LES EFFETS METABOLIQUES DE LA PRATIQUE PHYSIQUE
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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
Université Montpellier I
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)
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S por t P er f or mance S ant é
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
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S por t P er f or mance S ant é
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
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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
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S por t P er f or mance S ant é
Cinétique des effetsCinétique des effetsdu désentraînementdu désentraînement
_______________________________Henrickson et Reitman, Acta Physiol Scand, 1977.
Entraînement (semaines)0 2 4 6 8
Po
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tra
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me
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0
100
110
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130
140
150
Désentraînement (semaines)0 2 4 6
Arr
êt
en
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(10
à 1
4 s
em
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es
)
o
VO2max
Activité SDH
Activité cytochrome oxydase
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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s tr
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(µm
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g-1.m
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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.
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S por t P er f or mance S ant é
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
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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)
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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
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élim
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ion
du g
luco
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des
val
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repo
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0
100
120
140
160
180
200
220
240
Effort à 50%
de VO2maxo
_______________________Dorchy et al., Acta Paediatr. Scand, 1976
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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
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TE
MAIS:disparition en quelques jours après arrêt entraînement
Université Montpellier I
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
Université Montpellier I
S por t P er f or mance S ant é
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.
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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
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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)
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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
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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
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ela
tif
<500 500-1999 >2000
NON
OUI
Index d'activité physique (kcal/sem) Hyp
erte
nsion
Index
de
mas
se
corp
orelle
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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…