LES EFFETS METABOLIQUES DE LA PRATIQUE PHYSIQUE Alain VARRAY Université Montpellier I Laboratoire « Sport Performance Santé »

EVOLUTION HISTORIQUE Origines déjà anciennes Travaux centrés sur les déterminants de la performance puis interaction activité physique et santé centrés sur aspects préventifs progression des pathologies liées à la sédentarité Tonalité plus moderne : activités physiques et compensation de problèmes pathologiques (directs ou indirects)

Activité physique et optimisation de la santé Pourquoi cette évolution ? pathologies chroniques  désordres 2° interagissant sur la pathologie primaire apparition d ’une spirale d ’aggravation, nourrie par une  de l’activité physique spontanée La pratique des A.P. permet de dépasser ce cercle vicieux si les bases physiopathologiques sont bien établies si les pb à court terme sont bien gérés

EFFETS METABOLIQUES DES APS Peuvent être abordées : effets généraux standards (sujet sain) effets appliqués aux pathologies métaboliques INTERET: connaître et comprendre les effets induits par une pratique hors contexte pathologique établir un «état des lieux» des Wx éclairant l ’interaction entre A.P. et pb métaboliques

EFFETS GENERAUX Modèle dominant = entraînement en endurance et immobilisation effets sur enzymes oxydatives+++ grande plasticité de l ’adaptation musculaire Saltin et Rowel, 1980 Implications importantes (régularité de pratique)

Cinétique des effets du désentraînement _______________________________Henrickson et Reitman, Acta Physiol Scand, 1977.

Effets sur les enzymes glycolitiques Peu ou pas affectés par l ’entraînement en endurance (EEn) enzymes peu représentées dans les fibres de type I ou intermédiaires (IIa) EEn : augmente le pourcentage de fibres de type I (discuté) induit une migration des fibres IIbIIa Le déconditionnement  l’équipement musculaire en enzymes glycolitiques et le % de fibres de type IIb

Effets sur la capillarisation musculaire squelettique Aspect controversé modalités de pratique influent diversement si entraînement peu intense effet isolé sur enzymes oxydatives si entraînement suffisamment intense effet additionnel sur la capillarisation augmentation allant jusqu ’à 50% effet plus durable que l’adaptation enzymatique (tjs vrai > 8 mois d ’arrêt)

Effet sur la régulation glycémique Etudes anciennes (années 70) : comparaisons transversales (entr. vs non entr.) insulinémie basale  réponse insulinique à perfusion de glucose  Travaux + récents longitudinaux: tolérance au glucose id. mais avec  réponse insulinique prévention des effets délétères du vieillissement sur l’insulinorésistance Kahn et al., Am J Physiol, 1990

Effets chroniques vs aigus Effet sur insulinosensibilité important si sujet entraînés plus modeste en situation aiguë Il existe donc une combinaison d’adaptations locales musculaires systémiques

Oxydation des substrats (1) Importance +++ pour les pathologies métaboliques Activité physique influe sur la mobilisation des substrats (effort constant ou progressif) oxydation des CHO  oxydation des lipides  Cinétique rapide (dès 5 jours de pratique) Précède l’augmentation des enzymes oxydatives mitochondriales Green et al., J.A.P., 1992

Oxydation des substrats (2) Diminution de la dépendance aux CHO:  oxydation glycogène intramusculaire  turnover glucose plasmatique  oxydation des lipides vraie à même intensité absolue ou relative Van Loon et al., J.A.P., 1999  dépendance aux AGL plasmatiques  oxdation des triglycérides intramusculaires modérée à court terme très importante ensuite

_____________________________Phillips et al., J. Appl. Physiol., 1996.

Effets sur cholestérol et lipoprotéines Modifications durables si participation cte pas de relation directe entre effets sur profil lipoprotéique et aptitude physique : effet sur profil L + rapide travail +++ de King et al., Circulation 1995: croisement : des intensités de pratique des fréquences d ’entraînement suivi sur 2 ans   l’intensité de pratique, la participation chute de + d ’1/3

______________________King et al., Circulation, 1995 La pratique à intensité modérée est suffisante pour produire des effets à long terme ______________________King et al., Circulation, 1995

______________________King et al., Circulation, 1995 Le facteur fréquence est proportionnellement plus important que le facteur intensité (pour des compliances ) ______________________King et al., Circulation, 1995

les effets disparaissent rapidement MAIS Un point commun: si arrêt de pratique, les effets disparaissent rapidement  Favoriser la pratique régulière 

Au delà des effets sur le sujet sain…. Intérêt majeur: comment interagissent les effets métaboliques sur des sujets ayant des troubles métaboliques questions variables selon les pathologies les effets recherchés ne sont pas toujours identiques: soit vérifier si un effet potentiel peut être obtenu soit chercher un effet spécifique pour un problème spécifique (p.e. insulinorésistance)

A.P. et D.I.D. Travaux déjà anciens montrent : Effets aigus: effets chroniques Effets aigus: augmentation de la clearance du glucose perfusé

_______________________Dorchy et al., Acta Paediatr. Scand, 1976

A.P. ET D.I.D. Effets chroniques: Etude clinique (1948) : possibilité de réduire l’insulinothérapie sans aggraver le contrôle glycémique en augmentant les apports en glucose MAIS: disparition en quelques jours après arrêt entraînement

Effets synergiques insuline exercice Effet de l’exercice sur le contrôle du DID + récemment confirmé: (Bak et al., 1988) dose d ’insuline  de 15% en 6 semaines hémoglobine A1c signif.  augmentation de 15% de l’activité maximale de la glycogène synthase Meilleur contrôle du diabète et normalisation de la capacité de stockage du glycogène musculaire

A.P. et profil lipidique chez le D.I.D.. Mosher et al., Arch. Phys. Med. Rehab., 1998 masse maigre  3.5%, cholestérol total et triglycérides id.

Limite des A.P.S. Nécessité des bases physiopathologiques Comparaison DID sédentaires et athlètes prises d ’insuline < chez athlètes (41 vs 53 U/jour) pas de  concentration glycogène musculaire GLUT4 Hémoglobine glycosylée HbA1c  chez athlètes Nécessité des bases physiopathologiques adéquation nature de pratique et pb métaboliques Ebeling et al., Diabetes, 1995

A.P. et D.N.I.D. Résultats majeurs: pourquoi? DNID  insulino-résistance muscle squelettique=site majeur de l’insulino-résistance masse musc: 40 à 50% de la masse corporelle tot. Assure 90% de la captation de glucose insulino-médiée rôle +++ de GLUT4 (concentration et/ou translocation)

A.P. et insulino-sensibilité L’entraînement normalise l’insulino-sensibilité (IS) par  concentration GLUT 4 Dela et al., Diabetes, 1994 //t,  de l’adiposité viscérale (r=0.84) Mourrier et al., Diabetes Care, 1997 Effet potentialisé si diète pauvre en CHO exercice isolé   IS de 3 à 18h vs 2 jours Synthèse du glycogène musculaire insulino-médiée x 2 Perseghin et al., New Engl J Med, 1996

A.P. DNID et facteurs de risques cardio-vasculaires Diminution des facteurs de risques cardio-vasculaires Lehmann et al., Diabetologia, 1995  des triglycérides (20%)  HDL-C (23%) et HDL-3 (26%)  PA Syst et diast., Fc repos Eclaire les résultats épidémiologiques risques  en fonction de la dépense énergétique proportionnel à importance des facteurs de risques

_______________________Helmrich et al., New Engl J Med, 1991 Hypertension Index de masse corporelle _______________________Helmrich et al., New Engl J Med, 1991

Effets métaboliques chez les obèses Problématique  DNID (insulino résistance) même type de résultats (Dolan et al., Biochesm J, 1993)  captation glucose par le muscle qd exo Aspects + spécifiques: intérêt relatif exercice vs régime alimentaire effets sur composition corporelle équilibre de la balance énergétique effets sur profil lipidique Effets sur comorbidité

A.P. et obésité: quelles réponses? Intérêt relatif exo vs diète résultats contradictoires si combinaison, effets > et plus durables Kraemer et al., MSSE, 1998 Composition corporelle  masse grasse mais transitoire effets sur obésité viscérale ??? (MSSE, 1999) pas d’effet sur : métabolisme de repos Treuth, MSSE, 1998 oxtion des lipides /24 heures Pasman, Int J Obes, 1999 amélioration du profil lipidique

A.P. obésité et profil lipidique  triglycérides augmentation clearance via lipoprotéine lipase Fergusson et al., Int J Obesity, 1999 relation entre triglycérides plasmatiques et  des LDL qd triglycérides ,  LDL   diminution risque DNID risque de complications cardio-vasculaires effets HDL-C ++, LDL-C +/- Stefanick, MSSE, 1999 Effet sur le cholestérol LDL surtout si celui-ci est très élevé dès le départ

CONCLUSION PERSPECTIVES ??? Effets importants: sur normalisation de l’état du sujet sur  des facteurs de risques associés mais, inconstants Méthodologie scientifique ? à priori, non bases physiopathologiques spécifiques ? Individualisation des intensités (évaluation métabolique) ? Pourtant, l’A.P. ne doit pas être conçue comme univoque

_____________________________Richter et al., Diabetes Care, 1992

Place de l'évaluation métabolique Pour optimiser…. Conditions d’une pratique à long terme ? Effets importants mais transitoires Définir des objectifs spécifiques interface effets métaboliques: pathologie métabolique Individualiser les intensités proposées par rapport aux objectifs spécifiques Place de l'évaluation métabolique

Place de l'évaluation métabolique Pour optimiser…. Conditions d’une pratique à long terme ? Effets importants mais transitoires Définir des objectifs spécifiques interface effets métaboliques: pathologie métabolique Individualiser les intensités proposées par rapport aux objectifs spécifiques Place de l'évaluation métabolique

SUBSTRATS ENERGETIQUES UTILISES EPREUVE D ’EFFORT AVEC ANALYSE DES SUBSTRATS ENERGETIQUES UTILISES 60 % Pmax 50 % A jeun 40 % 30 % 20 % 3 9 15 21 27 Temps (min.) Repos Exercice Récupération

CALCUL DE L’UTILISATION DES SUBSTRATS OXYDES Quand QR assimilable à un QR glucido-lipidique: Utilisation des équations issues de la calorimétrie indirecte: CHO (mg/min) = 4,585.VCO2 – 3,2255.VO2 Lipides (mg/min) = -1,7012.VCO2 + 1,6946.VO2 Intérêt: Individualiser l’entraînement / réalité métabolique d’effort

Homme de 35 ans, IMC=23 kg/m² Crossover 125 W (55 %) Fc 135, % RESPECTIF DE SUBSTRATS OXYDES % de puissance max 2 4 6 8 Puissance (W) GLU LIP 70 90 115 140 Crossover 125 W (55 %) Fc 135, Oxydation lipidique max 115 W (48 %) Fc 125 10 20 30 40 50 60 80 100 Lipides (%) Glucides (%) Kcal/mn DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT

Femme de 50 ans , IMC=29,5kg/m² Crossover 20 W (19%) Fc 102, % RESPECTIF DE SUBSTRATS DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT OXYDES % de puissance max 1 2 3 4 5 Puissance (W) KCal/min GLU LIP 20 30 40 50 Crossover 20 W (19%) Fc 102, Oxydation lipidique max 20 W (19%) Fc 102 10 60 Repos 70 80 90 100 Lipides (%) Glucides (%)

L'activité physique est un médicament hypolipidique, hypotenseur, bradycardisant, vasodilatateur, diurétique, amaigrissant, cathartique, hypoglycémique, tranquillisant, hypnotique et antidépresseur: Seulement, c'est un médicament dont la prescription et l'observance ne sont pas toujours aisées…