La réponse de la synthèse de protéines musculaires à l'ingestion de repas suite à l’exercice de type résistance

INTRODUCTION

Le muscle est un organe hautement adaptatif capable de changer de taille et / ou de fonction. Même lorsque la masse musculaire est constante, le tissu musculaire se renouvelle constamment. Dans ce cas, les vitesses de synthèse et de dégradation des protéines musculaires sont à l’équilibre. Ce renouvellement permet aux tissus musculaires de se remodeler. Un déséquilibre entraîne soit un gain net (synthèse> dégradation), soit une perte nette (dégradation> synthèse) de la masse musculaire. Une seule séance d'exercice suffit à stimuler ce phénomène. Cependant, le solde net en protéines musculaires restera négatif en l'absence d’alimentation. L'ingestion de protéines stimule la synthèse (SPM) et inhibe la dégradation des protéines musculaires, entraînant un solde positif lors de la récupération immédiate post-exercice. Divers facteurs identifiés peuvent moduler la réponse de la SPM à l'alimentation, notamment la quantité, le type et le moment de l'ingestion des protéines. Cependant, certaines études se sont concentrées sur des acides aminés isolés ou des isolats de protéines rapidement digestibles ingérés en l'absence d'autres éléments nutritifs. Ces conditions ne reflètent pas forcément la SPM après un repas composé.  Durant celui-ci, les protéines sont généralement sous forme d'aliments entiers à digestion lente. De plus, la réponse de la SPM est probablement modulée par l’apport énergétique, nutritionnel et l’activité physique habituelle, ainsi que la composition corporelle, l’âge et le sexe. Le temps qui s'écoule avant le repas suivant et le niveau d’activité physique sont aussi à prendre en compte. Par conséquent, l'objectif de cette revue est de discuter des facteurs modulant la SPM suite à l'alimentation et à un exercice de type résistance.

FACTEURS ALIMENTAIRES MODULANT LA SPM
 

1. La quantité de protéines

Peu d'études ont examiné la relation dose-réponse entre l'ingestion de protéines et les taux de SPM lors de la récupération après un exercice de type résistance chez de jeunes adultes. Moore et al. ont été les premiers à présenter une augmentation de la SPM dépendante de la dose  jusqu'à 20 g de protéines. L’augmentation d'environ 10% était non significative après l'ingestion de 40 g (Fig. 1a). Witard et al. ont poursuivi ces travaux en évaluant l'impact de l'ingestion en quantité croissante de protéine lactosérum (whey) sur la SPM au repos et pendant la récupération post-exercice (sur une jambe). De plus, les sujets avaient ingéré un petit-déjeuner standardisé riche en protéines 4 h avant de boire les boissons protéinées. L'ingestion de 20 g de whey était suffisante pour maximiser les taux de SPM au repos et pendant la récupération post-exercice. Le résultat avec 40g était identique à l’étude de Moore. Plus récemment, une étude croisée a montré que le taux de MPS était supérieur de 20% à 40g par rapport à la dose 20 g après un exercice corps entier. Ces données peuvent suggérer que la quantité de protéines requise pour maximiser les taux de MPS après un exercice de type résistance corps entier est plus élevée que celle d'un exercice avec moins de muscle recruté. Cependant, cette hypothèse doit être confirmée par une comparaison plus directe. De plus, ces études ne reflètent pas les situations de repas mixte avec des protéines d’aliment entier à digestion lente et riches en nutriments.
 

2. Le type de protéine

Les sources de protéines d'origine végétale sont généralement considérées comme moins efficaces pour stimuler la synthèse de protéine musculaire par rapport aux protéines d'origine animale. Ceci peut être attribué à une plus faible teneur en leucine, en acides aminés essentiels et spécifiques, à une digestibilité inférieure et / ou à une extraction splanchnique supérieure. En effet, la plupart des études corroborent ce différentiel d’efficacité que ce soit au repos ou après un exercice de type résistance. Ils ont récemment observé une augmentation significative de la SPM chez les personnes âgées après l'ingestion de 60 g d'hydrolysat de protéines de blé, mais non après l'ingestion de 35 g. Ceci suggère que la consommation d'une plus grande quantité de protéine végétale est une stratégie efficace pour compenser sa qualité inférieure. Cependant, il reste à déterminer cette donnée chez des jeunes adultes et / ou après un exercice de type résistance (Fig. 1b). Un repas mixte typique est susceptible d’inclure des protéines animales et / ou contenir différentes sources de protéines d'origine végétale susceptibles de fournir un profil plus équilibré en acides aminés. Diversifier les sources de protéine végétale est aussi une stratégie de compensation valable (Fig.1b).
 

3. Digestion des protéines et débit d'absorption

Les sources de protéines alimentaires diffèrent considérablement en termes de digestion et de cinétique d'absorption. Par exemple, le lactosérum est une protéine rapidement digestible ce qui entraîne une augmentation post-repas rapide mais transitoire des concentrations plasmatiques en acides aminés. En revanche, la caséine est une protéine à digestion plus lente ce qui engendre une augmentation post-repas plus modérée mais prolongée. L’ingestion de lactosérum stimule généralement d’avantage la SPM que la caséine lors de l’évaluation sur une période allant jusqu’à 6 h à la suite d'un exercice de type résistance ou au repos. Ce constat est attribué au débit d’absorption plus rapide ainsi qu'à la teneur plus élevée en leucine dans le lactosérum. Des quantités croissantes de protéines plus lentement digestibles peuvent entraîner une réponse modérée mais plus prolongée de la SPM, compatible avec la digestion et l’absorption des protéines (Fig. 1c). L’ingestion de 30 g de protéine caséine avant le sommeil n’a pas entraîné une augmentation décelable de la SPM nocturne (sur 7,5heures) après exercice, tandis qu’une augmentation d'environ 22% des taux de SPM pendant la nuit suite à l'ingestion de 40 g de caséine fut observé. Par conséquent, il semble que de plus grandes quantités de protéines digestibles lentes soient nécessaires pour obtenir une stimulation plus robuste des taux de SPM après l'exercice sur des périodes plus prolongées (ex : nuit). La quantité et le type optimal de protéines ingérés dépendent du moment du repas. Environ 20 g de protéines rapidement digestibles sont préférables lors d’une période relativement courte (3 à 5 heures) jusqu’au prochain repas. Cependant, on peut préférer 40 g de protéines à absorption plus lente lorsque la période avant le prochain repas est prolongée.
 
       D) Composition de repas mélangé

La co-ingestion d'aliment qui ne sont pas nécessairement riches en protéine peut avoir une incidence sur l'apport total en protéine, le profil du repas en acides aminés, la cinétique de digestion et d'absorption des protéines, la réponse hormonale et l'apport en micronutriments. Ces facteurs peuvent potentiellement moduler la réponse de la SPM. La co-ingestion d'hydrates de carbone retarde l'absorption des protéines et la cinétique de digestion, bien qu’elle ne semble pas atténuer la SPM en tant que tel. Néanmoins, l'impact de la co-ingestion de glucides s'est limitée à l'ajout de glucides rapidement digestibles (indice glycémique élevé) aux boissons protéinées. En revanche, les repas composés sont généralement sous forme solide. Ils fournissent des glucides plus lentement digestibles et contiennent également des fibres alimentaires. Selon des études en 2013 et 2016, l’augmentation post-repas des taux plasmatiques d'acides aminés semble être substantiellement atténuée lorsque la viande hachée est consommée dans un repas composé. Il a été suggéré que la co-ingestion d'hydrates de carbone pourrait augmenter les taux de SPM via sa capacité à provoquer une augmentation de la concentration en insuline.
Selon Staples et al. en 2011, la co-ingestion de glucide avec des protéines n'augmente pas les taux de SPM après un exercice de type résistance. Selon Elliot en 2006, après ingestion de lait riche en graisse, l'absorption d'acide aminé s'est avérée plus élevée que celle obtenue avec du lait écrémé. De plus, la co-ingestion de 17 g de graisse fournie par la consommation d’œufs entiers n’a pas atténué la cinétique de digestion et d’absorption des protéines après l’exercice par rapport à l’ingestion de blancs d’œufs. Exception faite, lors d’une ingestion excédentaire de lipides impliquant des conditions de blocage hyper-insulinémique et euglycémique. L'impact de la teneur en graisse d'un repas contenant des protéines sur la réponse de la SPM reste ambigue. Des travaux récents suggèrent que la SPM pourrait être modulée par la consommation de micronutriments (Fig. 1d). À l'appui, l'ingestion d'œufs entiers s'est avérée plus efficace pour stimuler les taux de SPM après l'exercice que l'ingestion d'une quantité de blancs d'œufs iso-azotés. Une explication possible est la teneur considérablement plus élevée en lipides et / ou en micronutriments dans les œufs entiers. Par conséquent, la co-ingestion de graisse peut augmenter la SPM après l'exercice. En outre, plusieurs micronutriments contenus principalement dans le jaune (vitamine A, la vitamine D, la vitamine E, le zinc, le sélénium et le cholestérol) peuvent potentiellement augmenter la réponse anabolique de l’alimentation. De plus, il a récemment été démontré que la co-ingestion d'un complexe amylopectine / chrome augmentait la SPM après l'exercice. Cependant, l'ingestion d'acide lipidique phosphatidique altère la SPM après l'exercice chez les personnes âgées. En outre, une supplémentation en antioxydants à forte dose (vitamine C et E) peut atténuer la réponse adaptative à l'exercice. Par conséquent, il n'est pas recommandé aux athlètes de prendre de fortes doses de suppléments en micronutriments antioxydants. À ce jour, une seule étude a évalué la SPM post-repas mixte. Les sujets ont consommé un repas mélangé de bœuf maigre d'environ 1300 kcal contenant 40 ou 70 g de protéines. Les taux de SPM post-repas ne différaient pas entre l'ingestion modérée ou riche en protéines au repos ou pendant la récupération post-exercice. Fait intéressant, les concentrations plasmatiques d'acides aminés essentiels étaient les plus élevées à 4 heures du repas. Cela peut suggérer que de grands repas mixtes, riches en protéines, reflètent plutôt une protéine plus lentement digestible.
 
         E) Alcool
Plusieurs études relatent que les athlètes, en particulier dans les sports d'équipe, sont susceptibles de consommer des quantités excessives d’alcool. Par et al. ont démontré que l'ingestion d'alcool altérait la synthèse de protéine musculaire. De plus, ces chercheurs ont observé que la co-ingestion d'alcool diminuait la signalisation anabolique intramusculaire (c'est-à-dire la phosphorylation). Ces données démontrent clairement que la consommation excessive d’alcool peut nuire au rétablissement après un exercice. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes et déterminer s’il existe une relation dose-réponse (ex : consommation modérée d’alcool : 1 à 2 verres de vin au dîner).

PRISE ALIMENTAIRE HABITUELLE et SPM POST-REPAS
 

Les athlètes peuvent intentionnellement consommer un surplus calorique pour gagner de la masse corporelle, mais l’impact de la suralimentation en calories sur les taux de MPS reste à déterminer. Néanmoins, il est plus courant que les athlètes limitent volontairement leur apport calorique pour réduire la graisse corporelle. Il est possible d'augmenter la masse maigre pendant un déficit énergétique grâce à une consommation élevée de protéine associée à un fort volume d'exercice en résistance et/ou anaérobie. Cependant la restriction énergétique entraîne généralement une perte de masse musculaire. Conformément à cette notion, les taux de SPM sont réduits pendant une restriction énergétique mais peuvent être sauvés par un exercice de type résistif et peuvent être potentialisés par un régime plus riche en protéines. Les sujets consommant 1,6 ou 2,4 g de protéines / kg / jour avec un déficit énergétique de 40% pendant 21 jours présentaient une SPM préservée. Cette réponse anabolique était atténuée chez les sujets consommant la dose journalière recommandée de 0,8 g de protéines / kg / jour. En revanche, la tendance opposée a été observée chez ces sujets après 10 jours de maintien du poids. Une augmentation significative de la SPM a été observée chez les sujets ingérant 0,8 et 1,6 g de protéines / kg / jour mais aucune réponse anabolique n'a été observée chez les sujets consommant 2,4 g de protéines / kg / jour. De plus, les taux de SPM après absorption ne semblent pas changer après un régime protéiné fort (2,4 g / kg / jour) ou faible (0,4 g / kg / jour) et prolongé sur 12 semaines chez de jeunes adultes au poids stable et en bonne santé.
 

           2.Apport habituel en acides gras polyinsaturés oméga ‑ 3

Les taux de SPM post-absorbance n'ont pas augmenté de manière significative après une période de supplémentation excepté à l’état d’hyper-amino-acidémie ou d’hyper-insulinémie. L'insuline et les acides aminés ont été fixés à des niveaux généralement observés après un repas, mais étaient suffisamment bas pour éviter un effet de plafond. En revanche, la supplémentation en oméga-3 pendant 8 semaines n'a pas augmenté la SPM suite à l'ingestion de 30 g de protéine de lactosérum au repos ou après un exercice de type résistif. Etant donné que 30 g de protéines devraient être plus que suffisants pour maximiser la SPM chez de jeunes sujets sains, on peut supposer que la supplémentation en huile de poisson ne peut qu'accroître la réponse de la SPM à des quantités sous-optimales d'ingestion de protéines. Alors que la supplémentation en acides gras oméga-3 pourrait fournir une stratégie nutritionnelle efficace, on ne connait pas exactement les concentrations cibles en oméga-3 et donc quelle dose et durée de la période de supplémentation devrait être recommandée.

FACTEURS NON DIETETIQUES
 

1. Exercice et activité physique

L'activité physique est un puissant stimulateur des taux de SPM post-ingestion (Fig. 2). Un seul exercice stimule l'utilisation d'acides aminés dérivés de protéines alimentaires comme précurseurs de la SPM. A 20g de lactosérum, le taux de SPM est plus élevé pendant un exercice contre résistance bas du corps qu’au repos. L’activité physique peut augmenter le taux maximal et la durée de SPM post-repas. À l'appui, deux études ont observé une réponse prolongée de la SPM sur un exercice à une jambe. Plusieurs études ont démontré que l'inactivité musculaire (repos prolongé ou immobilisation) réduit les taux de SPM post-ingestion. Glover et al. ont observé une SPM plus faible lors de la perfusion d'acides aminés à faible et forte dose après 14 jours d'immobilisation. Les réductions moins extrêmes de l'activité physique peuvent également réduire la sensibilité anabolique du muscle. Par exemple, il a également été démontré qu'une réduction du nombre de pas quotidiens réduisait la réponse de la SPM chez les personnes âgées. Cependant on peut supposer qu'une réduction de la marche quotidienne a moins d’impact sur la sensibilité anabolique des athlètes soumis à un entraînement intensif. Un athlète blessé aura probablement une dépense énergétique réduite et sera susceptible de réduire son apport calorique pour éviter de gagner de la graisse corporelle. Cependant, une réduction de l'apport énergétique peut entraîner une diminution de l'apport en protéines absolues. Le taux de protéine habituelle doit être maintenue
 

2. Le vieillissement

La réponse des SPM à l'alimentation est atténuée chez les adultes plus âgés par rapport aux adultes plus jeunes à cause du phénomène appelé résistance anabolique. Il apparaît que cette résistance liée à l’âge peut être partiellement compensée par une augmentation de la quantité de protéines ingérées.
 

3. Le Sexe

Les hommes ont plus de masse musculaire et moins de graisse corporelle que les femmes de même poids. Cependant, chez les jeunes adultes en bonne santé, aucun dimorphisme sexuel de ce type n'apparaît dans les taux de MPS de base. Par conséquent, les stratégies nutritionnelles visant à maximiser la réponse anabolique musculaire ne diffèrent pas entre les jeunes adultes hommes et femmes en tant que tels. Contrairement aux jeunes, un dimorphisme sexuel peut exister chez les adultes à un âge plus avancé.
 

4. La taille corporelle

Les besoins en protéines sont parfois exprimés par rapport à la taille corporelle et plus généralement au poids, car ils sont plus pratiques à évaluer chez les individus. Macnaughton et al. n'ont observé aucune différence dans la réponse de la MPS après l'exercice à l'ingestion de protéines entre les sujets présentant une masse maigre relativement petite ou grande (~ 59 vs 77 kg, respectivement). Ces données suggèrent que la masse maigre n'est pas un modulateur. Ces chercheurs n'ont observé qu'une différence insignifiante dans les concentrations plasmatiques maximales de leucine entre les individus plus petits et les plus grands après l'ingestion de protéines. Il est plus probable que l'excès de graisse corporelle réduise directement la sensibilité anabolique à l'ingestion de protéines dans le muscle. À l'appui, il a été démontré que la perfusion de lipides réduisait les taux de SPM post-repas au repos chez les jeunes adultes en bonne santé. Ces données sous-entendent que la disponibilité excessive de lipides réduit la sensibilité anabolique dans le muscle squelettique, indépendamment de la composition corporelle.

1. Dégradation des protéines musculaires

La réponse anabolique à l'alimentation ne se limite pas à la SPM. Le solde net en protéines musculaires est déterminé par la différence entre les taux de dégradation et de synthèse des protéines musculaires (DPM et SPM). Cependant, les taux de SPM à la suite d’un exercice et après nutrition semblent être beaucoup plus importants que ceux de la dégradation. L’alimentation réduit le taux de la DPM par la majoration des concentrations d’insuline plasmatique circulante. Une augmentation modérée de cette concentration suffit à inhiber les taux de DPM. Greenhaff et al. ont montré que l'accroissement de la concentration d'insuline à 30 mU / L abaissait les taux de dégradation des protéines musculaires d'environ 50%. Cependant, il semble que des concentrations d'insuline encore plus faibles pourraient suffire. L'ingestion de 20 à 25 g de protéines augmente les concentrations d'insuline jusqu'à environ 15-20 mU / L. Néanmoins, la protéolyse est nécessaire pour éliminer les protéines endommagées et / ou aberrantes, permettant ainsi un fonctionnement et un remodelage optimal des tissus. Par conséquent, l'inhibition de la dégradation des protéines musculaires au-delà de la réduction normale post-repas n’est pas souhaitable pour les populations en bonne santé.
 
 2) Équilibre protéique total du corps

L'évaluation rigoureuse de la SPM et / ou de la dégradation nécessiterait un échantillonnage du tissu musculaire squelettique. Pour éviter cela, elles sont souvent évaluées à l'échelle du corps entier par des traceurs isotopique stable et un prélèvement sanguin artériel. Étant donné que les tissus musculaires représentent une proportion importante (≃40%) du contenu total en protéines du corps, on suppose souvent que le métabolisme des protéines du corps entier est un bon indicateur. Cependant, le renouvellement des tissus musculaires est relativement lent par rapport à d'autres tissus, tels que le foie, les reins, les poumons, l'intestin et même le cerveau. Par conséquent, on estime que la masse musculaire ne contribue que pour environ 25-30% au renouvellement des protéines dans l'ensemble du corps. Nous devons donc faire preuve de prudence lors de l'application de la cinétique des acides aminés du corps entier  pour estimer un tissu spécifique. La méthode courante basée sur le flux d'acides aminés entrant et sortant de la circulation est une autre problématique. Elle suppose que la vitesse d'absorption par les tissus, moins les taux d'oxydation des acides aminés, reflète la synthèse des protéines dans tout le corps. Cela nécessiterait que les pools d'acides aminés libres de tissus restent constants. Cependant, les pools d'acides aminés libres des tissus sont susceptibles de changer. Encore plus complexe est la détermination des taux de dégradation des protéines du corps entier dans un contexte post-repas. Ce taux sera fiable uniquement quand la quantité de protéines exogènes apparaissant dans la circulation est correctement évaluée. L'ingestion d'environ 50 g de protéines maximise l'équilibre en protéines du corps entier chez des hommes adultes en bonne santé après un exercice de type intermittent (évaluée par la technique des acides aminés indicatifs). En revanche, l'ingestion de 20 à 40 g de protéines de haute qualité est suffisante pour maximiser la réponse post-repas de la SPM chez de jeunes adultes en bonne santé au repos ou après un exercice de type résistance. Par conséquent, les athlètes déterminés à maximiser l'anabolisme dans les tissus musculaires et non musculaires peuvent envisager l'ingestion d'environ 50 g de protéines par repas.
 
3) Les taux de synthèse des protéines myofibrillaires reflètent-ils les modifications de la masse musculaire ?

Mitchell et al. n'ont observé aucune corrélation entre les taux de synthèse de protéines myofibrillaires aigus en post-exercice et l'hypertrophie musculaire observée après un entraînement prolongé de type résistance. L’évaluation a été faite dans les 6 heures suivant le premier entraînement. Une étude de suivi a évalué les taux de synthèse des protéines myofibrillaires au cours d'une période post-exercice plus prolongée (48 heures), à 3 semaines et à 10 semaines d'un programme d'entraînement type résistance. Aucune corrélation n'a été observée entre les protéines myofibrillaires et l’hypertrophie musculaire. Nonobstant, de fortes corrélations positives ont été observées entre les taux de synthèse de la protéine myofibrillaire et l'augmentation de la masse musculaire. L'entraînement initial a entraîné des dommages musculaires considérables, mais les dommages musculaires induits par l'exercice ont été atténués à 3 semaines d'entraînement et presque complètement absents à 10 semaines. Par conséquent, il semble que la réponse synthétique des protéines myofibrillaires à un seul exercice inhabituel puisse être une réponse aux dommages musculaires. Elle vise la réparation des tissus plutôt que l'hypertrophie musculaire. Après les premiers jours ou les premières semaines d'entraînement, les taux de synthèse de la protéine myofibrillaire après l'exercice peuvent refléter d’avantage les changements de la masse musculaire, c'est-à-dire l'hypertrophie. Dans ce cas, ce taux peut être prédictif de l’augmentation de la masse musculaire.

CONCLUSION

L'ingestion de 20 g de protéines de haute qualité et rapidement digestibles entraîne une stimulation presque maximale de la SPM au repos et pendant les premières heures de récupération suivant un exercice de type résistance du bas du corps. L'ingestion de protéines d'origine animale entraîne généralement une augmentation plus importante des taux de SPM que l'ingestion de protéines d'origine végétale. Cependant, l'ingestion de quantités plus importantes et / ou le mélange de différentes protéines dérivées de plantes peuvent éventuellement compenser les propriétés anaboliques plus faibles. L'ingestion de quantités relativement importantes (≥ 40 g) de protéines lentement digestibles peut entraîner une réponse prolongée de la SPM et peut être recommandée en cas de période longue jusqu'au prochain repas (≥ 6 h, par exemple une nuit de sommeil). Des preuves récentes suggèrent que les sources de protéines d'aliments entiers pourraient contenir des micronutriments susceptibles d'accroître encore la réponse à la SPM. La réponse anabolique à l'ingestion de protéines est atténuée lors d'une restriction de l'apport énergétique prolongé, lors d'une inutilisation musculaire ou chez les adultes plus âgés (en particulier les femmes plus âgées). L'ingestion de plus grandes quantités de protéines peut au moins en partie sauver la SPM lors d'une restriction énergétique prolongée ou du vieillissement, mais pas lors d'une non-utilisation musculaire. En conclusion, les recommandations nutritionnelles visant à maximiser la SPM par l'alimentation doivent être personnalisées pour chaque athlète.