Quelles sont les influences du régime cétogène, riche en lipides et pauvre en glucides, sur le statut acido-basique des athlètes de haut niveau ?
Effets du régime cétogène sur le statut acido-basique des athlètes de haut niveau
Introduction
Le régime cétogène a au départ été utilisé dans le contexte de l’épilepsie et des stratégies de perte de poids. Plus récemment, on lui a trouvé un intérêt dans la nutrition sportive avec pour principe le fait que des apports glucidiques restreints et des niveaux élevés de corps cétoniques chez les individus sportifs entrainent des changements significatifs dans les substrats énergétiques utilisés pendant l’exercice sub-maximal afin d’échanger l’utilisation du glycogène pour celle des lipides. De nombreuses études ont montré que l’utilisation de ce régime à court comme à long terme entrainent des changements durables dans l’utilisation préférentielle des substrats de l’effort. Un des aspects les moins étudié de l’utilisation de ce régime cétogène est l’altération du statut acido-basique. Les régimes riches en acide gras augmenteraient l’acidité sanguine en raison de la stimulation de la lipolyse et de la libération de corps cétoniques. L’acidose métabolique est considérée comme délétère dans la mesure où elle peut causer des dommages au niveau des os et des muscles lorsque le calcium est libéré en réponse à un excès de protons. De petits changements dans le statut acido-basique peuvent entrainer des stress importants au niveau des systèmes tampons et un des facteurs importants de cet équilibre est l’alimentation. Les aliments sont caractérisés par leur Production endogène acide nette (NEAP). Il y aurait de potentielles implications pour les performances des athlètes dans la mesure où une alcalinité et des capacités tampons augmentées peuvent améliorer la performance et une réduction du pH musculaire ou sanguin peut être délétère pour la performance lors d’un exercice à haute intensité.
Objectif
Le but de cette étude est d’évaluer les changements à long terme du statuts acido-basique lors de régimes connus. Plus spécifiquement, les auteurs ont évalué les adaptations générées par la réalisation d’une diète cétogène ou par la périodisation de la disponibilité des glucides avant et après exercices sur des sportifs de haut niveau, et si les calculs à l’aide des NEAP permet de prédire ou d’expliquer certains changements.
Méthodes
Introduction
Le régime cétogène a au départ été utilisé dans le contexte de l’épilepsie et des stratégies de perte de poids. Plus récemment, on lui a trouvé un intérêt dans la nutrition sportive avec pour principe le fait que des apports glucidiques restreints et des niveaux élevés de corps cétoniques chez les individus sportifs entrainent des changements significatifs dans les substrats énergétiques utilisés pendant l’exercice sub-maximal afin d’échanger l’utilisation du glycogène pour celle des lipides. De nombreuses études ont montré que l’utilisation de ce régime à court comme à long terme entrainent des changements durables dans l’utilisation préférentielle des substrats de l’effort. Un des aspects les moins étudié de l’utilisation de ce régime cétogène est l’altération du statut acido-basique. Les régimes riches en acide gras augmenteraient l’acidité sanguine en raison de la stimulation de la lipolyse et de la libération de corps cétoniques. L’acidose métabolique est considérée comme délétère dans la mesure où elle peut causer des dommages au niveau des os et des muscles lorsque le calcium est libéré en réponse à un excès de protons. De petits changements dans le statut acido-basique peuvent entrainer des stress importants au niveau des systèmes tampons et un des facteurs importants de cet équilibre est l’alimentation. Les aliments sont caractérisés par leur Production endogène acide nette (NEAP). Il y aurait de potentielles implications pour les performances des athlètes dans la mesure où une alcalinité et des capacités tampons augmentées peuvent améliorer la performance et une réduction du pH musculaire ou sanguin peut être délétère pour la performance lors d’un exercice à haute intensité.
Objectif
Le but de cette étude est d’évaluer les changements à long terme du statuts acido-basique lors de régimes connus. Plus spécifiquement, les auteurs ont évalué les adaptations générées par la réalisation d’une diète cétogène ou par la périodisation de la disponibilité des glucides avant et après exercices sur des sportifs de haut niveau, et si les calculs à l’aide des NEAP permet de prédire ou d’expliquer certains changements.
Méthodes
Un modèle d’étude à l’aide de groupes parallèles non randomisés a été utilisé afin de déterminer les effets de 3 semaines de différents régimes (hyper-glucidique contrôle (HCHO) – hypoglucidique hyper-lipidique (LCHF) – périodisation de la disponibilité des glucides (PCHO)) sur l’équilibre acido-basique au repos et après des exercices d’intensité graduelle chez athlètes nationaux et internationaux pratiquant la marche rapide. Les calculs de NEAP sont réalisés à partir de rapport d’alimentation recueilli 48h avant chaque test. Les mesures du statuts acido-basique concernant la concentration sanguine de bicarbonate, le pH sanguin, la concentration sanguine de lactate sont réalisés à deux moments : au départ avant toute intervention et avec l’utilisation du régime habituel du participant et après 3 semaines de régime et d’entrainement pendant lesquelles l’alimentation est fournie aux participants. La cohorte comprenait 25 athlètes (18 hommes et 7 femmes) de haut niveau pratiquant la marche rapide.
Les athlètes ont suivi un programme d’entrainement monitoré et supervisé durant 3 semaines. Au sein des 12 entrainements hebdomadaires, 6 concernaient des sessions de marches rapides supervisées en groupe : 2 sessions longues de plus de 20km, une séance à haute intensité de répétitions de cycles de 6 minutes, un entrainement en montée sur 14km, et deux sessions de récupération d’intensité faible à modérée.
De plus, deux séances de renforcement et 3 séances de balnéothérapie ont été réalisées. Concernant les 3 modèles de régimes utilisés :
Le NEAP de l'apport alimentaire précédant les mesures pré et post test ont été calculé à partir des enregistrements diététiques du participant. Plusieurs algorithmes publiés ont été utilisés pour estimer la NEAP.
1. NEAP estimée (mEq/ jour) = (0,91 × protéine (g/ jour) - (0,57 × potassium (mEq/ jour) + 21 (NEAPF1).
2. NEAP estimée (mEq/ jour) = (54,5 × protéine (g/ jour) / potassium (mEq/ jour) - 10,2 (NEAPF2).
3. PNAE estimée (mEq/ jour) = charge potentielle d'acide rénal (PRAL) (mEq/ jour) + estimation des anions organiques urinaires (OAest).
Où PRAL : (mEq/ jour) = 0,488 × protéine (g/ jour) + 0,037 × phosphore (mg/ jour) - 0,021 × potassium (mg/ jour) - 0,026 × magnésium (mg/ jour) - 0,013 × calcium (mg/ jour) et OAest : (mEq/ jour) = (0,007184 × hauteur^0,725 × masse^0,425) × (41 / 1,73) (NEAPR).
Résultats
La VO2 max pré-intervention des participants était de 57,6 ± 4,6 mL.kg/min BM pour HCHO, 58,1 ± 3,3 mL pour PCHO et 61,1 ± 5,3 pour LCHF. Après l'intervention, la VO2max était de 58,3 ± 4,1, 60,2 ± 3,8 et 63,4 ± 4,1 mL.kg/min BM, respectivement. Dans chacun des trois groupes, il y avait une augmentation significative de VO2max par rapport aux mesures de base.
Au départ, il n’y avait pas de différence de pH sanguins entre les participants des 3 groupes et comme attendu, il y a eu une diminution significative du pH sanguins entre les mesure pré et post exercices pour les 3 groupes. Après le début de l’utilisation d’un des régimes, il n’y avait pas de différences en pré-exercices, mais lors des mesures à 2 minutes post-exercices, 4 minutes et 6 minutes, le pH était significativement plus bas pour le groupe PCHO en comparaison aux groupes HCHO et LCHF qui ne présentaient pas de différences significatives. (Figure 2)
Les participants ne présentaient pas de différences pré et post exercices en ce qui concerne la concentration sanguine de bicarbonate. Cependant, les auteurs ont observé une diminution significative de la concentration sanguine de bicarbonate entre les mesures pré et post exercices pour tous les participants. (Figure 3)
Il n'y avait pas de différences significatives de concentration sanguine de lactate entre les groupes au départ et à n’importe quel moment de mesure. Après l'intervention, il n'y avait pas de différences significatives entre les groupe. A 4 minutes après le test, le taux sanguin de lactate était significativement plus élevé pour le groupe PCHO que pour le LCHF sans différence entre le contrôle PCHO et HCHO. De même, la concentration sanguine de lactate était significativement plus élevé 6 min post-exercice avec PCHO par rapport à LCHF et il n'y avait pas de différence par rapport à HCHO. (Figure 4)
Il y avait des différences significatives entre NEAPF1, NEAPF2 et NEAPR. Pour tous les groupes, à la fois au début et après l'intervention, les valeurs du NEAPF1 étaient significativement plus élevées que celles du NEAPR, sans différence significative entre NEAPF2 et NEAPR (Tableau 3). Au départ, la NEAP était plus faible pour HCHO comparée au LCHF et il n'y avait pas de différence entre PCHO et LCHF. Après intervention, les valeurs NEAP sont restées inchangées pour le LCHF mais il y a eu une diminution significative pour le HCHO et PCHO. Après l'intervention, la NEAP était significativement plus élevée dans le LCHF comparé au témoin HCHO mais il n'y avait pas de différence pour le PCHO par rapport au HCHO. .
- HCHO : régime sportif traditionnel promouvant une disponibilité importante de glucides pour toutes les sessions d’entrainement : CHO : 8g/kg BM (60-65% des apports énergétiques), protéines : 1,8g/kg BM (15-20%), lipides : 20% des apports.
- PCHO : approche contemporaine de la nutrition sportive avec les mêmes apports énergétiques et macro nutritionnels que HCHO mais manipulés au sein de la journée afin de fournir une disponibilité en glucides lors de certains entrainements clés et de faibles disponibilités en CHO pour d’autres sessions
- LCHF : le populaire régime cétogène avec un apport glucidique faible et un apport lipidique élevé : CHO <50g/day, protéines : 1,8g/kg/j (15-20%) et lipides 75 à 80%.
Le NEAP de l'apport alimentaire précédant les mesures pré et post test ont été calculé à partir des enregistrements diététiques du participant. Plusieurs algorithmes publiés ont été utilisés pour estimer la NEAP.
1. NEAP estimée (mEq/ jour) = (0,91 × protéine (g/ jour) - (0,57 × potassium (mEq/ jour) + 21 (NEAPF1).
2. NEAP estimée (mEq/ jour) = (54,5 × protéine (g/ jour) / potassium (mEq/ jour) - 10,2 (NEAPF2).
3. PNAE estimée (mEq/ jour) = charge potentielle d'acide rénal (PRAL) (mEq/ jour) + estimation des anions organiques urinaires (OAest).
Où PRAL : (mEq/ jour) = 0,488 × protéine (g/ jour) + 0,037 × phosphore (mg/ jour) - 0,021 × potassium (mg/ jour) - 0,026 × magnésium (mg/ jour) - 0,013 × calcium (mg/ jour) et OAest : (mEq/ jour) = (0,007184 × hauteur^0,725 × masse^0,425) × (41 / 1,73) (NEAPR).
Résultats
La VO2 max pré-intervention des participants était de 57,6 ± 4,6 mL.kg/min BM pour HCHO, 58,1 ± 3,3 mL pour PCHO et 61,1 ± 5,3 pour LCHF. Après l'intervention, la VO2max était de 58,3 ± 4,1, 60,2 ± 3,8 et 63,4 ± 4,1 mL.kg/min BM, respectivement. Dans chacun des trois groupes, il y avait une augmentation significative de VO2max par rapport aux mesures de base.
Au départ, il n’y avait pas de différence de pH sanguins entre les participants des 3 groupes et comme attendu, il y a eu une diminution significative du pH sanguins entre les mesure pré et post exercices pour les 3 groupes. Après le début de l’utilisation d’un des régimes, il n’y avait pas de différences en pré-exercices, mais lors des mesures à 2 minutes post-exercices, 4 minutes et 6 minutes, le pH était significativement plus bas pour le groupe PCHO en comparaison aux groupes HCHO et LCHF qui ne présentaient pas de différences significatives. (Figure 2)
Les participants ne présentaient pas de différences pré et post exercices en ce qui concerne la concentration sanguine de bicarbonate. Cependant, les auteurs ont observé une diminution significative de la concentration sanguine de bicarbonate entre les mesures pré et post exercices pour tous les participants. (Figure 3)
Il n'y avait pas de différences significatives de concentration sanguine de lactate entre les groupes au départ et à n’importe quel moment de mesure. Après l'intervention, il n'y avait pas de différences significatives entre les groupe. A 4 minutes après le test, le taux sanguin de lactate était significativement plus élevé pour le groupe PCHO que pour le LCHF sans différence entre le contrôle PCHO et HCHO. De même, la concentration sanguine de lactate était significativement plus élevé 6 min post-exercice avec PCHO par rapport à LCHF et il n'y avait pas de différence par rapport à HCHO. (Figure 4)
Il y avait des différences significatives entre NEAPF1, NEAPF2 et NEAPR. Pour tous les groupes, à la fois au début et après l'intervention, les valeurs du NEAPF1 étaient significativement plus élevées que celles du NEAPR, sans différence significative entre NEAPF2 et NEAPR (Tableau 3). Au départ, la NEAP était plus faible pour HCHO comparée au LCHF et il n'y avait pas de différence entre PCHO et LCHF. Après intervention, les valeurs NEAP sont restées inchangées pour le LCHF mais il y a eu une diminution significative pour le HCHO et PCHO. Après l'intervention, la NEAP était significativement plus élevée dans le LCHF comparé au témoin HCHO mais il n'y avait pas de différence pour le PCHO par rapport au HCHO. .
Discussion
La principale conclusion de cette étude est que l’utilisation d’un régime cétogène à faible teneur en glucides et haute teneur en graisses sur une période de trois semaines n'avait aucune influence sur les indices sanguins du statut acido-basique au repos ou associés à l'exercice malgré des changements dans la production nette d'acide endogène de l'alimentation.
Les résultats de cette étude contrastent avec les études antérieures, où les régimes faibles en glucides et riches en graisses étaient associés à une diminution du pH sanguin au repos et de la concentration sanguine de bicarbonate. Cependant, il existe plusieurs différences importantes entre notre étude et celles menées précédemment. Notre étude concernait des athlètes de haut niveau, alors que les participants aux études précédentes étaient en bonne santé mais non entrainés. De plus, l'intervention diététique a été appliquée pendant 21 jours dans la présente étude, comparativement aux interventions aiguës (trois ou quatre jours) ce qui laisse suffisamment de temps pour neutraliser les acides par les systèmes tampons sanguins et tissulaires, éliminé par les voies respiratoires ou rénales.
Les compétitions de marche exigent des efforts soutenus à haute vélocité et les athlètes maintiennent un pourcentage élevé de fréquence cardiaque maximale tout au long des courses. Les séances d'entraînement intensif sont une composante importante des programmes d'entraînement des marcheurs. En effet, la preuve de l'intensité de plusieurs des séances d'entraînement hebdomadaires dans la présente étude a été fournie par des observations de concentrations de lactate sanguin après l'exercice aussi élevées que 19,2 mmol·L-1 après la session prescrite de répétitions de 1 km sur 6 minutes. Ces séances d'entraînement sont susceptibles de contribuer à l’adaptation des capacités tampons, en particulier dans le muscle squelettique. En effet, la capacité tampon chez les athlètes est généralement plus adaptée que chez les individus non entraînés ce qui peut expliquer pourquoi nous n'avons pas observé de différences post-intervention dans le statut acide-base au repos entre les participants des groupes LCHF et PCHO ou HCHO, malgré des élévations de la concentration en corps cétoniques dans le groupe LCHF.
Bien que certaines différences dans le pH sanguin après l'exercice soient évidentes à la suite d'une manipulation prolongée de macronutriments, cela peut simplement refléter des différences dans la capacité de travail. Plus précisément, le pH sanguin après l'exercice était plus bas, tandis que le taux sanguin de lactate était plus élevé à la suite du PCHO, comparativement au LCHF. Cependant, le groupe PCHO de cette étude a effectué plus de travail pendant le test d'effort post-intervention, avec une durée moyenne de test de 17,6 min pour PCHO, contre 15,8 min pour LCHF, et les performances de course ont été altérées dans le groupe LCHF. Une diminution similaire de la [La-] sanguine associée à une capacité de travail altérée a été rapportée chez des athlètes d'élite d'un calibre et d'un statut d'entraînement similaires à la présente étude.
Dans cette étude, nous avons observé une plus grande NEAP post-intervention avec LCHF, par rapport à PCHO et HCHO. Le fait qu'une tendance similaire n'a pas été observée dans la concentration de bicarbonate de sang ou le pH sanguin après l'intervention, malgré une augmentation de la concentration de corps cétonique, pouvant contribuer à l'acidose dans le groupe LCHF, pourrait fournir une preuve indirecte de la capacité tampon bien développée des athlètes de haut niveau dans la présente étude. Cette observation suggère que les calculs NEAP peuvent être peu applicables aux athlètes hautement entraînés.
Conclusion
Nos résultats indiquent qu'une manipulation prolongée de la consommation de macronutriments est peu susceptible d'influencer le statut acido-basique de l’athlète de haut niveau. Il est donc peu probable que les conséquences d'un régime cétogène à faible teneur en hydrates de carbone soient dues aux perturbations du statut acido-basique, un système étroitement régulé par l'interaction du sang et des tissus, ainsi que par les systèmes respiratoire et rénal.
Article original
Chronic Ketogenic low carbohydrate high fat diet has minimal effects on acid-base status in elite athletes. Amelia J. Carr et Al. Nutrients, January 2018, doi:10.3390/nu10020236
Références
La principale conclusion de cette étude est que l’utilisation d’un régime cétogène à faible teneur en glucides et haute teneur en graisses sur une période de trois semaines n'avait aucune influence sur les indices sanguins du statut acido-basique au repos ou associés à l'exercice malgré des changements dans la production nette d'acide endogène de l'alimentation.
Les résultats de cette étude contrastent avec les études antérieures, où les régimes faibles en glucides et riches en graisses étaient associés à une diminution du pH sanguin au repos et de la concentration sanguine de bicarbonate. Cependant, il existe plusieurs différences importantes entre notre étude et celles menées précédemment. Notre étude concernait des athlètes de haut niveau, alors que les participants aux études précédentes étaient en bonne santé mais non entrainés. De plus, l'intervention diététique a été appliquée pendant 21 jours dans la présente étude, comparativement aux interventions aiguës (trois ou quatre jours) ce qui laisse suffisamment de temps pour neutraliser les acides par les systèmes tampons sanguins et tissulaires, éliminé par les voies respiratoires ou rénales.
Les compétitions de marche exigent des efforts soutenus à haute vélocité et les athlètes maintiennent un pourcentage élevé de fréquence cardiaque maximale tout au long des courses. Les séances d'entraînement intensif sont une composante importante des programmes d'entraînement des marcheurs. En effet, la preuve de l'intensité de plusieurs des séances d'entraînement hebdomadaires dans la présente étude a été fournie par des observations de concentrations de lactate sanguin après l'exercice aussi élevées que 19,2 mmol·L-1 après la session prescrite de répétitions de 1 km sur 6 minutes. Ces séances d'entraînement sont susceptibles de contribuer à l’adaptation des capacités tampons, en particulier dans le muscle squelettique. En effet, la capacité tampon chez les athlètes est généralement plus adaptée que chez les individus non entraînés ce qui peut expliquer pourquoi nous n'avons pas observé de différences post-intervention dans le statut acide-base au repos entre les participants des groupes LCHF et PCHO ou HCHO, malgré des élévations de la concentration en corps cétoniques dans le groupe LCHF.
Bien que certaines différences dans le pH sanguin après l'exercice soient évidentes à la suite d'une manipulation prolongée de macronutriments, cela peut simplement refléter des différences dans la capacité de travail. Plus précisément, le pH sanguin après l'exercice était plus bas, tandis que le taux sanguin de lactate était plus élevé à la suite du PCHO, comparativement au LCHF. Cependant, le groupe PCHO de cette étude a effectué plus de travail pendant le test d'effort post-intervention, avec une durée moyenne de test de 17,6 min pour PCHO, contre 15,8 min pour LCHF, et les performances de course ont été altérées dans le groupe LCHF. Une diminution similaire de la [La-] sanguine associée à une capacité de travail altérée a été rapportée chez des athlètes d'élite d'un calibre et d'un statut d'entraînement similaires à la présente étude.
Dans cette étude, nous avons observé une plus grande NEAP post-intervention avec LCHF, par rapport à PCHO et HCHO. Le fait qu'une tendance similaire n'a pas été observée dans la concentration de bicarbonate de sang ou le pH sanguin après l'intervention, malgré une augmentation de la concentration de corps cétonique, pouvant contribuer à l'acidose dans le groupe LCHF, pourrait fournir une preuve indirecte de la capacité tampon bien développée des athlètes de haut niveau dans la présente étude. Cette observation suggère que les calculs NEAP peuvent être peu applicables aux athlètes hautement entraînés.
Conclusion
Nos résultats indiquent qu'une manipulation prolongée de la consommation de macronutriments est peu susceptible d'influencer le statut acido-basique de l’athlète de haut niveau. Il est donc peu probable que les conséquences d'un régime cétogène à faible teneur en hydrates de carbone soient dues aux perturbations du statut acido-basique, un système étroitement régulé par l'interaction du sang et des tissus, ainsi que par les systèmes respiratoire et rénal.
Article original
Chronic Ketogenic low carbohydrate high fat diet has minimal effects on acid-base status in elite athletes. Amelia J. Carr et Al. Nutrients, January 2018, doi:10.3390/nu10020236
Références
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