En quoi la micronutrition pourrait-elle améliorer les performances au marathon ?

La micronutrition est une branche de la nutrition qui vise à optimiser l’état de santé en aidant à mieux choisir ses aliments, et proposer en cas de besoin une complémentation adaptée.

En micronutrition il existe 5 maillons faibles représentant les potentiels troubles sur les 5 fonctions clés de l’organisme :

-Le maillon faible des membranes lipidiques et protéiques, la fluidité membranaire

-Le maillon faible digestif, l’intestin avec l’axe immun-digestif

-La protection cellulaire, avec le stress oxydatif

-Le maillon faible cérébral, avec les neurotransmetteurs et les acides gras

-Le maillon faible cardio-métabolique, avec les inflammations et les risques de maladies cardio-vasculaires et métaboliques

Chez le sportif, la notion de maillon faible est primordiale, pour la santé de l’athlète, mais aussi à des fins de performances. En effet, l’activité physique met en jeu un certain nombre de systèmes comme ceux cardiovasculaires, respiratoires, métaboliques et musculaires… Si un ou plusieurs de ces systèmes présentent des troubles, les performances seront moins bonnes.

Au-delà des maillons faibles, de nombreux processus métaboliques ayant besoin de micronutriments se déroulent durant l’activité physique, sans compter l’augmentation des espèces réactives de l’oxygène.

Le marathon est une épreuve d’endurance durant laquelle les athlètes doivent parcourir 42 kilomètres et 195 mètres. Elle est très exigeante physiquement et mentalement. C’est pourquoi nous pouvons nous demander en quoi la micronutrition pourrait améliorer les performances lors de cette épreuve ?

Dans un premier temps nous allons étudier la physiologie de l’effort au marathon, et plus particulièrement les systèmes cardiovasculaire et respiratoire puis métabolique et musculaire. Ensuite, dans un second temps nous analyserons la micronutrition associée aux micronutriments à cibler, leur importance durant l’épreuve, et nous nous poserons la question de l’utilité de la supplémentation.

Physiologie de l’effort au marathon :

Système cardio-vasculaire et respiratoire :

Le système cardio-respiratoire est mis à rude épreuve durant un effort aérobie de cette longueur. En effet, un apport en oxygène et en nutriments est vital pour terminer et performer sur un marathon.

Chez les marathoniens entraînés, il a été remarqué une hypertrophie du volume cardiaque et un système vasculaire bien développé (Keul et al., 1982). Il a également été observé un épaississement de la paroi du ventricule gauche (A1) et des volumes diastoliques plus importants (Parker et al., 1978). Ces adaptations physiologiques permettent d’augmenter l’efficacité de la pompe cardiaque et donc son débit qui détermine la consommation maximale d’oxygène (Blomqvist et al., 1983).

Il est estimé que les marathoniens utilisent jusqu’à 92% de leur débit cardiaque maximal durant 2,1 à 2,5 heures et jusqu’à 95% de leur volume maximal de course. Pendant l’épreuve il y a des variations et nous pouvons observer une diminution du volume systolique tandis que la fréquence cardiaque a tendance à augmenter (Bertil Sjodin et al., 2012).

Système métabolique :

La dépense énergétique pour courir un marathon est très élevée, en moyenne entre 9000 et 12 000 KJ (Costill, 1972). Les carburants de l’organisme sont les glucides dans un premier temps, puis les lipides.

La concentration de glycogène au niveau des jambes est d’environ 12g/kg de muscle et en supposant que la masse musculaire est d’environ 20kg, les stocks s’élèveraient à 240g (Bertil Sjodin et al., 2012). L’épuisement de ces stocks de glycogène à l’effort dépend de l’intensité et de la durée, et le « mur » du marathon arrive généralement aux trois quarts. En pratiquant le régime dissocié scandinave, et donc en améliorant l’efficacité des glucides du glycogène, les stocks peuvent tenir sur la totalité du marathon.

Un peu avant l’épuisement des stocks de glycogène sur un effort à environ 60/70% de la VO2max, l’organisme commence à utiliser les lipides comme source d’énergie. Une adaptation du corps à ce type d’entraînement permet d’avoir une bonne capacité à oxyder les graisses dans les tissus musculaires.

Cette capacité est évaluée grâce au niveau d’activité des enzymes oxydant les graisses dans le muscle comme la carnitine (Chi et al., 1983). Sans entraînements de la filière lipidique, les acides gras ont seulement entre 15 et 20% de rendement énergétique.

Système musculaire :

Il existe deux types de fibres musculaires, celle de type 1 à contraction lente, et celle de type 2 à contraction rapide. Grâce à l’activité des enzymes, la capacité oxydative des fibres de type 1 est élevée. Au contraire, les fibres de types de 2 ont un potentiel glycolytique plus élevé mais se fatiguent plus vite que celles de type 1.

Avec les entraînements, les capacités oxydatives des deux types de fibres augmentent. Pour les deux fibres l’activité des enzymes du cycle de Krebs serait le même ou diminué pour des coureurs entraînés comparés à des coureurs non entraînés (Essen Gustavsson et al., 1984). Mais concernant les enzymes de la voie d’oxydation des graisses, que les athlètes soient entraînés ou non, l’activité est similaire.

Il y a également des différences au niveau de la répartition des isoenzymes de la lactate déshydrogénase (LDH). Effectivement, dans les fibres de type 1, l’activité de la LDH oxydant le lactate en pyruvate augmente durant les entraînements d’endurance.

Chez les marathoniens, les fibres à contraction lente sont prédominantes. Pour la comparaison, chez les coureurs il y a une prédominance d’environ 79% de fibre de type 1, contrairement à des sujets non entraînés qui en contiennent 58%. Il a aussi été démontré que l’activité de l’enzyme de la mitochondrie succinate de-hydrogénase était plus élevée chez le sujet courant de grandes distances (Costill et al., 1976).

Micronutrition :

Micronutriments à cibler :

Comme énoncé dans la partie précédente, le marathonien sollicite plusieurs systèmes lors de l’épreuve : cardio-respiratoire, métabolique et musculaire. De nombreux micronutriments peuvent aider à les améliorer durant l’effort.

Parmi les micronutriments les plus importants à cibler, il y a le fer, qui va notamment permettre le transport de l’oxygène et participer à de nombreux processus biologiques qui nécessitent des transferts d’électrons. Les antioxydants seront tout autant importants. Effectivement lors d’un effort physique comme le marathon, l’organisme produit un surplus de radicaux libres qui vont venir endommager nos cellules en les oxydant, les antioxydants vont venir compenser ces espèces radicalaires.

L'association vitamine D et calcium sera également primordiale. Même si la vitamine D est principalement produite de manière endogène avec l’aide des rayons ultraviolets du soleil, une partie sera apportée par l’alimentation ou la supplémentation, car de nombreuses personnes sont carencées. La vitamine D aidera à l’absorption du calcium au niveau des entérocytes. Le calcium participera à la contraction musculaire en se liant à la troponine C. Il sera d’autant plus important sachant que la course à pied sollicite fortement les os (Kathryn L. Beck and all., 2021).

Le sodium aiderait à la tolérance à l’exercice. Le magnésium pourrait améliorer l’excitabilité musculaire, mais il n’existe actuellement aucune preuve qu’il améliore les performances. De même pour le zinc, le sélénium, le chrome et le bore où aucune preuve montre une amélioration des résultats (Shane Michael Heffernan, 2019).

Dans le cadre des maillons faibles, l’apport en micronutriments dépendra du système touché. Nous pouvons déterminer les maillons faibles des sportifs avec des questionnaires adaptés comme le QMS santé (A2). Concernant la protection cellulaire, il faudra se concentrer sur le stress oxydatif et l’équilibre acido-basique. Pour le maillon faible cérébral, il faudra s’axer sur les neurotransmetteurs et les acides gras, et pour celui digestif sur la paroi intestinale et le microbiote. Enfin pour la communication cellulaire et la fonction cardio-métabolique, les acides gras et l’équilibre acido-basique seront essentiels.

Importance de la micronutrition autour de l’épreuve :

Après avoir identifié les micronutriments à cibler, nous allons déterminer comment utiliser la micronutrition autour de l’épreuve.

Un peu avant le début de l’épreuve il faudra veiller à avoir un bon statut en fer car une carence peut affecter négativement les performances. Il est montré une baisse des érythrocytes, de l’hémoglobine et de l’hématocrite entre le deuxième et le neuvième jour après un marathon. En effet certains rapports montrent que l’épreuve du marathon peut provoquer des hémorragies pulmonaires, des pertes de sang gastro-intestinales, la destruction d’érythrocytes mais surtout une hémolyse (Zourdos Michael C. et all., 2015).

En discutant de perte de sang gastro-intestinale, il se peut effectivement que la pratique sportive, en particulier de longue durée puisse avoir des conséquences sur le fonctionnement de l’intestin. Ce phénomène est dû à une mauvaise irrigation sanguine ou lié à une augmentation de la perméabilité des entérocytes. Cela entraîne des conséquences sur le système digestif avec de nombreux troubles par rupture de la barrière mécanique étanche au microorganisme et à leur passage dans la circulation générale, c’est ce qu’on appelle l’hyperperméabilité intestinale. Il est possible de diminuer la perméabilité intestinale avec de la L-glutamine. Une dose de 0,9 g/kg, 7 jours avant une course préviendrait la perturbation des jonctions serrées.

En réponse au début de l’exercice physique l’organisme va produire un pic de radicaux libres pouvant altérer la performance. En effet, ce pic de radicaux libres va diminuer l’intensité du cycle de Krebs et des chaînes respiratoires, ce qui va conduire à moins de production d’ATP. Une consommation d’antioxydants 15 minutes avant le début du marathon, par exemple dans la boisson d’attente, va permettre de contrer ce pic de radicaux libres.

Il serait également bien d’intégrer du calcium et du magnésium dans la boisson d’attente afin d’améliorer l’efficacité de la contraction musculaire. Une dose de créatine à hauteur de 20% de celle habituelle peut également s’ajouter.

Bénéfices d’une supplémentation en micronutriments :

La supplémentation micronutritionnelle est définie comme un apport supplémentaire aux aliments. Plusieurs études montrent que la supplémentation dans le milieu sportif aide à améliorer les performances, notamment le fer.

Un groupe d’athlètes d’endurance d’élite a été divisé par 3, le premier avec les sportifs ayant un taux de ferritine basse, le deuxième avec un taux moyen et le troisième avec un taux élevé. Une supplémentation a été proposé aux groupes ayant une ferritine basse ou moyenne, et celui avec un taux élevé n’a reçu aucun supplément. Après l’expérience, la masse d’hémoglobine a augmenté chez les personnes ayant des taux de ferritine basse et moyenne mais pas chez le groupe qui n’a pas été supplémenté (Shane Michael Heffernan, 2019).

Nous savons que les sportifs ont une dépense énergétique journalière très élevée et ceux pratiquant plus de 4h de sport par semaine ont des besoins en vitamines et minéraux augmentés. Les recommandations sont d’ajouter aux RNP de base, en fonction des micronutriments, une certaine quantité par tranche de 1000 kcal dépensée au-dessus de 1800 kcal pour la femme et 2200 kcal pour l’homme.

Certains besoins en vitamines et minéraux seront donc durs à atteindre et ces carences auront des conséquences sur les performances sportives.

Enfin, nous allons parler de la vitamine D qui est importante dans l’absorption du calcium, micronutriments essentiels lors d’un marathon. La majorité de la population en est carencée, car comme dit précédemment sa principale source est endogène et synthétisée par les rayons ultraviolets du soleil. Pour les populations vivant dans des zones peu ensoleillées ou d’une manière générale sur la période d’octobre à avril, il y aura un besoin de supplémentation.

CONCLUSION :

L’épreuve du marathon est une épreuve longue et complexe, de nombreux systèmes de notre organisme sont mis en action : le système cardio-respiratoire, métabolique et musculaire.

Les marathoniens ont en général le système cardio-respiratoire renforcé grâce à une adaptation physiologique. Ils ont également une forte dépense énergétique et leur capacité à oxyder les graisses dans le tissu musculaire est améliorée. Concernant le système musculaire, il a été démontré que les coureurs de longues distances avaient une prédominance de fibres de type 1, celle à contraction lente.

La micronutrition est très importante dans ce type d’effort, pour le bon fonctionnement des systèmes, mais également pour éviter d’avoir un maillon faible qui réduirait les performances. Pour rappel il y a 5 maillons faibles : le maillon faible digestif, la protection cellulaire, le maillon faible cérébral, le maillon faible cardio-métabolique ainsi que le maillon faible des membranes lipidiques et protéiques.

Il y a plusieurs types de micronutriments à cibler en fonction du timing de la course. Avant la course le statut en fer est important pour l’oxygénation des tissus, et la glutamine peut également être intéressante pour aider le système digestif. La prise d’antioxydants 15 minutes avant le marathon est recommandée pour contrer le pic de radicaux libres. Le calcium et le magnésium vont améliorer la contraction musculaire.

La supplémentation en certains micronutriments peut s’avérer utile en cas de carence ou parce que le sportif, ayant de haute dépense énergétique, n’arrive pas à combler ses besoins.

Maintenant que nous avons vu l’importance de la micronutrition chez le sportif marathonien, nous pouvons nous demander si les athlètes font l’effort de faire attention à leur statut micronutritionnel ou prennent en compte que les macronutriments ?

Annexes :

Annexe 1 (A1) :

Annexe 2 (A2) :

Bibliographie :

Bertil Sjodin et al., 2012, Physiologie appliquée du marathon, Médecine du sport, Physiologie appliquée du marathon | Médecine du sport (springer.com)

Blomqvist et al., 1983, Adaptations cardiovasculaires à l’entraînement physique, Revue annuelle de la physiologie, Vol. 45.

Adaptations cardiovasculaires à l’entraînement physique | Revue annuelle de physiologie (annualreviews.org)

Chi et al., 1983, Effets du désentraînement sur les enzymes du métabolisme énergétique dans les fibres musculaires humaines individuelles, Cell physiology, Vol. 244.

Effects of detraining on enzymes of energy metabolism in individual human muscle fibers | American Journal of Physiology-Cell Physiology

Costill, 1972, Physiologie du marathon.

Physiologie du marathon | JAMA | Réseau JAMA (jamanetwork.com)

Costill et al., 1976, Composition des fibres musculaires et activités enzymatiques des coureurs de fond d’élite, Médecine et science du sport.

Composition des fibres musculaires et activités enzymatiques des coureurs de fond d’élite - PubMed (nih.gov)

Essen Gustavsson et al., 1984, Niveaux d’enzymes dans des pools de fibres musculaires humaines microdisséquées de type identifié. Réponse adaptative à l’exercice, Acta physiologica Scandinavica, Vol. 120.

Enzyme levels in pools of microdissected human muscle fibres of identified type: Adaptive response to exercise - ESSÉN‐GUSTAVSSON - 1984 - Acta Physiologica Scandinavica - Wiley Online Library

Kathryn L. Beck and all., 2021, Micronutriments et performances athlétique: un examen, Food and chemical toxicology, Vol. 158.

Micronutriments et performance athlétique : une revue - ScienceDirect

Keul et al., 1982, Le cœur de l’athlète – hémodynamique et structure, International Journal of Sports Medicine.

Thieme E-Journals - International Journal of Sports Medicine / Résumé (thieme-connect.com)

Parker et al., 1978, L’évaluation cardiaque non invasive des coureurs de fond, Investigations cliniques, Vol. 73.

L’évaluation cardiaque non invasive des coureurs de fond - CHEST (chestnet.org)

Shane Michael Heffernan, 2019, Le rôle de la supplémentation en minéraux et oligo-éléments dans l’exercice et la performance athlétique : une revue systématique.

Le rôle de la supplémentation en minéraux et oligo-éléments dans l’exercice et la performance athlétique : une revue systématique - PMC (nih.gov)

Zourdos Michael C. et all., 2015, Les implications de la supplémentation en fer pour les coureurs de marathon sur la santé et la performance, Journal of Strength and Conditioning Research.

Une brève revue : Les implications de la supplémentation en fer pour... : Le Journal de la recherche sur la force et le conditionnement (lww.com)

François Polizzi, Diététicien du sport