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Combien de calories sont dépensées quand on marche ?

vendredi 12 novembre 2010

Une équation pour calculer combien d’énergie nous utilisons quand nous marchons vient de voir le jour.

Tout parent qui emmène ses enfants pour faire une marche sait bien que les enfants fatiguent plus rapidement que les adultes, mais pourquoi cela ? Est-ce que les enfants et les adultes de petite taille marchent différemment des individus de grande taille ? Ou se fatiguent-ils plus rapidement pour une autre raison ? Peter Weyand de l’Université Méthodiste du Sud aux États-Unis s’est passionné pour l’effet que la petite taille a sur la fonction physiologique.

"Ceci nous renvoie vers les travaux de Max Kleiber sur les taux métaboliques au repos pour les animaux de taille différente. Il avait découvert que plus vous êtes gros et moins chaque gramme de tissu utilise de l’énergie" explique Weyand, qui ajoute : "il est intéressant de savoir comment et pourquoi le métabolisme est réglé de cette façon".

Intrigué par la question de savoir pourquoi les petites personnes utilisent plus d’énergie par kilogramme de masse corporelle que les individus plus grands quand ils marchent, Weyand a constitué une équipe avec d’autres chercheurs. Ils ont mesuré les taux métaboliques des enfants et des adultes, allant de 5 à 32 ans, pesant de 15,9 kg à 88,7 kg et mesurant entre 1,07 mètre et 1,83 mètre, pour tenter de trouver pourquoi les individus plus grands étaient des marcheurs plus économes que les personnes de petite taille.

Weyand et ses collègues ont publié leur découverte dans le Journal de Biologie Expérimentale [1], qui montre que les marcheurs de toute taille utilisent la même quantité d’énergie par pas, ce qui fait que les individus de petite taille sont moins économes parce qu’ils font plus de pas. Ils en ont aussi tiré une équation fondamentale pour calculer exactement combien d’énergie utilisaient les marcheurs, avec des applications directes dans toutes les marches de la vie.

Weyand et ses collègues ont d’abord filmé des volontaires masculins et féminins pendant qu’ils marchaient sur un tapis roulant à des vitesses allant de 0,4 m/s jusqu’à 1,9 m/s. Pendant ce temps, ils mesuraient simultanément la consommation d’oxygène des marcheurs et leur production de dioxyde de carbone pour obtenir leur taux métabolique total.

Puis l’équipe de chercheurs a calculé la quantité d’énergie que chaque personne utilisait pour marcher, en soustrayant le taux métabolique de base (l’énergie nécessaire pour maintenir les fonctions de base du corps) du taux métabolique total pendant la marche. Finalement, l’équipe a comparé la façon dont marchait chaque personne, en mesurant la longueur des pas des marcheurs, la durée des pas et la proportion de chaque pas passé en contact avec le sol, pour trouver si les grandes et petites personnes marchaient différemment.

En analysant les styles des marcheurs, l’équipe a découvert qu’ils se déplaçaient tous exactement de la même manière quelque-soit leur taille. Fondamentalement, si vous mesurez un enfant de 5 ans à plus de 2 mètres, cet enfant géant marcherait exactement de la même façon qu’un adulte de 2 mètres de haut. Ainsi, les grandes personnes ne sont pas plus économes parce qu’elles marcheraient différemment des petites personnes.

Ensuite, l’équipe a calculé le coût métabolique d’un pas pendant que chaque marcheur se déplaçait à son rythme le plus économe possible, et ils ont découvert que les marcheurs utilisaient la même quantité d’énergie par pas, quelque-soit leur taille. Ainsi, les grandes personnes ne deviennent pas plus économes parce qu’elles marchent dans un style plus économe. Quelque-chose d’autre doit compter dans leur économie croissante.

Finalement, les scientifiques ont mis sous graphique les tailles des marcheurs contre leur dépense d’énergie minimum, et ils ont été surpris d’obtenir une ligne droite, avec un gradient de presque -1. Les couts énergétiques des marcheurs étaient inversement proportionnels à leur taille, avec des personnes de grande taille qui marchaient de façon plus économe que les personnes de plus petite taille, parce qu’ils faisaient des pas plus grands et devaient donc faire moins de pas pour couvrir la même distance. Ainsi, les personnes de petite taille se fatiguent plus vite parce que chaque pas a un cout énergétique identique, mais qu’elles doivent faire plus de pas pour couvrir la même distance ou se déplacer à la même vitesse.

A partir de cette découverte, le groupe en a tiré une équation qui peut être utilisée pour calculer le cout énergétique de la marche. L’équation permet d’utiliser la taille, le poids et la distance marchée pour déterminer combien de calories vous brûlez.

L’équation pourrait aussi être intégrée dans les podomètres pour donner aux utilisateurs une idée plus réaliste des calories qu’ils dépensent dans leur marche de tous les jours. L’équation peut aussi s’étendre pour calculer les couts métaboliques pour chaque vitesse.

Références :

[1] Weyand, P. G., Smith, B. R., Puyau, M. R., Butte, N. F. (2010). The mass-specific energy cost of human walking is set by stature. Journal of Experimental Biology, 213, 3972-3979.


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