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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 4. Besoins nutritionnels pour l’entraînement en moyenne altitude

Charles-Yannick Guezennec et Fabienne Durand

Résumé

Lors d’un entraînement en moyenne altitude, adapter la nutrition est primordial pour obtenir un maximum de bénéfices. Cette nutrition doit suivre deux principes qui sont, d’une part, le respect des bases de l’alimentation d’un sportif (en fonction de son type de pratique et de son âge) et, d’autre part, l’adaptation aux besoins alimentaires spécifiques imposés par l’entraînement en moyenne altitude.
Il est aujourd’hui bien établi que l’activité physique intense en altitude peut modifier la composition corporelle. Ce phénomène se traduit principalement par une diminution de la masse musculaire, mais aussi par une réduction de la masse grasse, phénomène pratiquement constant dans le cas d’expositions prolongées à des altitudes supérieures à 3 000 m. Des entraînements physiques particulièrement intenses ou prolongés pouvant abaisser le seuil d’apparition de la perte de poids à des altitudes comprises entre 1 800 et 2 000 m, la majorité des centres d’entraînement des disciplines olympiques se situent à ces altitudes.
La première mesure à adopter pour suivre l’adéquation des apports alimentaires aux besoins des athlètes s’entraînant à ces altitudes sera de mesurer régulièrement l’évolution de la composition corporelle.
Un des mécanismes de cette perte de poids est la modification du comportement alimentaire : l’appétit est diminué, surtout après les séances d’entraînement intense, phénomène qui peut dégrader la qualité de la récupération. De fait, la réussite sportive en altitude dépend étroitement du statut nutritionnel des sujets. Il est donc indispensable de fournir des aliments dont le goût et la composition combattent la diminution de l’appétit et permettent une bonne récupération.
Par ailleurs, l’entraînement en altitude peut être responsable d’une augmentation des infections respiratoires banales de l’athlète soumis à une activité intense. Il a été toutefois démontré que cet inconvénient pouvait être prévenu par une augmentation de l’apport calorique et un apport glucidique systématique dans la phase de récupération.
On sait par ailleurs que l’altitude, en elle-même, peut détériorer la qualité du sommeil, d’où, souvent, une diminution de l’effet positif de ce type d’entraînement. L’horaire et la nature des repas doivent donc être pensés pour faciliter l’apparition du sommeil.

Texte intégral

1. L’entraînement en altitude

1Depuis les Jeux olympiques de Mexico, de nombreuses études ont été conduites sur l’entraînement en moyenne altitude. Si certaines conclusions sont indiscutables, d’autres restent encore débattues.

2Pour éclairer ce débat, il faut partir des hypothèses initiales reposant sur les effets physiologiques connus de l’adaptation à la moyenne altitude. De fait, il est bien établi que l’ensemble des systèmes du transport de l’oxygène (depuis l’air ambiant jusqu’à la cellule musculaire) s’adapte pour augmenter l’apport d’oxygène aux différents tissus. La montée en altitude provoque en effet plusieurs modifications des caractéristiques physiques de l’environnement. La principale est une diminution progressive de la pression barométrique qui a pour conséquence une diminution de la pression partielle de l’oxygène dans l’air ambiant. Tandis que le pourcentage d’oxygène dans l’air inspiré reste constant (autour de 21 %), la pression partielle d’oxygène diminue selon la même loi que la pression barométrique.

3Les effets physiologiques de l’altitude sont corrélés avec le niveau de l’hypoxie et la durée de l’exposition. Un des éléments les plus facilement mesurables, et qui permet d’évaluer le niveau d’hypoxie subi par l’organisme, est la mesure de la saturation de l’hémoglobine en oxygène (SaO2).La réponse à l’hypoxie met en effet en jeu des mécanismes qui tendent à limiter la réduction de l’apport tissulaire en oxygène. À court terme, l’organisme va rapidement réagir, en augmentant le débit ventilatoire et le débit cardiaque, afin d’augmenter l’apport d’oxygène aux tissus. Mais, malgré ces phénomènes réactionnels, la diminution de la disponibilité de l’oxygène en altitude entraîne une diminution de la consommation maximale d’oxygène : selon les données théoriques, la O2max diminue à partir de 1 500 m d’altitude ; à partir de ce seuil, la réduction est de 2 à 3 % par élévation de 300 m (Terrados et al. 1992). Chez des athlètes très entraînés en endurance, la diminution de la O2max est même perceptible dès 600 m d’altitude (Gore et al. 1996), et certains d’entre eux, ceux dont les O2max sont particulièrement élevées, présentent une désaturation artérielle en oxygène lors de l’effort maximal au niveau de la mer : ce phénomène a été désigné sous le terme d’hypoxémie induite par l’exercice (HIE). Chez ces derniers, le pourcentage de chute de la O2max est plus élevé en altitude, l’environnement hypoxique semblant potentialiser la HIE (Durand et Estripeau 2011) [Fig. 1], Par conséquent, dès que l’athlète est exposé à l’altitude du lieu du stage, généralement supérieure à 2 000 m, ses possibilités aérobies sont systématiquement limitées. Il faut donc tenir compte de cette contrainte dans la planification de l’entraînement. Toutefois, la prolongation de l’exposition à l’altitude induit des phénomènes d’adaptation à plus long terme qui modifient certaines propriétés structurales de l’organisme, afin d’améliorer le transport et l’utilisation de l’oxygène.

Figure 1 – Évolution de la saturation sanguine en O2 lors d’une épreuve maximale réalisée en plaine et à 1 850 m par des triathlètes.

Figure 1 – Évolution de la saturation sanguine en O2 lors d’une épreuve maximale réalisée en plaine et à 1 850 m par des triathlètes.

* : différence significative entre les deux conditions (P < 0,05) ;
** : différence significative avec le repos dans la même condition (P < 0,01) ;
*** : idem (P < 0,001) ;
**** : différence significative entre les deux conditions (P < 0,05).
D’après Durand et Estripeau (2011).

2. Intérêt de l’entraînement en altitude

4Ces éléments, mis en évidence dans les années 1970, laissaient supposer que les adaptations pouvaient augmenter la capacité aérobie en altitude (ou lors du retour en plaine) et, ainsi, favoriser la performance. Or, il est aujourd’hui parfaitement établi qu’il faut vivre et s’entraîner en altitude pour réaliser des performances en altitude.

5L’autre domaine d’application est la possibilité d’une amélioration des performances au niveau de la mer après un entraînement en altitude. L’hypothèse d’une augmentation de la O2max à la suite d’un stage d’entraînement en altitude repose principalement sur le fait que ce type de préparation est susceptible d’améliorer la capacité de transport de l’O2 dans le sang. Ce domaine a fait l’objet de nombreux travaux, mais les résultats sont assez souvent contradictoires. Une revue de question récente permet de comprendre la disparité des réponses à l’altitude (voir revue de question, De Paula et Niebauer 2010) qui varient considérablement d’un athlète à l’autre. L’entraînement en altitude serait bénéfique à certains sportifs, alors qu’il serait inefficace, voire préjudiciable à d’autres. Parmi les nombreux facteurs pouvant expliquer cette variabilité, on peut évoquer le rôle de la nutrition, dans la mesure où les besoins nutritionnels et les comportements alimentaires sont modifiés en altitude, à cause des phénomènes métaboliques d’adaptation à l’exercice musculaire en altitude. Si de nombreuses études ont été réalisées pour déterminer les besoins nutritionnels lors d’expéditions en haute altitude, les besoins des sportifs olympiques, lors d’entraînements en moyenne altitude, ont fait l’objet de beaucoup moins de travaux, à tel point que l’on est souvent obligé d’inférer à partir des données obtenues en haute altitude pour établir des recommandations portant sur l’entraînement en moyenne altitude. Pour autant, un argument étaie ce possible transfert des données d’une situation à l’autre : pour les intensités d’effort élevées, le niveau de désaturation en moyenne altitude est plus important chez les athlètes que chez les sédentaires (Woorons et al. 2005). Cette donnée appuie l’idée que l’entraînement intense, à environ 2 000 m, peut produire chez ces sujets des phénomènes métaboliques observés à plus haute altitude. Cela est d’autant plus vrai si l’entraînement en altitude s’adresse à des athlètes qui ont une HIE au niveau de la mer. En effet, comme nous l’avons dit, l’amplitude de la désaturation en altitude est de fait potentialisée par l’environnement hypoxique, et les contraintes physiologiques sont alors comparables à celles qui s’exercent en haute altitude, même si l’athlète est en moyenne altitude (Durand et Estripeau 2011).

3. Adaptations sanguines

6Le premier phénomène est une augmentation de la concentration des érythrocytes et de l’hémoglobine ; rapide les premiers jours, puis plus lente, cette évolution peut s’étendre sur plusieurs mois et même plusieurs années (Berglund 1992). Ces variations du nombre des globules rouges et de l’hémoglobine sont d’autant plus marquées que l’altitude est élevée, mais il existe aussi une variabilité interindividuelle.

7La polyglobulie d’altitude est la conséquence d’une hyperactivité érythropoïétique sous l’influence de la sécrétion accrue d’érythropoïétine (EPO). Une exposition à une altitude supérieure à 1 600 ou 1 800 m est nécessaire pour stimuler l’érythropoïèse. La polyglobulie liée à la prolongation du séjour en altitude présente un avantage, dans la mesure où elle améliore le transport de l’oxygène en altitude et lors du retour en plaine. Une partie de la différence entre bons et mauvais « répondeurs » à l’entraînement en altitude semble s’expliquer par la capacité individuelle à augmenter la masse sanguine (Chapman et al. 1998). Pour cela, les apports nutritionnels en fer jouent un rôle déterminant. Les données de Stray-Gundersen (1992) ont en effet montré qu’une déficience du statut en fer, avant un stage en altitude, ne permettait pas la stimulation de l’érythropoïèse. À l’inverse, les bons « répondeurs », ceux dont les performances augmentaient lors du stage en altitude, étaient ceux qui présentaient de bonnes réserves en fer. Il est donc bien démontré que la disponibilité du fer de l’organisme est un facteur indispensable à l’augmentation de la masse totale des globules rouges en réponse à l’entraînement en altitude. Par contre, l’augmentation des hématies peut présenter un inconvénient, car elle contribue à accentuer la viscosité sanguine, phénomène encore renforcé par une diminution de la déformabilité des globules rouges sous l’effet de l’hypoxie. Or, la baisse de la disponibilité en oxygène modifie le métabolisme érythrocytaire, principalement au niveau du métabolisme glucidique, et rend les membranes érythrocytaires plus rigides. Il en résulte une augmentation des résistances vasculaires, ce qui constitue un facteur d’augmentation du travail du cœur. Deux mesures nutritionnelles permettent de limiter ces conséquences néfastes pour la performance :

  • l’hydratation, qui doit être importante pour augmenter le volume plasmatique

  • l’apport en acides gras polyinsaturés, capables de rendre les membranes des globules rouges plus fluides ; cette mesure nutritionnelle a été démontrée pour des exercices en hypoxie intermittente à 3 000 m (Guézennec et al. 1989) [Fig. 2].

8De nombreux travaux ont montré que le rapport entre les acides gras saturés et polyinsaturés, au sein des différentes membranes cellulaires, influençait la fluidité de ces membranes. Il est donc possible de diminuer les conséquences néfastes de l’hypoxie d’altitude sur la rhéologie sanguine par une modulation des apports en lipides insaturés.

Figure 2 – Variations de l’index de filtration des érythrocytes chez des sujets soumis à une supplémentation en acides gras poly-insaturés (AGPI), avant ou après 1 heure d’un exercice réalisé en normoxie ou en hypoxie (à 3 000 m). Les valeurs sont des moyennes (± écart type).

Figure 2 – Variations de l’index de filtration des érythrocytes chez des sujets soumis à une supplémentation en acides gras poly-insaturés (AGPI), avant ou après 1 heure d’un exercice réalisé en normoxie ou en hypoxie (à 3 000 m). Les valeurs sont des moyennes (± écart type).

* : différence avec les valeurs mesurées en normoxie (P < 0,05).
D’après Guézennec et al. (1989).

4. Adaptations tissulaires et métaboliques

4.1 Adaptations musculaires

9Il est bien établi aujourd’hui que l’ensemble des adaptations structurales et métaboliques dépendent d’un même facteur régulateur, l’Hypoxia-Inducible Factor (HIF), facteur de transcription considéré comme un capteur de l’oxygénation tissulaire (Semenza 2004) qui agit de façon coordonnée sur la régulation des gènes codant pour les structures musculaires et les fonctions métaboliques.

10À l’étage musculaire, où se situe la principale utilisation de l’oxygène à l’effort, plusieurs adaptations structurales se produisent en fonction de la durée et de l’intensité de l’exposition à l’altitude. Elles aboutissent à une augmentation du nombre des mitochondries et de la densité du réseau capillaire périmusculaire, ce qui favorise l’apport et l’extraction de l’oxygène (Flueck 2010). Lors d’une exposition prolongée à la haute altitude, on observe une diminution de la surface des fibres musculaires, ce qui améliore la diffusion de l’oxygène vers la machinerie métabolique des muscles. Cette adaptation de l’apport d’oxygène au sein de la machinerie métabolique du muscle s’accompagne d’un inconvénient majeur : la diminution de la force musculaire. La perte de masse maigre, observée lors des expéditions en haute altitude, est un des facteurs qui limitent cette chute de force. Par ailleurs, l’exposition à la haute altitude produit une négativation de la balance azotée, en dehors même d’une restriction des apports alimentaires, qui sera abordée plus loin, cette orientation métabolique résultant d’une réelle dégradation des protéines musculaires (Chaudhary et al. 2012).

11L’analyse globale des voies de synthèses protéiques par les techniques de protéomique révèle que c’est l’ensemble des processus de synthèse des protéines musculaires qui est diminué lors de l’exposition à des altitudes supérieures à 4 000 m (Flueck 2009). La réalité de cette perte de masse musculaire a soutenu l’intérêt d’une définition des apports optimum en protéines dans ce type de situation. Une étude menée sur un modèle animal exposé à la haute altitude n’a pas permis de vérifier l’efficacité d’un apport élevé en protéines sur la préservation de la masse musculaire (Bigard et al. 1996b), mais deux études réalisées lors de raids à ski, à des altitudes s’échelonnant de 2 000 à 3 500 m, ont permis de vérifier qu’un exercice physique intense de plusieurs jours, en moyenne altitude, induisait une diminution de la concentration plasmatique en acides aminés branchés (Bigard et al. 1993, 1996a). Compte tenu du rôle connu de ces acides aminés – et plus particulièrement de la leucine – sur les synthèses protéiques, il semblait possible de proposer un apport de ce type de nutriments pour préserver la masse musculaire lors de périodes d’activité physique en altitude. Mais, à ce jour, une seule étude, menée lors d’un trek à haute altitude, montre que l’enrichissement de la ration alimentaire en acides aminés branchés permet de minimiser la perte de masse musculaire (Schena et al. 1993). Ce principe reste à confirmer dans le cadre de l’entraînement à moyenne altitude.

4.2 Adaptations du métabolisme énergétique

12Les orientations du métabolisme énergétique, sous l’effet de l’hypoxie d’altitude, ont fait l’objet de nombreux travaux, souvent contradictoires. Young et al. (1982) ont suggéré que l’adaptation à la haute altitude s’accompagnait d’une utilisation accrue des substrats lipidiques, permettant une épargne glycogénique lors d’efforts prolongés en hypoxie. Plus tard, les travaux de Brooks (1991) ont proposé une orientation inverse : une acclimatation de trois semaines à 4 300 m d’altitude augmente l’utilisation du glucose lors d’un exercice sous-maximal de même niveau absolu qu’au niveau de la mer. Le travail ultérieur de McClelland (1998) montrait que la part du métabolisme glucidique était identique au niveau de la mer et en altitude, si l’on étudiait le métabolisme à un même niveau relatif d’activité physique (fixé en fonction de la réduction de consommation d’oxygène induite par l’hypoxie). Van Hall et al. (2002) ont montré une consommation d’hydrates de carbone identique, mais une oxydation accrue du lactate pour un même niveau absolu de travail à 5 600 m (comparé au niveau de la mer), ce qui correspond globalement à une augmentation de la part glycolytique du métabolisme. Plus récemment, une étude de Katayama et al. (2010) montre qu’une activité sous-maximale réalisée lors d’une exposition sans adaptation préalable à une hypoxie simulée de 2 000 m, de même niveau relatif qu’au niveau de la mer, augmente l’utilisation des hydrates de carbone.

13Ce débat sur les orientations métaboliques en altitude peut être éclairé par les données obtenues sur les adaptations enzymatiques du muscle. Ainsi, l’adaptation à l’altitude augmente de façon constante l’expression et l’activité des enzymes glycolytiques au sein du muscle (Voigt et Hoppeler 2010). Ce phénomène semble en grande partie stimulé par la réponse du facteur de transcription HIF à l’entraînement physique en altitude (Hoppeler et al. 2003). La consommation de glucose par les muscles est facilitée par l’activation d’un système de signalisation du statut métabolique du muscle : l’adénosine monophosphate protéine kinase (AMPK). Lors de l’exposition à l’hypoxie, l’augmentation de l’activité AMPK stimule le transport du glucose sanguin vers le muscle (Wadley et al. 2006). On peut donc raisonnablement penser que l’entraînement en moyenne altitude s’accompagne d’une utilisation accrue des hydrates de carbone. Ce phénomène présenterait un intérêt métabolique en raison d’une plus forte production d’ATP par mole de glucose métabolisée (Hochachka et al. 1991). Cette augmentation de l’utilisation des substrats glucidiques, accompagnée d’une réduction concomitante de celle des substrats lipidiques, a été aussi objectivée au niveau du myocarde exposé à une hypoxie sévère. Ce modèle est intéressant si l’on en considère les conséquences. En effet, le myocarde est un système contractile qui utilise en permanence les lipides comme source de substrat, l’hypoxie sévère le contraignant à puiser dans ses réserves glycogéniques habituellement épargnées (afin de servir à des besoins d’urgence métaboliques) [Guézennec et al. 1989], De façon logique, cette augmentation de la part glucidique dans le métabolisme énergétique total s’accompagne d’une réduction de la part lipidique (Roberts et al. 1996). L’épuisement des réserves glycogéniques peut être plus rapide en altitude (Hochachka et al. 1991). Ce tableau métabolique indique avec certitude que les besoins en hydrates de carbone augmentent lors de l’entraînement en moyenne altitude (et surtout lors de la récupération), afin de restaurer les réserves glycogéniques.

4.3 Exposition à l’altitude et production de radicaux libres

14Il est bien démontré que l’entraînement en altitude accélère l’apparition d’éléments réactifs, dérivés de l’oxygène et appelés radicaux libres (Pialoux et al. 2006, 2010). La présence d’un électron célibataire confère à ces molécules une grande instabilité, ce qui signifie qu’elles ont la possibilité de réagir avec de nombreux composés de l’organisme. Du fait de leur toxicité potentielle (sur la membrane cellulaire, sur l’intégrité du message génétique contenu dans l’ADN, sur les parois endothéliales des vaisseaux sanguins), ces radicaux libres semblent pouvoir expliquer certains effets négatifs des exercices physiques intenses, comme les lésions des membranes musculaires. Or, malgré un flux réduit d’oxygène, l’exposition à l’altitude augmente la production de radicaux libres (Pialoux et al. 2006). L’explication serait liée au fait qu’en hypoxie, il y aurait moins de molécules d’oxygène disponibles pour accepter les électrons libres produits par les réactions radicalaires. Rappelons que la défense contre l’excès de production de radicaux libres repose sur un système antioxydant, actif ou passif. Le système actif se caractérise par des enzymes (telles que la catalase, le glutathion péroxydase [GPx] et la superoxyde dismutase [SOD]) qui neutralisent les radicaux libres en les liant. D’autre part, le corps peut disposer d’antioxydants non enzymatiques, substances que l’on trouve généralement dans notre alimentation et pouvant prévenir la formation de radicaux libres. Les principaux antioxydants d’origine alimentaire sont : la vitamine A, le β-carotène, la vitamine C, la vitamine E, la vitamine B6, le zinc, le sélénium. Compte tenu des risques accrus de peroxydation lipidique, la lutte contre les espèces radicalaires de l’oxygène devient une priorité chez l’homme à l’exercice en hypoxie. Lors d’une expérimentation combinant la vie en altitude et l’entraînement en plaine, des chercheurs ont pu montrer une diminution des concentrations plasmatiques des vitamines E et A, associée à une augmentation des marqueurs du stress oxydatif (Pialoux et al. 2010). Selon ces auteurs, cette évolution pourrait s’expliquer par un déficit d’apports nutritionnels en vitamines antioxydantes. Par ailleurs, l’hypothèse selon laquelle les conséquences du stress oxydant induit par l’exposition à l’altitude pouvaient être minimisées par une supplémentation en vitamine E a été posée (Simon-Schnass 1992). Bien que sans effets directs sur les performances, la supplémentation en vitamine E a permis, dans les conditions d’une expédition himalayenne, de limiter les effets propres de l’hypoxie chronique sur la concentration d’hydrocarbures dans les gaz expirés, marqueurs de peroxydation des structures membranaires. Cependant, cette supplémentation n’a aucune conséquence propre sur les performances physiques.

5. Les effets de l’altitude sur la composition corporelle

15Il est clairement établi que l’exposition à la haute altitude est presque constamment responsable d’une perte de poids, phénomène d’autant plus marqué que l’altitude augmente. Il est la conséquence, pour les altitudes modérées, d’une perte de masse grasse, et d’une déshydratation ainsi que d’une perte de masse maigre pour les altitudes plus élevées. On peut illustrer cette différence entre les deux altitudes par les résultats de l’expédition médicale américaine sur l’Everest en 1981 (Blume et al. 1984). Au cours de cette étude, les grimpeurs, tous nés en basse altitude, faisaient état d’un amaigrissement de 2 kg en moyenne au cours de la marche d’approche (de l’altitude de 1 000 m jusqu’au camp de base situé à 5 400 m). Trois principales causes ont été évoquées : une diminution de la prise alimentaire résultant d’un phénomène d’anorexie, une augmentation du métabolisme de base et une déshydratation (Macdonald et al. 2009).

16Une baisse de 35 à 40 % de la prise alimentaire a été rapportée au cours de séjours en haute altitude lors d’expéditions himalayennes, à partir d’altitudes supérieures à 5 000 m (Westerterp-Plantenga et al. 1999) [Fig. 3]. En effet, la vie à haute altitude est associée à de multiples facteurs susceptibles de perturber l’alimentation : le froid, le stress, l’inconfort de l’environnement, les perturbations des habitudes et des choix alimentaires, autant d’éléments qui ne se retrouvent pas lors des conditions d’entraînement en moyenne altitude. On peut donc évoquer un effet propre de l’hypoxie sur les mécanismes de la régulation de la prise alimentaire, et de nombreux travaux ont été consacrés à l’étude de ces mécanismes, sans que les résultats permettent toutefois de trancher de façon claire entre les différents facteurs potentiels. Par exemple, un certain nombre de travaux ont montré que le taux de leptine augmentait à l’issue d’une exposition à la haute altitude (Tschöp et al. 1998 ; Grosfeld et al. 2002). Or, elle a un rôle important sur l’arrêt de la prise alimentaire... Ce phénomène a été proposé comme mécanisme possible pour expliquer la réduction de la consommation alimentaire en situation d’hypoxie. Cependant, d’autres résultats ne confirment pas cette hypothèse, des souris déficientes en récepteurs de la leptine présentant également une réduction de la consommation calorique en hypoxie (Simler et al. 2006)...

17D’autres peptides impliqués dans la régulation de la faim (tels que le glucagon-like peptide [GLP], l’adiponectine et la ghréline) ont aussi été proposés comme régulateurs de la prise alimentaire en haute altitude (Snyder et al. 2008), mais leurs rôles précis restent encore à déterminer.

18Concernant le seuil d’exposition à l’altitude à partir de laquelle le comportement alimentaire est affecté, on peut citer un travail mené sur une course d’alpinisme de deux jours, entre 2 400 m et 3 600 m. Le recueil des données du comportement alimentaire, à l’issue du raid, met en évidence une diminution de la sensation de faim, avec une augmentation de la satiété et de la sensation de réplétion gastrique à 3 600 m, alors que ce comportement ne semble pas affecté à 2 400 m (Bourrilhon 2009). Ce résultat semble donc indiquer que le comportement alimentaire ne devrait pas être modifié lors de l’entraînement en moyenne altitude. Cependant, on peut seulement formuler l’hypothèse d’une interaction potentielle entre la tolérance à un entraînement intense en moyenne altitude et le comportement alimentaire. Il est classiquement admis que la réduction spontanée des apports alimentaires est un des signes précoces du surentraînement et de l’intolérance à un niveau d’entraînement trop élevé (Fry et al. 1991). Si l’on considère le fait que l’entraînement intense en moyenne altitude peut majorer le risque d’intolérance à l’entraînement, il est dès lors envisageable que ce type d’entraînement puisse favoriser un déséquilibre de la balance énergétique. Par ailleurs, l’entraînement en altitude peut déséquilibrer la balance énergétique par le biais d’une augmentation du métabolisme de repos (Green et al. 1993), ce phénomène résultant en partie de l’augmentation du débit ventilatoire et du débit cardiaque, en réponse à l’hypoxie. Il souligne la nécessité d’augmenter les apports alimentaires pour combler ce surcroît de dépense (Fig. 3).

Figure 3 – Dépenses et apports énergétiques (kJ) pour différentes altitudes simulées en chambre hypobare. L’apport énergétique est comparé à celui évalué en normoxie.

Figure 3 – Dépenses et apports énergétiques (kJ) pour différentes altitudes simulées en chambre hypobare. L’apport énergétique est comparé à celui évalué en normoxie.

* : différence avec les valeurs mesurées avant le séjour en chambre hypobare, pour l’apport énergétique total (P < 0,01) ;
** : différence avec les valeurs mesurées avant le séjour en chambre hypobare, pour l’apport énergétique correspondant à chacun des repas (P < 0,01).
D’après Westerterp-Plantenga et al. (1999).

6. Les effets de l’altitude sur l’hydratation

19Un autre facteur important de la perte de poids résulte d’une possible déshydratation lors de l’entraînement en altitude, pertes en eau majorées par l’environnement physique de l’altitude : l’air sec d’altitude favorise les pertes par perspiration respiratoire et par évaporation cutanée. Or, la perte en eau joue un rôle important dans la diminution de poids et, surtout, dans la diminution des performances. Il est bien établi que la déshydratation, au niveau de la mer, réduit les performances aérobies proportionnellement au niveau de perte hydrique, mais la question est de savoir si l’exposition à l’altitude et une diminution de l’hydratation produisent un effet cumulatif sur la diminution de la capacité aérobie. La réponse est apportée par un travail récent de Castellani et al. (2010). Ces auteurs ont comparé les niveaux de performance lors d’un exercice aérobie maximal de type « Time Trial » réalisé en chambre hypobare, à une altitude simulée de 3 000 m, chez une population déshydratée ou bien hydratée. Une déshydratation du poids de corps de 4 % était obtenue par la combinaison d’un exercice prolongé et d’une restriction hydrique, ces conditions reproduisant bien les mécanismes de la déshydratation de l’activité physique des sports de montagne. Les résultats montrent une diminution de 34 % de la performance chez les sujets déshydratés en altitude, alors qu’elle est seulement de 11 % chez les sujets bien hydratés en altitude. Il existe donc un puissant effet cumulatif de la déshydratation et de l’hypoxie sur l’attrition des capacités aérobies. Cette étude laisse supposer qu’une réduction, même minime, du niveau d’hydratation des sportifs s’entraînant en altitude peut avoir un effet important sur la capacité à maintenir une fraction sous-maximale de la consommation d’O2.

7. Quels sont les conseils pratiques pour la nutrition lors de l’entraînement en moyenne altitude ?

7.1 Augmenter les apports alimentaires

20La réalité d’une augmentation globale de la dépense énergétique en altitude souligne la nécessité d’augmenter l’apport calorique quotidien dès le début d’un stage d’entraînement en altitude, même lorsque le niveau de dépense énergétique résultant de l’entraînement reste identique. L’adaptation de la balance entre les apports et les dépenses sera suivie par un contrôle régulier de la courbe de poids, ainsi qu’une mesure moins régulière dans le temps de la masse grasse par la méthode des plis cutanés. Comme nous venons de l’évoquer, la réduction spontanée de la consommation alimentaire en haute altitude est en grande partie liée à des effets directs de l’hypoxie sur les mécanismes biologiques de contrôle de la prise alimentaire. En l’absence de résultats publiés sur les effets de l’entraînement intense, en moyenne altitude, sur le comportement alimentaire, on peut émettre l’hypothèse selon laquelle les niveaux de désaturation élevés en O2 sanguin peuvent produire (si les athlètes sont sensibles à l’HIE ou lors d’entraînements particulièrement intenses) les effets de la haute altitude sur le comportement alimentaire. Dans la mesure où il est déjà démontré que les entraînements intenses au niveau de la mer ont un effet anorexigène de courte durée (Verger et al. 1994), il est possible d’avoir un effet cumulatif de l’entraînement intense et de l’altitude sur une réduction de l’appétit. Le comportement alimentaire mérite donc d’être surveillé lors d’entraînements en altitude, car le déséquilibre entre les apports et les dépenses est considéré comme un des facteurs prédisposant au surentraînement (Guézennec 2004). L’un des premiers moyens de limiter cet impact est de favoriser la consommation alimentaire spontanée en améliorant la qualité des repas et les propriétés organoleptiques des aliments.

7.2 Augmenter l’apport d’hydrates de carbone

21Nous avons vu que la principale modification métabolique résultant de la vie en altitude est l’augmentation de l’utilisation des glucides. Il est donc absolument indispensable d’augmenter la part glucidique dans l’apport énergétique total (AET). Il est bon de rappeler que cet apport doit être supérieur à 50 % de l’AET en situation normale d’entraînement ; un apport autour de 55 à 60 % de l’AET semble optimal lors d’un stage en altitude. Une publication récente indique que les coureurs éthiopiens élites qui s’entraînent à 2 400 m consomment environ 65 % de leur AET sous forme d’hydrates de carbone (Beis et al. 2011). Cet apport doit encadrer les séances d’entraînement avec une ration glucidique avant ou pendant (selon la durée), et surtout un apport immédiatement après l’effort, c’est-à-dire pendant la récupération. Un autre intérêt majeur d’une augmentation de l’apport en hydrates de carbone tient au fait, cliniquement démontré, d’une augmentation de la fréquence des infections respiratoires hautes lors de l’entraînement en altitude. Selon les travaux de Nieman et al. (2006), le procédé le plus efficace pour prévenir ce type d’infections consiste à augmenter l’apport d’hydrates de carbone, principalement dès l’arrêt de l’effort.

7.3 Favoriser les apports azotés

22Il n’est pas démontré que l’entraînement en moyenne altitude, même intense, peut perturber la balance azotée comme cela est bien établi pour la haute altitude. Cependant, il faut veiller à ce que les recommandations établies au plan quantitatif pour l’entraînement intense en plaine soient respectées : environ 1,6 g.kg.j-1 de protéines pour les sports à dépense énergétique élevée, autour de 2 g.kg.j-1 pour les disciplines où il faut développer la masse musculaire. Lors des stages en moyenne altitude, il semble plus utile de privilégier la nature et l’horaire d’administration de la ration protéique que la quantité. Parce que le statut en fer a une incidence considérable sur la qualité de la réponse à l’entraînement en altitude, pour des raisons de biodisponibilité, il est utile de privilégier l’apport de fer héminique sous forme de produits carnés (principalement de la viande rouge), pendant les principaux repas. Enfin, plusieurs études récentes mettent en évidence l’intérêt de consommer des protéines d’origine laitière, surtout pendant la phase de récupération : elles permettent d’optimiser la synthèse protéique qui survient alors (Wilkinson et al. 2007). Il semble donc important de fournir une ration glucide-protidique pendant la récupération, ce type d’apport exerçant un effet synergique sur les synthèses protéiques et la récupération des stocks glycogéniques (Levenhagen et al. 2002).

7.4 Augmenter les apports hydriques

23L’exercice en altitude représente une circonstance à risque pour l’équilibre hydro-électrolytique. En effet, les pertes hydriques par perspiration pulmonaire sont majorées et l’air froid, fréquent en moyenne altitude, stimule la diurèse. En outre, cette perte en eau n’est pas directement perçue par le sujet, ce qui en aggrave le risque. Compte tenu des conséquences de la déshydratation sur les performances, bien mises en évidence par Castellani et al. (2010), il faut veiller à des apports liquidiens abondants et réguliers. Dans des conditions climatiques tempérées, on conseille de boire 1,5 litre d’eau en plus de ce qui est consommé lors de l’entraînement en plaine (Millet et Schmitt 2011). Sur un plan pratique, la pesée régulière permet de dépister une déshydratation débutante. Une autre méthode – un peu plus complexe – peut être utilisée par l’encadrement médical : la colorimétrie des urines (Armstrong et al. 1998).

7.5 Lutte contre les espèces radicalaires de l’oxygène

24Nous avons vu précédemment que l’activité physique en altitude pouvait augmenter la production de radicaux libres. Compte tenu des inconvénients potentiels de ces composées, il semble souhaitable d’augmenter les capacités antiradicalaires de l’organisme. De nombreux travaux récents ont mis en évidence l’absence d’effets ergogéniques des fortes supplémentations sous forme de composés vitaminiques. En outre, ils sont susceptibles, lors de prises prolongées, d’avoir des effets toxiques. Il semble donc raisonnable d’améliorer le statut antioxydant naturel par l’apport de nutriments riches en antioxydants (tels que jus de fruits, fruits, légumes, mais aussi levure de bière et germe de blé), cet apport étant particulièrement utile pendant de récupération.

7.6 Hémorrhéologie et supplémentation en acides gras polyinsaturés

25Une situation prolongée d’hypoxie induit une diminution de la déformabilité des globules rouges, ce qui pénalise leur pénétration dans les capillaires musculaires. A été posée l’hypothèse qu’une supplémentation en acides gras polyinsaturés, connus pour augmenter la déformabilité membranaire, pouvait minimiser les effets adverses de l’altitude sur les performances aérobies. Le moyen le plus efficace consiste à augmenter la consommation de produits marins, et plus particulièrement de poissons gras (tels que le maquereau) avant et pendant la période de stage en altitude. Par ailleurs, la plupart des huiles végétales sont riches en acides gras insaturés, notamment les huiles de colza, de maïs et d’olive.

8. Conclusion

26L’entraînement en moyenne altitude connaît un regain d’intérêt à la lumière de publications récentes qui mettent en évidence ses effets positifs, ses limites et les conditions à respecter pour optimiser son efficacité. Parmi les conditions indispensables à l’amélioration des performances avec ce type d’entraînement, il faut faire une place importante à celles relatives à la nutrition.

27Le plan nutritionnel d’optimisation des effets d’un stage en altitude doit en effet débuter avant l’exposition à l’hypoxie pour augmenter les stocks d’éléments critiques (essentiels pour la tolérance à l’entraînement et à la performance), comme le fer ou le statut antioxydant. Il doit respecter certains principes incontournables dès l’arrivée en altitude, comme une hydratation abondante et l’augmentation de l’apport d’hydrates de carbone.

28Le rôle important d’une nutrition adaptée justifie la pratique d’un bilan nutritionnel individuel en début de stage, afin de dépister précocement les insuffisances et de proposer une alimentation correspondant aux besoins et aux goûts individuels.

29Plus encore qu’au niveau de la mer, la nutrition des sportifs s’entraînant de façon intense en moyenne altitude doit avoir de réelles qualités gustatives et faire l’objet d’une belle présentation, cela afin de faciliter un apport alimentaire varié et abondant.

Bibliographie

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Table des illustrations

Titre Figure 1 – Évolution de la saturation sanguine en O2 lors d’une épreuve maximale réalisée en plaine et à 1 850 m par des triathlètes.
Légende * : différence significative entre les deux conditions (P < 0,05) ;** : différence significative avec le repos dans la même condition (P < 0,01) ;*** : idem (P < 0,001) ;**** : différence significative entre les deux conditions (P < 0,05).D’après Durand et Estripeau (2011).
URL http://books.openedition.org/insep/docannexe/image/1191/img-1.jpg
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Titre Figure 2 – Variations de l’index de filtration des érythrocytes chez des sujets soumis à une supplémentation en acides gras poly-insaturés (AGPI), avant ou après 1 heure d’un exercice réalisé en normoxie ou en hypoxie (à 3 000 m). Les valeurs sont des moyennes (± écart type).
Légende * : différence avec les valeurs mesurées en normoxie (P < 0,05).D’après Guézennec et al. (1989).
URL http://books.openedition.org/insep/docannexe/image/1191/img-2.jpg
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Titre Figure 3 – Dépenses et apports énergétiques (kJ) pour différentes altitudes simulées en chambre hypobare. L’apport énergétique est comparé à celui évalué en normoxie.
Légende * : différence avec les valeurs mesurées avant le séjour en chambre hypobare, pour l’apport énergétique total (P < 0,01) ;** : différence avec les valeurs mesurées avant le séjour en chambre hypobare, pour l’apport énergétique correspondant à chacun des repas (P < 0,01).D’après Westerterp-Plantenga et al. (1999).
URL http://books.openedition.org/insep/docannexe/image/1191/img-3.jpg
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