Le quotient respiratoire est un paramètre très utile pour évaluer le mélange métabolique utilisé au repos ou lors d'un exercice physique. En raison des différences chimiques qui les caractérisent, la métabolisation complète des graisses, des protéines et des glucides nécessite différentes quantités d'oxygène. Par conséquent, le type de substrat énergétique oxydé affectera également la quantité de dioxyde de carbone produite.
QR = CO2 produit / O2 consommé
Considérant que chaque macronutriment a un QR spécifique, en évaluant ce paramètre, il est possible de tracer le mélange de nutriments métabolisés au repos ou lors d'une activité de travail spécifique.
Quotient respiratoire de glucides
La formule moléculaire générique d'un glucide est Cn (H2O) n. Il s'ensuit qu'au sein d'une molécule d'hydrate de carbone la proportion entre le nombre d'atomes d'hydrogène et ceux d'oxygène est fixe et égale à 2 : 1. Pour oxyder un hexose générique (hydrate de carbone à six atomes de carbone comme le glucose) il faudra donc six oxygène molécules, entraînant la formation de 6 molécules de dioxyde de carbone (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Le quotient respiratoire des glucides sera donc égal à : 6CO2 / 6O2 = 1,00
Quotient respiratoire de lipides
Les lipides se distinguent des glucides par la plus faible teneur en oxygène proportionnellement au nombre d'atomes d'hydrogène. Par conséquent, leur oxydation nécessite une plus grande quantité d'oxygène.
En prenant l'acide palmitique comme exemple, on découvre que lors de son oxydation 16 molécules de dioxyde de carbone et d'eau se forment pour 23 molécules d'oxygène consommées.C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Le quotient respiratoire sera donc égal à : 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Normalement, un quotient respiratoire de 0,7 est attribué aux lipides, sachant que cette valeur fluctue de 0,69 à 0,73 en fonction de la longueur de la chaîne carbonée qui caractérise l'acide gras.
Quotient respiratoire de protéines
La principale différence qui distingue les protéines des graisses et des glucides est la présence d'atomes d'azote. En raison de cette différence chimique, les molécules de protéines suivent un chemin métabolique particulier. Le foie doit d'abord éliminer l'azote par un processus appelé désamination. Ce n'est qu'alors que la partie restante de la molécule d'acide aminé (appelée acide céto) peut être oxydée en dioxyde de carbone et en eau.
Comme les lipides, les acides céto sont relativement pauvres en oxygène. Leur oxydation va donc conduire à la formation d'une quantité de dioxyde de carbone inférieure à celle de l'oxygène consommé.
L'albumine, la protéine la plus abondante dans le plasma, s'oxyde selon la réaction suivante :
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Le quotient respiratoire sera donc égal à : 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
Le QR des protéines est fixé, par convention, à 0,82.
Signification du quotient respiratoire
Pour répondre aux besoins énergétiques de l'organisme, chacun de nous utilise des mélanges métaboliques différents en fonction de l'effort physique.Plus celui-ci est intense, plus le pourcentage de glucose oxydé est important.Une grande partie de l'énergie produite au repos provient de la métabolisation des acides. gros. Pour cette raison, il est raisonnable de s'attendre à un quotient respiratoire proche de 0,7 au repos et supérieur lors d'un exercice intense.
Exerçant des activités allant du repos absolu à l'exercice aérobie léger, le quotient respiratoire est de l'ordre de 0,82 ± 4%.Cette donnée, obtenue expérimentalement, témoigne de l'oxydation par l'organisme d'un mélange composé de 60% de graisses et 40% de glucides (dans des conditions de repos ou d'activité physique modérée le rôle énergétique des protéines est négligeable, on parle donc de quotient respiratoire non protéique).
Chaque valeur QR correspond à un équivalent calorique d'oxygène qui représente le nombre de calories libérées par litre d'O2. Grâce à ces données, il est possible de tracer très précisément la dépense énergétique d'une activité de travail. Supposons que lors d'un exercice aérobie modéré, le quotient respiratoire, mesuré par analyse de gaz, soit égal à 0,86 ; en consultant un tableau spécial, nous constatons que l'équivalent énergétique par litre d'oxygène consommé est de 4,875 Kcal. À ce stade pour connaître l'énergie dépense d'exercice, il suffira de multiplier les litres d'oxygène consommés par 4,875.
Lors d'un effort physique intense la situation change radicalement et le quotient respiratoire subit de grandes variations. Du fait de la production massive d'acide lactique, de nombreux mécanismes métaboliques auxiliaires sont activés, tels que les systèmes tampons et l'hyperventilation. Dans les deux cas il y a une augmentation de l'élimination du CO2, indépendante de l'oxydation des substrats énergétiques au numérateur (CO2 ) et en gardant le dénominateur constant (O2) le quotient respiratoire subit une poussée atteignant des valeurs supérieures à un.
Lors de la récupération après une activité intense, lorsqu'une partie du dioxyde de carbone est utilisée pour reformer les réserves de bicarbonate, le quotient respiratoire tombe en dessous de la valeur limite de 0,70.
Il est donc clair que dans de telles situations le quotient respiratoire ne reflète pas exactement ce qui se passe au niveau cellulaire lors de l'oxydation des substrats énergétiques. Dans ces cas, les physiologistes de la respiration préfèrent parler de quotient respiratoire externe ou de relation entre échanges respiratoires (R).
