Comprendre ce que sont les calories

calories

De la même façon qu’un moteur fonctionne par la combustion d’un mélange adéquat d’essence et d’oxygène, l’organisme humain doit continuellement recevoir son énergie propre pour accomplir ses nombreuses et complexes fonctions. Dans un langage courant, avec des expressions comme « déborder d’énergie », « un caractère énergique » ou « manquer d’énergie », cette notion d’énergie traduit une capacité ou aptitude à effectuer un travail.

L’énergie du corps

L’énergie peut se présenter sous différentes formes et se convertir de l’une à l’autre. Par exemple, au cours de l’exercice physique, notre organisme convertit l’énergie chimique des aliments en énergie mécanique. Mais, en dehors de l’énergie destinée à la contraction musculaire, l’homme en dépense une importante quantité pour d’autres formes de travail biologique. Cela va de l’énergie nécessaire à la digestion, à l’absorption et à l’assimilation des aliments, au fonctionnement du système nerveux et des diverses glandes qui sécrètent les hormones jusqu’à la synthèse de nouveaux composés chimiques tels que les protéines. L’énergie dont nous avons besoin nous est apportée par les aliments que nous ingérons et, selon leur nature, ces derniers nous apportent un certain nombre de calories.

Les calories définition

Scientifiquement, la calorie (avec un c minuscule) est la quantité de chaleur nécessaire pour élever, de 14,5° à 15,5°, 1 g d’eau sous la pression atmosphérique normale. Mais en diététique, on utilise le kilo-calorie que l’on écrit Calorie (avec un C majuscule). Dans ce cas, 1 Calorie n’élève plus 1 g d’eau mais 1 kilo d’eau d’un degré dans les mêmes conditions et ceci, pour des raisons pratiques afin de rendre l’utilisation des chiffres plus simple. C’est donc une unité de mesure de chaleur, mais sa spécificité est avant tout de mesurer l’énergie et de traduire avec une même unité :

  • L’énergie chimique nécessaire à la construction et à la réparation cellulaire.
  • L’énergie électrique indispensable aux cellules nerveuses.
  • L’énergie thermique qui permet de maintenir notre corps à une température de 37°C.
  • L’énergie mécanique nécessaire à la contraction musculaire.

Bien que le terme Calorie soit familier et toujours utilisé, il devrait (depuis 1978) être remplacé par une autre unité d’énergie : le Kilo-Joule. Le Joule a été choisi comme Unité Internationale, mais le passage ne se fait pas facilement.

  • 1 Calorie = 4,184 Kilo-Joules.
  • 1 Kilo-joule = 0,239 Calories.

Par définition, le Kilo-Joule est équivalent au travail fourni par une force de 1 newton déplaçant une masse d’un kilogramme à une vitesse de 1m/s. En fait, pour plus de simplicité, il suffit de multiplier les calories par 4 pour obtenir la conversion en Joule et de diviser par 4 les Kilo-Joules pour obtenir celle en calories.

Comment calculer et compter les calories

La mesure du nombre de calories est la valeur énergétique de tout aliment peut être directement mesuré d’après la quantité de chaleur libérée par sa combustion à l’intérieur d’un appareil : la bombe calorimétrique. On place une quantité connue d’aliment à l’intérieur d’une chambre à oxygène. Une étincelle fait exploser et brûler cet aliment et la chaleur libérée est absorbée par l’eau d’un bain marie, qui entoure la chambre d’oxygène. L’isolation totale du calorimètre évite toute perte de chaleur à l’extérieur. On a pu ainsi utiliser le calorimètre pour déterminer la valeur énergétique des aliments et trouver que la combustion de 1 g de glucide pur libère 4,1 C (17,1 KJ); 1 g de protéine pur 5,65 C (23,6 KJ) et 1 g de lipide pur 9,45 C (39,5 KJ).

La combustion ou catabolisme intracellulaire d’un gramme de sucre libère la même quantité d’énergie que dans la bombe calorimétrique. Il est d’ailleurs de même pour les graisses. Mais l’organisme tire moins d’énergie de l’oxydation des protéines que ne le laisse prévoir la bombe calorimétrique, car ces dernières contiennent, en plus de l’hydrogène, de l’oxygène et du carbone de l’azote. Cette azote se combine à l’hydrogène pour former l’urée excrétée dans l’urine. Cette élimination d’hydrogène constitue une perte d’énergie potentielle, si bien que le bénéfice pour l’organisme d’un gramme de protéine est de 4 C et non de 5,65 C comme l’indique le calorimètre. On peut donc dire que l’énergie provenant des aliments dépend de l’efficacité des processus digestifs. Normalement, 97 % des glucides sont complètement absorbés, 95 % des lipides et 92 % des protéines. Il peut y avoir quelques variations selon les aliments et c’est surtout le cas des protéines, dont le pourcentage d’absorption peut être de 97 pour celle d’origine animale à 78 pour certaines d’origine végétale.

En résumé, on peut donc dire, réduction faite des pertes moyennes lors de la digestion, que le contenu énergétique est le suivant :

  • 1 g de sucre = 4 C
  • 1 g de graisse = 9 C
  • 1 g de protéine = 4 C

Ces valeurs nettes permettent de connaître le contenu énergétique approximatif de toute portion d’aliment dont on connaît la composition et la masse.

La chaleur produite par l’organisme

La calorimétrie direct

La quantité de chaleur produite par le corps humain peut être également mesurée par un calorimètre. Le calorimètre humain consiste consiste en une chambre hermétiquement fermée et approvisionnée en oxygène. La chaleur dégagée et irradiée par un individu est entièrement absorbée par l’eau circulante et les variations de température de cette eau est le reflet du métabolisme énergétique de l’individu au cours d’un certain temps.

La calorimétrie indirecte

Le calorimètre précédemment décrit est d’un coût relativement élevé et requiert beaucoup de temps. Cet appareil n’est généralement pas utilisé pour l’étude des dépenses énergétiques lors des activités physiques. Comme toutes les réactions organiques productrices d’énergie dépendent de l’approvisionnement en oxygène, la mesure de la consommation d’oxygène d’un individu est donc une mesure indirecte, précise et relativement simple de la production d’énergie. Les chercheurs ont mis au point deux méthodes de calorimétrie indirecte : la spirométrie en circuit ouvert et la spirométrie en circuit fermé. C’est généralement la première la plus utilisée. Le sujet inspire l’air ambiant donc la composition ne varie pas. L’analyse comparative des fractions d’oxygène et de gaz carbonique de l’air inspiré et de l’air expiré reflète directement les besoins énergétique de l’organisme. C’est donc un moyen simple de mesurer la consommation d’oxygène de l’organisme et d’en déduire la dépense énergétique. Le spiromètre portatif, le sac de Douglas et l’analyseur informatisé, constituent les 3 moyens les plus courants pour mesurer la consommation d’oxygène au cours de divers efforts physiques.

Le métabolisme de base

Nous avons besoin d’un minimum d’énergie pour assurer le maintient de nos fonctions vitales. Le métabolisme de base est habituellement déterminé par la mesure de la consommation d’oxygène en laboratoire dans des conditions rigoureuses et précises. À jeun depuis au moins 12 heures (jeun protéique : 18 heures), au repos musculaire depuis au moins 30 minutes, le sujet est couché (calme émotionnel) dans une pièce faiblement éclairée à une température contrôlée. Le métabolisme varie selon l’âge, le sexe et la gabarit de chaque individu. Les valeurs moyennes pour 24 heures se situent entre 3740 KJ et 7950 KJ (900 C et 1900 C). Le métabolisme de base ne sert pas seulement à l’évaluation du minimum énergétique vital, mais il fournit également un cadre de référence aux variations quotidiennes du métabolisme.

À quoi servent les calories dans notre organisme ?

Dépense d’énergie au repos

Comme nous venons de le voir avec le métabolisme de base, même au repos, nous avons besoin d’énergie pour assurer les battements cardiaques et la circulation, la respiration, l’entretien et la réparation des tissus et la synthèse des hormones et toutes autres sécrétions nécessaires au fonctionnement de l’organisme.

Dépenses énergétiques de la digestion

Les aliments doivent être réduits en substances simples par l’organisme de façon à pouvoir les utiliser. Ainsi, les protéines sont réduites en acides aminés et les sucres en glucose. Tout ceci nécessite de l’énergie. Par exemple, pour les protéines qui sont les plus complexes, pour 100 calories ingérées, l’organisme dépense entre 20 et 30 calories pour pouvoir les utiliser. Les glucides et surtout les lipides, sont beaucoup plus économes (entre 3 et 8 % de leur apport calorique)

Dépenses énergétiques de thermorégulation

Notre organisme doit maintenir une température constante de 37°C. Pour cela, il doit lutter contre le poids ou la chaleur et ceci nous coûte de l’énergie.

Dépenses énergétiques de l’activité physique

Pour travailler, les muscles ont besoin d’énergie. les chercheurs ont évalué certains dépenses énergétiques. En voici quelques exemples (pour un homme mesurant 170 cm et pedant 65 kg et une femme mesurant 160 cm et pesant 55 kg, la durée est de 1 heure. Il faut savoir que, d’une personne à l’autre de même poids de corps, la dépense calorique pour un même travail peut être différente. En effet, les muscles de l’une peuvent avoir besoin de plus d’énergie que l’autre pour obtenir le même résultat. L’entraînement permet aussi une économie d’énergie. Les personnes les plus entraînées dépenseront moins d’énergie pour le même travail. L’effort intellectuel n’augmente pas le besoin énergétique mais le stress et les excitants, comme le tabac et le café, peuvent augmenter le métabolisme de base.

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