SSE #148: L'importance de la vitamine D pour les athlètes

Enette Larson-Meyer

POINTS PRINCIPAUX

  • La vitamine D joue un rôle important dans la santé, l'entraînement et la performance de l'athlète.
  • Il convient d'évaluer le niveau de la vitamine D dans le cadre d'une évaluation nutritionnelle de routine. La concentration de vitamine D 25(OH) dans le sang est le meilleur indicateur du niveau de la vitamine D. Il convient de maintenir une concentration de vitamine D dans le sang de >75 nmol/l, voire de 100 nmol/l de préférence.
  • La niveau « sous-optimal » de niveau de la vitamine D est lié au risque accu de maladie aiguë, de blessure inflammatoire, de fracture de fatigue, de douleurs musculaires, de faiblesse et de performance musculaire sous-optimale. Les athlètes ayant des antécédents avec ces problèmes peuvent bénéficier de l'évaluation du niveau de vitamine D.
  • La consommation régulière d'aliments contenant de la vitamine D ne peut pas à elle seule maintenir un niveau de vitamine D suffisant. L'exposition régulière au soleil (exposition de 5 à 30 minutes des bras, des jambes et du dos aux alentours du midi solaire, plusieurs fois par semaine), l'apport supplémentaire régulier en vitamine D (1 500 à 2 000 UI par jour) ou une combinaison d'apport alimentaire, d'exposition au soleil et d'apport supplémentaire sont nécessaires pour obtenir un niveau suffisant.
  • En hiver, l'apport supplémentaire de vitamine D est nécessaire pour les athlètes qui vivent à >35° au nord ou au sud.

INTRODUCTION

Il est reconnu depuis longtemps que le niveau adéquat de vitamine D est nécessaire pour la santé des os et du squelette. Cependant, les dernières recherches soulignent également le rôle important de la vitamine D pour les fonctions non squelettiques, notamment la croissance des muscles squelettiques, la fonction immunitaire, la modulation inflammatoire et la performance athlétique (Larson-Meyer et Willis, 2010). En outre, les études observent que la carence en vitamine D augmente le risque lié à de nombreuses maladies chroniques et inflammatoires, notamment l'hypertension, les maladies cardiométaboliques, l'arthrite et certains cancers (Holick, 2007) qui peuvent frapper même les athlètes. Cet article de Sports Science Exchange porte sur le rôle de la vitamine D dans la santé et la performance des athlètes et donne des conseils concernant l'évaluation et le traitement de la carence en vitamine D.

SYNTHÈSE, SOURCES ET INDICES DE NIVEAU DE LA VITAMINE D

Synthèse et métabolisme de la vitamine D

Bien que la vitamine D soit considérée comme une « vitamine », c'est-à-dire un composé organique présent dans les aliments et nécessaire en petites quantités pour la croissance et la bonne santé, il est possible de réponde entièrement à la demande humaine par la synthèse dans la peau grâce à l'exposition à la lumière du soleil (Holick, 2007). Le rayonnement solaire ultraviolet B convertit son 7-déhydrocholesterol précurseur, présent dans la peau, en D3 (cholécalciférol). La vitamine D nouvellement synthétisée (ainsi que la vitamine D obtenue des aliments) est acheminée au foie par son porteur, la protéine de liaison de la vitamine D (VDBP). Dans le foie, la vitamine D est rapidement convertie en en vitamine D 25(OH), le principal type emmagasiné. L'activation supplémentaire dans les tubules rénaux de la vitamine D 1,25(OH)2, la forme hormono-active, est effectuée par l'hormone parathyroïde (PTH) lorsque les concentrations de calcium sanguin et/ou de phosphate tombent au-dessous du niveau normal. 

Sources de la vitamine D

La vitamine D se trouve dans certains aliments naturels et fortifiés (Tableau 1). La vitamine D diététique comprend à la fois de la D3 (cholécalciférol) qui se trouve naturellement dans des aliments spécifiques d'origine animale et de la D2 (ergocalciférol) dérivés des ergostérols des champignons et des levures. Les deux formes de vitamine sont bien absorbées (biodisponibles à 50 %) en association avec les lipides alimentaires. À ce titre, l'absorption de la vitamine D est améliorée par les repas riches en lipides (Raimundo et al., 2011) et peut être limitée par une alimentation très pauvre en lipides ou par les syndromes et les difficultés d'absorption (Ross et al., 2010).

   

Indices de niveau de la vitamine D

La concentration sérique de vitamine D 25(OH) (ci-après appelée vitamine D dans le sang) est le meilleur indicateur de niveau de la vitamine D. La concentration en circulation de la forme hormono-active, la vitamine D 1,25(OH)2, dépend d'autres facteurs que le niveau, notamment la PTH et les concentrations de calcium et de phosphate dans le sang. Les limites définitives du niveau de la vitamine D ne sont pas encore scientifiquement établies (comme le sont d'autres seuils cliniques, tels que celui du calcium sérique), mais sont fondées sur les marqueurs de risque clinique et de maladie. Le Tableau 1 résume les seuils sanguins définis par la plupart des chercheurs ayant travaillé sur la vitamine D : « pauvre », « insuffisant », « suffisant », « optimal » et « toxique » (Cannell et al., 2008; Hollick, 2007; Hollis, 2005; Hossein-nezhad et Holick, 2013). La limite de carence correspond à la concentration approximative à laquelle la PTH augmente de façon abrupte, tandis que la limite d'insuffisance correspond à la concentration à laquelle la PTH se stabilise et l'absorption de calcium atteint son niveau maximum. Enfin, la limite du niveau optimal correspond au point auquel le génome humain est considéré comme étant en évolution. La dose journalière recommandée pour les États-Unis et le Canada est différente des valeurs proposées par les chercheurs et a été établie en considérant une dose de 50 nmol/l comme le niveau « adéquat ». En revanche, les données disponibles suggèrent que maintenir les concentrations sanguines au niveau optimal peut être bénéfique pour la fonction des muscles squelettiques (Bischoff-Ferrari et al., 2004b) et pour réduire le risque de maladie (Cannell et al., 2008).

CONSOMMATION ET NIVEAU DE VITAMINE D CHEZ LES ATHLÈTES

Niveau de vitamine D chez les athlètes

Le niveau de vitamine D sous-optimal est répandu dans la population générale du monde entier (Holick, 2007; Hossein-nezhad et Holick, 2013). Chez les athlètes, la prévalence et la carence et du niveau suffisant varie selon la saison, le lieu d'entraînement, le sport (Larson-Meyer et Willis, 2010) et la couleur de la peau (Hamilton et al., 2010; Pollock et al., 2012; Shindle et al., 2011) (Figure 1). Le niveau de vitamine D est généralement inférieur en hiver (Farrokhyar et al., 2015; Halliday et al., 2011). Les athlètes qui s'entraînent surtout en intérieur et à des latitudes supérieures ont généralement un niveau inférieur que les athlètes qui s'entraînent à l'extérieur et à des latitudes inférieures (Figure 1). Cependant, en cas d'exposition insuffisante au soleil, le niveau de vitamine D sous-optimal peut être constaté même dans les pays ensoleillés près de l'équateur (Hamilton et al., 2010).

 

Consommation de vitamine D chez les athlètes

L'exposition insuffisante à la lumière du soleil (rayonnement ultraviolet B) est la raison la plus probable du niveau de vitamine D sous-optimal. Mais il se peut également que la consommation insuffisante de vitamine D joue également un rôle. Les études révèlent que les athlètes ne sont pas proches des niveaux des recommandations diététiques dans les plupart des pays (Figure 2). L'une de ces études indique que seuls 5 % des athlètes universitaires répondent aux doses journalières recommandées américaines uniquement par l'alimentation (Halliday et al., 2011).

   


Facteurs influençant le niveau

La lumière du soleil adéquate étant nécessaire pour la synthèse de vitamine D, tout ce qui limite la quantité ou la qualité de l'exposition au soleil peut compromettre le niveau de vitamine D (Tableau 2). De plus, la taille du corps et/ou l'adiposité excessive peuvent compromettre le niveau de vitamine D (Halliday et al.,

2011; Heller et al., 2014). Chez les athlètes, il n'est pas établi si cette association est due à la séquestration de la vitamine D dans l'adiposité excessive ou à la dilution du volume chez les athlètes ayant une plus grande masse corporelle et/ou en surpoids. Il n'est également pas clair si la vitamine D stockée dans les tissus adipeux est libérée en hiver ou dans les périodes d'exposition réduite au rayonnement ultraviolet B.

   

FONCTIONS DE LA VITAMINE D

En tant que sécostéroïde (c'est-à-dire les stéroïdes dans lesquels les anneaux stéroïdes sont ouverts), la vitamine D fonctionne comme modulateur de 2 000 gènes impliqués dans la croissance cellulaire, la fonction immunitaire et la synthèse des protéines (Cannell et al., 2009; Holick et al., 2011; Hossein-nezhad et Holick, 2013). Dans ce rôle, la forme active de la vitamine D (1,25(OH)2D) forme un complexe avec son récepteur nucléaire de vitamine D et le récepteur α d'acide rétinoïque et est capable d'« activer » et de « désactiver » l'expression des gènes spécifiques (Holick, 2007). Nos connaissances actuelles indiquent qu'une concentration adéquate de la vitamine D dans le sang est nécessaire pour optimiser la fonction génomique (Hossein-nezhad et Holick, 2013). Ce rôle de commutateur/modulateur génétique explique comment la vitamine D peut jouer un rôle dans une variété de fonctions physiologiques, notamment la santé osseuse, la fonction musculaire, l'inflammation et l'immunité, ces fonctions étant toutes importantes pour la santé, l'entraînement et la performance.

Santé osseuse

La vitamine D influence la santé osseuse en activant l'expression des gènes qui améliorent l'absorption de calcium intestinal, la résorption de calcium rénal (en association avec un niveau PTH élevé) et le renouvellement des cellules osseuses (Holick, 2007). Un exemple de l'influence de la vitamine D est visible dans l'absorption de calcium qui est biodisponible à >30 % lorsque la concentration de la vitamine D dans le sang est d'au moins 75 nmol/l, mais seulement à 10 à 15 % lorsque les concentrations sont inférieures. Une grande partie de cet effet est due à l'amélioration de l'expression de la vitamine D des protéines intestinales qui favorise l'absorption du calcium. Par ailleurs, les études suggèrent que la concentration de vitamine D est associée à la densité minérale osseuse (DMO) et/ou au contenu minéral osseux dans la hanche et le rachis lombaire des femmes pendant toute leur vie (Bischoff-Ferrari et al., 2004a). 

Plusieurs études indiquent qu'un niveau suffisant de vitamine D est important pour la santé osseuse et la prévention des blessures osseuses chez les athlètes (Lappe et al., 2008; Ruohola et al., 2006; Valimaki et al., 2004). Par exemple, le risque de fracture de fatigue était supérieur de 3,6 fois chez les recrues militaires finnoises ayant des concentrations de vitamine D dans le sang inférieures à 75 nmol/l (Ruohola et al., 2006); en revanche, la consommation de vitamine D alimentaire (> environ 600 à 700 UI par jour) semble atténuer le risque dans une population mixte de jeunes adolescentes américaines sportives et non sportives (Sonneville et al., 2012). L'apport supplémentaire de 800 UI de vitamine D par jour (plus 2 000 mg/jour de calcium) pendant 8 semaines a permis de réduire l'incidence de la fracture de fatigue de 20 % chez les recrues féminines de la marine américaine (Lappe et al., 2008).

Fonction des muscles squelettiques

Les douleurs dans les muscles squelettiques et la sensation de faiblesse sont des symptômes bien établis, mais souvent oubliés, de la carence en vitamine D à laquelle il est possible de remédier par le renouvellement des réserves. Les dernières études suggèrent que la vitamine D influence les muscles squelettiques en activant l'expression des gènes qui influencent la croissance et la différenciation musculaires, notamment dans les fibres à contraction rapide (type II) (Barker et al., 2011; Girgis et al., 2013). La vitamine D a également des effets non génomiques qui comprennent la régulation de l'apport en calcium sarcoplasmique et la signalisation cellulaire. Les études sur les animaux et la culture des tissus montrent que la carence en vitamine D provoque l'atrophie des fibres musculaires à contraction rapide, diminue l'apport en calcium sarcoplasmique et et prolonge le délai avant la force de contraction maximale et la relaxation (Girgis et al., 2013). Les études de biopsie chez les patients présentant une carence montrent une atrophie des fibres musculaires squelettiques de type II (Sato et al., 2005).

Un faible niveau de vitamine D peut affecter directement la force et la performance musculaires chez les athlètes, bien que les preuves soient limitées. La première preuve que la vitamine D a une influence sur la performance remonte au tournant du 20e siècle, lorsque l'on a découvert que l'exposition au rayonnement ultraviolet B par une lampe solaire centrale améliore la performance musculaire (vraisemblablement en améliorant le niveau de vitamine B) (Cannell et al., 2009). Les études récentes portant sur des sujets jeunes (Ward et al., 2009) et moins jeunes non sportifs démontrent que le niveau de vitamine D est négativement associé aux marqueurs de force musculaire jusqu'à un seuil sanguin de 94 nmol/l (38 ng/ml) lorsque la force musculaire se stabilise (Bischoff-Ferrari, et al., 2004b). Chez les athlètes présentant une carence, l'apport supplémentaire en vitamine D à une dose qui permet d'augmenter la concentration de vitamine D dans le sang semble également améliorer certains paramètres de performance musculaire, notamment la force des quadriceps isométriques et les performances de saut vertical et de sprint de 10 m (qui sollicitent surtout les fibres de type II) (Close et al., 2013; Wyon et al., 2014). Chez les athlètes blessés et les non-sportifs, l'insuffisance de vitamine D semble également retarder la réhabilitation et la récupération après la chirurgie orthopédique (Barker et al., 2011; Kiebzak et al. 2007). Bien que ce ne soit pas encore

démontré chez les athlètes, l'apport supplémentaire prolongé chez les patients présentant une carence permet d'améliorer la force musculaire et la taille relative ainsi que le nombre des fibres musculaires de type II (Sato et al., 2005).

Immunité et inflammation

Immunité : La vitamine D fonctionne comme un important régulateur de l'inflammation et de l'immunité naturelle. Dans le système d'immunité naturelle, la vitamine D a la capacité d'activer l'expression génétique d'un large spectre de peptides antimicrobiens (Cannell et al., 2008; Larson-Meyer et Willis, 2010). Les peptides antimicrobiens sont secrétés par les cellules du système immunitaire naturel, dont les monocytes, les macrophages et les cellules épithéliales dans les voies respiratoires (Gombart et al., 2005) et aident à défendre l'organisme contre les bactéries, les champignons et les virus pathogènes invasifs. En raison du rôle de régulation de la vitamine D sur l'expression des peptides antimicrobiens dans les cellules respiratoires, il est suggéré que le niveau de vitamine D (et sa fluctuation saisonnière typique) influence la sensibilité à la grippe et au rhume (Cannell et al., 2006). Chez les athlètes, il est bien établi que l'entraînement intense prolongé a un effet inhibiteur sur la fonction immunitaire naturelle et augmente le risque d'infection des voies respiratoires supérieures. La vitamine D peut également influencer la sensibilité à ce type d'infections chez les athlètes (Larson-Meyer et Willis, 2010). Une étude portant sur les athlètes universitaires a démontré que les niveaux de vitamine D dans le sang en hiver et au printemps sont négativement associés aux maladies des voies respiratoires supérieures pendant la saison (Halliday et al., 2011). Le point de cassure intervient à environ 95 nmol/l, de telle sorte que les athlètes qui ont maintenu des réserves inférieures au point de cassure ont connu un ou plusieurs épisodes de maladie, alors que les athlètes ayant des réserves plus importantes n'ont connu qu'un épisode de maladie ou moins. Une autre étude sur les militaires finnois indique que les soldats ayant des concentrations de vitamine D dans le sang de <40 nmol/ ont enregistré 63 % plus d'absences dues à des maladies respiratoires que les soldats ayant un niveau plus élevé (Laaksi et al., 2007).

Inflammation : La vitamine D fonctionne également dans le système immunitaire pour contrôler l'inflammation, qui consiste en l'accumulation de liquide et de cellules immunitaires dans les tissus blessés. La vitamine D augmente la production de cytokines antiinflammatoires, incluant la transformation du facteur de croissance et des interleukines-4, -10 et -13, et réduit la production de cytokines pro-inflammatoires, telles que les interleukines-6, l'interféron-y, l'interleukine-2 et le facteur de nécrose des tumeurs TNF-α) (Barker et al., 2014; Larson-Meyer et Willis, 2010; Willis et al., 2012).

Actuellement, il existe peu de preuves qui fassent le lien directement entre le niveau de vitamine D, avec le risque accru ou la gravité de l'inflammation ou des blessures liées au sport (Farrokhyar et al., 2015), ou avec le syndrome de surentraînement qui est probablement causé par une réaction inflammatoire de l'interleukine-6. Mais ce lien a été décrit pour la première fois dans un rapport de 1950 qui a observé une réduction importante de la douleur chronique causée par les blessures sportives après un programme de 6 semaines de thérapie au rayonnement ultraviolet B à partir d'une lampe solaire (Cannel et al., 2009). Plusieurs études récentes ont corroboré ces résultats (Barker et al., 2014; Shindle et al., 2011; Willis et al., 2012; Wyon et al., 2014). Par exemple, chez les coureurs de fond, le niveau de vitamine D a été négativement associé à la concentration de marqueur TNF-α pro-inflammatoire dans le sang, qui a augmenté de façon drastique lorsque la concentration de vitamine D a chuté au-dessous d'environ 80 nmol/l (32 ng/ml) (Willis et al., 2012). Chez les joueurs de football professionnels américains, le niveau de vitamine D a été inférieur pour les joueurs blessés pendant la saison par rapport aux joueurs qui n'ont pas été blessés (50 contre 63 nmol/l) (Shindle et al., 2011). L'apport supplémentaire par voie orale avec 2 000 UI de vitamine D par jour a permis de réduire l'occurrence des blessures après 4 mois chez les danseurs de ballet britanniques professionnels (Wyon et al., 2014).

Exigences de vitamine D pour les athlètes

La dose journalière recommandée de vitamine D aux États-Unis et au Canada est de 600 UI pour les enfants et les adultes jusqu'à 70 ans et de 800 UI des adultes de plus de 70 ans (Ross et al., 2010). Bien que la dose journalière recommandée aux États-Unis soit supérieure aux recommandations des autres pays (Tableau 1), beaucoup d'experts de la vitamine D pensent que la dose journalière recommandée aux États-Unis, qui a été établie exclusivement pour la santé osseuse (Ross et al., 2010), n'est pas suffisante pour être bénéfique à la santé non squelettique (Heaney et Holick, 2011; Holick et al., 2011), la santé optimale et la performance athlétique (Cannell et al., 2009). Contrairement à la dose journalière recommandée, l'Endocrine Society recommande une dose de 1 500 à 2 000 UI par jour pour les personnes qui ne bénéficient pas d'une exposition adéquate au soleil afin de maintenir les concentrations à un niveau suffisant (Holick et al., 2011). Aucune preuve ne permet d'affirmer que les exigences en vitamine D des athlètes sont différentes de celles de la population générale.

La recommandation concernant une exposition au soleil de 5 minutes (pour les peaux très claires) et 30 minutes (pour les peaux foncées) des bras, des jambes et du dos aux alentours de midi plusieurs fois par semaine et sans écran solaire (Cannell et al., 2008; Holick, 2007) permet généralement d'obtenir une synthèse et un niveau de vitamine D suffisants. Les athlètes qui n'ont pas une exposition régulière au soleil doivent bénéficier d'un apport supplémentaire en vitamine D ou une combinaison d'apport alimentaire et d'apport supplémentaire en vitamine D. La consommation d'aliments enrichis en vitamine D ou d'un composé multivitaminé ordinaire n'est pas susceptible de maintenir un niveau suffisant (>75 à 80 nmol/l). 

Intoxication à la vitamine D

Notre compréhension de la toxicité de la vitamine D est importante parce que certains athlètes et entraîneurs pensent que « si un peu, c'est bien, beaucoup, c'est encore mieux ». L'intoxication à la vitamine D suite à une consommation excessive ou apport supplémentaire excessif est toutefois extrêmement rare (Tableau 1). Les cas typiques connus impliquent la consommation par inadvertance de doses extrêmement élevées, le plus souvent à cause d'une erreur de fabrication (Cannell et al., 2008; Holick, 2007). D'un autre côté, les doses de 10 000 UI par jour pendant 5 mois au maximum ne provoquent pas de toxicité (Holick, 2007). Aucune toxicité ne peut être causée par l'exposition au soleil ou au rayonnement ultraviolet B parce que les boucles de réaction métabolique dirigent la production aux photoproduits inactifs avec une exposition prolongée (Ross et al., 2010).

ÉVALUATION CLINIQUE ET TRAITEMENT

L'analyse de routine du niveau de vitamine D peut être utile pour les athlètes (Larson-Meyer et Willis, 2010). Si l'analyse de routine n'est pas possible, il convient de cibler les athlètes ayant des antécédents de fractures de fatigue, de maladies fréquentes, de lésions osseuses et articulaires, de douleurs squelettiques, de faiblesse ou de signes de surentraînement. Il convient d'accorder une grande attention aux athlètes ayant des habitudes alimentaires restrictives qui passent la majorité de leur temps à l'intérieur (par exemple, gymnastes, danseurs, lutteurs), car ils peuvent être exposés à un risque accru à la fois à cause d'une carence de vitamine D et d'une alimentation pauvre en nutriments. Bien que la détermination de la concentration de vitamine D dans le sang par un essai fiable soit le paramètre biochimique le plus important, le niveau de PTH dans le sang, la phosphatase alcaline et d'autres indicateurs de la santé osseuse peuvent fournir des renseignements supplémentaires. La concentration de PTH dans le sang augmente généralement lorsque la concentration de vitamine D dans le sang tombe au-dessous de 25 à 50 nmol/l (Holick, 2007) et est reliée de façon indépendante à la densité osseuse (Halliday et al., 2011) et le risque de fracture de fatigue chez les athlètes. La concentration de phosphate alcaline dans le sang est un indicateur des lésions osseuses dues à la carence de vitamine D (ostéomalacie) et qui ne sont pas observées avec la faible DMO générale ou les os ostéoporotiques. Les facteurs risque et les symptômes de carence, notamment les douleurs musculaires inexpliquées et la sensation de faiblesse, les blessures dues au surentraînement et les maladies fréquentes, telles les infections des voies respiratoires, doivent également être pris en considération avec la prise de médicaments, parce que certains médicaments peuvent nuire à l'absorption ou au métabolisme de la vitamine D (Cannell et al., 2008; Holick, 2007). En outre, les estimations de consommation de la vitamine D et d'autres nutriments importants pour la santé osseuse et la fonction musculaire (c'est-à-dire le magnésium et les vitamines A, C et K) doivent être envisagées (Larson-Meyer et Willis, 2010).

Les recommandations relatives à la vitamine D peuvent être individualisées selon la concentration de vitamine D dans le sang, les symptômes cliniques, le régime alimentaire et le système de croyances de chaque athlète. Les athlètes ayant un niveau insuffisant doivent prendre un apport supplémentaire d'au moins 1 500 à 2 000 UI/jour de vitamine D pour maintenir la concentration de vitamine D dans le sang à un niveau suffisant (Holick et al., 2011) si une exposition significative au soleil n'est pas possible ou désirée. Des doses plus élevées peuvent être nécessaires pour les athlètes ayant une adiposité/taille corporelle excessive ou une peau foncée, ou qui prennent des médicaments affectant le métabolisme de la vitamine D. Les athlètes souffrant de carence peuvent suivre des régimes de court terme très riches en vitamine D sous la supervision d'un médecin (Holick et al., 2011.

APPLICATIONS PRATIQUES

  • Les connaissances sur le niveau de vitamine D en relation avec la saison et le régime d'entraînement des athlètes peuvent aider ceux-ci à optimiser leur performance et leur santé.
  • Le niveau de vitamine D peut être réalisé par une exposition significative au soleil (exposition des bras, des jambes et du dos pendant 5 à 30 minutes, selon la pigmentation de la peau (5 minutes pour les peaux claires et 30 minutes pour les peaux foncées) aux alentours de midi, plusieurs fois par semaine) et/ou par un apport supplémentaire et un apport alimentaire pour fournir au moins 1 500 à 2 000 UI/jour.

L'apport supplémentaire est recommandé en hiver pour tous les athlètes qui vivent ou s'entraînent à >35° au nord ou au sud.

  • Il convient également d'évaluer le niveau de vitamine D dans le sang chez les athlètes qui ne sont pas sûrs de leur niveau de vitamine D ou qui ont des antécédents de fractures de fatigue, de maladies fréquentes, de lésions osseuses et articulaires, de douleurs osseuses, de faiblesse ou de signes de surentraînement. 

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