SSE #109: Doit-on prendre des protéines pendant l’exercice ?

Luc J.C. van Loon, PhD

POINTS PRINCIPAUX

  • L’exercice augmente la vitesse de synthèse des protéines musculaires, ce qui permet aux tissus des muscles squelettiques de s’adapter aux divers types de conditionnement physique.
  • L’ingestion de protéines après l’exercice augmente l’accrétion des protéines musculaires en accélérant davantage la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant une longue période de temps.
  • L’ingestion de protéines alimentaires avant ou pendant l’exercice stimule la vitesse de synthèse des protéines musculaires lors d’exercices contre résistance ou d’endurance.
  • L’augmentation de la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant l’exercice peut favoriser la réaction d’adaptation des muscles squelettiques au conditionnement physique et améliorer l’efficacité de l’entraînement.
  • L’ingestion de protéines et de glucides pendant l’exercice n’augmente pas la performance de façon plus marquée que l'ingestion de glucides seuls, en quantité suffisante.

INTRODUCTION

Les tissus des muscles squelettiques ont une énorme capacité d'adaptation structurelle aux changements lors de l'utilisation ou de la non-utilisation des muscles. Cette propriété permet à l'organisme de s'adapter à un entraînement prolongé, augmentant ainsi la capacité de performance. Cette plasticité des muscles squelettiques se manifeste clairement en comparant les différences évidentes entre l’adaptation structurelle à l’entraînement pour un exercice de résistance prolongé et l'adaptation structurelle à un exercice d’endurance, et chaque type d'adaptation génère un phénotype précis ou une morphologie distincte. Il suffit de comparer le physique d’un culturiste professionnel avec celui d’un triathlète. La plasticité des muscles est favorisée parce que les tissus des muscles squelettiques se renouvellent au rythme de 1 à 2 % par jour, tandis que la vitesse de synthèse des protéines musculaires varie entre 0,04 % et 0,14 % par heure pendant toute la journée.

La synthèse des protéines musculaires est régie par deux stimulus anaboliques principaux, soit la consommation d’aliments et l’activité physique. La consommation d’aliments, ou plutôt l’ingestion de protéines, augmente directement la vitesse de synthèse des protéines musculaires. Les protéines alimentaires dérivées des acides aminés servent de protéines de signalisation déterminantes pour activer les voies anaboliques dans les tissus des muscles squelettiques et fournir les composés de base pour la synthèse des protéines musculaires. L’ingestion d’une quantité de protéines équivalente à un repas (15 à 20 g) augmente la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant 2 à 5 heures après avoir mangé (Moore et coll., 2009b). L’activité physique constitue l’autre stimulus anabolique principal. Il a été montré que l’activité physique (ou l’exercice) stimule directement la synthèse des protéines musculaires, un effet qui persiste jusqu’à 24 heures après l’arrêt de l’exercice (Burd et coll., 2011). Bien entendu, des exercices différents stimulent la synthèse de différents types de protéines. L’exercice contre résistance stimule fortement la synthèse des protéines contractiles (myofibrillaires) des muscles, tandis que l’exercice d’endurance a une plus grande incidence sur la stimulation de la synthèse des protéines mitochondriales (Moore et coll., 2009b), ce qui permet d’adapter les muscles à un exercice particulier. Les athlètes, les entraîneurs et les scientifiques connaissent bien le rôle joué par l’exercice et l’alimentation pour favoriser l'adaptation à l’entraînement physique. Par conséquent, beaucoup d’efforts sont consacrés à l’élaboration de stratégies alimentaires qui favorisent la réponse adaptative à l’entraînement physique prolongé et qui optimisent l’efficacité de l’entraînement. Le présent article porte sur les bienfaits potentiels de l’ingestion de protéines pendant l’exercice comme moyen pour favoriser la réponse adaptative à l’entraînement physique.

EXERCICE ET ALIMENTATION

Une seule séance d’exercice augmente la synthèse des protéines dans les muscles squelettiques et, dans une moindre mesure, la décomposition des protéines musculaires, améliorant ainsi le bilan protéique des muscles (Phillips et coll., 1997). Toutefois, le bilan protéique net des muscles reste négatif jusqu’à ce qu’il y ait consommation d’aliments. Autrement dit, l’alimentation est nécessaire pour permettre aux muscles de bien se renouveler et elle est indispensable pour l’hypertrophie des muscles. La forte synergie entre l’exercice et l’alimentation n'a donc rien d'étonnant. Avec l'ingestion de protéines après une seule séance d’exercice, la vitesse de synthèse des protéines musculaires augmente beaucoup plus et pendant plus longtemps qu'après un repas ordinaire (Moore et coll., 2009b). De plus, de récentes études effectuées dans notre laboratoire montrent que, si l'exercice est effectué avant l'ingestion de protéines, la plus grande partie de ces protéines sert à la synthèse de nouvelles protéines musculaires (Pennings et coll., 2010). Ainsi, le sort métabolique des protéines ingérées dépend largement du degré d’activité physique effectué avant d'avoir mangé. Les propriétés stimulantes de l’exercice sur la synthèse des protéines musculaires après un repas durent longtemps et persistent pendant une période prolongée, pouvant aller jusqu’à 24 heures après une séance d’exercice (Burd et coll., 2011). Ces résultats concordent avec des travaux précédents qui montrent que les suppléments de protéines représentent une stratégie alimentaire efficace pour augmenter davantage la réaction d’adaptation des muscles squelettiques à un exercice contre résistance prolongé, ce qui permet des gains plus élevés de masse et de force des muscles squelettiques (Hartman et coll., 2007).

Notre laboratoire a récemment effectué une méta-analyse qui confirme les effets bénéfiques des suppléments de protéines et qui montre également qu’il y a une grande variété dans l’incidence qu’aurait la modulation alimentaire sur la réaction d’adaptation des muscles squelettiques à un exercice contre résistance prolongé (Cermak et coll., 2012). Évidemment, il reste encore des défis importants à relever afin d’élucider la façon dont l'apport alimentaire peut améliorer le rétablissement des protéines musculaires après l’exercice. De nombreux groupes de recherche se penchent actuellement sur les différents facteurs qui pourraient augmenter la forte réaction de synthèse des protéines musculaires après un exercice. Différentes études avaient auparavant évalué l’incidence, sur la synthèse des protéines musculaires après une séance d'exercice, de la quantité (Moore et coll., 2009a) et du type de protéines alimentaires ingérées (Tang et coll., 2009; Tipton et coll., 2004; Wilkinson et coll., 2007). D'autres études ont porté sur les effets d'une ingestion concomitante d’acides aminés libres (Koopman et coll., 2008), les effets d’autres macronutriments (Glynn et coll., 2011; Koopman et coll., 2007) ou ceux de composés nutritionnels particuliers (Smith et coll., 2011) qui pourraient renforcer davantage la synthèse des protéines musculaires après l’exercice. Le présent document n’a pas pour but d'analyser tous les facteurs alimentaires qui pourraient améliorer cette synthèse. Nous nous attarderons surtout à un seul paramètre, qui est sans doute d’une importance capitale pour induire la synthèse des protéines musculaires après l’exercice, soit le moment de l'apport en protéines.

MOMENT DE L'APPORT EN PROTÉINES

Mis à part la quantité et le type de protéines consommées pendant la récupération après un exercice, le moment de l’ingestion a été reconnu comme l’un des facteurs indispensables pour moduler l’anabolisme des protéines musculaires après l'exercice. L’étude de Levenhagen et coll. (2001) est l’une des premières à montrer que le bilan protéique net positif est plus élevé après consommation de suppléments protéinés tout de suite après un exercice plutôt que dans les 3 heures de récupération suivant un exercice. Par voie de conséquence, il est maintenant généralement suggéré de consommer 20 g de protéines alimentaires de haute qualité dès la fin de l’exercice pour optimiser le rétablissement après exercice (Moore et coll., 2009a). Toutefois, selon des travaux plus récents, consommer des protéines avant ou pendant un exercice pourrait stimuler davantage l’accrétion des protéines musculaires après un exercice (Beelen et coll., 2008a, 2011b; Koopman et coll., 2004; Tipton et coll., 2001). Selon Tipton et coll. (2001), un mélange de 6 g d’acides aminés essentiels et de 35 g de sucrose avant un exercice s'est même avéré plus efficace pour stimuler la synthèse des protéines musculaires que le même mélange tout de suite après l’exercice. Ils ont émis l’hypothèse selon laquelle ce résultat est peut-être dû à l’effet combiné d'un taux plus élevé d’acides aminés et de l’augmentation du débit sanguin pendant l’exercice, stimulant ainsi plus fortement la synthèse des protéines musculaires avec l'augmentation de l’apport d’acides aminés aux muscles. Toutefois, dans une étude ultérieure, le même groupe de recherche n’a pas réussi à confirmer ces résultats lors de l'analyse des effets de 20 g de protéines de lactosérum, ingérée avant un exercice contre résistance, plutôt qu'une heure après, sur le bilan protéique des muscles évalué après une période de récupération de 4 à 5 heures (Tipton et coll., 2007). Il est par ailleurs probable que la plus longue période de récupération de la seconde étude ait compensé, du moins en partie, les premiers effets bénéfiques de l’ingestion de protéines avant l’exercice, ce qui permet à la vitesse de synthèse des protéines musculaires après l'exercice d’augmenter plus rapidement en raison d’une plus grande disponibilité des acides aminés agissant sur les muscles. Cette conclusion concorde avec de récentes observations selon lesquelles des exercices physiques intensifs endommagent les intestins, ces derniers subissant une réduction de l'apport sanguin, ce qui nuit à la digestion et à la cinétique de l’absorption des protéines alimentaires après un exercice (van Wijck et coll., 2011). Par conséquent, l’ingestion de protéines alimentaires avant ou pendant l’exercice peut être une stratégie alimentaire plus efficace pour améliorer la disponibilité des acides aminés au début de la récupération suivant un exercice.

Dans une série d'études, nous avons également analysé, avant et pendant un exercice, l’incidence de l'apport en protéines avant et pendant l’exercice sur la vitesse de synthèse des protéines musculaires (Beelen et coll., 2008a, 2011b; Koopman et coll., 2004). Dans la première étude, des sportifs amateurs ont bu des boissons contenant des glucides (0,15 g/kg masse corporelle/h) avec ou sans protéines ajoutées (0,15 g/kg masse corporelle/h) avant et pendant un exercice contre résistance d’une durée de 2 heures. À l'aide d'une technique moderne utilisant des isotopes stables, il a été montré que l'ingestion concomitante de protéines avant et pendant un exercice contre résistance augmente considérablement la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant l’exercice (Beelen et coll., 2008a). La capacité d’augmenter la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant l’exercice donne plus de temps à l’organisme pour stimuler la réaction d’adaptation des muscles squelettiques. 
Synthèse des protéines musculaires
Figure 1 : L'ingestion de protéines avant et pendant un exercice contre résistance stimule la synthèse des protéines musculaires pendant l'exercice. La vitesse de synthèse fractionnaire de protéines musculaires mixtes pendant l’exercice après l’ingestion de glucides (CHO) ou d’un mélange de glucides et de protéines (CHO + PRO). Valeurs exprimées sous forme de moyenne ± l’erreur-type. *significativement différent des glucides seuls. Figure redessinée à partir de Beelen et coll. (2008) Am. J. Physiol. 295; E70-77, American Physiological Society.

Certains sont d'avis que les effets de l'ingestion concomitante de protéines (avec des glucides) observés sur la synthèse des protéines musculaires mixtes pendant l’exercice se limitent simplement à des exercices intermittents contre résistance (Beelen et coll., 2008a; Fujita et coll., 2009). Il est tentant de penser que l’accrétion des protéines musculaires survient pendant les courtes périodes de repos entre les séances d’exercice. Par conséquent, un débat a eu lieu pour savoir si l’absorption de protéines alimentaires avant ou pendant l’exercice peut aussi stimuler la synthèse des protéines musculaires lors d'exercices d’endurance soutenus. Des études antérieures avaient clairement montré que l'ingestion concomitante de protéines pendant un exercice d’endurance prolongé améliore le bilan protéique de tout l’organisme (Koopman et coll., 2004). De plus, il a été démontré que le bilan protéique de tout l’organisme reste négatif après la seule ingestion de glucides, tandis que l'ingestion concomitante de protéines alimentaires améliore ce bilan en augmentant la synthèse de protéines tout en inhibant la décomposition des protéines, ce qui donne un bilan protéique positif pendant un exercice d’endurance prolongé de 5 heures. Les données se rapportant à tout l’organisme ne reflétant pas forcément les résultats relatifs aux tissus des muscles squelettiques, nous avons effectué une étude de suivi pour mesurer la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant un exercice d’endurance avec, d'une part, ingestion de glucides et, d'autre part, ingestion de glucides et de protéines. Fait à noter, cette étude montre que la vitesse de synthèse des protéines musculaires est plus élevée pendant l’exercice comparativement à la valeur obtenue avant l’exercice et à jeun (Beelen et coll., 2011b). Toutefois, nous n’avons pas observé de différences significatives dans la vitesse de synthèse des protéines musculaires dans le groupe avec ingestion de glucides et dans celui avec ingestion de glucides et de protéines, malgré de nettes différences dans le bilan protéique de tout l’organisme. De nouvelles études sont donc nécessaires pour mesurer la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant un exercice de plus longue durée puisque de tels essais (> 3 à 5 h) permettront de dégager des différences dans la vitesse de synthèse fractionnaire des protéines. De toute évidence, il faut poursuivre les recherches pour vérifier si la pertinence du potentiel de stimulation de la synthèse des protéines musculaires pendant les exercices contre résistance et les exercices d’endurance, prolongeant ainsi le temps qu'a l'organisme pour augmenter la vitesse de synthèse des protéines musculaires.

LA PÉRIODE PROPICE

Alors, quel est le meilleur moment pour prendre des suppléments de protéines afin d'optimiser réaction d’adaptation à des séances d’exercice consécutives ? Si cette question peut sembler toute simple, la réponse, elle, est complexe. L’exercice stimule la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant plusieurs heures après une seule séance d’exercice. L’ingestion de protéines augmente encore plus la réaction de synthèse des protéines musculaires après l’exercice. Il n’est donc pas étonnant que les suppléments de protéines pendant un exercice contre résistance prolongé entraînent généralement des gains plus élevés de masse et de force dans les muscles squelettiques. Pour maximiser la réaction de synthèse des protéines musculaires pendant une période intensive de récupération, il est généralement suggéré de prendre entre 20 et 25 g de protéines de haute qualité tout de suite après la séance d’exercice (Beelen et coll., 2011a). Cependant, comme nous l'avons déjà dit, la période propice pour faciliter l’augmentation de la vitesse de synthèse des protéines musculaires ne se limite pas aux quelques heures de récupération intensive après un exercice. La synthèse des protéines musculaires est déjà stimulée pendant l’exercice s'il y a apport en protéines avant ou pendant l’exercice. Ainsi, il serait peut-être sage de consommer un peu de protéines avant ou pendant l’exercice, surtout lorsqu’il s’agit de séances d’exercice d’endurance prolongées (> 3 h). Dans ces cas, la décomposition des protéines musculaires pourrait être retardée et la synthèse des protéines musculaires, augmentée pendant toute la séance. Cette stratégie alimentaire peut favoriser le rétablissement des muscles et améliorer l’efficacité de l’entraînement, tout particulièrement chez ceux qui s'entraînent pendant de longues heures.

Toutefois, ces observations ne donnent qu’une explication simpliste du rôle de l’alimentation et de l’entraînement dans le rétablissement des muscles squelettiques. La réaction d’adaptation des muscles squelettiques à l’exercice ne se limite pas à la séance d’exercice elle-même et aux heures de récupération intensive après l'exercice. Il a été observé que la vitesse de synthèse de base et la réaction de synthèse des protéines musculaires à un apport alimentaire augmentent jusqu’à 24 heures après une séance d’exercice contre résistance (Burd et coll., 2011). De tels résultats laissent supposer que la période propice pour moduler la réaction d’adaptation des muscles squelettiques à l’exercice est beaucoup plus longue et qu'elle dépend de l'entraînement dans son ensemble ainsi que du type d'entraînement (Wilkinson et coll., 2008).

La période propice s’étend sans doute aussi à la récupération pendant la nuit, mais cet aspect a rarement été étudié en raison de problèmes méthodologiques évidents. Dernièrement, nous avons évalué les effets d'un exercice effectué en soirée sur la synthèse des protéines musculaires pendant la récupération nocturne (Beelen et coll., 2008b). Même si nous avons observé une augmentation de la vitesse de synthèse des protéines musculaires pendant les premières heures de récupération intensive après exercice, contre toute attente, les valeurs de vitesse sont restées faibles pendant le sommeil. Il est clair que même si l’ingestion de protéines alimentaires après l’exercice stimule la synthèse des protéines musculaires lors des phases de récupération intensive après exercice, la vitesse de synthèse élevée ne se maintient pas pendant la nuit qui suit. Nous avons établi à l’aide de divers modèles que l’administration de protéines au coucher (par ingestion, Res et coll., 2012) ou pendant le sommeil (par sonde nasogastrique, Groen et coll., 2011) est suivie d’une digestion et d'une absorption adéquates des protéines, d’une plus grande disponibilité d’acides aminés dans le sang et d’une stimulation de l’accrétion nette des protéines musculaires pendant le sommeil. Par conséquent, la nuit offre aussi la possibilité d’étendre la période propice pendant laquelle il est possible de favoriser le processus d’adaptation. Établir s’il existe vraiment une « période propice » pour les interventions en nutrition visant à améliorer la réaction d’adaptation des muscles squelettiques représente un réel défi. De toute évidence, il est trop tôt pour donner une réponse définitive quant aux effets de la répartition des protéines alimentaires au cours d'une journée et de la nuit afin de maximiser la réaction à l’entraînement physique.

LES PROTÉINES COMME AIDE ERGOGÉNIQUE

L’ingestion de protéines alimentaires avant ou pendant chaque séance d’exercice favorise le reconditionnement musculaire et peut contribuer à améliorer l’efficacité d’un entraînement. Toutefois, au cours des dernières années, il a même été suggéré que l’ingestion de protéines pendant l’exercice pouvait améliorer directement la performance lors d’une compétition. Ivy et ses collaborateurs (2003) ont été les premiers à publier un article dans lequel ils disent avoir constaté, lors d'une épreuve cycliste prolongée, une augmentation de la capacité de performance de cyclistes entraînés après qu'ils aient ingéré des glucides et des protéines. Neuf cyclistes ont été recrutés pour participer à une épreuve jusqu'à épuisement tout en prenant des boissons contenant des glucides, des glucides et des protéines ou de l’eau aromatisée. Les auteurs signalent que l’ingestion d’une solution de glucides enrichie de protéines augmente l’endurance physique comparativement à l’ingestion d’une solution contenant seulement des glucides. Toutefois, la raison de cette amélioration de la performance reste incertaine. Depuis lors, d’autres études ont été publiées (Ivy et coll., 2003; Saunders et coll., 2004, 2007) et montrent que, lors d’un exercice d’endurance prolongé, le temps jusqu'à épuisement est beaucoup plus long après ingestion de glucides enrichis de protéines (Figure 2). Des travaux plus récents n’ont pas réussi à confirmer ces résultats (Lee et coll., 2008; Martinez-Lagunas et coll., 2010; Romano-Ely et coll., 2006; Saunders et coll., 2009; Valentine et coll., 2008).
Amélioration de la performance
Figure 2 : Aperçu des études portant sur les effets sur la capacité de performance après ingestion de protéines alimentaires pendant un exercice d’endurance. Dans ces études, la capacité de performance a été mesurée en fonction du temps jusqu'à l'épuisement (rouge) ou de la performance contre la montre (bleu). * : augmentation significative de la performance observée après ingestion concomitante de protéines pendant l’exercice.

De toute évidence, certaines études signalent des améliorations importantes (10 à 30 %) du temps jusqu'à l'épuisement, ce qui suggère que l'ingestion concomitante de protéines pendant l’exercice peut être une stratégie alimentaire efficace pour améliorer la capacité de performance. Toutefois, aucun mécanisme apparent n'explique les effets de l'ingestion concomitante de protéines sur le temps jusqu'à l'épuisement. Il est donc improbable que, dans des conditions qui s'apparentent davantage à celles d'une compétition athlétique ordinaire, de si grandes augmentations du temps jusqu'à l'épuisement se traduisent par des améliorations comparables en matière de performance. Pour évaluer les effets des boissons sportives sur la performance, il est généralement préférable de le faire lors d'une épreuve chronométrée. Les épreuves chronométrées se sont avérées plus valables que les essais évaluant le temps jusqu'à l'épuisement puisqu’elles permettent de bien simuler physiologiquement la performance réelle et qu'il a été montré qu'elles permettent une bonne corrélation avec cette dernière (Currell et Jeukendrup, 2008). Pour cette raison, c'est lors de courses chronométrées que de nombreuses études ont analysé les effets bénéfiques les plus prononcés de l’ingestion de glucides enrichis de protéines sur la performance. Toutefois, aucune de ces études n’a décelé d’effets prononcés de l'ingestion concomitante de protéines sur l’amélioration de la performance pendant exercice (Breen et coll., 2010; Madsen et coll., 1996; Osterberg et coll., 2008; van Essen et Gibala, 2006). Bref, aucune preuve convaincante ne permet de croire que, avec un apport suffisant en glucides, l'ingestion concomitante de protéines alimentaires améliorerait la capacité de performance pendant un exercice.

RECOMMANDATIONS NUTRITIONNELLES POUR LES ATHLÈTES

1. Prendre suffisamment de protéines (de 20 à 25 g) à chaque repas 
2. Prendre des protéines en même temps que des glucides avant et pendant un exercice prolongé 
3. Prendre de 20 à 25 g de protéines tout de suite après un exercice 
4. Prendre des protéines avant de se coucher

RÉSUMÉ

Ingérer des protéines alimentaires après un exercice stimule la synthèse des protéines musculaires après l'exercice, stimule l’accrétion nette des protéines musculaires et favorise la réaction d’adaptation des muscles squelettiques à un entraînement physique prolongé. De récentes études montrent que l’ingestion de protéines alimentaires avant ou pendant l’exercice commence déjà à stimuler la synthèse des protéines musculaires avant la fin de la séance d’exercice. Par conséquent, l’ingestion de protéines alimentaires avant ou pendant les séances d’entraînement prolongé peut inhiber la décomposition des protéines musculaires et augmenter davantage la réaction d’adaptation des muscles squelettiques à l’entraînement. L'ingestion concomitante de protéines pendant l’exercice n’augmente pas considérablement la capacité de performance, mais elle pourrait améliorer l’efficacité de l’entraînement.

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