LES EFFETS METABOLIQUES DE LA PRATIQUE PHYSIQUE

LES EFFETS METABOLIQUES

DE LA PRATIQUE PHYSIQUE

Alain VARRAYUniversité Montpellier I

Laboratoire « Sport Performance Santé »

Université Montpellier I

S por t P er f or mance S ant é


S por t P er f or mance S ant é EVOLUTION HISTORIQUEEVOLUTION HISTORIQUE

Origines déjà anciennes Travaux centrés sur

les déterminants de la performancepuis interaction activité physique et santé

centrés sur aspects préventifs progression des pathologies liées à la sédentarité

Tonalité plus moderne :activités physiques et compensation de problèmes

pathologiques (directs ou indirects)



Activité physique etActivité physique etoptimisation de la santéoptimisation de la santé

Pourquoi cette évolution ?pathologies chroniques désordres 2° interagissant

sur la pathologie primaireapparition d ’une spirale d ’aggravation, nourrie par

une de l’activité physique spontanée La pratique des A.P. permet de dépasser ce

cercle vicieuxsi les bases physiopathologiques sont bien établiessi les pb à court terme sont bien gérés



EFFETS METABOLIQUES EFFETS METABOLIQUES DES APSDES APS

Peuvent être abordées :effets généraux standards (sujet sain)effets appliqués aux pathologies métaboliques

INTERET:connaître et comprendre les effets induits par une

pratique hors contexte pathologiqueétablir un «état des lieux» des Wx éclairant

l ’interaction entre A.P. et pb métaboliques


S por t P er f or mance S ant é EFFETS GENERAUXEFFETS GENERAUX

Modèle dominant = entraînement en endurance et immobilisation

effets sur enzymes oxydatives+++grande plasticité de l ’adaptation musculaire

Saltin et Rowel, 1980

Implications importantes (régularité de pratique)

Témoins Immobilisation Entr. Modéré Athlètes

Con

tenu

en

citr

ate

synt

héta

se

x 0.7

x 3

x 1.5

x 4-5



Cinétique des effetsCinétique des effetsdu désentraînementdu désentraînement

_______________________________Henrickson et Reitman, Acta Physiol Scand, 1977.

Entraînement (semaines)0 2 4 6 8

Po

urc

en

tag

e v

ale

urs

pré

-en

tra

îne

me

nt

0

100

110

120

130

140

150

Désentraînement (semaines)0 2 4 6

Arr

êt

en

tra

îne

me

nt

(10

à 1

4 s

em

ain

es

)

o

VO2max

Activité SDH

Activité cytochrome oxydase


S por t P er f or mance S ant é Effets sur les enzymes glycolitiquesEffets sur les enzymes glycolitiques

Peu ou pas affectés par l ’entraînement en endurance (EEn)enzymes peu représentées dans les fibres de type I

ou intermédiaires (IIa)EEn :

augmente le pourcentage de fibres de type I (discuté) induit une migration des fibres IIbIIa

Le déconditionnement l’équipement musculaire en enzymes glycolitiques et le % de fibres de type IIb



Effets sur la capillarisation Effets sur la capillarisation musculaire squelettiquemusculaire squelettique

Aspect controversé modalités de pratique influent diversement

si entraînement peu intenseeffet isolé sur enzymes oxydatives

si entraînement suffisamment intenseeffet additionnel sur la capillarisationaugmentation allant jusqu ’à 50%

effet plus durable que l’adaptation enzymatique (tjs vrai > 8 mois d ’arrêt)



Effet sur la régulation Effet sur la régulation glycémiqueglycémique

Etudes anciennes (années 70) : comparaisons transversales (entr. vs non entr.)insulinémie basale réponse insulinique à perfusion de glucose

Travaux + récents longitudinaux:tolérance au glucose id. mais avec réponse

insulinique prévention des effets délétères du vieillissement sur

l’insulinorésistanceKahn et al., Am J Physiol, 1990


S por t P er f or mance S ant é Effets chroniques vs aigus Effets chroniques vs aigus

Effet sur insulinosensibilitéimportant si sujet entraînésplus modeste en situation

aiguë

Il existe donc une combinaison d’adaptationslocales musculairessystémiques

Temps (min)

0 30 60 90 120 150 180

Insu

line

Pla

sm

atiq

ue

0

10

20

30

40

50

60

70

80

entraîné

1 jour après pratique isolée

11 jours après arrêt total


S por t P er f or mance S ant é Oxydation des substrats (1)Oxydation des substrats (1)

Importance +++ pour les pathologies métaboliques

Activité physique influe sur la mobilisation des substrats (effort constant ou progressif)oxydation des CHO oxydation des lipides

Cinétique rapide (dès 5 jours de pratique) Précède l’augmentation des enzymes oxydatives

mitochondrialesGreen et al., J.A.P., 1992


S por t P er f or mance S ant é Oxydation des substrats (2)Oxydation des substrats (2)

Diminution de la dépendance aux CHO: oxydation glycogène intramusculaire turnover glucose plasmatique

oxydation des lipidesvraie à même intensité absolue ou relative

Van Loon et al., J.A.P., 1999

dépendance aux AGL plasmatiques oxdation des triglycérides intramusculaires

modérée à court terme très importante ensuite

Temps (min)15 30 45 60 75 90

Oxy

da

tion

de

s tr

igly

céri

de

s in

tra

mu

scu

lair

es

(µm

ol.k

g-1.m

in-1)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18 Avant entraînement

J +5

J +31

**

*

*

*

*

*

*

+

++

++

++ : avant vs J +31

* : avant vs 5 jours

_____________________________Phillips et al., J. Appl. Physiol., 1996.



Effets sur cholestérol et Effets sur cholestérol et lipoprotéineslipoprotéines

Modifications durables si participation cte pas de relation directe entre effets sur profil

lipoprotéique et aptitude physique :effet sur profil L + rapide

travail +++ de King et al., Circulation 1995:croisement :

des intensités de pratique des fréquences d ’entraînement

suivi sur 2 ans l’intensité de pratique, la participation chute de + d ’1/3

Int++, Gpe Int++; domicile Int+-; domicile

% c

umul

atif

des

mod

ifica

tions

HD

L-C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

an 1 signif. sauf pour condition groupe

an 1an 2

La pratique à intensité modérée est suffisante pour produire des effets à long terme

______________________King et al., Circulation, 1995

Int++; domicile Int+-; domicile

Cha

ngem

ent d

u H

DL-

C s

ur 2

ans

(m

g/dl

)

0

1

2

3

4

5

6

moins de 2 sessions par semaine+ de 2 sessions par semaine

Le facteur fréquence est proportionnellement plus important que le facteur intensité (pour des compliances )

______________________King et al., Circulation, 1995

MAIS

Un point commun:Un point commun:

si arrêt de pratique, si arrêt de pratique, les effets disparaissent les effets disparaissent rapidementrapidement

Favoriser la pratique régulière


S por t P er f or mance S ant é Au delà des effets sur le sujet sain….Au delà des effets sur le sujet sain….

Intérêt majeur:comment interagissent les effets métaboliques sur

des sujets ayant des troubles métaboliquesquestions variables selon les pathologiesles effets recherchés ne sont pas toujours identiques:

soit vérifier si un effet potentiel peut être obtenu soit chercher un effet spécifique pour un problème

spécifique (p.e. insulinorésistance)


S por t P er f or mance S ant é A.P. et D.I.D.A.P. et D.I.D.

Travaux déjà anciens montrent :effets aiguseffets chroniques

Effets aigus:augmentation de la clearance du glucose perfusé

Repos Exercice

Vite

sse

max

imal

e d'

élim

inat

ion

du g

luco

se(%

des

val

eurs

de

repo

s)

0

100

120

140

160

180

200

220

240

Effort à 50%

de VO2maxo

_______________________Dorchy et al., Acta Paediatr. Scand, 1976


S por t P er f or mance S ant é A.P. ET D.I.D.A.P. ET D.I.D.

Effets chroniques: Etude clinique (1948) :

possibilité de réduire l’insulinothérapie sans aggraver le contrôle glycémique en augmentant les apports en glucose

Temps (années)

1 2 3

Pri

se d

'insu

line

par

jou

r(u

nit

és)

0

40

50

60

70

80

VA

CA

NC

ES

D'E

TE

VA

CA

NC

ES

D'E

TE

VA

CA

NC

ES

D'E

TE

MAIS:disparition en quelques jours après arrêt entraînement


S por t P er f or mance S ant é Effets synergiques insuline exerciceEffets synergiques insuline exercice

Effet de l’exercice sur le contrôle du DID + récemment confirmé: (Bak et al., 1988)dose d ’insuline de 15% en 6 semaineshémoglobine A1c signif. augmentation de 15% de l’activité maximale de la

glycogène synthase

Meilleur contrôle du diabète et normalisation de la capacité de stockage du glycogène musculaire



Avant Après

(mg

/dL

)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

Avant Après0

20

40

60

80

100

120

140

160

Avant Après0

20

40

60

80Total Chol. LDL-C HDL-C

NS.05

NS

A.P. et profil lipidique chez A.P. et profil lipidique chez le D.I.D..le D.I.D..

Mosher et al., Arch. Phys. Med. Rehab., 1998 masse maigre 3.5%, cholestérol total et triglycérides id.


S por t P er f or mance S ant é Limite des A.P.S.Limite des A.P.S.

Comparaison DID sédentaires et athlètesprises d ’insuline < chez athlètes

(41 vs 53 U/jour)pas de concentration

glycogène musculaire GLUT4

Hémoglobine glycosylée HbA1c chez athlètes Nécessité des bases physiopathologiques

adéquation nature de pratique et pb métaboliquesEbeling et al., Diabetes, 1995


S por t P er f or mance S ant é A.P. et D.N.I.D.A.P. et D.N.I.D.

Résultats majeurs: pourquoi?DNID insulino-résistancemuscle squelettique=site majeur de l’insulino-

résistance masse musc: 40 à 50% de la masse corporelle tot. Assure 90% de la captation de glucose insulino-médiée rôle +++ de GLUT4 (concentration et/ou translocation)


S por t P er f or mance S ant é A.P. et insulino-sensibilitéA.P. et insulino-sensibilité

L’entraînement normalise l’insulino-sensibilité (IS)par concentration GLUT 4

Dela et al., Diabetes, 1994

//t, de l’adiposité viscérale (r=0.84)Mourrier et al., Diabetes Care, 1997

Effet potentialisé si diète pauvre en CHO exercice isolé IS de 3 à 18h vs 2 jours

Synthèse du glycogène musculaire insulino-médiée x 2 Perseghin et al., New Engl J Med, 1996



A.P. DNID et facteurs de A.P. DNID et facteurs de risques cardio-vasculairesrisques cardio-vasculaires

Diminution des facteurs de risques cardio-vasculaires

Lehmann et al., Diabetologia, 1995

des triglycérides (20%) HDL-C (23%) et HDL-3 (26%) PA Syst et diast., Fc repos

Eclaire les résultats épidémiologiquesrisques en fonction de la dépense énergétique

proportionnel à importance des facteurs de risques

0

0.5

1

Ris

qu

e r

ela

tif

<500 500-1999 >2000

<24

24-25.9

>26

Index d'activité physique (kcal/sem)

_______________________Helmrich et al., New Engl J Med, 1991

0

0.5

1

Ris

qu

e r

ela

tif

<500 500-1999 >2000

NON

OUI

Index d'activité physique (kcal/sem) Hyp

erte

nsion

Index

de

mas

se

corp

orelle



Effets métaboliques chezEffets métaboliques chezles obèsesles obèses

Problématique DNID (insulino résistance)même type de résultats (Dolan et al., Biochesm J, 1993)

captation glucose par le muscle qd exo Aspects + spécifiques:

intérêt relatif exercice vs régime alimentaire effets sur composition corporelleéquilibre de la balance énergétiqueeffets sur profil lipidique

Effets sur comorbidité



A.P. et obésité:A.P. et obésité:quelles réponses?quelles réponses?

Intérêt relatif exo vs diète résultats contradictoires si combinaison, effets > et plus durables

Kraemer et al., MSSE, 1998 Composition corporelle

masse grasse mais transitoire effets sur obésité viscérale ??? (MSSE, 1999)

pas d’effet sur : métabolisme de repos Treuth, MSSE, 1998 oxtion des lipides /24 heures Pasman, Int J Obes, 1999

amélioration du profil lipidique



A.P. obésité et profilA.P. obésité et profillipidiquelipidique

triglycérides augmentation clearance via lipoprotéine lipase

Fergusson et al., Int J Obesity, 1999

relation entre triglycérides plasmatiques et des LDL qd triglycérides , LDL diminution

risque DNID risque de complications cardio-vasculaires

effets HDL-C ++, LDL-C +/-

Stefanick, MSSE, 1999



CONCLUSION CONCLUSION PERSPECTIVES ???PERSPECTIVES ???

Effets importants: sur normalisation de l’état du sujet sur des facteurs de risques associés mais, inconstants

Méthodologie scientifique ? à priori, non bases physiopathologiques spécifiques ? Individualisation des intensités (évaluation métabolique) ?

Pourtant, l’A.P. ne doit pas être conçue comme univoque

Temps d'exercice (min)

30 60 90

Gly

cém

ie (

% v

ale

urs

de

re

po

s)

80

90

100

110

120

130

140

150

course 83% VO2max

Pédalage 70% de VO2max

Pédalage bras 30% de VO2max

Pédalage M.Inf. 30% de VO2max

Extensions du genou, 23% de VO2max

_____________________________Richter et al., Diabetes Care, 1992


S por t P er f or mance S ant é Pour optimiser….Pour optimiser….

Conditions d’une pratique à long terme ?Effets importants mais transitoires

Définir des objectifs spécifiques interface effets métaboliques: pathologie métabolique

Individualiser les intensités proposéespar rapport aux objectifs spécifiques



Repos Exercice Récupération

20 %

60 % Pmax

50 %

40 %

30 %

0 3 9 15 21 27 Temps (min.)

A jeun

EPREUVE D ’EFFORT

AVEC ANALYSE DES SUBSTRATS ENERGETIQUES UTILISES



CALCUL DE L’UTILISATION CALCUL DE L’UTILISATION DES SUBSTRATS OXYDESDES SUBSTRATS OXYDES

Quand QR assimilable à un QR glucido-lipidique:

Utilisation des équations issues de la calorimétrie indirecte:

CHO (mg/min) = 4,585.VCO2 – 3,2255.VO2

Lipides (mg/min) = -1,7012.VCO2 + 1,6946.VO2

Intérêt: Individualiser l’entraînement / réalité métabolique

d’effort



Homme de 35 ans, Homme de 35 ans, IMC=23 kg/m²IMC=23 kg/m²

DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT% RESPECTIF DE SUBSTRATS OXYDES

% de puissance max

0

2

4

6

8

Puissance (W)

GLULIP

0 70 90 115 140

Crossover 125 W (55 %) Fc 135, Oxydation lipidique max 115 W (48 %) Fc 125

0

10

20

30

40

50

60

30 40 50 60

40

50

60

70

80

90

100

Lip

ide

s (%

)

Glu

cid

es (%

)

Kcal/mn



Femme de 50 ans , Femme de 50 ans , IMC=29,5kg/m²IMC=29,5kg/m²

% RESPECTIF DE SUBSTRATS DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT

OXYDES

% de puissance max

0

1

2

3

4

5

Puissance (W)

KCal/min

GLU

LIP

0 20 30 40 50

Crossover 20 W (19%) Fc 102, Oxydation lipidique max 20 W (19%) Fc 102

0

10

20

30

40

50

60

Repos 20 30 40 50

40

50

60

70

80

90

100

Lip

ide

s (%

)

Glu

cid

es (%

)

L'activité physique est un médicament hypolipidique, hypotenseur, bradycardisant, vasodilatateur, diurétique, amaigrissant, cathartique, hypoglycémique, tranquillisant, hypnotique et antidépresseur:

Seulement, c'est un médicament dont la prescription et l'observance ne sont pas toujours aisées…

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