Programme en vigueur — arrêtés du 17 janvier 2019, applicable en Seconde depuis la rentrée 2019. Voir le texte
Besoins nutritionnels : macro et micronutriments. Bilan énergétique. Activité musculaire : ATP, respiration cellulaire, fermentation. Comportements à risque : nutrition déséquilibrée, sédentarité.
La règle d'or
Le muscle ne consomme pas directement les nutriments : il consomme de l'ATP, que la respiration ou la fermentation régénère à partir de ces nutriments.
L'erreur que tout le monde fait
Présenter la fermentation comme un mode de production d'énergie réservé aux efforts longs, ou comme le signe d'un manque de nutriments.
La fermentation prend le relais quand le dioxygène manque, c'est-à-dire lors d'un effort intense et court, et non lors d'un effort d'endurance où la respiration suffit. Elle produit beaucoup moins d'ATP par molécule de glucose, ce qui explique qu'elle ne puisse pas soutenir un effort prolongé.
Se demander d'abord si le dioxygène arrive en quantité suffisante, et en déduire la voie utilisée.
Un sprinteur de 100 mètres et un marathonien ont le même carburant immédiat : l'ATP. Leurs cellules n'en stockent pourtant que quelques secondes d'avance. Tout l'enjeu est donc de le régénérer, et c'est là que les deux athlètes divergent — deux voies, deux rendements, deux durées. Comprendre cet écart, c'est comprendre pourquoi on peut sprinter dix secondes et courir deux heures.
1L'ATP, monnaie de la cellule
Définition
ATP — L'ATP — adénosine triphosphate — est la molécule qui fournit l'énergie directement utilisable par une cellule. Sa dégradation en ADP libère l'énergie qui permet la contraction musculaire. La cellule n'en stocke qu'une très faible réserve : quelques secondes d'effort intense. Elle doit donc la régénérer en permanence, et c'est le rôle des voies métaboliques.
Piège
Présenter l'ATP comme une réserve d'énergie, au même titre que le glycogène ou les graisses.
Pourquoi — L'ATP est une monnaie d'échange, pas un stock : la quantité présente dans un muscle couvre à peine quelques secondes. Les vraies réserves sont le glycogène et les lipides ; l'ATP est ce en quoi elles sont converties au moment de l'usage. Confondre les deux rend incompréhensible la nécessité d'une régénération continue.
Le réflexe — L'ATP se dépense et se refait sans cesse. Les réserves, elles, se constituent et durent.
2Deux voies de régénération
Définition
Respiration cellulaire — La respiration cellulaire dégrade complètement le glucose en présence de dioxygène. Bilan : glucose + dioxygène → dioxyde de carbone + eau, avec une production importante d'ATP. Elle se déroule dans le cytoplasme puis dans les mitochondries. C'est la voie des efforts longs et modérés — le marathon.
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
Définition
Fermentation — La fermentation lactique dégrade le glucose sans dioxygène, et de façon incomplète : elle s'arrête à l'acide lactique. Bilan : glucose → acide lactique, avec une production faible d'ATP. Elle se déroule dans le cytoplasme seul. Elle est rapide à mobiliser mais peu rentable, et l'accumulation d'acide lactique limite sa durée. C'est la voie du sprint.
Même carburant, deux voies : l'une rapide et pauvre, l'autre lente et riche.
Piège
Écrire que la fermentation se déclenche « quand les muscles manquent d'oxygène », comme si elle attendait.
Pourquoi — Les deux voies fonctionnent ensemble : la fermentation est immédiatement disponible et prend la plus grande part au début de l'effort, avant que la respiration cellulaire ne monte en puissance. Ce n'est pas un relais de secours mais une répartition qui évolue selon l'intensité et la durée.
Le réflexe — Parler de proportion entre les deux voies, non de bascule de l'une à l'autre.
Une comparaison chiffrée éclaire tout le chapitre : la respiration cellulaire produit de l'ordre de dix-huit fois plus d'ATP par molécule de glucose que la fermentation. C'est ce rapport qui explique qu'un marathonien tienne deux heures là où un sprinteur s'épuise en quelques dizaines de secondes.
3Les besoins nutritionnels
Règle
Les nutriments se répartissent en deux familles. Les macronutriments — glucides, lipides, protides — apportent l'énergie et les matériaux de construction. Les micronutriments — vitamines, minéraux, oligo-éléments — n'apportent aucune énergie mais sont indispensables au fonctionnement : leur carence provoque des maladies même quand l'apport énergétique est suffisant.
Définition
Bilan énergétique — Le bilan énergétique compare les apports — ce que l'alimentation fournit — aux dépenses — métabolisme de base, thermorégulation, activité physique. Bilan équilibré : la masse reste stable. Bilan positif : l'excédent est stocké, principalement sous forme de lipides. Bilan négatif : les réserves sont mobilisées. Les trois situations sont normales ; c'est leur durée qui compte.
Analyser un effort ou un bilan énergétique
Pour un effort, relever l'intensité et la durée : brève et intense, ou longue et modérée ?
En déduire la proportion entre les deux voies, sans les opposer : la fermentation domine au début, la respiration cellulaire ensuite.Les deux fonctionnent en même temps : c'est leur part relative qui change.
Vérifier les indices : présence de dioxygène, essoufflement, acide lactique, durée soutenable.
Pour un bilan énergétique, comparer apports et dépenses en kJ ou kcal, en additionnant toutes les dépenses — le métabolisme de base d'abord.
Conclure sur le signe du bilan, et sur ce qu'il implique à long terme, jamais sur une seule journée.
▢Ai-je présenté l'ATP comme une monnaie, non comme une réserve ?
▢Ai-je situé la respiration cellulaire dans les mitochondries ?
▢Ai-je dit que la fermentation est incomplète et se passe dans le cytoplasme ?
▢Ai-je parlé de proportion entre les deux voies ?
▢Ai-je distingué macronutriments et micronutriments par l'apport d'énergie ?
▢Ai-je comparé apports et dépenses pour le bilan énergétique ?
L'essentiel en 10 points
·ATP : énergie directement utilisable. Une monnaie, pas une réserve.
·Réserve d'ATP : quelques secondes d'effort. Régénération permanente.
·Respiration cellulaire : avec O₂, dégradation complète, beaucoup d'ATP.
·Bilan : glucose + O₂ → CO₂ + eau. Lieu : cytoplasme puis mitochondries.
·Fermentation : sans O₂, dégradation incomplète, peu d'ATP, acide lactique.
·Lieu : le cytoplasme seul. Rapide à mobiliser, peu rentable.
·Rendement : environ 18 fois plus d'ATP par la respiration.
·Les deux voies fonctionnent ensemble : c'est leur proportion qui change.
·Macronutriments : glucides, lipides, protides — ils apportent l'énergie.
·Bilan énergétique = apports − dépenses. Positif, nul ou négatif.
2
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Fiche PDF — Corps humain — Nutrition, sport et santé
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Trois documents à imprimer, 6 pages en tout : le cours, les exercices avec la place pour écrire, et le corrigé détaillé avec son barème.
a.Qu'est-ce que l'ATP ? Pourquoi faut-il le régénérer en permanence ?
b.Écrire le bilan de la respiration cellulaire.
c.Où se déroule chacune des deux voies ?
d.Différencier macronutriments et micronutriments.
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a. La molécule d'énergie directement utilisable par la cellule. Les réserves d'ATP ne couvrent que quelques secondes d'effort : il faut le refaire sans cesse.
b. glucose + dioxygène → dioxyde de carbone + eau, avec une production importante d'ATP.
c. La fermentation dans le cytoplasme seul ; la respiration cellulaire dans le cytoplasme puis les mitochondries.
d. Les macronutriments — glucides, lipides, protides — apportent de l'énergie ; les micronutriments — vitamines, minéraux — n'en apportent aucune mais sont indispensables.
2
Vrai ou faux. Justifier en une phrase.
Raisonner
a.L'ATP est la principale réserve d'énergie du muscle.
b.La fermentation ne démarre que lorsque l'oxygène vient à manquer.
c.Les vitamines apportent de l'énergie.
d.Un bilan énergétique négatif est toujours pathologique.
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a. Faux. C'est une monnaie, pas un stock : quelques secondes d'avance. Les réserves sont le glycogène et les lipides.
b. Faux. Les deux voies fonctionnent ensemble ; c'est leur proportion qui varie selon l'intensité et la durée.
c. Faux. Ce sont des micronutriments : aucun apport énergétique, mais indispensables au fonctionnement.
d. Faux. Il est normal et transitoire dans bien des situations. C'est sa durée et son ampleur qui posent problème, pas son existence.
3
On mesure l'ATP produit par molécule de glucose : environ 2 par fermentation, environ 36 par respiration cellulaire.
Calculer
a.Calculer le rapport entre les deux rendements.
b.Pour produire 720 unités d'ATP, combien de molécules de glucose faut-il par chaque voie ?
c.Que consomme-t-on de plus dans le second cas ? Quelle en est la limite pratique ?
d.Expliquer par ces chiffres pourquoi on ne peut pas sprinter pendant deux heures.
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a. Rapport des rendements :36÷2=18
La respiration cellulaire est environ 18 fois plus rentable.
b. Par respiration :720÷36=20
Soit 20 molécules. Par fermentation :720÷2=360
Soit 360 molécules — dix-huit fois plus.
c. Du dioxygène, qu'il faut apporter par la respiration pulmonaire et la circulation. La limite pratique est le débit : au-delà d'une certaine intensité, l'apport d'O₂ ne suit plus.
d. Parce qu'un sprint repose en grande part sur la fermentation, dont le rendement est faible : il faudrait consommer le glucose à un rythme intenable, et l'acide lactique s'accumule. L'effort long exige la voie rentable, donc modérée.
4
Bilan énergétique. Une personne dépense 7 200 kJ de métabolisme de base, 1 800 kJ d'activité ordinaire et 2 400 kJ de sport. Ses apports sont de 10 500 kJ.
Calculer
a.Calculer la dépense totale.
b.Calculer le bilan énergétique et donner son signe.
c.Que devient l'écart si le sport est supprimé, à apports constants ?
d.Peut-on conclure d'une seule journée ? Justifier.
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a. Dépense totale :7200+1800+2400=11400
Soit 11 400 kJ.
b. Bilan :10500−11400=−900
Le bilan est négatif de 900 kJ : les réserves sont mobilisées.
c. Sans le sport, la dépense tombe à :11400−2400=9000
Le bilan devient :10500−9000=1500
Soit +1 500 kJ, donc positif : l'excédent est stocké.
d. Non. Les apports et les dépenses varient d'un jour à l'autre. Seule une moyenne sur plusieurs semaines est interprétable ; une journée isolée ne dit rien d'une tendance.
5
Deux athlètes. L'un court 100 m en 10 s, l'autre un marathon en 2 h 10.
Argumenter
a.Quelle voie domine chez chacun ? Justifier par l'intensité et la durée.
b.Pourquoi le sprinteur est-il essoufflé après l'arrivée, alors que l'effort est terminé ?
c.Pourquoi un marathonien ne peut-il pas soutenir l'allure du sprinteur ?
d.Que conclure sur l'idée d'une « bascule » entre les deux voies ?
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a. Chez le sprinteur, la fermentation prend la plus grande part : l'effort est très intense et l'apport de dioxygène ne peut pas suivre. Chez le marathonien, la respiration cellulaire domine : l'intensité est modérée et l'apport d'O₂ suffit.
b. Parce qu'il doit rembourser le déficit d'oxygène accumulé et éliminer l'acide lactique produit. La respiration reste élevée après l'arrêt : l'organisme rétablit son équilibre.
c. Parce que cette allure reposerait sur la fermentation, dont le rendement est environ 18 fois plus faible. La consommation de glucose serait intenable et l'acide lactique s'accumulerait en quelques dizaines de secondes.
d. Qu'elle est fausse. Les deux voies fonctionnent simultanément dès le début de l'effort ; seule leur proportion change avec l'intensité et la durée. Parler de bascule laisse croire à un interrupteur, là où il s'agit d'un dosage continu.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Présenter l'ATP comme une monnaie et non une réserve4 ptsPerdu si : En faire le stock énergétique du muscle
Écrire le bilan de la respiration cellulaire3 ptsPerdu si : Oublier le dioxygène ou l'eau
Situer chaque voie dans son compartiment3 ptsPerdu si : Placer la fermentation dans les mitochondries
Parler de proportion entre les deux voies4 ptsPerdu si : Décrire une bascule de l'une à l'autre
Calculer un bilan énergétique complet4 ptsPerdu si : Oublier le métabolisme de base dans les dépenses
Se garder de conclure sur une seule journée2 ptsPerdu si : Tirer une tendance d'un relevé isolé
4
La méthode
Analyser un bilan énergétique à l'effort
1
Relever l'intensité et la durée de l'effort décrit dans le document.
2
Comparer les besoins en dioxygène du muscle à ce que la circulation peut apporter.
3
Déduire de cette comparaison la voie majoritaire, respiration ou fermentation, et la justifier.
Une accumulation de lactate signale la fermentation.
4
Relier cette voie au rendement en ATP et donc à la durée soutenable de l'effort.
5
Conclure sur l'apport alimentaire ou l'entraînement qui améliorerait le bilan.
5
Se tester
Touches 1 à 4
SVTSeconde
Question 1
À bord de la Station Spatiale Internationale, l'astronaute Thomas ressent des crampes musculaires après une séance de musculation intensive. Les analyses montrent un manque de magnésium et une déshydratation légère. Quel rôle joue le magnésium dans la contraction musculaire, et comment son déficit peut-il causer ces crampes ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
Corps humain — Nutrition, sport et santé : c'est en quelle classe ?+
Ce chapitre est au programme de SVT au lycée, en classe de Seconde. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Corps humain — Nutrition, sport et santé ?+
Besoins nutritionnels : macro et micronutriments. Bilan énergétique. Activité musculaire : ATP, respiration cellulaire, fermentation. Comportements à risque : nutrition déséquilibrée, sédentarité. Les notions à maîtriser sont : ATP, respiration cellulaire, fermentation, nutriment, bilan énergétique, muscle.
Où télécharger la fiche PDF de Corps humain — Nutrition, sport et santé ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 6 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Corps humain — Nutrition, sport et santé est-il fourni ?+
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