Les effets détaillés du sport sur le métabolisme

En utilisant un système qui analyse des échantillons de sang avec un détail sans précédent, une équipe, dirigée par des chercheurs de l’Hôpital Général du Massachusetts, a développé la première “photo instantanée chimique” des effets métaboliques de l’exercice. Leurs résultats, publiés dans Science Translational Medicine [1], pourraient améliorer notre compréhension des effets physiologiques du sport, et conduire vers de nouveaux traitements pour les maladies cardiovasculaires et le diabète.

“Nous avons découvert de nouvelles signatures métaboliques qui distinguent clairement les individus en forme physiquement des individus qui le sont moins pendant leur séance de sport” dit le Dr Gregory Lewis, auteur de l’article. “Ces résultats ont des implications pour le développement de programmes d’entrainement optimaux, et dans l’évaluation de la forme physique, tout comme dans le cadre du développement de suppléments nutritionnels afin d’augmenter la performance athlétique.”

Les effets bénéfiques du sport sur la santé, comme la réduction du risque de maladie cardiovasculaire, les attaques et le diabète de type 2, sont bien connus, mais les mécanismes biologiques sous-jacents à ces effets sont peu connus. Des enquêtes passées sur les changements dus au sport sur les métabolites, les molécules biologiques produites dans des quantités souvent éphémères, se sont concentrées sur les quelques molécules mesurées par la plupart des laboratoires médicaux.

En utilisant un système de spectrométrie de masse, qui décrit près de 200 métabolites en une fois, l’équipe de recherche a analysé des échantillons de sang pris sur des participants en bonne santé avant, immédiatement après et une heure après des tests sportifs qui duraient environ 10 minutes.

Les changements associés au sport étaient perçus sur plus de 20 métabolites, reflétant le processus des sucres, des graisses et des acides aminés comme carburant, tout comme l’utilisation de l’ATP par le corps, la source principale d’énergie cellulaire.

Plusieurs modifications impliquaient des voies métaboliques qui n’étaient pas encore associées à l’exercice, comme des augmentations de la niacinamide, un dérivé de vitamine connu pour augmenter la libération de l’insuline, une autre expérience qui a analysé des échantillons pris en différents endroits vasculaires a indiqué que la plupart des modifications de métabolites étaient générées dans les muscles en exercice, bien que certains apparaissaient dans tout le corps. Dans les deux expériences, plusieurs modifications métabolites persistaient 60 minutes après que l’exercice ait cessé.

Dans une expérience réalisée pour évaluer les effets prolongés de l’exercice, des échantillons sanguins ont été prélevés avant et après une course à pieds sur 25 coureurs de marathon. Des changements étendus sur plusieurs métabolites, certains différents de ceux produits par l’exercice bref, ont été perçus dans les échantillons après la course.

Des indicateurs d’une augmentation du métabolisme des graisses, du glucose et d’autres hydrates de carbone se sont élevés en réponse à l’exercice bref et prolongé à la fois. Mais chez les marathoniens, les niveaux d’acides aminés ont chuté significativement, reflétant leur utilisation des acides aminés comme carburant pour maintenir des niveaux de glucose adéquats durant un exercice prolongé.

Les chercheurs ont aussi analysé comment ces changements des métabolites étaient associés au niveau de forme physique des participants, déterminés par la consommation d’oxygène à court terme et le temps que les coureurs de marathon ont mis pour terminer la course. Ils ont trouvé que plusieurs modifications, y compris celles reflétant une augmentation du métabolisme des graisses, étaient plus prononcées chez les participants les plus en forme physiquement.

En poursuivant dans l’idée que les métabolites qui augmentent en réponse à l’exercice agissent sur des voies impliquées dans la respiration cellulaire et l’utilisation du glucose, les enquêteurs ont appliqué différentes combinaisons de métabolites à des cultures de cellules. Ils ont trouvé qu’une combinaison de cinq molécules augmentait l’expression de nur77, un gène ayant récemment montré réguler les niveaux de glucose et le métabolisme des graisses, en faisant une cible de traitement possible pour la combinaison des facteurs de risque cardiovasculaires connus comme le syndrome métabolique.

“Nos résultats ont des implications dans le développement de diagnostics pour suivre et améliorer la performance athlétique, et pour des interventions visant à réduire les effets du diabète sur le cœur, en améliorant l’empreinte métabolique du patient”, explique le Dr Robert Gerszten.