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

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Christophe Hausswirth

Chapitre 5. Nutrition et composition corporelle

Thème 3. Les besoins en protéines des athlètes : discussion et recommandations pratiques

Kevin Tipton

Résumé

Cet article a pour but d’étudier les besoins en protéines des athlètes et d’examiner les recommandations à faire dans ce domaine. Les chercheurs ont tendance à penser que, chez les athlètes, ces besoins sont supérieurs à ceux des personnes sédentaires, mais cette opinion peut prêter à discussion. Dans la plupart des cas, ces recommandations ont pour objectif d’améliorer la force et l’endurance. Cependant, lorsqu’elles portent sur un ensemble d’athlètes, elles sont sans fondement, dans la mesure où elles ne tiennent pas compte des besoins spécifiques de chaque individu. Dans le cas d’une recommandation d’ordre général, il faut certes veiller à ce qu’il existe une relation linéaire entre la quantité de protéines consommées et la réponse adaptative, mais il est manifeste que de nombreux autres facteurs (type de protéine consommée, autres nutriments consommés avec les protéines, apport énergétique, quantité de protéines consommées à chaque repas) ont un impact sur l’utilisation des acides aminés. Il est évident, en effet, que la réponse adaptative à l’entraînement de deux individus ayant consommé la même quantité de protéines peut différer. Les recommandations concernant l’apport en protéines devraient donc tenir compte des situations d’entraînement de chaque athlète, de ses objectifs ainsi que de ses besoins énergétiques et nutritionnels.

Texte intégral

1. Introduction

1Depuis le lutteur légendaire Milo (dont on disait, à l’occasion de ses cinq titres olympiques successifs, qu’il consommait jusqu’à dix kilos de bœuf par jour), jusqu’aux sportifs modernes qui absorbent des quantités importantes de compléments alimentaires, les besoins en protéines des athlètes ont toujours retenu l’attention, prêtant à de nombreuses controverses. Cet article a pour but de traiter ce sujet de façon pragmatique. Les recherches menées précédemment sur le thème (Phillips 2004 ; Phillips et al. 2007 ; Rennie et Tipton 2000 ; Tarnopolsky 2004 ; Tipton et Witard 2007 ; Tipton et Wolfe 2004) seront succinctement présentées ici. L’objectif de ce chapitre sera d’étudier la façon dont différents facteurs influencent les adaptations engendrées par l’entraînement et par le comportement alimentaire, et de juger de l’opportunité d’appliquer à un athlète donné une recommandation basée sur l’étude de besoins généraux. Ainsi, nous nous attacherons à montrer que si la controverse portant sur les besoins en protéines est intéressante du point de vue scientifique, elle peut difficilement être appréhendée directement par les athlètes, les entraîneurs et les nutritionnistes.

2. Besoins en protéines

2La façon dont la notion de besoins en protéines est définie contribue à la controverse : elle n’est pas la même, en effet, suivant que l’on est athlète ou chercheur. Généralement, les besoins en protéines sont définis en fonction de la balance azotée, c’est-à-dire le maintien entre les entrées et les sorties en azote. C’est l’approche qui a été utilisée pour évaluer l’apport en protéines dont les athlètes ont besoin (Phillips 2004 ; Phillips et al. 2007 ; Rennie et Tipton 2000 ; Tarnopolsky 2004 ; Tipton et Witard 2007 ; Tipton et Wolfe 2004).

3En général, les chercheurs sont partagés sur les besoins en protéines des sportifs : les uns pensent que l’entraînement augmente les besoins, les autres que ces besoins sont identiques à ceux des personnes sédentaires. Certes, des preuves étayant ces deux opinions existent dans la littérature. On a dit que les sportifs de haut niveau, dont les entraînements sont très exigeants, ont davantage besoin de protéines que les individus sédentaires. Des études ont démontré une plus grande oxydation des protéines chez les sujets entraînés comparés aux sujets sédentaires (Lemon et al. 1992 ; Meredith et al. 1989 ; Tarnopolsky et al. 1992, 1988). La hausse des besoins en protéines peut résulter d’une élévation de l’oxydation des acides aminés pendant l’effort (McKenzie et al. 2000 ; Phillips et al. 1993) et/ou être liée à la croissance et à la régénération du tissu musculaire. La synthèse des protéines musculaires augmente suite à des exercices de musculation (Biolo et al. 1995 ; Phillips et al. 1997,1999) et d’endurance (Breen et al. 2011 ; Tipton et al. 1996), ce qui laisse à penser que des protéines supplémentaires seraient nécessaires pour fournir des acides aminés et augmenter la synthèse des protéines. Celle-ci est en effet nécessaire pour synthétiser de nouvelles protéines myofibrillaires et favoriser la croissance musculaire pendant l’entraînement en musculation, ainsi que la biogenèse mitochondriale pendant l’entraînement en endurance.

4Des études ont montré que l’oxydation des acides aminés est accrue durant l’exercice par rapport au repos (McKenzie et al. 2000 ; Phillips et al. 1993). À cet égard, est intéressant de noter la relation dose-réponse qui semble exister entre la synthèse des protéines musculaires post-exercice et l’intensité de travail (Kumar 2009). On sait que la protéosynthèse n’est pas stimulée en phase de récupération dans le cas d’un effort d’intensité modérée (Sheffield-Moore et al. 2004, 2005 ; Tipton et al. 1996), mais qu’elle augmente suite à une intensité élevée (Biolo et al. 1995 ; Phillips et al. 1997 ; Phillips et al. 1999 ; Tipton et al. 1996). Pour cette raison, les recherches qui n’ont pas démontré que l’utilisation des acides aminés augmentait à l’exercice ont souvent été critiquées au motif que l’intensité et/ou la durée imposées lors des protocoles expérimentaux n’étaient pas représentatives des performances atteintes par les athlètes de haut niveau. De ce point de vue, les besoins protéiques auraient été sous-estimés (Tarnopolsky 1999, 2004). De l’ensemble de ces données, il ressort ainsi qu’il pourrait exister une relation proportionnelle entre l’oxydation des protéines et l’intensité d’exercice. Les besoins en protéines sont donc fonction de l’intensité et de la durée de cet effort (Anthony et al. 1999).

5Les arguments avancés contre l’apport excédentaire de protéines sont souvent fondés sur les études qui ont eu des difficultés à démontrer que la masse musculaire augmentait lorsque l’apport en protéines était accru. Même si cette augmentation de la masse musculaire a pu être mise en évidence par des apports supérieurs en protéines dans certaines études (Burke et al. 2001 ; Deibert et al. 2004 ; Josse et al. 2011), une méta-analyse a conclu que des compléments protéinés n’exercent aucune influence sur la masse maigre pendant l’entraînement (Nissen et Sharp 2003). De plus, quand les augmentations apparentes de la balance azotée sont extrapolées à partir de l’accroissement de la masse maigre, les calculs aboutissent à des valeurs physiologiquement impossibles, de l’ordre de 200-500 g par jour (Lemon et al. 1992 ; Phillips 2004, 2006 ; Phillips et al. 2007 ; Tarnopolsky et al. 1992, 1998 ; Tipton et Witard 2007). Ces résultats mettent en évidence la tendance des méthodes de mesure à surestimer la balance azotée en cas d’apports élevés, peut-être à cause de l’augmentation de la production d’urée (Phillips 2006). Il convient donc de retenir qu’il existe des études prouvant que les athlètes ont des besoins accrus en protéines, mais que d’autres montrent le contraire. Ces résultats sont consultables en détail dans des articles disponibles dans la littérature (Phillips 2004, 2006 ; Phillips et al. 2007 ; Rennie et Tipton 2000 ; Tipton et Witard 2007 ; Tipton et Wolfe 2004).

6Enfin, alors que les recherches sur la balance azotée et l’utilisation de marqueurs stables sont d’un grand intérêt pour établir une base de données expérimentales visant à conforter, réfuter ou discuter les niveaux des besoins officiellement publiés, on constate que, sur le plan pratique, les sportifs, les entraîneurs, comme tous ceux qui sont impliqués dans l’entraînement quotidien, ne se sentent pas toujours concernés par le débat scientifique sur les besoins en protéines. Il est clair que le seul élément qui intéresse les athlètes est la performance. Même si beaucoup d’auteurs ont insisté sur ce point, rares sont les études qui ont tenté d’examiner en quoi celle-ci pouvait être influencée par l’apport en protéines.

7Déterminer l’apport en protéines optimal à partir de la performance rencontre, de plus, des limites importantes, parmi lesquelles la difficulté, voire l’impossibilité, à contrôler les variables physiologiques comme le type d’entraînement, l’équilibre énergétique, la vie quotidienne (sommeil, travail, émotions), et la difficulté à définir les paramètres adéquats à mesurer (Phillips 2004, 2006 ; Phillips et al. 2007 ; Rennie et Tipton 2000 ; Tipton et Witard 2007 ; Tipton et Wolfe 2004). En outre, la limitation porte sur la population à cibler, et ce, quelle que soit la méthode. Généralement, les études classent les athlètes en deux catégories : force et endurance. Mais cette distinction ne permet pas de donner des indications spécifiques sur l’apport en protéines propre aux athlètes. Des auteurs ont tenté d’affiner cette classification. Tarnopolsky (2004) pense que les athlètes d’endurance peuvent être répartis en trois catégories, et évalue les apports en protéines pour chacune d’entre elles. Ce type d’approche va certainement donner des renseignements utiles aux praticiens, mais tous les individus ne pourront pas faire l’objet d’un classement. Il faut en effet reconnaître que nous ne disposons pas des connaissances suffisantes pour établir des recommandations adaptées à tous les athlètes. Ainsi, par exemple, le sexe est certainement un facteur important (Tipton 2001), et pourtant il n’existe que très peu de données disponibles sur la façon dont la mesure de la performance est conditionnée par les différents apports en protéines chez les hommes et les femmes. Quant à vouloir recommander une quantité spécifique de protéines à tous les athlètes d’une même catégorie, cela semble totalement inefficace : mieux vaut tenir compte des circonstances individuelles de chaque athlète.

3. Adaptations à l’entraînement et apports protéiques

8Pour les athlètes, comme pour d’autres populations, les estimations des besoins en protéines sont basées sur le fait que les adaptations stimulées par la consommation de protéines dépendent seulement de la quantité quotidienne ingérée, que les athlètes soient entraînés en endurance ou en musculation (Fig. 1). On ne prend pas en compte d’autres facteurs nutritionnels tels que le type de protéines consommées, l’influence d’autres nutriments ou le timing de l’ingestion des protéines. Des études récentes, plus élaborées sur le plan méthodologique, ont montré que la réponse métabolique à l’ingestion de protéines et d’acides aminés, notamment dans les muscles, est beaucoup plus complexe que ce qu’elle semble être lorsque l’on se limite à prendre en compte uniquement l’apport protéique quotidien. Il ressort que la réponse métabolique et probablement les réponses adaptatives du muscle sont variables et fonction d’un certain nombre de facteurs, notamment de la forme et la méthode de l’apport en nutriments.

Figure 1 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les recommandations portant sur une quantité spécifique de protéines à ingérer (à savoir : 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour) montrent une relation linéaire entre l’augmentation de cette quantité ingérée et l’accroissement de la masse musculaire (la masse maigre).

Figure 1 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les recommandations portant sur une quantité spécifique de protéines à ingérer (à savoir : 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour) montrent une relation linéaire entre l’augmentation de cette quantité ingérée et l’accroissement de la masse musculaire (la masse maigre).

9Le type de protéines ingérées a également une influence. L’impact de la qualité des protéines a, depuis longtemps, été reconnu comme un facteur important au moment d’établir des recommandations nutritionnelles. Certaines études suggèrent que si les régimes végétariens suffisent à maintenir une balance azotée positive, les protéines animales sont les mieux utilisées par les muscles (Fouillet et al. 2002). En cohérence avec les études réalisées sur des adultes au repos (Fouillet et al. 2002), les données obtenues par le Professeur Phillips (Canada) démontrent qu’après un entraînement en endurance, l’apport en acides aminés des protéines de lait permet l’instauration d’une balance protéique nette supérieure à celle qu’engendre l’ingestion de protéines de soja (Wilkinson 2007).

10D’autres nutriments ingérés en même temps que les protéines influencent l’utilisation des acides aminés par le muscle. Si la consommation d’hydrates de carbone n’améliore pas la synthèse des protéines musculaires post-exercice (Koopman et al. 2007 ; Staples et al. 2011), elle accroît l’utilisation des acides aminés ingérés après un entraînement en musculation (Borsheim et al. 2004 ; Miller et al. 2003). Ce phénomène résulte fort probablement de l’influence de l’insuline sur la dégradation des protéines musculaires (Biolo et al. 1999). De plus, des recherches récentes montrent qu’un apport concomitant de lipides stimule l’utilisation des acides aminés des protéines de lait ingérées au cours de la phase de récupération après un entraînement en musculation. Toutes ces constatations démontrent que les réactions adaptatives des athlètes peuvent être indépendantes de la quantité de protéines ingérées.

11La réponse métabolique du muscle est influencée par le timing d’ingestion des acides aminés ou des protéines par rapport à l’exercice. Qu’il s’agisse d’une ingestion combinée d’hydrates de carbone, de lipides et de protéines (Roy et al. 2002), d’hydrates de carbone seuls (Roy et al. 1997) ou d’acides aminés essentiels associés à des hydrates de carbone (Tipton et al. 2001), ce timing influence la réponse anabolique associée à l’entraînement en musculation. Cela étant, il semble que la situation est encore plus complexe. Différentes sources d’acides aminés ne créent pas une réponse identique à différents timings d’ingestion (Tipton et al. 2007, 2001). Ce n’est donc pas le timing d’ingestion seul, mais également son interaction avec le type de protéines, qui détermine la réponse anabolique du muscle.

12Une autre question qui pourrait dissocier l’apport en protéines et la réponse adaptative à l’entraînement – hypothèse fondamentale qui doit être vérifiée si une recommandation chiffrée est faite à un groupe d’athlètes plutôt qu’à des individus non sportifs – est la dose-réponse de l’anabolisme du muscle à l’ingestion de protéines. Des études récentes indiquent qu’une ingestion d’environ 20-25 g de protéines d’œuf (qui fournit 8 à 9 g d’acides aminés essentiels) stimule la synthèse des protéines musculaires à un taux maximum après un entraînement en musculation (Moore et al. 2008). De plus, il semble que la quantité de protéines à ingérer pour maximiser la synthèse des protéines musculaires est identique post-exercice à celle mesurée au repos (Witard et al. 2011). Quand la quantité de protéines ingérées est supérieure, l’oxydation des acides aminés post-exercice est accrue (Moore et al. 2008 ; Witard et al. 2011), preuve que les acides aminés en excès ne sont pas utilisés par d’autres fonctions du corps. Ainsi, deux individus participant à un même programme d’entraînement et consommant des quantités de protéines différentes peuvent avoir des réponses anaboliques comparables en fonction des quantités de protéines consommées à chaque repas (Fig. 2). Il est clair que recommander une certaine quantité de protéines à ces deux sujets n’a pas de sens s’il n’est pas spécifié, au préalable, comment les protéines doivent être réparties au cours de la journée.

Figure 2 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les adaptations à l’entraînement, en termes de gain de masse musculaire, peuvent ne pas être identiques chez deux athlètes ayant pourtant ingéré les mêmes quantités de protéines, soit 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour. Données de l’auteur non publiées à ce jour.

Figure 2 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les adaptations à l’entraînement, en termes de gain de masse musculaire, peuvent ne pas être identiques chez deux athlètes ayant pourtant ingéré les mêmes quantités de protéines, soit 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour. Données de l’auteur non publiées à ce jour.

13Pour conclure, nous pouvons affirmer que la réponse anabolique du muscle dépend non seulement de l’apport protéique total, mais également d’autres facteurs nutritionnels et de leurs interactions. Le type d’acides aminés consommés, les autres nutriments parallèlement ingérés, la distribution des apports protéiques dans la journée, ainsi que le timing d’ingestion post-exercice – sans oublier, bien sûr, les interactions de toutes ces variables – sont autant de facteurs qui semblent jouer un rôle important dans la réponse anabolique. Le caractère complexe de l’évaluation de la relation entre réponse anabolique à l’exercice et apports nutritionnels apparaît clairement. Recommander une quantité donnée de protéines à des groupes ou même des sous-groupes d’athlètes n’a de sens que si l’on prend en compte la totalité de ces nombreux facteurs.

4. Apport habituel en protéines chez les athlètes

14Les études publiées à ce jour indiquent clairement que l’apport protéique journalier doit être plus important pour les sportifs que pour les individus sédentaires. Les recommandations retrouvées dans la littérature varient entre 1,2 et 2 g de protéines par kilogramme de masse corporelle (Lemon et al. 1992 ; Phillips 2004, 2006 ; Phillips et al. 2007 ; Tarnopolsky 2004 ; Tarnopolsky et al. 1992, 1998 ; Tipton et Witard 2007 ; Tipton et Wolfe 2004). Cependant, l’estimation supérieure, bien que nécessaire, est une hypothèse d’école pour la grande majorité des athlètes. Des études récapitulent quels doivent être les apports en protéines chez les athlètes d’endurance (Tarnopolsky 2004) et chez les athlètes de force (Phillips 2004) : il en ressort que les apports en protéines observés sont supérieurs aux estimations proposées. Si les athlètes ont un équilibre énergétique leur permettant de maintenir leur poids corporel et s’ils adoptent des pratiques nutritionnelles saines, ils sont peu exposés aux carences en protéines.

5. Conclusions et recommandations

15Si le débat concernant les apports en protéines est très intéressant du point de vue scientifique, il est peu probable qu’il retienne l’attention des athlètes : ceux-ci préfèrent, en effet, des recommandations individuelles. Il semble que la plupart d’entre eux ont un apport en protéines suffisant. Toutefois, certains (végétariens, spécialistes des sports à catégories de poids, coureuses de fond et de demi-fond ou sujets suivant un régime pour perdre du poids), prennent le risque de ne pas consommer suffisamment de protéines de bonne qualité : ils doivent donc être plus particulièrement suivis. Il faut reconnaître que les recommandations générales ne semblent guère plus utiles qu’un guide manquant de spécificité. Toute démarche destinée à recommander un apport déterminé en protéines doit, pour chaque athlète, prendre en compte tout un ensemble de facteurs. Il est tout à fait possible que certains athlètes aient besoin d’apports plus importants en protéines, surtout si l’équilibre énergétique est un problème. Cependant, si les protéines sont augmentées aux dépens des hydrates de carbone, certains autres pourront voir leurs performances affectées. Toutefois, si le statut de glycogène n’est pas impératif, on peut s’attendre à ce que des apports supérieurs en protéines soient bien tolérés. Avant toute recommandation nutritionnelle, il est donc important d’examiner attentivement les objectifs de la compétition et les exigences de l’entraînement.

16Bien évidemment, il n’y a aucun intérêt à accroître les apports en protéines habituels de la grande majorité des athlètes qui ont un régime bien équilibré répondant aux exigences énergétiques et incluant des sources variées de protéines de bonne qualité. Cependant, il existe des situations où un athlète peut tirer profit à augmenter sa consommation de protéines : c’est le cas, notamment, de ceux qui cherchent à perdre du poids. De plus en plus d’études le signalent (Mettler et al. 2010), même s’il est encore nécessaire de les approfondir pour affiner les détails. Dans la mesure où l’apport en protéines ne nuit ni à la santé, ni à l’entraînement, ni à la compétition, il n’y a, en principe, aucune raison de le limiter. Reste à déterminer si son augmentation présente quelque utilité.

17Des apports supérieurs en protéines ne poseront sans doute aucun problème à la majorité des athlètes ; bien plus, il y a des situations où cela sera justifié. Un examen détaillé des exigences métaboliques et énergétiques de l’entraînement est très important pour déterminer quel est l’apport optimal. La meilleure approche en la matière est celle qui consiste à dire : « Avant tout, ne pas faire de mal ». La prudence invite à réaliser une analyse, pour chaque athlète, du rapport entre les bénéfices et les risques. Il semble que les apports en protéines, même à des taux élevés, ne posent pas de problèmes de santé : les évaluations métaboliques qui ont pu être faites indiquent que des individus en bonne santé peuvent tolérer des quantités très importantes (Bilsborough et Mann 2006). Ainsi, sur la base des taux de synthèse de l’urée maximums, on a estimé qu’un athlète masculin de 80 kg pouvait tolérer jusqu’à 325 g/j, soit plus de 4 g/j/kg de masse corporelle (Bilsborough et Mann 2006). De plus, comme l’exercice stimule la synthèse des protéines musculaires, il est probable que l’entraînement fasse augmenter la quantité de protéines pouvant être tolérée. Il arrive, cependant, que surviennent des problèmes au niveau des reins, signes qu’un apport élevé en protéines présente un danger. Il faut donc être vigilant au moment de recommander des quantités élevées de protéines (supérieures, par exemple, à 2-2,5 g/j/kg de masse corporelle).

18Enfin, il semble préférable d’adopter une approche simple pour évaluer les meilleurs apports en protéines. Il est crucial, en effet, de déterminer l’apport énergétique optimal par rapport aux exigences de l’entraînement. La priorité doit donc être donnée à un examen approfondi de l’apport en hydrates de carbone, notamment pour les athlètes suivant des sessions d’entraînement de haute intensité. Celui des protéines doit être fixé à un niveau qui non seulement ne risque pas d’être nuisible, mais aussi doit s’avérer bénéfique. Quant aux lipides, leur apport ne doit pas être trop bas, au risque de poser un problème de carences en acides gras essentiels. De plus, comme l’apport en lipides est associé à un régime plus plaisant, des restrictions excessives peuvent ne pas être respectées. Or, il n’y a aucune raison de recommander des régimes qui ne seront pas suivis.

19Pour les athlètes qui préfèrent respecter un équilibre énergétique, la solution consiste à choisir un régime équilibré, qui comprenne suffisamment d’hydrates de carbone pour couvrir l’entraînement et la performance, et qui inclue des sources variées de protéines. Pour les athlètes désireux de gagner de la masse musculaire, augmenter l’apport énergétique, y compris la proportion de protéines, est probablement le meilleur moyen. Enfin, pour ceux qui veulent perdre de la masse, et atteindre ainsi un équilibre énergétique négatif, un apport en protéines relativement élevé sera justifié si d’autres nutriments essentiels sont apportés. On veillera, notamment, à ce que l’apport en hydrates de carbone soit suffisant.

Bibliographie

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Table des illustrations

Titre Figure 1 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les recommandations portant sur une quantité spécifique de protéines à ingérer (à savoir : 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour) montrent une relation linéaire entre l’augmentation de cette quantité ingérée et l’accroissement de la masse musculaire (la masse maigre).
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Titre Figure 2 – Relation estimée entre l’ingestion de protéines et le gain de masse maigre. Les adaptations à l’entraînement, en termes de gain de masse musculaire, peuvent ne pas être identiques chez deux athlètes ayant pourtant ingéré les mêmes quantités de protéines, soit 2 g.kg-1 de poids corporel et par jour. Données de l’auteur non publiées à ce jour.
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Auteur

PhD. Health and Exercise Sciences Research Group, University of Stirling, Stirling, FK9 4LA, Royaume-Uni

© INSEP-Éditions, 2012

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