Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Amérique du Nord 2023 (jour 2)

Lors d’une situation de stress, montrer comment la libération d’adrénaline est à l’origine d’une production accrue d’ATP par les muscles.

Réponse : Exemple de plan et éléments scientifiques attendus : Introduction : - Définition du stress aigu : réponse non spécifique de l'organisme face à un agent stresseur permettant d'assurer la survie (comportement d'attaque ou de fuite). - Rôle central de l'ATP dans la contraction musculaire (glissement des myofilaments d'actine et de myosine). - Problématique : Comment la sécrétion précoce d'adrénaline permet-elle de stimuler et d'accroître la production d'ATP par les cellules musculaires ? I. La libération d'adrénaline en réponse au stresseur : - Les stimuli sensoriels alertent le système limbique (amygdale, hippocampe). - Activation du système nerveux sympathique via les voies nerveuses descendantes partant de l'hypothalamus et de la moelle épinière. - Libération d'acétylcholine au niveau de la médullosurrénale, stimulant l'exocytose d'adrénaline dans la circulation sanguine en quelques secondes. II. Les effets systémiques de l'adrénaline : acheminement du dioxygène et des nutriments : - Fixation de l'adrénaline sur ses récepteurs adrénergiques membranaires spécifiques sur divers organes cibles : * Système cardiovasculaire : augmentation de la fréquence cardiaque et du débit cardiaque, vasoconstriction sélective des viscères et vasodilatation au niveau des muscles striés squelettiques. * Système respiratoire : bronchodilatation et polypnée augmentant l'oxygénation du sang. * Foie : stimulation de la glycogénolyse hépatique (hydrolyse du glycogène en glucose-6-phosphate puis en glucose libre libéré dans le sang), provoquant une hyperglycémie transitoire indispensable pour alimenter les organes consommateurs. III. La production accrue d'ATP au sein de la fibre musculaire : - Effet direct de l'adrénaline sur le muscle : l'adrénaline active la glycogénolyse musculaire intramusculaire via une cascade enzymatique (AMPc, protéine kinase A, phosphorylase kinase, glycogène phosphorylase), libérant du glucose-6-phosphate directement utilisable par la fibre musculaire. - Mobilisation des voies métaboliques énergétiques : * Glycolyse cytosolique convertissant le glucose en pyruvate avec production de 2 ATP et de coenzymes réduits ($NADH,H^+$). * En présence d'un flux accru de $O_2$ (assuré par la stimulation cardio-respiratoire) : respiration cellulaire mitochondriale (cycle de Krebs et chaîne respiratoire de phosphorylation oxydative), permettant un rendement maximal d'environ 30 à 32 molécules d'ATP par molécule de glucose oxydée. * En cas d'effort subit et très intense, la fermentation lactique assure également un apport rapide d'ATP en relais. Conclusion : L'adrénaline agit à la fois en augmentant l'approvisionnement du muscle en substrats ($O_2$, glucose plasmatique) et en stimulant directement la libération locale de glucose et les voies cataboliques productrices d'ATP. Cette coordination neuro-hormonale permet aux muscles de fournir le travail mécanique requis pour la survie.