ce {C16H32O2 + 23 O2 -> 16 CO2 + 16 H2O}}}$

(106 molécules d'ATP produites, 4,61 molécules d'ATP par molécule d'oxygène.)

Ainsi, le QR pour l'acide palmitique est de 0,696 :

${\displaystyle {\text{RQ}}={\frac {{\ce {16 CO2}}}{{\ce {23 O2}}}}=0.696.}$

Protéines

Les protéines sont composées de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote disposés de diverses manières pour former une grande combinaison d' acides aminés . Contrairement à la graisse, le corps n'a pas de dépôts de stockage de protéines. Tout cela est contenu dans le corps en tant que parties importantes des tissus, des hormones sanguines et des enzymes. Les composants structurels du corps qui contiennent ces acides aminés subissent continuellement un processus de dégradation et de remplacement. Le quotient respiratoire pour le métabolisme des protéines peut être démontré par l'équation chimique de l'oxydation de l'albumine :

${\style d'affichage {\ce {C72H112N18O22S + 77 O2 -> 63 CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO(NH2)2}}}$

Le QR pour l'albumine est de 0,818 :

${\displaystyle {\text{RQ}}={\frac {{\ce {63 CO2}}}{{\ce {77 O2}}}}=0.818.}$

La raison pour laquelle cela est important dans le processus de compréhension du métabolisme des protéines est que le corps peut mélanger les trois macronutriments et, sur la base de la densité mitochondriale, un rapport préféré peut être établi qui détermine la quantité de carburant utilisée dans quels paquets pour le travail accompli par les muscles . On estime que le catabolisme des protéines (dégradation) fournit 10 à 15 % des besoins énergétiques totaux au cours d'une séance d'entraînement aérobie de deux heures. Ce processus pourrait gravement dégrader les structures protéiques nécessaires au maintien de la survie, telles que les propriétés contractiles des protéines dans le cœur, les mitochondries cellulaires, le stockage de la myoglobine et les enzymes métaboliques dans les muscles.

Le système oxydatif (aérobie) est la principale source d'ATP fournie à l'organisme au repos et lors d'activités de faible intensité et utilise principalement des glucides et des graisses comme substrats. Les protéines ne sont normalement pas métabolisées de manière significative, sauf pendant la famine à long terme et les longues périodes d'exercice (plus de 90 minutes). Au repos, environ 70 % de l'ATP produit est dérivé des graisses et 30 % des glucides. Après le début de l'activité, à mesure que l'intensité de l'exercice augmente, il y a un changement dans la préférence de substrat des graisses aux glucides. Au cours d'exercices aérobiques de haute intensité, presque 100 % de l'énergie provient des glucides, si un approvisionnement adéquat est disponible.

Exercice aérobie vs exercice anaérobie

Des études publiées en 1992 et 1997 indiquent que le niveau de capacité aérobie d'un individu n'a aucune corrélation avec le niveau de métabolisme au repos. Les deux études constatent que les niveaux de forme aérobie n'améliorent pas le pouvoir prédictif de la masse sans graisse pour le taux métabolique au repos.

Cependant, des recherches récentes du Journal of Applied Physiology , publiées en 2012, ont comparé l' entraînement en résistance et l'entraînement aérobie sur la masse corporelle et la masse grasse chez les adultes en surpoids (STRRIDE AT/RT). Lorsque vous considérez les engagements de temps par rapport aux avantages pour la santé, l'entraînement aérobie est le mode d'exercice optimal pour réduire la masse grasse et la masse corporelle en tant que considération principale, l'entraînement en résistance est un bon facteur secondaire lorsque le vieillissement et la masse maigre sont une préoccupation. L'entraînement en résistance provoque des blessures à un taux beaucoup plus élevé que l'entraînement aérobie. Par rapport à l'entraînement en résistance, il a été constaté que l'entraînement aérobie entraînait une réduction significativement plus prononcée du poids corporel en améliorant le système cardiovasculaire, qui est le principal facteur d'utilisation métabolique des substrats adipeux. L'entraînement en résistance si le temps est disponible est également utile dans le métabolisme post-exercice, mais c'est un facteur d'appoint car le corps a besoin de guérir suffisamment entre les épisodes d'entraînement en résistance, alors qu'avec l'entraînement aérobie, le corps peut l'accepter tous les jours. RMR et BMR sont des mesures de la consommation quotidienne de calories. La majorité des études publiées sur ce sujet examinent l'exercice aérobie en raison de son efficacité pour la santé et la gestion du poids.

Les exercices anaérobies , tels que l' haltérophilie , renforcent la masse musculaire. Le muscle contribue à la masse maigre d'un individu et, par conséquent, les résultats efficaces de l'exercice anaérobie augmenteront le BMR. Cependant, l'effet réel sur le BMR est controversé et difficile à énumérer. Diverses études suggèrent que le taux métabolique au repos du muscle entraîné est d'environ 55 kJ/kg par jour. Même une augmentation substantielle de la masse musculaire, disons 5 kg, n'aurait qu'un impact mineur sur le BMR.

Longévité

En 1926, Raymond Pearl a proposé que la longévité varie inversement avec le taux métabolique basal (l'« hypothèse du taux de vie »). Le support de cette hypothèse vient du fait que les mammifères avec une plus grande taille corporelle ont une durée de vie maximale plus longue (les grands animaux ont des taux métaboliques totaux plus élevés, mais le taux métabolique au niveau cellulaire est beaucoup plus faible, et le rythme respiratoire et le rythme cardiaque sont plus lents dans animaux plus gros) et le fait que la longévité des mouches des fruits varie en raison inverse de la température ambiante . De plus, la durée de vie des mouches domestiques peut être prolongée en empêchant l'activité physique. Cette théorie a été renforcée par plusieurs nouvelles études liant un taux métabolique basal plus faible à une espérance de vie accrue, dans tout le règne animal, y compris les humains. La restriction calorique et les taux réduits d'hormones thyroïdiennes, qui diminuent tous deux le taux métabolique, ont été associés à une longévité plus élevée chez les animaux.

Cependant, le rapport entre la dépense énergétique quotidienne totale et le taux métabolique au repos peut varier entre 1,6 et 8,0 entre les espèces de mammifères . Les animaux varient également dans le degré de couplage entre la phosphorylation oxydative et la production d'ATP , la quantité de graisses saturées dans les membranes mitochondriales , la quantité de réparation de l' ADN et de nombreux autres facteurs qui affectent la durée de vie maximale.

Longévité de l'organisme et taux métabolique basal

Dans l' échelle allométrique , la durée de vie potentielle maximale (MPLS) est directement liée au taux métabolique (MR), où MR est le taux de recharge d'une biomasse constituée de liaisons covalentes. Cette biomasse (W) est soumise à une détérioration au cours du temps à cause de la pression entropique thermodynamique. Le métabolisme est essentiellement compris comme un couplage redox et n'a rien à voir avec la thermogenèse. L'efficacité métabolique (EM) est alors exprimée comme l'efficacité de ce couplage, rapport des ampères captés et utilisés par la biomasse, aux ampères disponibles à cet effet. MR est mesuré en watts, W est mesuré en grammes. Ces facteurs sont combinés dans une loi de puissance, une élaboration de la loi de Kleiber reliant MR à W et MPLS, qui apparaît comme MR = W^ (4ME-1)/4ME. Lorsque ME est à 100 %, MR = W^3/4 ; c'est ce qu'on appelle communément la mise à l'échelle au quart de la puissance, une version de la mise à l'échelle allométrique qui repose sur des estimations irréalistes de l'efficacité biologique.

L'équation révèle que lorsque ME tombe en dessous de 20 %, pour W < un gramme, MR/MPLS augmente si considérablement qu'il confère à W une immortalité virtuelle de 16 %. Plus le W est petit au départ, plus l'augmentation du MR est spectaculaire à mesure que le ME diminue. Toutes les cellules d'un organisme rentrent dans cette plage, c'est-à-dire moins d'un gramme, et donc ce MR sera appelé BMR.

Mais l'équation révèle que lorsque ME augmente de plus de 25 %, le BMR approche de zéro. L'équation montre également que pour tout W > un gramme, où W est l'organisation de tous les BMR de la structure de l'organisme, mais inclut également l'activité de la structure, car ME augmente de plus de 25%, MR/MPLS augmente plutôt que diminue , comme pour BMR. Un MR constitué d'une organisation de BMR sera appelé FMR. Lorsque ME diminue en dessous de 25 %, le FMR diminue plutôt qu'il n'augmente comme c'est le cas pour le BMR.

L'antagonisme entre FMR et BMR est ce qui marque le processus de vieillissement de la biomasse W en termes énergétiques. L'EM de l'organisme est le même que celui des cellules, de sorte que le succès de la capacité de l'organisme à trouver de la nourriture (et à abaisser son EM) est essentiel pour maintenir le BMR des cellules entraînées, sinon, par la famine, à se rapprocher zéro; tandis qu'en même temps un ME inférieur diminue le FMR/MPLS de l'organisme.

Considérations médicales

Le métabolisme d'une personne varie en fonction de sa condition physique et de son activité. La musculation peut avoir un impact plus long sur le métabolisme que l'entraînement aérobie , mais il n'existe pas de formules mathématiques connues qui puissent prédire exactement la longueur et la durée d'un métabolisme élevé à partir des changements trophiques avec l'entraînement neuromusculaire anabolisant.

Une diminution de l'apport alimentaire réduira généralement le taux métabolique alors que le corps essaie de conserver l'énergie. Le chercheur Gary Foster estime qu'un régime très hypocalorique de moins de 800 calories par jour réduirait le taux métabolique de plus de 10 %.

Le taux métabolique peut être affecté par certains médicaments, tels que les agents antithyroïdiens , les médicaments utilisés pour traiter l' hyperthyroïdie , tels que le propylthiouracile et le méthimazole , ramènent le taux métabolique à la normale et restaurent l' euthyroïdie . Certaines recherches se sont concentrées sur le développement de médicaments anti-obésité pour augmenter le taux métabolique, tels que des médicaments pour stimuler la thermogenèse dans le muscle squelettique .

Le taux métabolique peut être élevé en cas de stress , de maladie et de diabète . La ménopause peut également affecter le métabolisme.

Implications cardiovasculaires

La fréquence cardiaque est déterminée par la moelle allongée et une partie du pont , deux organes situés en dessous de l'hypothalamus sur le tronc cérébral. La fréquence cardiaque est importante pour le taux métabolique de base et le taux métabolique au repos, car elle stimule l'apport sanguin, stimulant le cycle de Krebs . Pendant l'exercice qui atteint le seuil anaérobie, il est possible de fournir les substrats souhaités pour une utilisation optimale de l'énergie. Le seuil anaérobie est défini comme le niveau d'utilisation d'énergie de l'effort de fréquence cardiaque qui se produit sans oxygène lors d'un test standardisé avec un protocole spécifique pour la précision de la mesure, tel que le protocole Bruce Treadmill (voir l'équivalent métabolique de la tâche ). Avec quatre à six semaines d'entraînement ciblé, les systèmes corporels peuvent s'adapter à une perfusion plus élevée de densité mitochondriale pour une disponibilité accrue en oxygène pour le cycle de Krebs, ou cycle tricarboxylique, ou cycle glycolytique. Cela conduit à son tour à une fréquence cardiaque au repos plus faible, à une pression artérielle plus basse et à une augmentation du taux métabolique au repos ou de base.

En mesurant la fréquence cardiaque, nous pouvons ensuite obtenir des estimations du niveau d'utilisation du substrat qui provoque réellement le métabolisme biochimique dans notre corps au repos ou en activité. Cela peut à son tour aider une personne à maintenir un niveau approprié de consommation et d'utilisation en étudiant une représentation graphique du seuil anaérobie. Ceci peut être confirmé par des tests sanguins et des analyses de gaz utilisant la calorimétrie directe ou indirecte pour montrer l'effet de l'utilisation du substrat. Les mesures du taux métabolique basal et du taux métabolique au repos deviennent des outils essentiels pour maintenir un poids corporel sain.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

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Liens externes

• Étude Harris-Benedict. Discussion détaillée des antécédents, des données, des mesures, des statistiques (publié par la Carnegie Institution of Washington 1919)
• BMR affecté par l'alcool
• BMR et personnalité
• TDEECalculator.net