Facteurs déterminants de l’utilisation des glucides et des lipides à l’effort.

Théorie du « CROSSOVER CONCEPT »

Jacques Mercier

FIBRE MUSCULAIRE CIRCULATION

phosphocréatine

créatine

ADP + Pi

ATP

ATPase de la myosine

GLYCOLYSE

CONTRACTION

PHOSPHORYLATION OXYDATIVE

acide lactique

protéines

lipides glucose glucose

oxygène

glycogène

Voies biochimiques de la production de l’ATP utilisé pendant la contraction du muscle

SUBSTRATS ENERGETIQUES (Homme 70 kg – 25 kg muscles)

Substrats Quantité Energie disponible (kg) (kj)

Triglycérides 12 446.500

Acides Aminés Libres 6 78.250

Glycogène (hépatique – Musculaire) 0,460 4252

Substrats circulants (Glucose, Acides gras) 0,023 420

ATP 0,076 5

PRODUCTION D’ATP par unité de substrat

ATP / mol. de substrat

Anaérobie : Glycogène 3 Glucose 2 Aérobie : Lactate 17 Glycogène CO2+H2O 37 Glucose 36 Acide gras libre 138

Lactate

UTILISATION DES GLUCIDES ET DES LIPIDES

Dépend

Intensité d’exercice Durée d’exercice Entraînement Sexe

Augmentation de l’utilisation des hydrates de carbone avec la puissance de l’exercice

FACTEURS DE VARIATION DE L’UTILISATION DES GLUCIDES (1)

Intensité de l’exercice

ü  ↑ captation de glucose ü  ↑ libération hépatique de glucose ü  ↑ déplétion glycogénique

0 5 10 15 20 25 30 40 55

1

2

3

4

5

mm

ol.l-

1

min

50w 100w 150w 200w 300w

Artère brachiale Veine fémorale

Évolution des concentrations sanguines en glucose lors d’un effort d’intensité croissante exécuté sur bicyclette ergométrique

Glucose sanguin

25 50 75 100 125 150

2

4

6

8

10

mm

oles

d’u

nité

s G

luco

syls

.kg-

1 .min

-1

(poi

ds fr

ais)

% VO2 max

Consommation du glycogène musculaire (quadriceps) lors d’exercices d’intensités croissantes sur cycle ergomètre.

Utilisation du Glycogène (Quadriceps)

FACTEURS DE VARIATION DE L’UTILISATION DES GLUCIDES (2)

Entraînement

ü  Maintien une glycémie plus élevée ü  Baisse plus faible de l’insuline ü  Réduction de l’ ↑ du glucagon et des catécholamines ü  ↑ Transporteur glucose (glut. 4) ü  ↑ Glyconéogénèse hépatique

FACTEURS DE VARIATION DE L’UTILISATION DES GLUCIDES (3)

ü  Contraction musculaire Ø  Glycogénolyse (AMPc indépendante)

ü  Recrutement des fibres II

ü  Hormones Ø  Noradrénaline : production hépatique de glucose Ø  Adrénaline : glycogénolyse

Lactate

UTILISATION DES LIPIDES

Ø  Triglycérides et Acides Gras Libres Ø  Oxydation uniquement

ü  Bon rendement : 1 Acide Gras libre → 138 ATP

ü  Processus développé dans les fibres I

ü  Réserves de lipides +++

ü  Epargne du glycogène

ü  Exercice de puissance faible mais de longue durée

Captation des Acides gras Libres Utilisation des Triglycérides

FACTEURS DE VARIATION DE L’OXYDATION DES LIPIDES (1)

Intensité et Durée de l’exercice

↑ durée ↓ intensité

200

400

600

800

1000

40min 90min 180min 240min Repos ___________Exercice ________

Captation Libération

µm

ol/m

in

Echange des AGL entre le milieu sanguin et le muscle squelettique en

activité

2

75% VO2 max 120 min

30 km 147 min

Repos Après effort

Trig

lycé

ride

s (qu

adri

ceps

) [m

M/k

g]

100 km 12 h

4

6

8

10

12

14

Teneur en TG (quadriceps) au cours d’épreuves de longue durée menées

chez l’homme

30% VO2max

FACTEURS DE VARIATION DE L’OXYDATION DES LIPIDES (2)

Entraînement ↑ Capacité à utiliser les lipides

ü  ↑ masse du réticulum mitochondrial ü  ↓ quotient respiratoire ü  Déplétion glycogénique moindre ü  ↓ catécholamines sanguines ü  ↑ enzymes oxydatives ü  ↓ lactate sanguin

FACTEURS DE VARIATION DE L’OXYDATION DES LIPIDES (3)

Sexe : Femme > Homme

ü  Quotient Respiratoire ü  Réponse Adrénergique ü  Déplétion Glycogénique

plus faibles

Femmes Hommes

150

250

350

450

550

650

750

Gly

coge

n (m

mol

.Kg-

1 )

PRE-EX POST-EX

ns

* 0.830

0.850

0.870

0.890

0.910

0.930

0.950

0.970

RE

R

0

100

200

300

400

500

600

700

Epi

néph

rine

(pom

l.l-1

)

0 30 60 90 P-15

Time (min)

*

Objectif :

NOTION DE « CROSSOVER CONCEPT » Brooks et Mercier 1994

Effets combinés de l’entraînement et de l’intensité de l’exercice sur l’utilisation des

glucides et des lipides

Réconcilier des divergences « apparentes » sur l’utilisation des substrats

Entraînement : Exercice 45% VO2 max → lipides +++ Exercice 75 % VO2 max → glucides +++

HYPOTHESE DE BASE DU « CROSSOVER CONCEPT »

Utilisation des substrats pendant l’exercice dépend du « Crossover » entre :

1.  L’utilisation accrue des glucides induite par l’augmentation de l’intensité de l’exercice.

2.  L’augmentation de l’oxydation des lipides induite par l’entraînement.

DEFINITION DU « CROSSOVER POINT »

1.  Puissance d’exercice à partir de laquelle l’énergie provenant de l’utilisation des glucides (oxydation, glycolyse, glycogénolyse) prédomine sur celle provenant de l’oxydation des lipides.

2.  A partir du « Crossover Point » toute augmentation de puissance entraîne une augmentation de la production d’énergie en provenance de l’utilisation des glucides et une baisse de celle provenant de l’oxydation des lipides.

« CROSSOVER CONCEPT » Brooks and Mercier 1994

(Brooks et Mercier, 1994)

Oxydation lipidique Utilisation glucidique

Intensité de l'exercice

Entraînement ä  capacité oxydative du muscle

ä  activité sympathique Recrutement fibres II

MECANISMES du « CROSSOVER »

↑ Intensité d’exercice

Entraînement

OXYDATION DES LIPIDES

GLYCOLYSE ET GLYCOGENOLYSE

+

+

-

-

« CROSSOVER CONCEPT »

(Brooks et Mercier, 1994)

Oxydation lipidique Utilisation glucidique

Intensité de l'exercice

SUJET ENTRAINE

« CROSSOVER CONCEPT »

Utilisation des glucides et des lipides à l’effort dépend des effets combinés de l’entraînement et de l’intensité de

l’exercice

↑ oxydation lipides ↓ dépendance des hydrates de carbone

Exercice sous maximal

CONCLUSION

Dépendance +++ des hydrates de carbone

Haute intensité d’exercice