SSE #147: Mesures et apport supplémentaire de la vitamine D: quoi, quand, pourquoi et comment?

Graeme L. Close

POINTS PRINCIPAUX

  • La vitamine D est associée à de nombreuses actions biologiques importantes chez l'athlète, notamment la régulation de la santé osseuse, la fonction immunitaire, le cycle cellulaire et l'homéostase des muscles squelettiques.
  • La carence en vitamine D a été associée à un plusieurs problèmes de santé.
  • Les populations sportives en particulier présentent de faibles concentrations en vitamine D, notamment pendant les mois de l'hiver. 
  • La carence en vitamine D est réversible grâce à l'apport supplémentaire par voie orale et à l'exposition sécuritaire au soleil.
  • Les essais contrôlés randomisés et bien conçus sont aujourd'hui nécessaires pour établir l'étendue à laquelle la vitamine D peut avoir une incidence sur la performance athlétique.

BILAN DE LA RECHERCHE

État de la question

La décennie passée a connu une renaissance en matière de recherche sur la vitamine D.  Une simple recherche de « vitamine D » sur PubMed donne plus de 3 500 articles depuis 2013, contre 1 000 publications en 1993. Ceci est en partie dû à la ré-émergence des désordres osseux évitables et le rachitisme, ce qui a stimulé l'intérêt dans le domaine. Grâce à la recherche destinée à mieux comprendre le métabolisme et la fonction de la vitamine D, plusieurs rôles biologiques des hormones stéroïdes ont été mis au jour.  Depuis l'identification du récepteur de la vitamine D dans les différents tissus à travers lesquels la vitamine D exerce plusieurs de ses effets (Demay, 2006) et la génération du récepteur de vitamine D chez la souris knockout (Liet al., 1997), des progrès importants ont été enregistrés dans notre compréhension des actions de la vitamine D. Nous savons maintenant que certains aspects de l'immunité naturelle et acquise, de la santé cardiovasculaire et des processus biologiques dans les muscles squelettiques sont régulés par la vitamine D.

Malgré cette compréhension croissante de l'importance de la vitamine D, les grandes études de population apportent la preuve que la carence en vitamine D est répandue dans le monde entier à cause du manque d'exposition au soleil et de sources alimentaires riches en vitamine D. Cela pose un problème unique pour les populations athlétiques, car la carence peut passer inaperçue tout en contribuant à une fonction immunitaire sous-optimale, à une santé osseuse médiocre et à la perturbation potentielle des fonctions musculaires et des capacités régénératives. Cette brève étude explorera les considérations clés lors de l'évaluation et de l'interprétation des mesures du niveau de vitamine D et des protocoles relatifs à l'apport supplémentaire en vitamine D.

Que faut-il mesurer?

Il existe deux formes naturelles de vitamine D : l'ergocalciférol (vitamine D2) et le cholécalciférol (vitamine D3). La vitamine D2 est disponible en quantités limitées dans des sources végétales et dans certains suppléments, alors que la vitamine D3 se trouve dans les sources alimentaires, telles que les poissons gras et les produits laitiers. Cependant, la source majeure de vitamine D3, qui contribue à hauteur de 90 % de la consommation de vitamine D, est obtenue par une réaction photosynthétique dans le derme de la peau qui a lieu en cas d'exposition suffisante au rayonnement ultraviolet B (UVB). Cette exposition dépend des vêtements, de l'ethnie, du style de vie et, surtout, du zénith du soleil, qui est déterminé par l'emplacement géographique et l'heure de la journée (Chen et al., 2007). Indépendamment de la voie de pénétration, 99 % de la vitamine D circule en étant fixée à la protéine de liaison de la vitamine D (DBP), alors que la partie restante est fixée à l'albumine (Chun et al., 2014). Les deux vitamines D2 et D3 subissent une hydroxylation dans le foie, catalysé par l'enzyme 25-hydroxylase, pour former la 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D), et une autre hydroxylation dans les reins ou les tissus cibles qui expriment l'enzyme 1-α-hydroxylase, afin de former la forme biologiquement active de la vitamine D, 1-α-dihydroxyvitamine2D3 (1-α,25(OH)D) (Figure 1).

 

Cependant, lors de l'évaluation du statut de la vitamine D, c'est la mesure du produit de la première étape d'hydroxylation, 25(OH)D, qui est privilégiée. Ceci soulève la question : « pourquoi est-il préférable de mesurer une forme biologiquement inactive de vitamine D au lieu de la forme active? » La réponse est que l'enzyme hépatique 25-hydroxylase est régulée par la concentration de 25(OH)D et non par d'autres stimulus comme l'hormone parathyroïde (PTH), qui stimule la production rénale de 1α,25(OH)D lorsque les concentrations de 25(OH)D sont faibles (Kmar et Thompson, 2011). Mesurer 1α,25(OH)D peut donc provoquer une classification erronée du niveau de vitamine D d'une personne donnée, ce qui, à terme, risque de causer une erreur de diagnostic. En outre, 1α,25(OH)D circule à des concentrations environ 1 000 fois moins élevées que 25(OH)D (Broadus et al., 1980) et a une demi-vie d'environ 15 heures, alors que 25(OH)D a une demi-vie d'environ 15 jours (Jones, 2008).

Comment la mesurer?

En bref, le sang est généralement recueilli par veinopuncture et, plus récemment, par des gouttes de sang obtenues au moyen d'une simple piqûre au doigt de la personne soumise au test. Le sérum (de veinopuncture) ou le sang (des gouttes de sang) est isolé et utilisé dans l'essai en cours. Il y a ensuite un certain nombre de méthodes qui permettent d'évaluer la 25(OH)D afin de déterminer le niveau de vitamine D. Les essais disponibles dans le commerce comprennent :

  • La spectrométrie de masse avec chromatographie en phase liquide à haute pression (LC-MS/MS)
  • Le dosage radio-immunologique (RIA)
  • L'épreuve immunoenzymique (EIA)
  • L'essai de liaison compétitive des protéines (CPBA)
  • L'essai de liaison des protéines par chimiluminescence automatisée (CLPBA)
  • L'immuno-essai par chimiluminescence (CLIA)

Pour choisir un essai, il est essentiel de prendre en considération la validité et la fiabilité de l'outil de mesure. Les rapports suggèrent notamment qu'il existe une variabilité importante entre les essais. Cependant, il est accepté que la méthode LC-MS/MS est la plus valide et la plus fiable pour mesurer la 25(OH)D, tandis que la méthode CLIA est la moins performante (Snellman et al., 2010). Le système d'évaluation de la qualité externe de la vitamine D (DEQAS) permet d'assurer la fiabilité analytique des essais 25(OH)D. Le système DEQAS peut tester de façon indépendante la performance de la méthode analytique qu'un laboratoire met en œuvre pour mesurer la 25(OH)D et fournir la certification de compétence.

Que nous disent les chiffres?

D'abord, il est important de noter que quel que soit l'emplacement, les concentrations de métabolites de vitamine D en circulation peuvent être exprimées dans différentes unités. Les deux unités de mesure les plus communément citées sont ng/ml et nmol/l, où 1 ng/ml = 2,496 nmol/l. L'unité du SI (système international) pour la vitamine D est nmol/l et c'est cette unité qui sera utilisée dans le présent article.

Après l'analyse en laboratoire via un essai de la vitamine D (par exemple LC-MS/MS), un chiffre quantitatif est produit pour donner une indication de la vitamine D en circulation chez la personne concernée. Les vitamines D2 (25(OH)D2) et D3 (25(OH)D3) peuvent toutes les deux être analysées et désignées ensemble comme le sérum 25(OH)D total. À ce jour, il n'existe pas de consensus concernant les concentrations de sérum 25(OH)D qui représentent une carence, un niveau adéquat et un niveau « optimal ». Le United States Institute of Medicine (U.S. IOM) donne aujourd'hui des directives qui doivent être acceptées, en attendant qu'elles soient révisées (Tableau 1).

 

Cependant, il est à noter que de nombreux chercheurs scientifiques sont en désaccord avec ces directives et affirment qu'elles sont trop conservatrices et obsolètes. D'après la littérature disponible et nos propres résultats, il est évident que la variation entre les personnes des concentrations de base de la vitamine D  est importante chez les participants testés au même moment de l'année. Par exemple, la Figure 2 montre les résultats cumulés d'un essai mené dans notre laboratoire en hiver sur une fourchette de disciplines sportives. Les données ci-dessous indiquent notamment que la grande majorité des athlètes testés présentent un niveau de vitamine D considéré comme correspondant au niveau de carence ou comme inadéquat, conformément à la définiton de l'U.S. IOM.

 

Comment améliorer le niveau de vitamine D?

Avant d'aborder les mécanismes susceptibles d'améliorer le niveau de vitamine D, plusieurs points doivent être pris en considération. Comme pour les unités de mesure utilisées pour les métabolites de vitamine D en circulation, il existe plus d'une unité de mesure pour l'apport supplémentaire en vitamine D. Il est très important de distinguer les unités internationales (UI) et les μg (microgrammes). 100 UI = 2,5 μg de vitamine D2/D3.  Il est clair que toute confusion entre ces deux unités de mesure peut aboutir à des doses trop importantes ou trop faibles et inefficaces de vitamine D.

Avant tout apport supplémentaire, il convient également de déterminer laquelle de la vitamine D2 ou D3 est la plus efficace. En termes simples, la vitamine D3 est environ 87 % plus efficace pour relever et maintenir les concentrations de sérum 25(OH)D, et produit des réserves de vitamine D 2 à 3 fois plus importantes que la quantité équimolaire de D2 (Heaney, 2011). 

Il s'agit d'un résultat intuitif, étant donné que le moyen principal d'obtenir de la vitamine D est la synthèse dermique, un processus qui produit la vitamine D3.

Les concentrations de base de vitamine D sont très variables selon les personnes (Figure 3), ce qui peut avoir une incidence importante sur la réaction à l'apport supplémentaire. La Figure 3 illustre une régression linéaire simple reproduite de Close et al. (2013a) et Owens et al. (observation non publiée). La courbe montre que la concentration de base de la vitamine D est un bon indicateur de la réaction à l'apport supplémentaire, les personnes ayant un niveau faible de sérum 25(OH)D présentant la réaction la plus importante à l'apport supplémentaire. Toutefois, des personnes ayant un niveau de base de vitamine D 25(OH) similaire peuvent ne pas réagir à l'apport supplémentaire de façons comparables, car la variation génétique dans le gène de la protéine de liaison de la vitamine D sembler influer sur la réactivité à l'apport supplémentaire (Nimitphong et al., 2013).

 

Concernant le dosage, le sérum 25(OH)D réagit à l'apport supplémentaire selon la dose de vitamine D3 (Heaney et al., 2003). La question la plus appropriée consiste cependant à savoir la concentration de sérum 25(OH)D ciblée, car ceci (aussi bien que la vitamine D 25(OH) de base) aura en effet une incidence sur la dose administrée.   Cette question fait l'objet d'un débat passionné et nous sommes loin d'établir une concentration de sérum universelle pour l'optimisation de toutes les fonctions physiologiques affectées par la vitamine D. Mais il est de plus en plus communément admis que la santé s'améliore avec des concentrations de sérum 25(OH)D de >75 nmol/l (Heaney, 2013). Pour réaliser des concentrations de sérum de >75 nmol/l, nous avons déjà démontré que l'apport supplémentaire de vitamine D3 par voie orale à une dose de 5 000 UI/jour pendant 8 semaines peut aider à atteindre efficacement cet objectif (Close et al., 2013a). D'autres auteurs ont suggéré que les concentrations de sérum nécessaires pour les autres avantages sur la santé sont supérieures à 100 nmol/l et qu'une consommation de 9 600 UI/jour est nécessaire pour maintenir ce niveau de concentration du sérum (Garland et al., 2011). Michael Holick et ses collègues ont également démontré que l'exposition des adultes en maillot de bain à une dose érythémale minimale (MED) de rayonnement (UVB) sur un lit de bronzage augmente les niveaux de vitamine D dans le sang à des niveaux équivalents à ceux obtenus par la consommation de doses comprises entre 10 000 et 25 000 UI de vitamine D (Holick, 2002).

Il est significatif que ces doses supplémentaires soient considérées environ 8x et 16x supérieures à l'apport journalier recommandé (RDI), respectivement, puisque l'U.S IOM a défini le niveau RDI de vitamine D à 600 UI/jour (pour les jeunes adultes) et l'apport maximal tolérable à 4 000 UI/jour.  Mais l'U.S. IOM a également défini la « dose sans effet nocif observé » (DSENO) à 10 000 UI/jour. Il est toutefois important de prendre en considération que la synthèse dermique de la vitamine D par l'exposition au rayonnement UVB est auto-régulée avec la conversion de la pré-vitamine D en photoproduits inactifs lorsque la synthèse n'est plus requise (Holick et al., 1981).  Un tel mécanisme biologique n'est pas disponible en cas d'ingestion orale; par conséquent, si des doses extrêmement élevées au-dessus de la DSENO sont ingérées, cela peut causer une toxicité à la vitamine D, bien que les cas signalés soient rares. 

APPLICATIONS PRATIQUES POUR LES ATHLÈTES

Étant donné l'information actuellement disponible, plusieurs éléments doivent être pris en considération lors de l'exploration des applications pratiques de nos connaissances actuelles sur le niveau et l'apport supplémentaire de vitamine D.

  1. La concentration de base de vitamine D 25(OH) en circulation d'un athlète donné doit être mesurée en observant attentivement les différences entre les personnes.
  2. Les mesures doivent être effectuées au moyen de la technique la plus valide disponible, de préférence la méthode LC-MS/MS. Les récents développements de la technique des gouttes de sang peuvent constituer une méthode plus pratique pour obtenir les échantillons sanguins des équipes sportives.
  3. La méthode d'apport supplémentaire appropriée doit être adoptée en fonction de la concentration de base de la personne concernée. Si l'athlète présente des concentrations de sérum de <75 nmol/, un apport de 5 000 UI/jour par voie orale est un protocole efficace pour augmenter les concentrations à >75 nmol/l. Si l'athlète présente une carence en vitamine D grave (<30 nmol/l) ou très grave (<12,5 nmol/l), une dose de 10 000 UI/jour peut s'avérer efficace pour augmenter rapidement les concentrations en 4 semaines, un niveau qui peut être ensuite soutenu par une dose de 5 000 UI/jour.
  4. Un prélèvement sanguin régulier peut être approprié, notamment pendant les mois de l'hiver, afin de surveiller l'efficacité du protocole d'apport supplémentaire.
  5. Des séances de 30 minutes d'exposition sécuritaire érythémale minimale de tout le corps au soleil pendant l'été peuvent aider à augmenter le niveau total de vitamine D 25(OH) sans apport supplémentaire. Dans les latitudes nordiques de plus de 50° N, ce niveau reste difficile à réaliser.

RÉSUMÉ

En résumé, les données suggèrent que la carence en vitamine D est endémique et qu'elle est de plus en plus fréquente. Il s'agit d'une observation constante dans les sous-groupes athlétiques. Ceci peut être principalement dû à mode de vie marqué par le manque d'exposition au soleil et de ressources alimentaires riches de vitamine D. La carence en vitamine D se traduit par une fonction biologique sous-optimale dans de nombreux tissus et, par conséquent, les mesures sont nécessaires chez les athlètes, notamment en hiver lorsque l'exposition au soleil est faible. Il convient d'adopter des méthodes d'évaluation biochimiques appropriées de la vitamine D et d'interpréter correctement les résultats obtenus. Le niveau RDI actuel pour la vitamine D (600 UI/jour) n'est probablement pas efficace pour prévenir la carence en l'absence d'exposition au soleil. Si nécessaire (si le niveau de sérum 25(OH)D est de <75 nmol/l), il est recommandé de prendre un apport supplémentaire de vitamine D3 par voie oraleavec des doses qui reflètent la nécessite du changement requis dans le niveau de sérum 25(OH)D.

RÉFÉRENCES

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