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Effets des corps cétoniques sur les sports d’endurance

 

INTRODUCTION

Les nutriments consommés avant et pendant l’entraînement peuvent contribuer à une performance optimale en retardant l’apparition de la fatigue et en aidant au processus de récupération en reconstituant les réserves de substrats endogènes. En particulier pour les sports d’endurance caractérisés par des taux élevés et des niveaux absolus de dépense énergétique, un apport nutritif approprié est essentiel pour alimenter l’exercice, retarder la détérioration des performances et favoriser la récupération après l’exercice1,2. Pour les sports d’endurance, la recherche s’est concentrée sur l’amélioration de la disponibilité des glucides afin de mieux répondre aux besoins en carburant anticipés lors de la compétition3. D’autres stratégies d’alimentation basées sur l’adaptation à un régime riche en graisses et restreint en hydrates de carbone augmentent l’oxydation des graisses pendant l’exercice et, en tant que telles, peuvent aider à épargner les réserves limitées de glycogène de l’organisme4. Bien que les stratégies d’alimentation à base de graisses se concentrent sur l’amélioration de la capacité d’oxydation des graisses pendant l’exercice, une restriction extrême des glucides (par exemple, <50 g/jour) augmente également la production de corps cétoniques, qui peuvent fournir un substrat énergétique supplémentaire pour le cerveau et le tissu musculaire squelettique5. Depuis quelques années, l’ingestion de suppléments de corps cétoniques est apparue comme une stratégie alternative pour induire une hypercétonémie6, avec une spéculation médiatique considérable sur l’utilisation de suppléments de corps cétoniques par des cyclistes professionnels7. Cet article aborde les connaissances actuelles sur les corps cétoniques dans le contexte du métabolisme et de la performance à l’effort, en mettant l’accent sur l’utilisation proposée des suppléments de corps cétoniques pour améliorer la performance à l’effort. Les vertus thérapeutiques des corps cétoniques ne seront pas abordées dans cet article.

QUE SONT LES CORPS CÉTONIQUES ?

Les corps cétoniques sont des composés organiques dérivés des lipides qui peuvent servir de source d’énergie circulante pour les tissus pendant la famine/le jeûne ou un exercice prolongé8. Dans des conditions physiologiques où les glucides sont abondants, ou après un jeûne nocturne, les concentrations circulantes de corps cétoniques sont relativement faibles (~0,1-0,5 mmol/L)9. Dans des conditions de disponibilité limitée des glucides, comme le jeûne prolongé (c’est-à-dire l’épuisement des réserves de glycogène musculaire et hépatique), la mobilisation des acides gras du tissu adipeux augmente pour fournir de l’énergie. Dans ces circonstances, une partie de l’acétyl-CoA dérivé des acides gras est converti en corps cétoniques par les mitochondries hépatiques (jusqu’à ~150 g/jour)10. Le corps cétonique acétoacétate (AcAc) peut ensuite être converti enzymatiquement en β-hydroxybutyrate (β-OHB) ou dégradé spontanément en acétone qui est moins abondant8. Pour plus de clarté, bien que le terme « corps cétoniques » fasse référence aux composés AcAc, β-OHB et acétone qui sont dérivés de l’acétyl-CoA, seuls l’AcAc et l’acétone sont de véritables « cétones » contenant un groupe carbonyle avec deux atomes d’hydrocarbure. Le β-OHB est un corps cétonique, mais n’est techniquement pas une cétone puisqu’un de ses atomes d’hydrocarbure est remplacé par un groupe hydroxyle. Alors que la majorité de l’acétone est sécrétée par l’urine et perdue par l’expiration, l’AcAc et le β-OHB sont transportés dans la circulation sanguine vers les tissus extrahépatiques à forte demande métabolique tels que le cerveau, le cœur et les muscles squelettiques. Les corps cétoniques traversent les membranes plasmatiques et mitochondriales par les transporteurs de monocarboxylate et sont reconvertis en acétyl-CoA et utilisés comme source d’énergie alternative par le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA)8,11. En plus de servir de substrat énergétique alternatif, les corps cétoniques jouent un rôle important dans la régulation de l’utilisation des substrats du muscle squelettique, de la signalisation cellulaire et de la transcription8,12, et peuvent avoir diverses implications thérapeutiques (pour une revue sur ce sujet, voir Hashim et VanItallie13).

DISPONIBILITÉ DES CORPS CÉTONIQUES

Hypercétonémie d’origine endogène

Après un jeûne d’une nuit, la production endogène de corps cétoniques s’élève, mais entraîne des concentrations circulantes de corps cétoniques relativement faibles (~0,1-0,5 mmol/L)14. Lors d’un jeûne prolongé ou d’une privation de nourriture (~5 jours), le taux de production de corps cétoniques atteint des niveaux de ~1-2 mmol/min (ou 140-280 g/24 h), ce qui correspond à une concentration plasmatique de ~7-10 mmol/L. Au-delà de 5 jours sans nourriture, les concentrations plasmatiques de corps cétoniques plafonnent et dépassent rarement ~10 mmol/L15. Cette limite supérieure de la cétonémie serait le résultat d’un mécanisme de rétroaction inhérent par lequel les corps cétoniques inhibent leur propre production en exerçant un effet insulinotrope16. En dehors d’un jeûne, un régime cétogène peut augmenter les concentrations de corps cétoniques circulants à ~1-2 mmol/L après 2-4 jours17. Les régimes cétogènes typiques sont caractérisés par une teneur élevée en graisses (~80 % de l’apport énergétique quotidien), une faible teneur en glucides (~20-50 g/jour ou ~5 % de l’apport énergétique quotidien) et un apport modéré à relativement faible en protéines (~15 % de l’apport énergétique quotidien)17. Cependant, le niveau de cétonémie induit par un régime cétogène dépend largement de la quantité de glucides ingérés et peut atteindre ~7-8 mmol/L après des périodes prolongées de restriction sévère de l’apport en glucides (c’est-à-dire l’adaptation cétonique)18.

Outre les interventions diététiques, un exercice physique prolongé effectué à jeun stimule également la cétogenèse pendant l’exercice19 et entraîne une hypercétonémie post-exercice20,21. L’ampleur de l’hypercétonémie induite par l’exercice pendant et après l’exercice est influencée par l’intensité et la durée de l’exercice effectué ainsi que par l’état nutritionnel20. Par exemple, la consommation de glucides à proximité immédiate de l’exercice atténue fortement l’augmentation des concentrations plasmatiques de corps cétoniques induite par l’exercice. Il est intéressant de noter que les personnes bien entraînées présentent une augmentation atténuée des concentrations plasmatiques de corps cétoniques pendant et après l’exercice, par rapport aux personnes non entraînées22. Ce phénomène a été attribué à une atténuation par l’entraînement de l’augmentation post-exercice des concentrations d’acides gras libres (AGL)23, et/ou à une activité accrue des enzymes impliquées dans l’utilisation des corps cétoniques24,25.

 

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