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Nutrition et performance en sport : la science au bout de la fourchette

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Christophe Hausswirth

Chapitre 1. Nutrition : de l'entraînement à la compétition

Thème 1. Glucides, boissons énergétiques et performance : stratégies pour les sports olympiques

Asker Jeukendrup et Lindsay Baker

Résumé

L’apport en glucides (ou CHO) au cours de l’exercice est un facteur important de la performance dans les épreuves olympiques d’endurance d’une durée supérieure à 30 minutes. Bien que cette constatation puisse s’appliquer à de nombreuses activités sportives, ce tour d’horizon de la littérature existante s’intéressera particulièrement aux activités d’endurance et, dans une moindre mesure, aux activités intermittentes. Afin de répondre aux besoins en CHO des muscles actifs, il est possible de mettre en place une stratégie nutritionnelle individualisée en fonction de la durée et de l’intensité de l’exercice. Alors que les bienfaits des CHO sur la performance en endurance sont reconnus depuis les années 1980, leurs modalités d’ingestion (type et quantité optimale) n’ont été étudiées qu’au cours des dix dernières années. Les recherches réalisées entre 1980 et 1990 montrent que les CHO ingérés pendant l’exercice sont oxydés à un taux de 60 g.h-1. Ces CHO pourraient être divisés en deux catégories : ceux oxydés lentement, tels le fructose, le galactose et l’amidon insoluble ; ceux oxydés rapidement, tels le glucose, le sucrose, le maltose, les maltodextrines. Cependant, même avec des apports très importants en CHO, l’oxydation des CHO exogènes ne va pas au-delà de 250 Cal.h-1, alors que la dépense énergétique, dans de nombreuses activités, peut facilement dépasser 1 000 Cal.h-1. Il s’est alors avéré évident que l’absorption intestinale constituait le principal facteur limitant la fourniture des muscles actifs en CHO exogènes. Cette limitation peut être en partie surmontée par le recours à différents types de CHO transportables dont l’ingestion accélère l’absorption par l’intestin et l’oxydation (jusqu’à 105 g.h-1), ce qui permet d’améliorer la performance en endurance. Tout récemment, des études ont tenté de démontrer une relation de dose-réponse entre le taux d’oxydation des CHO exogènes et la performance ; elles ont suggéré que celle-ci pouvait être améliorée par une augmentation des apports. Selon ces études, une ingestion de 90 g.h-1 de CHO au cours d’efforts de plus de 2 h 30 permettrait d’obtenir le meilleur compromis entre praticité et effet ergogène. Il semble également possible d’accroître la capacité d’absorption de l’intestin en adoptant une ration riche en CHO. Certes, de nombreuses questions restent sans réponses, mais il est possible de développer plusieurs stratégies afin d’améliorer la fourniture en CHO et, par là même, la performance en endurance. Ces stratégies doivent aussi viser à maintenir un statut hydrique optimal (éviter une perte supérieure à 2 % de masse corporelle) afin de prévenir l’apparition de la fatigue.

Texte intégral

1. Introduction

1Il est établi, depuis un certain temps maintenant, que l’ingestion de CHO au cours de l’effort peut améliorer la performance. Initialement, on considérait que cette amélioration intervenait au cours d’efforts qui duraient deux heures ou plus. Plus récemment, on a constaté qu’elle pouvait également se produire au cours d’exercices plus courts et plus intenses, avec des mécanismes complètement différents. Dans la mesure où de nombreux sports olympiques se pratiquent sur une durée au moins égale à 30 minutes, nous tenterons de démontrer, dans cet exposé, les effets bénéfiques des CHO sur les résultats sportifs, d’apporter des recommandations pratiques et de présenter les fondements scientifiques.

2. Sollicitation physiologique et nutritionnelle de l’activité sportive

2Les sollicitations physiologiques générées par l’activité sportive influencent les besoins nutritionnels. La fourniture en énergie et le maintien d’une bonne hydratation sont, dans de nombreux sports, les deux enjeux probablement les plus importants. Au cours de la plupart des situations de compétition sportive, le glycogène musculaire et le glucose sanguin sont les principaux substrats pour les muscles en contraction (Romijn et al. 1993). Lors d’exercices prolongés, la fatigue éprouvée est souvent associée à une déplétion des réserves en glycogène musculaire, à une diminution de l’oxydation des CHO et/ou à une réduction des concentrations en glucose sanguin. On a constaté qu’une ingestion régulière de CHO permettant le maintien de leur oxydation constituait une stratégie effective pour retarder l’apparition de la fatigue.

3Outre la déplétion en glycogène, la déshydratation peut, elle aussi, altérer la performance en endurance (Sawka et al. 2007). La sudation intervient pour dissiper la chaleur générée durant l’exercice. L’enjeu nutritionnel, à ce niveau, est d’éviter une déshydratation importante (supérieure à 2 %) et, ce faisant, de contribuer à prévenir la fatigue (Shirreffs 2011). Cet enjeu est corroboré par les récentes recommandations du Collège américain de médecine du sport (ACSM) qui préconise d’éviter une déshydratation supérieure à 2 % de la masse corporelle et une ingestion de boisson excédant les pertes sudorales, pour prévenir tout risque d’hyponatrémie (Sawka 2007). Dans cet article, nous aborderons principalement les apports en CHO au cours de l’exercice.

3. Ingestion de glucides au cours de l’exercice et performance

4Généralement, au cours d’un effort supérieur à 2 heures, les effets des CHO sont, par nature, principalement métaboliques. Cependant, et même si les mécanismes exacts ne sont pas encore complètement compris, il est maintenant établi que l’ingestion de CHO en cours d’effort permet d’augmenter la capacité d’exercice et d’améliorer la performance (Jeukendrup 2008, 2010), notamment lorsque cet exercice est d’intensité élevée (supérieure à 75 % de la O2max) et qu’il dure relativement longtemps (environ une heure). On sait, à présent, que les mécanismes responsables de l’effet ergogène des CHO durant ce type d’exercices ne sont pas métaboliques, mais agissent davantage sur le système nerveux central. Le rinçage de la bouche avec de l’eau sucrée permet également d’obtenir une amélioration des performances (Jeukendrup et Chambers 2010). Les effets bénéfiques d’une absorption de CHO durant l’exercice ne seraient donc pas limités aux avantages métaboliques classiques, mais serviraient aussi de signaux positifs afférents, capables de modifier la commande motrice (Gant et al. 2010). Ces effets sont spécifiques des CHO et indépendants de la saveur (Chambers et al. 2009). Les récepteurs présents dans la cavité buccale ne sont pas encore clairement identifiés, de même que le rôle exact de différentes aires du cerveau. D’autres recherches s’avèrent donc encore nécessaires si l’on veut mieux comprendre les voies de détection et de transduction pour les CHO simples et complexes, et constater comment elles diffèrent d’une espèce à l’autre chez les mammifères et, plus particulièrement, comment elles interviennent chez les humains. Cependant, il a été démontré de façon concluante que les CHO étaient détectés dans la cavité buccale grâce à des récepteurs, et que ce mécanisme pouvait être relié à l’amélioration des performances (Jeukendrup et Chambers 2010). Les nouvelles recommandations doivent donc prendre en compte ces avancées (Fig. 1).

Figure 1 – Apport recommandé en hydrates de carbone en fonction de la durée d’exercice. Ces valeurs sont applicables à des athlètes de haut niveau et doivent être ajustées à la baisse pour des niveaux de pratique plus faibles.

Figure 1 – Apport recommandé en hydrates de carbone en fonction de la durée d’exercice. Ces valeurs sont applicables à des athlètes de haut niveau et doivent être ajustées à la baisse pour des niveaux de pratique plus faibles.

5Au vu des résultats ci-dessus, on peut déduire qu’il n’est pas nécessaire d’ingérer de grandes quantités de CHO au cours d’un exercice durant de 30 minutes à une heure : de petites quantités suffisent pour obtenir des effets profitables sur la performance. D’autant plus que, si l’ingestion complète d’une boisson ne présente pas de désavantage, il arrive pourtant que certains athlètes rencontrent des problèmes gastro-intestinaux à absorber de grandes quantités de liquides. Quant au rinçage de la bouche, plusieurs études s’accordent à montrer qu’il est tout autant bénéfique que l’ingestion complète d’une boisson riche en CHO (Fig. 1). En revanche, lorsque l’exercice est prolongé (2 heures ou plus), les CHO deviennent essentiels : dans ce cas, il est indispensable de les consommer et de ne pas se contenter d’un simple rinçage de bouche. De plus, comme nous le verrons, certains exercices prolongés requièrent même une augmentation des apports en CHO.

6Les différents CHO ingérés au cours de l’exercice peuvent être utilisés à différentes vitesses (Jeukendrup 2010) ; pourtant, jusqu’à une étude décisive (quoique discutée plus tard) parue en 2004 (Jentjens et al. 2004), on s’accordait à dire que les CHO ingérés au cours de l’exercice ne pouvaient être oxydés qu’à un taux maximum de 1 g.min-1 (60 g.h-1), et ce, indépendamment du type de CHO. C’est ce qui ressort des recommandations de l’ACSM selon lesquelles les athlètes effectuant un exercice d’endurance (supérieur à une heure) devaient ingérer entre 30 et 60g.h-1 de CHO (Sawka et al. 2007) ou 0,7g.kg.h-1 (Rodriguez 2009).

7L’oxydation des CHO exogènes est limitée par l’absorption intestinale. L’absorption du glucose s’effectue grâce un transporteur SGLT1 dépendant du sodium, qui se trouve saturé par un apport en CHO d’environ 60 g.h-1. Lorsque le glucose est ingéré à ce taux et qu’un autre CHO (fructose) utilisant un autre type de transporteur est absorbé simultanément, le taux d’oxydation peut facilement dépasser 1 g.min-1 (1,26 g.min-1) [Jentjens et al. 2004]. Une série d’études parues ultérieurement ont tenté de déterminer le taux maximal d’oxydation des CHO exogènes. Elles proposaient un taux d’ingestion ainsi que des types et des combinaisons de CHO variés. Toutes confirmèrent que les multiples CHO transportables conduisaient (et ce, jusqu’à 75 %) à des taux d’oxydation supérieurs à ceux obtenus avec les CHO utilisant uniquement le transporteur SGLT1 (Jeukendrup 2008, 2010). Il est intéressant de remarquer que de tels taux d’oxydation peuvent être atteints non seulement avec des CHO ingérés dans une boisson, mais également avec ceux absorbés sous forme de gel (Pfeiffer et al. 2010a) ou de barres énergétiques pauvres en lipides, protéines et fibres (Pfeiffer et al. 2010b).

4. Hydrates de carbone au cours de l’exercice et performance : dose-réponse

8Très peu de recherches ont étudié de façon vraiment rigoureuse l’impact, sur les résultats sportifs, de l’ingestion de CHO au cours de l’exercice. Beaucoup d’entre elles, anciennes, présentent en outre des problèmes méthodologiques importants qui limitent la possibilité d’établir une vraie relation de dose-réponse entre la quantité de CHO ingérés et la performance. D’entrée de jeu, il était admis que les athlètes avaient besoin d’une quantité minimale de CHO (probablement 20 g.h-1, selon une étude), mais aucune relation de dose-réponse n’était envisagée (Rodriguez et al. 2009).

-1 et al.2

9Au cours d’une étude portant sur une large cohorte de cyclistes, Smith et al. (2010) ont analysé la relation entre le taux d’ingestion des CHO et la performance chronométrée, afin d’identifier une gamme de taux d’ingestion de CHO susceptibles d’améliorer la performance. Cette étude, effectuée sur quatre sites de recherche, a réuni 51 cyclistes et triathlètes qui se sont soumis à quatre sessions d’exercices consistant en 2 heures de cyclisme à une intensité modérée à élevée. Au cours de ces exercices, douze boissons différentes (comprenant du glucose et du fructose dans des proportions de 2 pour 1) étaient comparées à douze doses différentes de CHO (de 10 à 120 g de CHO.h-1). Sur les quatre sites, un placebo artificiellement sucré, coloré et savoureux, mais ne contenant pas de CHO, était également fourni aux sujets testés. Les différentes boissons étaient présentées de manière aléatoire sur chaque site (trois sur chacun d’entre eux). Immédiatement après l’épreuve de cyclisme à charge constante, les participants devaient effectuer le plus rapidement possible une épreuve chronométrée de 20 km simulée par un ordinateur. L’ingestion des CHO améliorait de manière significative la performance selon une relation de dose-réponse, la plus grande amélioration constatée correspondant à un taux d’ingestion compris entre 60 et 80 g.h-1 de CHO. Sur la base des études mentionnées précédemment, des recommandations sur l’apport en CHO peuvent être formulées dans le cas d’exercices plus prolongés (supérieurs à 30 minutes) [Fig. 1].

10Il est important de noter que toutes les recommandations concernant l’apport en CHO au cours de l’exercice sont exprimées en grammes par heure d’exercice et ne sont pas rapportées à la masse corporelle. Puisque la quantité de CHO ingérée est indépendante de la masse corporelle ou de la masse musculaire, mais dépend de l’absorption et, à un certain degré, de l’intensité absolue de l’exercice (à de très faibles intensités d’exercice, des taux faibles de CHO peuvent aussi restreindre l’oxydation des CHO exogènes), les recommandations données aux athlètes doivent être exprimées en quantité absolue.

5. Entraîner l’intestin

11Dans la mesure où l’absorption des CHO limite l’oxydation des CHO exogènes et que l’oxydation de ces derniers semble liée à la performance, une stratégie potentielle serait, à l’évidence, d’augmenter la capacité d’absorption de l’intestin. Des données recueillies auprès d’athlètes laissent à penser que ce dernier est entraînable, et que les individus qui consomment régulièrement des CHO à l’entraînement ou au quotidien ont une capacité d’absorption augmentée. Une étude de Lambert et al. (2008) a notamment montré une amélioration du confort intestinal après des prises répétées d’une boisson riche en glucose-électrolytes au cours d’une course à pied. Il est également possible d’augmenter la mobilisation des transporteurs intestinaux des CHO : ainsi, on a pu observer un accroissement de l’expression des transporteurs protéiques pour les CHO chez des animaux dont la ration était enrichie en CHO (Ferraris 2001). Concernant les humains, cependant, les données ne sont pas assez nombreuses. Dans une récente étude, Cox et al. (2010) s’efforcent d’établir comment la modification de l’apport journalier en CHO pouvait affecter l’oxydation des substrats et, en particulier, l’oxydation des CHO exogènes : ces derniers se sont révélé supérieurs au terme d’un régime riche en CHO (la ration glucidique quotidienne était de 5 g.kg-1.j-1 auxquels était ajouté 1,5 g.kg-1 par heure d’exercice, fournis sous forme de complément en CHO durant l’entraînement). Selon cette étude, l’intestin est capable de s’adapter et cette faculté peut être utilisée comme une méthode pratique pour augmenter l’oxydation des CHO exogènes. Nous avons suggéré récemment que cela pouvait être particulièrement pertinent pour l’athlète d’endurance et pouvait même constituer un pré-requis pour la première personne qui briserait la barrière des deux heures au marathon.

6. Maintien de l’équilibre hydrique au cours de l’exercice

12Le meilleur moyen de prévenir la baisse de performance associée à la déshydratation est certainement de demander aux athlètes de se peser régulièrement pour mesurer les pertes liquidiennes durant l’entraînement et la compétition, et de boire suffisamment pour éviter une perte de plus de 2 % de masse corporelle. À part cela, il est difficile de donner des conseils précis à cause des différences entre les individus et de la variabilité des distances de courses, des profils, et des conditions environnementales. On signalera, toutefois, l’apport en sodium et en CHO dans les boissons sportives, généralement recommandé pour améliorer l’absorption de l’eau.

13Alors que les boissons hypertoniques tendent à ralentir l’absorption intestinale (Stellingwerff et Jeukendrup 2011) et que la densité énergétique est peut-être le facteur le plus important dictant le taux de la vidange gastrique (Noakes et al. 1991 ; Brouns et al. 1995), l’utilisation de divers CHO transportables peut aider à maintenir ce taux à un niveau élevé et améliorer la fourniture en liquides (Jeukendrup et Moseley 2010). Bien qu’il soit difficile de tirer des conclusions, presque toutes les études signalent qu’à ces niveaux d’apport (supérieurs à 1 g.min-1), la tolérance aux boissons contenant divers CHO transportables est bien meilleure que pour celles comportant un seul type de CHO.

14Pour résumer, nous dirons qu’il est important que soit conservé un équilibre entre le maintien du statut hydrique et la fourniture en CHO pour les muscles actifs. La vitesse d’absorption des liquides est étroitement liée à la concentration en CHO de la boisson ; si de fortes concentrations en CHO transportables perturbent la fourniture en liquides, leur multiplicité, au contraire, peut améliorer cette fourniture.

7. Précisions

15Asker Jeukendrup est employé à la société PepsiCo et est professeur spécialiste du métabolisme de l’exercice à l’Université de Birmingham (Royaume-Uni). Lindsay Baker est également employée à la société PepsiCo. Cette revue de la littérature reflète les positions des auteurs et peut ne pas être représentative du point de vue officiel de la société PepsiCo.

Bibliographie

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Auteurs

Phd. School of Sport and Exercise Sciences, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham, Royaume-Uni, Gatorade Sports Science Institute, Barrington IL, États-Unis

© INSEP-Éditions, 2012

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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