1-Modifications du taux des protéines de stress au cours d'activités physiques. C- Education pour la santé, entraînement, dopage, performance et APS

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1 1-Modifications du taux des protéines de stress au cours d'activités physiques. C- Education pour la santé, entraînement, dopage, performance et APS 2- G. GUTIERREZ*, A. MIDOL**, K. BENDHAOU*, M. SERRAR*, S. DUCRET**, M.CORMARY***, JP FOULETIER**** Laboratoire Texinfine, BP 6114, Lyon cedex 06 **Laboratoire chimiométrie, ERT 11, UCB Lyon1, Villeurbanne Cedex *** Médecins de Lyon 3- Résumé Un être vivant soumis à une activité intense ou une brutale variation de son environnement, réagit en mettant en place des mécanismes d'adaptation, et de réparation. Pour cela le corps humain dispose d'un arsenal de molécules appelées protéines de choc thermique (HSPs, Heat Shock Proteins) ou protéines de stress qui sont présentes en permanence dans l'organisme mais dont la synthèse est fortement induite à la suite d un stress c est à dire après le débordement des capacités d'adaptation d environ 120 minutes. Ces situations de stress provoquent forcément des lésions puisque l'organisme ne commencera à réparer les dommages qu après 2 heures le temps que les HSPs soient produites en quantités suffisantes par les cellules de l organisme. Une équipe scientifique a montré qu on pouvait accélérer l apparition des HSPs au bout de 20 à 30 minutes, en procédant à un préconditionnement des personnes avant une épreuve induisant un stress, ce qui a pour effet de réduire d une manière très significative les dommages cellulaires et tissulaires puisque la réparation sera plus précoce et l accumulation des lésions et des cicatrices fortement réduite. 4- mots clés : HSPs, fatigue, Stress oxydatif. 5- communication orale 6 vidéo-projection

2 Modifications du taux des protéines de stress au cours d'activités physiques. G. GUTIERREZ*, A. MIDOL**, K. BENDHAOU*, M. SERRAR*, S. DUCRET**, M.CORMARY***, JP FOULETIER**** Laboratoire Texinfine, BP 6114, Lyon cedex 06 **Laboratoire chimiométrie, ERT 11, UCB Lyon1, Villeurbanne Cedex *** Médecins de Lyon Lorsqu'il est soumis à une activité intense ou un changement environnemental brutal, l organisme vivant réagit en mettant en place des processus d'adaptation, et de réparation. Pour cela il dispose d'un arsenal de molécules hautement conservées au cours de l évolution appelées protéines de choc thermique (en abrégé: HSPs, de l'anglais Heat Shock Proteins) ou protéines de stress Ces molécules synthétisées en permanence par les cellules peuvent être fortement induites après environ 120 minutes à la suite d un stress L état de stress peut être provoqué soit par une activité physique intense soit par de nombreux facteurs environnementaux, et notamment la température, l'oxygène, la pression, le soleil etc. Au cours du stress, l organisme subit des dommages cellulaires et tissulaires importants car le processus de réparation ne commence que 2 heures plus tard lorsque le taux des HSPs augmente. Ainsi, on assiste avec le temps à une accumulation des lésions et des cicatrices, considérées comme causes majeures du vieillissement. Une équipe scientifique a découvert la possibilité d accélérer l apparition des HSPs après le préconditionnement des individus par un produit naturel d origine végétale quelques heures avant une épreuve stressante. Un tel préconditionnement a pour effet de réduire le temps d apparition des HSPs dans le sang et donc de limiter d une manière rapide et efficace les dommages cellulaires et tissulaires. Chez le sportif plus que tout autre, mais aussi chez le travailleur de force et de façon générale dans tous les organismes soumis à de violents efforts ou à des agressions ; les organites cellulaires que sont le noyau et son ADN, les membranes et les mitochondries subissent des altérations parfois irréversibles. Ainsi les lésions seront moindres car la réparation sera plus précoce et l accumulation des lésions et des cicatrices sera fortement réduite. Nous allons relater différentes expériences avec un protocole défini et soumettre x (souvent 8 mini) individus à une brutale variation de leur environnement en montant à l'aiguille du midi, sur des épreuves sportives en plongée en apnée et en plongée en bouteille, en ski, en natation. Comment ces variations brutales modifient elles les taux de synthèse des HSPs et leur évolution dans le temps?. D'autre part, est-il possible de prévenir l'apparition des lésions dues au stress oxydatif par le pré conditionnement, et d atténuer les effets sur la fatigue?.

3 Méthode : Expérimentation 1 : ski de fond, 5 skieurs sont répartis en deux lots, trois sont préconditionnés avec un accélérateur de la synthèse des HSPs et les deux autres ne le sont pas. Trois prise de sang de 2.5ml seront effectuées pour chaque skieur, la première à T0 soit avant tout exercice, la deuxième après 30mn d activité intensive, la troisième 120mn après de début de l activité. Synthèse des HSPs (Skieurs) Variarions des HSPs au cours de l'épreuve 0,325 0,275 D.O 0,225 0,175 0,125 0,075 Non traité a Non traité b Préconditionné 1Préconditionné 2Préconditionné On peut noter que les sujets préconditionnés ont un taux de HSPs qui est beaucoup plus haut dès la deuxième prise de sang, ce qui n est pas le cas des non traités. Expérimentation 2 : l'expérience a été de soumettre 8 individus à une brutale variation de leur environnement en montant à l'aiguille du midi. Cette brutale variation d'altitude modifie soudainement la teneur en oxygène, nous voulions savoir si la synthèse des HSPs était modifiée. Quatre personnes ont été préconditionnées. HSP 72 en Altitude (Chamonix m) Augmentation d'hsp 72 sérique 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 Préconditionné par TEX-OE 0,9 Contrôle 0, Temps en minutes

4 De la même manière nous avons pu suivre le taux de HSP dans le sang et constater que la population des prétraités avait régi au bout de 20mn alors que pour les autres il a fallu attendre 120 mn. Ce même constat a été réalisé en plongée en apnée, en plongée en bouteille, en vélo sur route, en vélo sur piste, en course à pied. Nous réalisons le traitement de données sur une équipe de nageurs et dans les semaines et les mois qui viennent, nous avons des tests prévus avec des pilotes automobiles, des rugbymen, des kayakistes etc Conclusion : La protection, la réparation, la conformation et le transport de ces protéines, qui sont d'une importance capitale pour le bon fonctionnement de la cellule, sont assurés par une catégorie de protéines spécialisées : les protéines de choc thermique ;HSPs (Heat Shock Proteins). Les protéines sont de grosses molécules de structure complexe, orientées dans l espace, conformées de façon spécifique ; la forme définitive conditionnant l activité de la protéine. Les protéines sont faites de longues chaînes de polypeptides, composés eux-mêmes d acides aminés synthétisés par l organisme pour certains, les autres étant apportés par l alimentation.! ROLE STRUCTURAL Elles jouent un rôle structural et de réserve dans l os, le cartilage, le muscle, le tissu conjonctif distribué à travers tout l organisme dans et autour des organes, dans et sous la peau, dans la paroi des vaisseaux.! ROLE FONCTIONNEL Associées dans d autres structures à des lipides, lipoprotéines, au cholestérol, à des glucides, glycoprotéines, à des métaux, des métalloïdes, des enzymes, des hormones, des neuromédiateurs, elles jouent un rôle fonctionnel irremplaçable dans le métabolisme et la mobilité. Des rôles rendus encore plus exigeants par l activité sportive de base et surtout de haut niveau. PROTEINES ET STRESS LA REPONSE HSPs Il ne s agit pas d une adaptation évolutive récente, incertaine, épiphénomènale, mais bien d un système très rodé auquel la nature n a pas donné de successeur. C est le système des HSPs (Heat Shock Proteins ou protéines de choc thermique) ainsi nommées car un de leur mécanisme de déclenchement le plus sûr est l élévation de la température. Le caractère universel de cette réponse a été découvert progressivement, après la description princeps par le biologiste Ritossa en Produites normalement par les cellules, après transcription des gènes spécifiques sous l action d un facteur de transcription ; HSF (Heat Shoc Factor) et après traduction de leur ARN messager correspondant (acide ribonucléique). 1 «Les molécules chaperons» Michel MORANGE - La recherche 259 Nov Vol. 24 page 1238.

5 Elles apparaissent normalement 2 heures après le stress stimulant. ROLES DES HSPs DANS L ADAPTATION AU SPORT 2 Les HSPs constituent une famille de protéines dont la date d apparition remonte à celle de la cellule elle-même. Ce sont des molécules présentes dans toutes les cellules mais dont la production peut être fortement augmentée à la suite d un stress et notamment l activité physique. Leur rôle dans l adaptation à l effort de forte intensité et de l entraînement, dans la thermotolérance, le vieillissement et les réactions immunologiques a d ores et déjà été étudié. 3! Les HSPs protégent les protéines, néosynthétisées ; en les empêchant de s agglutiner.! Les HSPs conforment les protéines pour les rendre biologiquement actives.! Les HSPs réparent les protéines altérées et éliminent celles fortement endommagées (rôle d enzyme).! Les HSPs transportent les protéines vers leurs sites d action.! Les HSPs sont consommées par la réparation des protéines.! La consommation est proportionnelle aux dommages à réparer.! Plus la réparation est rapide, moins il y a de dommages.! Les dommages se traduisant par de la fatigue, on a donc tout intérêt à obtenir une élévation précoce du taux des HSPs. Les protéines sont, on l a vu, les principaux composants fonctionnels de la cellule. Elles permettent l activité musculaire squelettique, cardiaque, mais subissent, lors de l effort sportif des agressions qui, en l absence de réactions rapides et adaptées de l organisme, conduiraient à des dommages générateurs de fatigue, des signes de surentraînement, et de vieillissement précoce. EFFORT VIOLENT OU PROLONGE DOMMAGES FATIGUE VIEILLISSEMENT ACCELERE Or, on peut échapper au cercle vicieux en activant un mécanisme en place dans les cellules depuis l aube de la vie, et présent dans tous types de cellules : les Heat Shock Proteins (HSPs). Cette découverte est très encourageante pour l avenir de nos sportifs. 2 «Etiology of eexercice-included Muscle Damage» - Clarkson PM. & Sayers SP E. Fehrenbach & AM. Niess. Catalogue des données Rôle des HSPs dans l adaptation à l effort physique - Exercice Immunology Review vol Human Kinetics Publishers Inc.