Alimentation du sportif

Ar A.-X. Bigard et Y. Guezennec
Extrait de l’ouvrage «Médecine du sport pour le praticien», Coord. P. Rochcongar et D. Rivière,
paru en novembre 2013

Besoins énergétiques

Il est maintenant classique de considérer que la nutrition constitue un facteur important pour la réalisation des performances. Il convient cependant de rappeler que la nature de l’apport nutritionnel ne constitue que l’un des nombreux facteurs déterminant la performance, largement au second plan par rapport à la qualité de l’entraînements pécifique.

La nutrition intervient à plusieurs niveaux, elle permet dans un premier temps de parfaitement tolérer l’entraînement physique programmé dans le cadre de la préparation aux compétitions ; plus tard dans la saison, adaptée aux conditions de la compétition, elle permet l’expression des qualités individuelles obtenues grâce aux programmes spécifiques mis en oeuvre. Le rôle déterminant joué par l’apport alimentaire repose sur deux principales composantes : l’apport quantitatif et l’apport qualitatif ; il s’agit dans un premier temps de réaliser un apport énergétique adéquat pour faire face aux besoins en énergie, et dans un deuxième temps d’adapter la qualité de l’apport aux besoins spécifiques en macro- et micronutriments. L’une des règles élémentaires en nutrition consiste à maintenir l’adéquation entre les besoins en nutriments et les apports alimentaires. Cet équilibre doit être compris aussi bien pour l’apport calorique (équilibre quantitatif) que pour la nature des macro- et micronutriments (équilibre qualitatif). Enfin, la nature de la ration énergétique optimale doit être envisagée en fonction des grandes disciplines sportives (disciplines d’endurance, ou disciplines de force – vitesse – puissance) et de la phase de préparation des sportifs (période pré-, percompétitive ou de récupération).

Équilibre de l’apport énergétique chez le sportif

Un apport calorique adéquat, permettant d’assurer l’équilibre énergétique, est un facteur favorable au maintien du poids corporel et à sa composition. La pratique sportive se traduit par une importante augmentation des besoins en énergie et l’équilibre de la balance énergétique nécessite alors une augmentation des apports alimentaires. Chez le sportif, proposer des recommandations d’apport calorique nécessite au préalable :

  • D’évaluer les dépenses énergétiques liées à la pratique sportive ;
  • De déterminer les apports énergétiques communément réalisés par des sportifs entraînés dans différentes disciplines;
  • Et d’aborder quelques points particuliers relatifs au contrôle du poids corporel chez certains athlètes.

Dépenses énergétiques liées à la pratique sportive

On peut estimer à 2 200–2 600 kcal la dépense énergétique quotidienne d’un adulte homme ou d’une femme sédentaires. La pratique de l’exercice, suivant son intensité, peut induire une augmentation de la dépense en énergie de 500 à 1 000 kcal/h (tableau 17.1). Cependant, des exercices intenses, épuisants, sont susceptibles d’engendrer des dépenses encore plus importantes ; un marathon induit une dépense de 750 à 1 500 kcal/h, suivant la vitesse de course, l’épreuve dans sa globalité se traduisant par une augmentation des dépenses de base de 2 500–3 000 kcal. De même, les étapes les plus dures du Tour de France induisent une dépense très élevée, atteignant 6 500 kcal/j. La pratique de telles épreuves associées à des dépenses énergétiques aussi importantes pose de gros problèmes de compensation par la prise alimentaire classique.

Dépenses énergétiques chez le pratiquant de sports d’endurance

Chez des sujets régulièrement entraînés dans des sports d’endurance, les dépenses énergétiques totales quotidiennes sont plus élevées que chez des sédentaires; cette élévation des dépenses est essentiellement liée au coût énergétique propre de l’exercice, mais aussi à l’augmentation du métabolisme de base dès l’arrêt de l’activité physique, et qui dure plusieurs heures.

Tableau 17.1. Dépenses énergétiques moyennes pour des courses réalisées dans les temps des records du monde, évaluées chez des athlètes de 70 kg de poids corporel (partie supérieure du tableau).

On connaît cependant assez mal, et ce essentiellement pour des raisons méthodologiques, les conséquences de l’entraînement intense sur les dépenses énergétiques liées à l’activité physique non programmée (en dehors des exercices intégrés dans le programme d’entraînement). À cet égard, il semble bien que les réponses métaboliques à l’entraînement varient avec le sexe ; en effet, l’augmentation des dépenses énergétiques quotidiennes à l’entraînement est plus souvent observée chez les hommes que chez les femmes, et les hommes répondent plus communément à l’entraînement par une augmentation des dépenses énergétiques quotidiennes que les femmes.

Dépenses énergétiques chez le pratiquant de sports de force

Chez l’athlète de force, l’entraînement se traduit aussi par une augmentation des dépenses énergétiques quotidiennes. On peut cependant envisager que pour ce type d’exercice, l’augmentation de la dépense énergétique est essentiellement liée au coût en énergie de l’augmentation de la masse musculaire et des conséquences trophiques propres aux exercices en force. Il existe par ailleurs une forte relation entre l’importance de la masse maigre et les dépenses énergétiques de repos ; ainsi, l’impact de ce type d’entraînement sur les dépenses énergétiques pourrait aussi relever d’une stimulation du métabolisme énergétique de repos. Les mécanismes intimes par lesquels l’entraînement en force est associé à une augmentation des dépenses énergétiques de base restent cependant mal connus : si la stimulation du taux de renouvellement des protéines et l’augmentation des synthèses protéiques, caractéristiques de l’entraînement en force, sont bien associées à un coût net en énergie, on ne sait pas si celui-ci est suffisant pour expliquer à lui seul l’augmentation des dépenses énergétiques de repos.

En conclusion, l’exercice régulier se traduit naturellement par une augmentation de dépenses énergétiques totales quotidiennes ; cette augmentation est liée à la pratique de l’exercice lui-même, mais aussi, à moyen terme, à une augmentation des dépenses métaboliques de repos.

Apports énergétiques chez le sportif entraîné

Sur la base des nombreuses études existant à ce jour, on peut estimer que les apports énergétiques des sportifs pratiquant des sports d’endurance varient de 45 à 85 kcal/ kg/j, soit de 3 100 à 6 100 kcal/j pour un sujet de 70 kg (figure 17.1) [6]. Cette importante variation dépend de la période de mesure dans la saison, de la charge de travail à l’entraînement et de la méthode utilisée. Il existe de plus une importante variabilité interindividuelle de l’apport énergétique, celui-ci variant de 2 000 à 5 500 kcal/j.

Figure 17.1. Apports énergétiques communément observés chez des sportifs pratiquant des activités d’endurance, de force ou des sports collectifs, d’après van Erp-Baart [6].

Les coureurs à pied de longues distances ont des apports énergétiques spontanés moyens de 3 100 kcal/j, soit un apport quotidien moyen de 45 kcal/kg/j. Pour des disciplines sollicitant principalement le métabolisme anaérobie, les apports spontanés sont notablement plus faibles.

Effets de l’exercice unique sur le contrôle de la prise alimentaire (appétit et satiété)

Les relations existant entre la pratique de l’activité physique et la prise alimentaire sont complexes, et font encore l’objet de très nombreuses études.

La réalisation de l’exercice est susceptible d’affecter le comportement alimentaire par différents aspects, en influant sur la fréquence des prises alimentaires, leur importance quantitative, mais aussi sur la composition des repas. De très nombreuses expériences conduites en laboratoire ou sur le terrain ont permis de démontrer que la réalisation d’un exercice était associée à une anorexie précoce [3]. Cet effet direct à court terme de l’exercice est assez reproductible et dépendant de son intensité. L’inhibition de la sensation de faim est d’autant plus importante que l’intensité de l’exercice augmente et les apports caloriques diminuent après la réalisation de l’exercice en fonction de son intensité (figure 17.2) [2].

Cependant, cette suppression de la sensation de faim rapportée dès l’arrêt de l’exercice n’est que très fugace. Mesurée sur la journée qui suit la réalisation d’un exercice intense, la prise alimentaire est restaurée. Si dès l’arrêt de l’exercice, la sensation de faim est altérée, elle est recouvrée lorsque le repas est présenté dans les 2 heures qui suivent la fin de l’effort [7]. L’existence d’un vrai couplage entre les dépenses et les apports énergétiques reste encore à démontrer, à tel point qu’il semble bien que lorsque la dépense énergétique liée à l’exercice est correctement évaluée, il est peu vraisemblable que la prise alimentaire compense l’intégralité des dépenses.En somme, il apparaît que la pratique d’un exercice unique réduit la prise alimentaire à très court terme ; cette inhibition des apports en énergie reste probablement sans grande conséquence puisque, mesurée sur la journée, la consommation ne varie pas sensiblement. À plus long terme, la pratique régulière de l’exercice est associée à une augmentation de l’apport énergétique.

Restrictions volontaires de l’apport alimentaire et balance énergétique

Pour certaines disciplines sportives, le poids et la composition corporelle représentent de véritables facteurs déterminants de la performance.

Figure 17.2. Apport énergétique relatif, après une période de repos, d’exercice de faible intensité, ou très intense, d’après Imbeault [2]. L’apport énergétique relatif prend en compte la compensation des dépenses liées à l’exercice. Les valeurs sont des moyennes ± écart-type de la moyenne. Différence avec la situation de repos :* p ≤ 0,001 ; avec l’exercice de faible intensité : $ p ≤ 0,05.

Ceci est vrai pour la gymnastique, discipline pour laquelle un faible poids corporel et un faible pourcentage de masse grasse sont communément associés aux performances. De même, pour des disciplines dites à catégories de poids, comme le judo, la lutte, la boxe, le contrôle du poids corporel est déterminant pour l’inclusion dans une catégorie prédéterminée. Chez les gymnastes et danseuses classiques, les apports énergétiques sont très faibles, équivalant à 1,4–1,6 fois le métabolisme de base d’adultes sédentaires, et ce malgré 3–4 h d’entraînement quotidien, soit approximativement 2 200 kcal/j (1,5 × 1 500 kcal).

La restriction d’apport énergétique se traduit par une baisse des réserves : perte en glycogène hépatique et de près de 50 % des réserves en glycogène musculaire ; cette attrition des réserves en glycogène est associée à une perte en protéines totales pour l’ensemble de l’organisme. La qualité de la resynthèse des protéines et du glycogène musculaire et hépatique va dépendre de la quantité d’énergie et de glucides consommés. Ainsi, dans ces conditions de restriction énergétique volontaire, la densité de la ration hypocalorique en glucides va représenter un facteur déterminant de la capacité à l’exercice, et de la tolérance de l’entraînement. Effets secondaires de ces pratiques nutritionnelles Chez les athlètes féminines soumises à des périodes de restriction d’apport énergétique, les troubles des règles sont fréquents. Il existe, chez ces athlètes entraînées, une relation entre les faibles apports énergétiques, la baisse de la production de leptine et l’apparition de troubles des cycles menstruels. Même si le déficit d’apport énergétique n’est que l’un des multiples facteurs susceptibles d’être à l’origine de troubles des règles, son rôle est certain et mérite d’être rappelé ici. Les conséquences de ces oligo-aménorrhées sont nombreuses et concernent en particulier les structures osseuses et le pouvoir oxyphorique du sang. Les troubles endocriniens à l’origine de l’oligo-aménorrhée induisent une diminution de la densité minérale osseuse avec un risque important de fracture de fatigue, et d’ostéoporose à long terme. La restauration d’un cycle normal chez la femme athlète ne permet cependant pas de recouvrer une densité osseuse correcte. La seconde conséquence des restrictions d’apport énergétique est le déficit d’apport en fer, la diminution des réserves en fer et le développement d’anémies ferriprives. Enfin, des hypotestostéronémies associées à des troubles sexuels ont été rapportées chez des hommes entraînés soumis à des régimes restrictifs sévères, avec perte importante du poids corporel et de la masse grasse.

Recommandations d’apport énergétique chez le sportif entraîné

Chez les sportifs d’endurance, dès lors que l’entraînement tient une place importante (plus de 90 min/jour), on recommande des apports d’au minimum 50 à 55 kcal/kg/j [1]. Un apport énergétique quotidien variant de 3 000 à 6 000 kcal est nécessaire pour équilibrer la balance énergétique [4]. L’apport énergétique de femmes d’âge moyen et sédentaires peut être estimé à 1 800–2 200 kcal/j. Pour des sportives confirmées, l’apport énergétique recommandé est évalué à 2 600–3 300 kcal/j, en fonction de la discipline pratiquée, de son intensité et de sa fréquence, ce qui correspond à un apport quotidien de 45–50 kcal/kg. Les enquêtes nutritionnelles de terrain réalisées chez les femmes sportives sont assez alarmantes puisqu’il s’avère que pour la grande majorité d’entre elles, les apports énergétiques sont inférieurs aux minima recommandés. Il est fort probable que cette absence de concordance entre les apports avoués et les dépenses estimées repose, au moins en partie, sur une sous-estimation de l’apport nutritionnel. Le problème se pose avec une toute particulière acuité chez les jeunes danseuses et gymnastes.

Conseils nutritionnels aux sportifs d’endurance

Raisonnant par grands types de disciplines sportives, de très nombreux travaux ont bien mis en évidence le rôle déterminant des glucides pour les performances physiques réalisées au cours des exercices de longue durée, dits en endurance. La connaissance des voies métaboliques mises en jeu lors de ce type d’exercice indique que la dépense énergétique est essentiellement couverte par les substrats glucidiques en début d’effort, les substrats lipidiques prenant une place progressivement plus importante lors de l’épuisement progressif des réserves glycogéniques sous l’effet de la durée de l’effort. Le maintien d’une bonne disponibilité en glucides permet de reculer les limites de la fatigue, ce qui permet d’expliquer les besoins en nutriments glucidiques chez les sportifs, avant et pendant l’effort.

Comme nous le verrons dans ce chapitre, il existe au cours de l’exercice physique une véritable compétition d’utilisation entre glucose et acides gras ; cette notion est fondamentale pour comprendre les facteurs impliqués dans les performances en endurance dans la mesure où le muscle est capable d’utiliser soit un substrat énergétique présent en quantité limitée dans l’organisme (le glucose), soit une famille de substrats dont les réserves sont considérables (les acides gras). Au cours de l’exercice de longue durée, les éléments par lesquels la nutrition joue un rôle important pour les performances tiennent principalement à la parfaite disponibilité en glucose et au maintien de l’équilibre hydrominéral. Les autres particularités nutritionnelles de ce type d’épreuve sportive sont largement détaillées dans d’autres ouvrages [11].

Généralités sur les glucides

Les glucides constituent une grande famille de composés organiques, qui comprend des sucres simples (monosaccharides) ou des polymères de sucres simples (polysaccharides). Les monosaccharides sont composés d’une seule molécule, à 5 (les pentoses), ou à 6 atomes de carbone (les hexoses). Les plus importants sur le plan énergétique sont les hexoses, c’est-à-dire des sucres à 6 atomes de carbone. Leur formule brute est C6H12O6 ; à cette formule brute correspondent 16 isomères dont les plus importants sur le plan métabolique sont le glucose, le fructose, le galactose.

Les oligosaccharides sont composés d’un petit nombre de molécules ; la plupart sont des disaccharides, dont les plus importants sont le sucrose (ou saccharose), fait de glucose et de fructose, le lactose (glucose + galactose) et le maltose (2 molécules de glucose). Pour être absorbés au niveau du tube digestif, les oligosaccharides doivent subir une hydrolyse par des enzymes salivaires et pancréatiques qui les transforment en monosaccharides. De ce fait, leur absorption digestive est moins rapide que celle des sucres simples. Les polysaccharides sont constitués de l’assemblage d’un très grand nombre de monosaccharides. Ils se transforment par hydrolyse, en plus de dix molécules de monosaccharides. Le glycogène est la forme de stockage musculaire et hépatique des glucides ; chez les mammifères, c’est un polymère de glucose. L’organisme d’un homme adulte contient approximativement 300 à 500 g de glycogène musculaire et 50 à 150 g de glycogène hépatique ; cette dernière valeur étant très variable selon l’état du sujet, à jeun ou nourri, et suivant son état d’entraînement.

L’amidon est la forme de réserve la plus répandue des hydrates de carbone des végétaux, c’est la plus importante source alimentaire d’hydrates de carbone. Les sources d’amidon sont le blé et ses dérivés, le riz et la pomme de terre qui fournissent 60 % de glucides. La nature physicochimique des différents types de glucides conditionne leur absorption intestinale et leur disponibilité dans l’organisme. On distingue des sucres dits rapides, tels que le glucose pour lequel le transfert de l’intestin vers le torrent circulatoire est rapide, des sucres dits lents qui subissent plusieurs étapes entre l’absorption orale et l’apparition sous forme de monosaccharide dans le sang en raison de leurs natures chimiques ou bien de leurs structures physiques. Par exemple, la présence d’une enveloppe et de fibres autour de l’amidon des végétaux ralentit l’attaque enzymatique et l’absorption intestinale.

Déterminants du besoin glucidique chez le sportif d’endurance

De nombreux travaux ont mis en évidence le rôle déterminant des glucides pour les performances physiques ; ces nutriments sont les carburants principaux des efforts courts et intenses. La connaissance des voies métaboliques mises en jeu lors des exercices prolongés indique que la dépense énergétique est essentiellement couverte par les substrats glucidiques en début d’effort, alors que les substrats lipidiques prennent une place de plus en plus importante lors de l’épuisement progressif des réserves glycogéniques avec la durée de l’effort. Le maintien d’une disponibilité minimale en glucides permet de reculer les limites de la fatigue. Ces données expliquent l’augmentation du besoin en nutriments glucidiques chez les sportifs, avant et pendant l’effort. La physiologie du métabolisme du glycogène, forme de réserve du glucose, permet de comprendre le rôle des nutriments glucidiques sur la performance physique.

Glycogène musculaire

Les glucides représentent les substrats préférentiellement utilisés par le muscle lors des efforts intenses au-delà de quelques secondes et jusqu’à plusieurs heures. Le niveau d’utilisation des glucides dépend de deux principaux facteurs qui sont l’intensité et la durée de l’exercice physique.

Au cours de l’exercice physique, les besoins en glucides sont en grande partie couverts à partir des réserves glycogéniques musculaires. L’épuisement du glycogène musculaire survient après environ 90 min d’exercice à 75 % de VO2. max, et en 4 h à 55 % de VO2. max [19, 21]. L’épuisement du glycogène musculaire n’impose pas l’arrêt du travail musculaire, mais limite considérablement la capacité de travail.

Glycogène hépatique

La production hépatique de glucose (PHG) est le seul moyen de contribuer à l’approvisionnement en glucose du sang circulant en dehors des apports alimentaires. Avec l’épuisement progressif du glycogène musculaire, la part prise par le glucose plasmatique dans la fourniture énergétique devient prédominante (figure 17.3). Le maintien de la glycémie devient crucial et la production de glucose par le foie augmente progressivement ; lors d’un exercice intense ou lorsque le glycogène musculaire s’épuise, le débit de la PHG peut être de 4 à 5 fois supérieur au débit de repos. Deux voies métaboliques contribuent à la PHG : la glycogénolyse et la néoglucogenèse. Leur contribution relative dépend de l’intensité et de la durée de l’exercice. En début d’exercice, la glycogénolyse est la voie prépondérante, alors que la néoglucogenèse devient majeure lors d’un exercice prolongé. La stimulation de ces voies métaboliques est hormonale, et résulte de l’élévation des catécholamines, du glucagon et de la baisse de l’insuline. La néoglucogenèse permet de pallier la diminution du débit de la glycogénolyse dès lors que le glycogène hépatique diminue ; elle remplace progressivement la glycogénolyse hépatique lors de l’exercice physique prolongé et assure la quasi-totalité de la production de glucose endogène lorsque l’exercice physique dépasse 3 ou 4 heures. Les principaux précurseurs de la néoglucogenèse sont le lactate, l’alanine et le glycérol ; cette voie métabolique qui permet de produire du glucose à partir de précurseurs est inductible par le jeûne et l’exercice physique. La capacité maximale de production de glucose par la néoglucogenèse augmente de manière importante avec l’état d’entraînement

Figure 17.3. Pourcentage de l’apport énergétique au cours d’un exercice de 50–55 % de VO2 max. Dès le début de l’exercice, l’apport en énergie est fourni pour moitié par les substrats lipidiques (partie supérieure du schéma) et pour moitié par les substrats glucidiques (partie inférieure du schéma). Pour chaque grand type de substrat, l’origine est précisée, locale (musculaire), ou systémique (plasmatique). AGL : acides gras libres.

Nutrition glucidique et performance

Effet des régimes enrichis en glucides en préparation d’une épreuve

Il a été démontré que ce type de régime augmente le taux de glycogène de l’organisme, qu’il soit musculaire ou hépatique. Chez l’homme, le niveau des réserves en glycogène hépatique et musculaire dépend exclusivement des apports alimentaires en glucides. Une alimentation hyperglucidique apportant 400 à 600 g de glucides par 24 h permet d’augmenter d’environ 200 % les réserves de glycogène hépatique. Le rôle critique du niveau des réserves glycogéniques sur la performance est mis en évidence par les études de charge glucidique pendant plusieurs jours. Le temps maximal de maintien d’un exercice de longue durée est ainsi très dépendant du contenu en glucides de la ration alimentaire (figure 17.4) [18]. On a montré que l’augmentation de performance par la nutrition glucidique était corrélée avec celle des réserves glycogéniques musculaires et hépatiques [19].

En revanche, le niveau initial des réserves glycogéniques n’influence pas sensiblement la performance pour des efforts maximaux inférieurs à 90 min [17]. Pour de telles durées d’exercice, le taux de glycogène musculaire initial n’agit pas sur le débit de la glycogénolyse et le taux de glycogène restant dans le muscle en cours d’effort ne joue pas de rôle limitant sur la performance, dans la mesure où celui-ci n’est pas épuisé à l’issue de telles épreuves. Pour des efforts plus longs, supérieurs à 90 min, la majorité des études confirme les résultats historiques de Bergström et de son équipe qui ont mis en évidence une amélioration de performance sous l’effet d’un régime préalablement enrichi en glucides [10]. Pour des efforts durant de 100 à 160 min, on atteint l’épuisement du glycogène musculaire et son augmentation avant l’effort, sous l’effet d’un régime hyperglucidique suivi pendant plusieurs jours, permet d’améliorer la performance [17]. L’action des régimes enrichis en hydrates de carbone sur la performance se manifeste aussi pour des efforts intermittents prolongés tels qu’ils sont observés lors de la pratique des sports collectifs. Un travail réalisé sur des joueurs de football montre qu’un régime hyperglucidique qui augmente le glycogène musculaire permet à ces joueurs d’avoir un pourcentage beaucoup plus élevé d’actions de jeu à haute intensité physique lors des 90 min d’un match [8] ; cette donnée est applicable à de nombreux sports collectifs dont la durée des matchs est suffisamment longue pour réduire les réserves endogènes de glycogène.

Comparé à une alimentation normoglucidique, le régime hyperglucidique apporte un gain significatif (mais relativement faible) de performance pour des efforts prolongés continus ou intermittents. En revanche, une alimentation habituelle insuffisante en glucides peut diminuer les capacités d’effort en endurance même pour des efforts plus courts que ceux pour lesquels la nutrition glucidique est reconnue comme un moyen efficace d’amélioration des performances.

Effets de la nutrition glucidique avant l’exercice physique

L’apport glucidique à l’approche d’une épreuve sportive a pour but principal d’apporter des nutriments glucidiques qui vont participer directement à la fourniture d’énergie pendant l’effort. Le rôle de l’apport de nutriments glucidiques administrés dans les heures qui précèdent l’exercice physique sur la performance a fait l’objet de résultats très contradictoires ; certaines études mettant en évidence une amélioration des performances [25], d’autres une diminution (Foster et al., 1979), ou une absence d’effet [15].

Figure 17.4 Évolution de la glycémie au cours de l’exercice à 75 % de VO2 max, chez un sujet soumis à trois types de régimes préalables, d’après Hultman [18]. Les flèches représentent le temps de maintien de l’exercice, et montrent la relation entre l’apport alimentaire en hydrates de carbone et la performance au cours de l’exercice de longue durée. CHO : glucides.

Ces contradictions s’expliquent essentiellement par les différences dans le moment de l’ingestion des glucides avant l’effort, la quantité, la nature de l’apport, mais aussi le type (et l’intensité) des exercices-tests ou épreuves qui suivent.

On a largement rapporté que l’ingestion de glucose avant l’exercice était suivie d’une hyperglycémie réactionnelle qui provoque une forte réponse insulinique. Cette réponse insulinique est alors susceptible d’induire une hypoglycémie dès le début de l’épreuve. Ce phénomène a été rendu responsable de la diminution de performance lors d’un effort précédé de l’ingestion d’un sucre rapide quelques dizaines de minutes avant son début.

Des études comparatives ont montré que pour un apport calorique identique à celui du glucose, l’absorption de riz ou de pâtes alimentaires réduit de 50 % la réponse insulinique et ne produit pas d’hypoglycémie réactionnelle, (figure 17.5) [16]. Ainsi, l’ingestion avant l’effort d’un sucre à faible indice glycémique (IG) augmente les réserves de sucre sous forme de glycogène musculaire et favorise l’utilisation des substrats lipidiques pendant l’effort. Après des résultats initiaux contradictoires en raison de différences dans les protocoles expérimentaux, il est désormais démontré que l’ingestion de sucres lents améliore de façon modérée mais significative la performance pour des efforts prolongés au-delà d’une heure avec un niveau d’intensité élevé, sans pour autant affecter la glycémie en début d’épreuve [26].

La nutrition glucidique pendant l’exercice

Lors de l’exercice prolongé (sans apport nutritionnel de glucose), on constate un déséquilibre entre la capacité maximale de la PHG et la consommation par les muscles, ce qui entraîne une baisse modérée de la glycémie et, dans certains cas, une hypoglycémie nette. Malgré la stimulation de voies métaboliques importantes, la biodisponibilité en glucides constitue un facteur limitant majeur au maintien de l’exercice physique. C’est pourquoi le meilleur moyen d’optimiser la performance est d’augmenter le niveau des apports glucidiques alimentaires.

La majorité des études s’accorde pour démontrer un effet net de l’apport glucidique pendant l’exercice musculaire sur la performance. Un apport continu de substrat glucidique pendant un exercice à 70 % de VO2. max mené jusqu’à l’épuisement permet d’augmenter de près d’une heure le temps de maintien de l’épreuve (figure 17.6) [14]. Cette action ergogénique de l’apport de glucose s’explique par une augmentation de l’oxydation du glucose apporté en remplacement des substrats endogènes. On ne constate par d’épargne du glycogène musculaire. Ces travaux soulignent donc l’intérêt sans équivoque de l’apport de nutriments glucidiques pendant l’effort. La nature, le volume et la séquence d’administration des glucides pendant l’effort sont conditionnés par la physiologie de leur vidange gastrique, leur vitesse de métabolisation et surtout leur tolérance digestive.

Modalités d’apport glucidique pendant

les épreuves sportives, le couple sucre–eau Le moyen le plus efficient de réaliser un apport régulier et continu en glucides, c’est d’utiliser l’eau comme un vecteur d’apport. On en arrive ainsi à la notion que les boissons recommandées pendant l’exercice répondent à deux objectifs majeurs : le maintien de l’équilibre hydrominéral et l’apport énergétique. La disponibilité des sucres ingérés dépend de leur vitesse d’apparition dans le compartiment sanguin.

Figure 17.5. Glycémie (A) et insulinémie (B) avant et pendant un exercice de 2 heures, après l’ingestion de glucose (glucide à fort IG) ou de spaghetti (glucides à faible IG) une heure avant le début de l’exercice, d’après Guezennec [16]. À noter la faible réaction insulinique et les faibles variations de glycémie après l’ingestion de spaghetti.

L’étape limitante qui exerce une influence déterminante sur l’absorption des glucides (au niveau du tube digestif) est la vidange gastrique. L’estomac joue le rôle d’un régulateur de l’apport de calories et de liquide. La vidange gastrique de la boisson est conditionnée par le volume ingéré (et la pression qui en résulte au niveau pylorique), mais aussi par sa densité calorique, son osmolarité et son acidité. La vidange gastrique est une étape cruciale qui détermine la vitesse du remplacement des liquides de l’organisme perdus par la sueur et l’apport concomitant de nutriments [23]. La vitesse de vidange gastrique augmente avec le volume de boisson ingérée. On remarque cependant, au cours du temps, un accroissement de la sensation de pesanteur abdominale, ce qui a permis de définir un débit maximal d’ingestion de boisson qui peut être estimé approximativement à 0,5 à 0,8 L/h. L’ingestion répétée de 150 mL de boisson peut,dans la majorité des cas, être facilement réalisée toutes les 20 min au cours de l’exercice, et favoriser ainsi la vidange rapide de l’estomac. L’osmolarité de la boisson ingérée joue aussi un rôle déterminant dans la vitesse de vidange de l’estomac, la vidange de l’estomac diminuant avec l’augmentation de l’osmolarité du soluté (figure 17.7) [24]. La température de la boisson est un facteur de contrôle de la vidange gastrique, l’estomac accélérant la vidange lorsque les boissons fraîches sont consommées.

Cependant, les boissons glacées sont très fortement déconseillées au cours de l’exercice, les récepteurs thermiques profonds étant inhibés, ce qui réduit le débit sudoral et la thermolyse. C’est pourquoi il est plus judicieux de consommer des boissons fraîches entre 10 et 12 °C. Pour des épreuves de moyenne durée du type courses cyclistes sur des distances inférieures à 150 km, les courses sur routes jusqu’au marathon et les triathlons courte distance, le meilleur compromis entre le besoin d’apport glucidique, les conditions pratiques de l’alimentation, l’apport hydrique et la tolérance digestive consiste à absorber des boissons glucidiques d’effort permettant d’apporter de 80 à 100 kcal par heure d’effort. Il est souhaitable d’adapter la dilution aux besoins hydriques imposés par l’ambiance thermique (figure 17.8) [9]. Pour des efforts plus longs tels que des ultramarathons, les longues étapes cyclistes, les triathlons longue distance, il faut apporter une alimentation solide en même temps que l’on poursuit l’apport de boissons glucidiques. L’utilisation d’aliments sous forme de barres énergétiques glucidiques est un excellent moyen pour assurer l’apport en énergie.

Nutrition glucidique et récupération

La diminution du glycogène musculaire résultant d’un exercice prolongé stimule l’activité des enzymes assurant la resynthèse de glycogène (glycogénosynthèse) pendant la phase de récupération. L’apport de nutriments glucidiques aboutit à deux phénomènes qui sont d’une part une accélération de la vitesse de resynthèse du glycogène et d’autre part une augmentation des taux de glycogène au-dessus des valeurs préalables à l’exercice.

Figure 17.6. Apport de 0,2 g par kg de poids corporel de glucides (CHO) toutes les 20 min au cours d’un exercice prolongé à puissance constante, d’après Coyle [14]. On constate que l’apport régulier en CHO permet de maintenir l’exercice 1 heure de plus que lorsque les sujets reçoivent un placebo (A) ; malgré cette amélioration nette des performances, le débit d’utilisation du glycogène musculaire n’est pas affecté (B).

Ce dernier point appelé surcompensation est déterminant pour la capacité à réaliser des efforts successifs plusieurs jours de suite. Des études sur l’évolution des stocks de glycogène musculaire lors de plusieurs jours de course prolongée indiquent que si les sujets ingèrent un régime mixte comprenant 250 à 350 g de glucides par jour, on observe une diminution progressive des stocks de glycogène à l’issue de chaque période de récupération, à l’inverse si les sujets reçoivent un apport plus élevé, variant de 500 à 600 g par jour, on observe une récupération complète entre chaque séance (figure 17.9) [13]. Tous les sucres n’ont pas les mêmes effets sur la resynthèse du glycogène musculaire.

La vitesse de resynthèse du glycogène musculaire est identique dans la phase de récupération après l’ingestion de glucose ou de polymères de glucose, mais elle est plus lente avec du fructose. À l’inverse, le fructose accélère la vitesse de resynthèse du glycogène hépatique. Il a été récemment suggéré que l’adjonction de petites quantités de protéines dans les boissons glucidiques d’effort pouvait permettre d’accélérer la resynthèse du glycogène musculaire pendant la phase de récupération (figure 17.10) [20]. Le mécanisme expliquant cet effet favorable n’est pas totalement élucidé, même s’il est suggéré que l’apport protéique (et donc en acides aminés) peut induire une augmentation de la production d’insuline, situation favorable à la mise en réserve du glucose sous forme de glycogène.

Figure 17.7. Débit de vidange gastrique, évalué par le pourcentage du volume de boissons ingérées restant dans la poche de l’estomac, après la prise de diverses boissons variant par leur osmolarité ; boisson iso-osmotique (296 mOsm/L), à base de maltodextrine, richement concentrée en hydrates de carbone et faiblement osmolaire (444 mOsm/L), ou glucosée hyperosmolaire (1 060 mOsm/L), d’après Rehrer [24].

Les résultats apportés par plusieurs expérimentations, pas toute concordantes, permet de suggérer que les boissons glucidoprotéiques ont un intérêt sur la vitesse de resynthèse du glycogène musculaire, en cas de mauvaise disponibilité en glucides.

Figure 17.8. Modélisation du choix de la composition de la boisson en fonction des conditions ambiantes, d’après Beckers [9]. La partie supérieure de la figure concerne les apports de glucides (CHO), tandis que la partie inférieure concerne l’ingestion d’eau. En ambiance chaude, la partie gauche de la figure indique qu’il faut privilégier l’ingestion d’eau, avec de faibles concentrations d’hydrates de carbone. Plus l’ambiance est fraîche, plus il faut se déplacer vers la partie droite de la figure, et diminuer l’apport en eau tout en augmentant la concentration en hydrates de carbone, de façon à favoriser les apports énergétiques.

Figure 17.9. Évolution du glycogène musculaire au cours de 3 jours d’entraînement physique intense, alors que les sujets reçoivent soit un régime hypoglucidique (40 % de l’apport énergétique quotidien sous forme de glucides), soit un régime hyperglucidique (70 % de l’apport énergétique quotidien sous forme de glucides), d’après Costill [13].

Équilibre d’utilisation glucose–acides gras

Comme évoqué auparavant, l’un des facteurs déterminants des performances en endurance, c’est la capacité qu’a l’organisme à pouvoir utiliser un type de substrat disponible en grandes quantités, les acides gras. Le contrôle du rapport de métabolisation glucose – acide gras est exercé par différents facteurs, dont l’intensité de l’exercice (figure 17.11).Au repos, le pourcentage d’utilisation des acides gras est très élevé mais la dépense énergétique est faible ; de ce fait, la quantité totale de lipides oxydés (produit du pourcentage d’utilisation par la dépense énergétique) reste peu importante. À l’exercice, le pourcentage d’utilisation des acides gras diminue, mais, comme la dépense énergétique augmente, la quantité de lipides oxydés peut être accrue. Il existe une intensité d’exercice pour laquelle la quantité de lipides oxydés est maximale. Ce débit maximal d’oxydation des lipides, appelé Lipoxmax, est très variable d’un sujet à l’autre et se situe entre 25 et 60 % de VO2. max. Pour des exercices d’intensité élevée, l’énergie provient presque exclusivement de l’oxydation du glucose (figure 17.11). Cette notion est dérivée du concept du « crossover », ou point de croisement, développé par Brooks et Mercier [12].

Aux intensités élevées d’exercice, la faible disponibilité en acides gras pourrait devenir un facteur limitant de l’oxydation des lipides. La perfusion intraveineuse de lipides au cours d’un exercice effectué à 85 % de VO2. max permet d’augmenter les concentrations en acides gras dans le plasma et l’oxydation des acides gras. La faible disponibilité en acides gras semble bien constituer un des facteurs expliquant leur faible oxydation dans le muscle au cours de l’exercice intense, mais ce n’est pas le seul. D’autres facteurs plus importants interviennent très probablement, liés entre autres au contrôle du transport des acides gras dans la mitochondrie, dont on connaît de mieux en mieux les mécanismes de régulation.

Apports en protéines chez le sportif d’endurance

La pratique de l’exercice prolongé est associée à une augmentation modérée mais significative de l’oxydation de certains acides aminés, ce qui se traduit par une augmentation de l’ammoniémie et de l’excrétion d’azote par la sueur. Seuls quelques acides aminés sont susceptibles d’être oxydés, et parmi ceux-ci, les acides aminés à chaîne ramifiée, et surtout la leucine. De très nombreuses études ont montré que lorsque la leucine était oxydée au cours de l’exercice prolongé, c’était toujours en cas de réduction majeure de la disponibilité en glucose. La disponibilité en substrats énergétiques, et en particulier en glucides, est un déterminant essentiel de l’oxydation des acides aminés.

En effet, la déplétion glycogénique induit, à l’exercice, une augmentation plus importante de l’excrétion d’urée, reflet de l’augmentation de l’utilisation des composés azotés [22]. La disponibilité en glycogène est donc un régulateur essentiel de l’oxydation des acides aminés. On a aussi montré qu’au cours de l’exercice, l’infusion de glucose, substrat énergétique directement utilisable, entraînait une diminution importante de l’oxydation des acides aminés. Il apparaît donc clairement que l’utilisation des acides aminés à l’exercice dépend étroitement de la disponibilité des autres substrats énergétiques. Ainsi, au cours de l’exercice prolongé, il n’est pas justifié d’apporter des acides aminés par voie orale aux fins de compensation des pertes ; il est en revanche parfaitement indiqué et justifié d’apporter des glucides. Les apports en protéines peuvent être recommandés en fonction du niveau d’activité physique et du niveau d’entraînement. On peut considérer que pour les sportifs d’endurance de loisirs, les besoins en protéines ne diffèrent pas significativement de ceux de la population générale, à condition toutefois que les apports en glucides soient suffisants. Pour les sujets bien entraînés en endurance (4 à 5 jours par semaine pendant une heure au moins), l’augmentation du besoin semblerait n’être que de 20 à 25 % comparativement à la population sédentaire, ce qui permet de recommander un apport protéique de 1,2 g/kg/j.

Figure 17.10. Resynthèse glycogénique après un exercice épuisant et consommation de solutés riches (108 g, H-CHO) ou moyennement chargés en hydrates de carbone (80 g, L-CHO), ou comportant des protéines (80 g–28 g, CHO-Prt), d’après Ivy [20]. * Différence avec les suppléments de CHO; 0,05.

Pour le sportif de haut niveau (minorité de sportifs), les besoins peuvent atteindre 1,6 g/ kg/j dans le cas de dépenses énergétiques très élevées. Par ailleurs, il apparaît que les besoins en protéines des femmes sportives sont approximativement inférieurs de 15 à 20 % à ceux des hommes ; cependant, chez les femmes sportives, le statut énergétique est très souvent précaire, les apports en énergie étant inférieurs aux besoins. Chez ces athlètes, l’attention doit être attirée sur ces apports énergétiques faibles, qui pénalisent et affectent négativement le flux de synthèse en protéines musculaires. Si les apports énergétiques d’origine protéique sont compris entre 10 et 15 % de l’apport énergétique quotidien et si les apports alimentaires sont diversifiés, le besoin spécifique en protéines est le plus souvent naturellement couvert. L’apport protéique habituel des athlètes entraînés dans les sports d’endurance est largement supérieur au minimum conseillé.

Les sportifs dont les apports énergétiques et protéiques sont inférieurs aux recommandations méritent une toute particulière attention. C’est le cas des sportifs adeptes de disciplines à catégories de poids, des gymnastes, etc.

Alimentation pratique en préparation d’une épreuve d’endurance

Préparation nutritionnelle à distance de l’épreuve

Les enquêtes alimentaires couramment réalisées en milieu sportif indiquent que la consommation spontanée en glucides est similaire à celle de la population générale ; on observe ainsi une insuffisance de l’apport qui reste le plus souvent inférieur à 50 % de l’apport énergétique total. Dans les jours précédant l’épreuve, on cherche donc à augmenter l’apport en glucides autour de 60 à 70 % de l’apport énergétique global, afin d’augmenter les réserves glycogéniques. Le passage de 50 à 70 % de l’apport énergétique sous forme de glucides pendant 3 jours permet de doubler la concentration en glycogène musculaire. Cet effet important de la nutrition hyperglucidique sur la concentration glycogénique a conduit à rechercher des procédés nutritionnels capables de l’optimiser. Le plus connu est le régime dissocié scandinave qui consiste, 6 jours avant une compétition, à réaliser successivement 3 jours de régime sans glucides et 3 jours de régime hyperglucidique. Il convient cependant de rester mesuré dans la mise en application de ce type de régime car il présente de nombreux inconvénients et des états d’intolérance digestive sévères. La majeure partie de la surcompensation peut être obtenue avec seulement 3 jours d’un régime riche en glucides comprenant 70 %

Alimentation la veille et le jour de l’épreuve

Dans cette phase ultime de la préparation alimentaire, le but principal est de maintenir les réserves glucidiques de l’organisme au plus haut niveau par une poursuite du régime hyperglucidique. Un procédé traditionnel des coureurs de longue distance est la « spaghetti party ». Le soir précédant l’épreuve, 150 à 200 g de pâtes alimentaires seront consommées en évitant scrupuleusement les sauces relevées. Le jour de l’épreuve l’apport des calories glucidiques se poursuit jusqu’au moment du départ. Comme nous l’avons évoqué précédemment, dans les heures précédant l’épreuve, il convient de choisir des glucides lents. Après un petit déjeuner à la française enrichi par des céréales, l’apport glucidique dans les heures précédant l’épreuve sera assuré par la consommation de riz ou de pâtes alimentaires (200 kcal, et pas plus de 100 kcal dans l’heure qui précède). Cette préparation des dernières heures doit amener sur la ligne de départ un sportif présentant un état métabolique de sujet nourri avec des réserves de glycogène hépatique à leur plus haut niveau, un capital hydrique élevé, sans que ce plan alimentaire soit source d’un inconfort digestif pendant l’épreuve.

Alimentation pendant l’épreuve

Nous avons vu que la performance était augmentée par des apports réguliers de nutriments glucidiques pendant un effort de plus de 90 min. Ces nutriments devront être rapidement métabolisés, ne pas perturber la vidange gastrique de l’eau, et ne pas être source de troubles digestifs. Des apports se situant entre 30 et 60 g de glucides par heure d’exercice physique, en fonction de l’intensité de l’épreuve, ont montré leur efficacité sur le maintien des performances physiques. Cependant, pour des efforts très prolongés de plus de 8 heures tels que les triathlons longue distance, les courses à pied de 100 km, les raids aventures, on a intérêt à répartir l’apport glucidique en parts égales sous forme solide et liquide, pour des raisons de sapidité et de confort digestif. Afin d’assurer l’alimentation pendant une épreuve de longue distance, on peut recommander un apport de glucides sous forme mixte glucose–fructose à la dose de 30–40 g par heure d’effort, en ajustant la dilution, de manière à respecter les besoins hydriques et à ne pas générer d’intolérance digestive.

Conseils nutritionnels aux sportifs de force

Des recommandations spécifiques d’apport nutritionnel doivent s’appliquer aux pratiquants de disciplines dites « de force », qui justifient une masse musculaire importante, indispensable pour améliorer la production de force et la puissance. L’analyse des contraintes spécifiques liées aux entraînements en musculation, nécessaires pour développer la masse musculaire permet de définir des priorités nutritionnelles qui reposent sur les apports en protéines, mais aussi sur l’optimisation des réserves musculaires en glycogène et sur le maintien de l’équilibre hydrominéral. La pratique des exercices de force dans le cadre de programmes de musculation sollicite une masse musculaire importante, dans un contexte énergétique de dépendance vis-à-vis du glucose, puisqu’ils sont a priori intenses et de courte durée, même s’ils sont répétés. Les performances en force-puissance vont donc être fortement dépendantes des réserves musculaires en glycogène. De plus, les exercices de force sont le plus souvent réalisés en salle, dans un nvironnement climatique chaud, ce qui incite à veiller aux apports hydro-minéraux afin de compenser les pertes sudorales. Cependant, la grande particularité nutritionnelle des disciplines de sport-puissance tient surtout aux relations qui peuvent exister entre les niveaux d’apport en protéines dans la ration alimentaire et le développement de la masse musculaire.

Apports en protéines et masse musculaire

Les pratiquants réguliers des sports de force (sports de combat, arts martiaux, culturistes, haltérophiles, etc.) consomment d’importantes quantités de composés azotés (protéines totales, hydrolysats de protéines, mélanges d’acides aminés). Ils admettent sans réserve que l’apport en excès de protéines alimentaires ou d’acides aminés est un facteur favorable au développement de la masse musculaire et à l’amélioration des performances du muscle [28]. Il est important de faire le point sur ces allégations des effets des protéines alimentaires, en évaluant : a) les conséquences spécifiques de la pratique de telles activités sportives sur le métabolisme des protéines du muscle ; b) les effets objectifs de l’apport en protéines sur le gain de masse musculaire et c) en définissant les besoins propres de ces sportifs en composés azotés.

Figure 17.11. Variations du type de substrat utilisé avec la puissance de l’exercice. CHO = glucose ; AG = acide gras.

Particularités du métabolisme des protéines chez l’athlète de force

Le développement de la masse musculaire, habituel pour les pratiquants de ces disciplines sportives, est expliqué par le bilan positif de la balance existant entre les processus de construction protéique (protéosynthèse) et de destruction des protéines structurales (protéolyse). Pendant, et dans les suites précoces d’un exercice de force, on observe une augmentation des processus de dégradation des protéines musculaires. Toujours pendant l’exercice, les processus de protéosynthèse sont très largement inhibés, ce qui place le muscle dans un état transitoire de catabolisme. Dès l’arrêt de l’exercice de force, on observe une augmentation très importante des synthèses protéiques spécifiquement musculaires, qui peut se prolonger jusqu’à 48 h chez les sujets modérément entraînés, alors que les processus de protéolyse restent augmentés (figure 17.12) [38].

Figure 17.12. Cinétique d’évolution des synthèses et de la lyse protéique à l’issue d’un exercice de musculation, d’après Lemon [38].

Le bilan global de l’équilibre entre synthèse et dégradation protéiques reste cependant très positif au profit des processus de construction protéique, ce qui atteste des effets de l’entraînement en musculation sur l’anabolisme musculaire. L’augmentation du flux de synthèse protéique dans les suites immédiates d’un exercice de musculation, et l’alternance protéosynthèse– protéolyse, rendent prévisible l’augmentation des besoins en protéines alimentaires des sportifs entraînés en force, par rapport à des sujets sédentaires. Les effets d’une séance de musculation se traduisent par une augmentation des synthèses protéiques, principalement dans la phase de récupération précoce, ce qui permet de suggérer qu’une parfaite disponibilité locale en acides aminés est indispensable pendant cette période.

La nécessité d’une bonne disponibilité en acides aminés pour assurer la synthèse des protéines structurales est aussi attestée par le fait que la réduction des apports en protéines alimentaires est un facteur connu de retard de croissance et d’installation d’une amyotrophie généralisée. Il convient cependant de retenir que si les acides aminés sont nécessaires pour assurer la construction protéique, les principaux facteurs qui contrôlent l’équilibre protéosynthèse–protéolyse sont directement liés à des signaux dépendant de la contraction elle-même, et qui ont pour traduction une augmentation de la traduction des ARNm en protéines et donc à terme du flux de synthèse protéique. Parmi tous les signaux induits par l’exercice en force, certains sont liés à des influences hormonales qui semblent jouer un rôle déterminant. Ainsi, assez tôt après le début de la mise en oeuvre d’un programme d’entraînement, on observe une augmentation des concentrations plasmatiques de nombreuses hormones anabolisantes, hormone de croissance (GH), IGF-1, ainsi qu’une augmentation du rapport testostérone/cortisol. L’insuline elle aussi joue un rôle important dans le contrôle du taux de renouvellement des protéines musculaires, d’une part en réduisant la dégradation des protéines, et d’autre part en stimulant la production d’hormones anabolisantes comme la GH et l’IGF-1. On a par ailleurs démontré que sa présence était indispensable à la stimulation de l’accrétion protéique observée au décours des exercices de force [32]. En revanche, sans exercice associé, l’insuline n’a pas de conséquence majeure sur les synthèses protéiques. Elle semble donc jouer un rôle physiologique important dans l’explication de l’effet anabolisant des exercices de musculation.

Apports en protéines alimentaires et gain de masse musculaire

Si l’ensemble des données expérimentales va dans le sens d’une augmentation des besoins en protéines chez le sportif de force, la question de fond est de savoir si l’augmentation de la disponibilité en acides aminés libres au-delà des besoins permet de maximiser le gain de masse musculaire attendu. Les conséquences de l’apport protéique en excès sur les réponses de la masse musculaire du sportif régulièrement entraîné en musculation sont controversées, ce qui se traduit par un très large décalage entre les réalités physiologiques et nutritionnelles attestées par les résultats des expérimentations scientifiques et la pratique de terrain. En théorie, il a été proposé que le bilan azoté maintenu largement positif par une augmentation des apports alimentaires en protéines pourrait favoriser le gain de masse musculaire attendu en réponse à un entraînement en force. Cependant, cet effet favorable de l’alimentation protéique sur le gain de masse musculaire a été largement discuté [43]. On a en effet montré que l’enrichissement en azote de la ration alimentaire au-delà du besoin en construction protéique n’avait pas d’autre conséquence que d’augmenter les processus de dégradation (figure 17.13). Ainsi, alors que la disponibilité en acides aminés est indispensable au développement du muscle, il semble exister une limite au-delà de laquelle les acides aminés en excès sont éliminés ; ils ne participent donc plus à la construction protéique. Il existe par conséquent un optimum d’apport alimentaire en protéines, compatible avec une balance protéosynthèse/protéolyse positive.

Il n’y a pas de relation linéaire entre le niveau d’apport protéique et l’anabolisme musculaire, ce qui invalide les arguments avancés pour justifier les apports massifs de protéines alimentaires assez couramment réalisés chez ces sportifs. Les glucides jouent aussi un rôle dans l’état du bilan azoté, notamment dans la phase de récupération d’un exercice de musculation ; le bilan azoté est en effet amélioré par la consommation de glucides pendant la phase de récupération d’une séance de musculation, ce qui conduit à conclure que les glucides sont indispensables pour l’expression des effets anabolisants de l’exercice [31]. Le rôle joué par les glucides est complexe ; il est en partie médié par la production d’insuline, et par la disponibilité en énergie, nécessaire par assurer les synthèses protéiques. Cependant, bien que l’apport en glucides soit important, les acides aminés restent nécessaires pour concrétiser les réponses biologiques du muscle qui se développent pendant la phase de récupération de l’exercice de musculation et pour assurer l’augmentation des synthèses protéiques [39].

Besoins et recommandations d’apport en protéines chez le sportif de force

La pratique d’un entraînement en musculation nécessite des apports azotés supérieurs au minimum d’apport recommandé pour l’adulte sédentaire (0,83 g/kg/j d’apports en protéines [27]). Bien que le besoin en protéines varie en fonction de multiples facteurs, il peut être évalué à 1,33 g/ kg/j chez le sportif de force. En milieu sportif, les restrictions parfois volontaires de l’apport énergétique (comme c’est le cas pour les disciplines à catégories de poids) sont connues pour affecter le métabolisme des protéines et l’équilibre du bilan azoté ne peut alors être obtenu qu’en augmentant la ration de protéines dans la ration alimentaire [44].

Figure 17.13. Évaluation des synthèses protéiques totales de l’organisme (a) et de l’oxydation de la leucine (b) chez des athlètes entraînés dans un sport de force et soumis à différents régimes : faible apport en protéines (LP = 0,9 g/kg/j), modéré (MP = 1,4 g/kg/j), et élevé (HP = 2,4 g/kg/j), d’après Tarnopolsky [43]. * Différence entre deux niveaux d’apport en protéines, p ≤ 0,05.

La réduction de l’apport énergétique dans la ration alimentaire conduit à surveiller les apports en protéines qui devront alors représenter un pourcentage important de l’apport énergétique total (supérieur à 18–20 %). Les recommandations d’apport en protéines doivent être envisagées sous les angles quantitatif et qualitatif.Chez les athlètes confirmés dans ces disciplines, chez qui la masse musculaire ne doit être qu’entretenue, les apports protéiques suffisants pour équilibrer le bilan azoté peuvent être estimés entre 1,3 et 1,5 g/kg/j. Les synthèses protéiques requièrent une parfaite disponibilité de l’ensemble des acides aminés ; c’est pourquoi l’apport alimentaire doit permettre l’approvisionnement en acides aminés indispensables (isoleucine, leucine, valine, lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane, histidine). Ces acides aminés doivent représenter approximativement 40 % de l’ensemble des acides aminés. C’est pourquoi les recommandations d’apport sont indicatives pour des protéines à haute valeur nutritionnelle, riches en acides aminés essentiels, prenant en compte leur digestibilité et leur valeur biologique (ovalbumine, protéines du lactosérum, lactalbumine, etc.).

Chez les athlètes cherchant à développer leur masse musculaire, on peut concevoir l’intérêt à augmenter la disponibilité locale en acides aminés. Dans ces conditions particulières, des apports protéiques alimentaires variant de 1,6 à 1,8 g/kg/j peuvent être proposés. Ces valeurs correspondent à un apport optimal pour assurer le développement du muscle, pendant des phases d’entraînement spécifiques de développement de la masse musculaire.

Dans la très grande majorité des cas, l’apport protéique devra reposer sur des aliments. Plus rarement, et en fonction de l’apport quantitatif quotidien et de considérations pratiques liées au moment optimal d’apport, on pourra accepter que 25 à 30 % maximum de l’apport total se fassent par des poudres de protéines totales ou de lyophilisats. Dans ce cas, la consommation de ces poudres sera proposée dans les périodes de récupération des séances de musculation.

À l’évidence, tous les sportifs qui veulent développer leur masse musculaire (haltérophiles, culturistes) consomment régulièrement des quantités de protéines alimentaires très supérieures à celles recommandées pour équilibrer le bilan azoté et permettre de faire face aux besoins en acides aminés pour les synthèses protéiques. De tels excès ne peuvent en aucun cas être justifiés par des besoins nutritionnels, alors que par ailleurs on peut craindre que les apports excessifs en protéines affectent l’état de santé, et en particulier la fonction rénale. Il n’a cependant pas été décrit d’augmentation de l’incidence des affections de la fonction rénale chez les anciens culturistes ou haltérophiles, qui ont obligatoirement consommé des quantités importantes de protéines durant leur carrière [37]. Cette absence formelle de signe d’alarme ne doit cependant pas inciter à tolérer la consommation de quantités démesurées de protéines, dont on sait maintenant qu’elle n’a pas de justification scientifique.

Enfin, les apports élevés en protéines sont associés à une majoration de la fuite urinaire du calcium, ce qui représente un facteur de risque osseux chez la femme. Cependant, cette fuite calcique est essentiellement retrouvée chez les sujets gros consommateurs de compléments à base de protéines purifiées ; c’est dans le cas d’apports azotés sous cette forme qu’il faudra être particulièrement attentif aux apports calciques chez la femme. Enfin, l’excrétion urinaire de l’azote induit une majoration des pertes hydriques. C’est pourquoi les apports hydriques devront être scrupuleusement surveillés et ajustés chez les sujets consommant des suppléments protéiques ou ayant des apports alimentaires élevés en composés azotés.

Quand apporter des protéines chez le sportif ?

L’une des questions importantes à aborder consiste à déterminer le moment le plus opportun dans la journée pour apporter les protéines alimentaires nécessaires à la synthèse des protéines musculaires.

Figure 17.14. Effets de l’horaire d’apport d’une solution mixte glucidoprotéique comprenant 10 g de protéines, 8 g de glucides,3 g de lipides sur les synthèses et dégradations protéiques spécifiquement musculaires, d’après Levenhagen [39].

Cette question a été abordée par des expérimentations au cours desquelles on a réalisé un apport protéique pendant la phase de récupération d’une séance de musculation intense (couplé avec des glucides), en deux temps différents, immédiatement après la séance ou de manière retardée, 2 h après la fin de la séance [39] ; les résultats de l’expérimentation démontrent bien que ce n’est que dans la situation de l’apport précoce, dès l’arrêt de la séance, que le muscle est en état d’anabolisme, avec une balance protéosynthèse/protéolyse favorable à la construction musculaire (figure 17.14). Ceci renforce l’intérêt qu’il y a à apporter les protéines de manière très précoce à l’issue de la séance de musculation, ce qui est conforme avec le besoin de disponibilité en acides aminés, notamment essentiels (figure 17.12). Ces résultats sont aussi conformes avec l’influence de la précocité de la prise de glucides en phase de récupération d’une séance de musculation, sur la vitesse de restauration des réserves glycogéniques (figure 17.15) [34]. Il est donc important d’envisager la prise de glucides et de protéines le plus vite possible après une séance de musculation intense, et ce dans le but de favoriser au mieux la synthèse des protéines musculaires et du glycogène.

Effets ergogéniques allégués de certains acides aminés spécifiques

Certains acides aminés sont régulièrement proposés aux sportifs avec un objectif clairement affiché qui est celui de l’amélioration des performances physiques ou mentales. Pour les sports de force, ce sont surtout les effets de la leucine, acide aminé essentiel à chaîne ramifiée, qui ont retenu l’attention.

Chez l’homme, on a pu suggérer que l’administration de leucine augmentait la phosphorylation de facteurs de signalisation impliqués dans l’initiation de la traduction des ARN messagers, jouant ainsi un rôle dans la stimulation des synthèses des protéines musculaires. On a montré de même que les effets propres de l’exercice de musculationétaient majorés par la prise d’acides aminés à chaîne ramifiée (dont la leucine) [36]. Des données expérimentales actuelles permettent de suggérer que la leucine pourrait activer directement des facteurs protéiques intracellulaires susceptibles de majorer les effets de l’exercice de musculation sur les synthèses protéiques musculaires. Cependant, des données récentes permettent de démontrer que si la leucine a des effets spécifiques sur le contrôle de la synthèse des protéines de structure, le besoin nutritionnel repose bien sur l’ensemble des acides aminés essentiels.

Figure 17.15. Consommation d’un soluté riche en glucides dès l’arrêt de l’exercice ou 2 h après, d’après Ivy [34]. * Différence avec la prise différée ; $ différence avec le niveau de synthèse glycogénique mesuré entre 2 et 4 h.

Enfin, quelques rares expérimentations ont permis de suggérer que la nature des nutriments consommés pouvait influer sur la production de certaines hormones ; mais on se doit de conclure qu’à ce jour, aucun travail scientifique sérieux ne permet de démontrer que l’apport en excès d’acides aminés spécifiques a des effets majeurs sur la production d’hormones anabolisantes. La règle intangible repose sur la nécessité d’assurer un approvisionnement régulier en acides aminés indispensables afin de répondre aux besoins liés à la stimulation des synthèses protéiques, surtout au cours de la phase de récupération précoce d’exercices de musculation.

Quelles protéines apporter ?

L’efficacité nutritionnelle des protéines est fondamentale à prendre en compte, notamment pendant la phase de récupération de séances de musculation. Celle-ci relève de la valeur biologique des protéines consommées, mais aussi de leur vitesse de digestion. L’apport protéique doit permettre l’approvisionnement en acides aminés indispensables qui doivent dans l’idéal représenter approximativement 40 % de l’ensemble des acides aminés. D’une manière générale, les protéines d’origine animale (riches en acides aminés essentiels et plus digestibles) ont une valeur biologique supérieure aux protéines végétales ; baser la complémentation en produits azotés sur des protéines végétales peut conduire à un déficit relatif en lysine et en acides aminés soufrés. La vitesse de digestion des protéines influe directement sur la disponibilité des acides aminés ; c’est ainsi que les protéines du lactosérum (protéines dites « rapides ») assurent une bonne fourniture en acides aminés dès la fin de la séance de musculation, et pendant 2 h 30–3 h, alors que la caséine, protéine dite « lente », permet une parfaite disponibilité des acides aminés de 3 à 6 h après l’exercice [30]. Il est par ailleurs important d’ajouter des substrats énergétiques aux protéines rapides de manière à maximiser leur efficacité sur le gain de masse maigre [29].

Un intérêt particulier s’est porté ces dernières années sur les protéines d’origine laitière, afin de maximiser les effets de l’entraînement en force. Les protéines du lait (caséine, lactosérum, etc.) constituent une source importante d’acides aminés, et sont plus efficaces que les protéines de soja sur le flux de synthèse protéique dans la phase de récupération précoce de séances de musculation [40]. Ingérées à l’arrêt d’un exercice de musculation, les protéines du lactosérum augmentent de manière importante le flux de synthèse des protéines musculaires [42]. Une quantité de 25–30 g de protéines paraît suffisante pendant la phase de récupération précoce pour faire face aux besoins en acides aminés essentiels.

Apports en glucides et maintien de l’équilibre hydrique

L’énergie chimique nécessaire pour la réalisation d’une séance d’entraînement en force provient principalement du glucose et le niveau des réserves en glucides sous forme de glycogène est déterminant. C’est pourquoi la ration alimentaire quotidienne doit fournir une quantité optimale de glucides (au minimum de 50 à 55 % de l’apport énergétique global). Cet apport est nécessaire au quotidien, afin d’une part de parfaire les réserves glycogéniques musculaires, et d’autre part de fournir l’énergie nécessaire pour assurer les synthèses de protéines musculaires.

Par ailleurs, les particularités de l’entraînement en musculation, pratiqué le plus souvent en salle, font que les pertes hydrominérales sont importantes et nécessitent une compensation adéquate. Comme dans le cadre des disciplines d’endurance, la boisson de réhydratation après les séances de musculation devrait contenir des quantités modérées de sodium, au moins de l’ordre de 50 mmol/L. Pour compenser les pertes urinaires inévitables, le volume de boisson consommée doit être plus important que le volume des pertes sudorales et représenter environ 150 % de celles-ci [41]. Comme nous l’avons détaillé précédemment, l’apport de glucides au cours de la récupération est absolument nécessaire pour optimiser la resynthèse du glycogène utilisé endant l’exercice ; le meilleur vecteur de cet apport glucidique devrait être l’eau de la boisson. Le taux maximal de resynthèse glycogénique est observé pour des apports en glucides de 1,00 à 1,85 g/kg/h quand ils sont consommés dès la fin de l’exercice et durant les premières heures de récupération [35]. Les aliments ou boissons conseillés comporteront des glucides à index glycémique élevé ou modéré, pour privilégier la réponse insulinique.

Comme nous l’avons vu précédemment (voir Nutrition glucidique et récupération, chez les sportifs d’endurance), l’adjonction de petites quantités de protéines dans les boissons glucidiques d’effort peut présenter un intérêt pour la resynthèse du glycogène pendant la phase de récupération [33]. Cependant, les protéines ne seront efficaces sur la resynthèse du glycogène qu’en cas de mauvaise disponibilité en glucides.

Conclusions sur la nutrition du sportif de force

Comme c’est le cas pour le sportif adepte de sports de longue durée, les sportifs qui doivent suivre un programme de musculation doivent prêter attention à la qualité de leur ration alimentaire. Si les acides aminés et les protéines n’ont probablement aucun rôle majeur direct dans le développement de la masse musculaire, leur présence est indispensable, et en quantité suffisante, pour que l’augmentation des flux de synthèse protéique puisse s’exprimer et que la construction musculaire puisse se développer.

On doit aussi rappeler que les réponses physiologiques à l’entraînement en musculation ne peuvent se développer que si l’apport protéique est suffisant et adapté. Enfin, on prête attention à assurer, d’une part, un apport glucidique suffisant pour apporter l’énergie nécessaire pour les synthèses protéiques et constituer de bonnes réserves en glycogène et, d’autre part, le maintien de l’équilibre hydrominéral.

Références

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