EFFETS D UNE ACLALOSE INDUITE SUR LES PARAMETRES METABOLIQUES ET SANGUINS LORS D UN TEST CYCLISME COURSE A PIED CHEZ DES TRIATHLETES ENTRAINES Christophe HAUSSWIRTH, François BIEUZEN, Sébastien ARGENTIN, Jean Michel LEVEQUE Science et Motricité n 51 2004 Aucune variable physiologique isolée ne peut être un indicateur à la performance dans les sports fortement énergétique Hausswirth et Brisswalter 1999 Lors d un exercice court et intense ou issue d un test VO2max, la production d acide lactique dans les muscle actifs et sa diffusion rapide dans les liquides extra-cellulaires entraînent une augmentation des concentrations d ions hydrogènes (Sahlin 1978), autres observations (Hermansen et Osnes 1972) ont conduit à l hypothèse qu au cours d un exercice maximal, l acidose métabolique pourrait être un facteur responsable de l apparition de la fatigue musculaire. A partir d études, Kowalchuk et al 1984, Jones et al 1977, résultats d un apport en substances tampon (type bi-carbonates) puis avant l effort, en retardant la baisse du PH intra musculaire et en permettant une plus grande production d ions lactates. Les résultats de ces études sont contradictoires. Pour Jones et al 1977, augmentation de la performance avec une plus grande de la lactatémie après ingestion pour un exercice maximal triangulaire, au cours d un temps limite isométrique mené à épuisement lors d un exercice d extension du genou (Hausswirth et al 1995). A l inverse Kinderman et al. 1977 ne montrent aucun effet significatif au cours d un exercice supra-maximal de 30 à 60. Le déséquilibre acido-basique sanguin perturbe à la fois le système endocrinien, la disponibilité en substrats sanguins et musculaires (Sulton et al. 1981), les systèmes cardio-circulatoire et ventilatoire (Jones et al 1977) ainsi que la perception de l effort. Problème d ingestion de bicarbonate de sodium en grande quantité (0,3 à 0,5 g.kg/poids corporel) pour avoir une augmentation de la performance (Walkes et al 1983), elles sont souvent associées à des troubles gastro-intestinaux (Linderman et Gosselink 1994) Autres substances, citrate de sodium tri-sodique effet ergo génique a été montré dans quelques études (Mc Naughton 1990, Hausswirth 1995) sans être associé ou comparé à des hydrates de carbone. Buts de l étude 1) Déterminer l influence de l ingestion pré-exercice de citrate de sodium trisodique (C) sur VO2max en vélo et Tlim Càp, en comparaison avec un groupe placebo (P) 2) Comparer les résultats sanguins et métaboliques a. Alcalose induite seul
b. Alcalose + hydrates de carbone avec des vitamines et des minéraux CHO c. Placebo d. Hydrates de carbone avec des vitamines et minéraux seules Hypothèse : L ingestion pré-exercice d une boisson énergétique alcalinisante devrait autoriser des performances plus élevées (VO2max, tlim) chez des triathlètes entraînés. Matériels et méthodes 9 sujets masculins, triathlètes courte distance ages 24,1 +3,8 kg 68.1 +5.8 taille 177.5 +3.4 Fcmax 191 +7 VO2max 69.2 +5.1 La 10.2 +1.4 % VO2max à SV2 79.2 +6.1 % MG 9.2 +1.2 Heures entraînement /semaine 22 +4 Test consommation maximale d oxygène sur tapis roulant Test VMA sur tapis roulant, pente à 0% Paramètres gazeux et respiratoires enregistrés avec K4 Echauffement 6 à 10km/h, incrémentation 1km/h / 1 Pour Chaque individu, VO2max est atteint si les critères définis par Hovley et al 1995 sont atteints : - plateau de VO2 malgré l augmentation de l intensité de l exercice - Fcmax = au moins 90% de la Fcmax théorique - Quotient respiratoire > 1,15 - Lactatémie post exercice > à 8 Seuil ventilatoire (SV2) obtenu d après la méthode de calcul proposée par Beaver, Wasserman, Whipp 1986. Recherche systématique du point de rupture de la relation VCO2 / VO2 Test d enchaînement Ergocyle Tapis roulant (E TR) Protocole Après le test VMA et 48 heures de repos ou activité physique modérée. Test triangulaire sur ergocycle jusqu à épuisement 6 d échauffement à 100 watts + 25 watts toutes les 2 jusqu à atteinte de VO2max suivant les critères d Howley et al 1995 Après une récupération de 1, tlim en course à pied à la vitesse de SV2. (Celle comme étant la plus proche de celle d un 10km sur triathlon CD, Hausswirth 1996) Sessions expérimentales et constitutions des boissons ingérées 1h30 avant le test E-TR chaque sujet doit ingérer une des 4 boissons solutions proposées par tirage au sort 1) citrate de sodium tri-sodique (C) contenant 0,3g de Na 3 C 6 H 5 O 7 par Kg de poids corporel dilués dans un litre d eau 2) Placebo (P) chlorure de sodium dosé à 0,045 gr / kg de poids corporel
3) Hydrates de carbone, vitamines, minéraux (CH0) contenant 5,5% de CHO (fructose, maltodextrine) soit 55gr L et des vitamines (A, C, B1, B6) du béta carotène, des bioflavonoïdes d agrumes et des minéraux (magnésium et calcium) 4) Citrate de sodium tri-sodique + hydrates de carbone, vitamines, minéraux contenant solution 1 + la solution 3 Tous les sujets ont fait les 4 situations Le régime alimentaire est contrôlé et identique 48h avant le test. Récupération de 72h entre chaque test Prélèvements sanguins T1 avant ingestion, T2 1h30 après ingestion, T3 fin test VO2max ergocycle, T4 fin tlim course, T5 15 après fin test Effort perçu A la fin de chaque palier lors du test triangulaire sur ergocycle et à la fin test tlim Càp. L échelle utilisée est celle de Borg (1970) Statistiques Plusieurs phases d apprentissage au test d enchaînement ont été réalisées pour ne pas induire un biais type «habileté spécifique» lors des évaluations. Vitesse au seuil ventilatoire obtenue par extrapolation des différentes valeurs encadrant cette zone de travail. Plusieurs facteurs ont été associés à cette intensité, FC, consommation d O2, débit ventilatoire. Le seuil significatif a été fixé à p<0,05 Résultats - aucune différence significative de VO2max entre le test Càp et le vélo - pas de différence significative de VO2max et Fcmax lors des 4 tests triangulaires sur ergocycle indépendamment de la boisson ingérée - aucune différence significative pour les débits ventilatoires - Pmax CCHO significativement supérieure à C et CHO p<0,05 et P p<0,01 - Pourcentage de VO2max à SV2 dans C et C-CHO significativement plus élevées que dans CHO et P - Effort perçu lors du test triangulaire en cyclisme, valeurs significativement plus faibles pour C-CHO par rapport à CHO et P à partir du palier 150 watts et jusqu au palier 375 watts - Valeurs significativement plus faibles en C-CHO vs C uniquement du palier 150 watts à 250 watts, pas de différence ensuite. - Valeurs relevées en C significativement plus faibles que CHO et P du palier 275 watts à 375 watts - Les valeurs de changements de concentration en bicarbonates sanguins et PH sanguins pas significativement différente avant ingestion - A l instant T2 pour (HCO3) et PH, valeurs en C-CHO vs CHO et P significativement plus élevées - Différence identique entre T3, T4, T5 à la fois pour HCO3 et PH - Lactatémies plus élevées T3, T4, T5 pour C-CHO et C vs CHO et P - Pas de différence de lactatémies T&1 et T2
Discussion Résultat principal : ingestion de solution de citrate de sodium tri-sodique associée à des hydrates de carbone, des vitamines et des minéraux (C-CHO). Augmentation de la puissance maximale aérobie en cyclisme sans modifier VO2max et augmentation de la performance en tlim au second seuil ventilatoire en Càp réalisée en enchaînement du test vélo. Effet ergogénique, ingestion de bicarbonate de sodium et de citrate de sodium a été largement décrit dans la littérature pour des exercices courts et intenses. Exercice de 1 à 6 en exercice global, Bouissou et al. 1988, Mc Naughton 1990 entre 2 à 5 exercice local isométrique, Hausswirth et al. 1995, Maughon et al 1986 Dans cette étude - effet positif de l ingestion de citrate de sodium tri-sodique (c) sur Pmax vélo vs Placebo +5% et une solution d hydrate de carbone +4% - Cette différence en terme de performance n est pas attribuée à VO2max ni à VE, ces valeurs restant identiques. - Principale modification est obtenue pour pourcentage de VO2max à SV2, ou pourcentage en C est supérieur à CHO ou P De ce fait, au niveau du seuil ventilatoire, meilleure extraction périphérique de l O2 est rendue possible par l alcalose, reculant ainsi les effets délétères de l acidose métabolique de l exercice. En effet, nous avons montré que les valeurs de bicarbonates et de PH sanguins sont augmentés par l ingestion de citrate de sodium, et que ces valeurs plus élevées sont retrouvées fin test vélo. A des intensités plus faibles (ie en dessous ou égale SV2), l alcalose participe à un meilleur CE de l exercice sous maximale. Ces résultats sont à rapprocher de ceux obtenus par Mc Naughton et al. 1999, montrant une amélioration des performances (ie pourcentage de VO2max plus élevés) lors de 60 de vélo. Meilleur rendement énergétique attribué à l alcalinisation préalable (valeurs de bicarbonates plasmatiques plus élevées durant les 60 ) Tout comme pour Brisswalter et al. 1999, CHO n a pas d effet ergogénique sur le CE de Càp. - dans notre étude, effort perçu plus faible en C vs P et CHO mais uniquement à partir de 275 watts et jusqu à la fin du test - Utter et al 2002 montraient que des marathoniens courent plus vite avec une ingestion CHO vs placebo sans toutefois modifier l effort perçu - Dans notre étude tlim +9% entre CHO et P, sans modification de l effort perçu en fin de Càp, la lactatémie est similaire Tlim C +15% vs P et 7% vs CHO en liaison avec la lactatémie plus élevée, ainsi que des bicarbonates et PH sanguins en hausse.
Les temps de Càp sont améliorés par l alcalinisation exogène sur des exercices de 400m Goldfinch et al. 1988, et 800m Willas et al. 1988. Notre étude montre tlim C supérieur à tlim CHO. Effet ergogénique de l alcalose augmente les flux de protons et d ions lactates en provenance du muscle, améliorant ainsi le pouvoir de tamponner ces protons dans le milieu extracellulaire, Mc Naughton 1990. Dans notre étude, l ingestion de citrate de sodium provoque l augmentation de bicarbonates et permet ainsi une meilleure extrusion des ions lactates vers le milieu circulant tout en tamponnant l excès de protons et facilitant un meilleur tlim en Càp. Exercice d intensité = 70 à 85% de VO2max, le glycogène musculaire est le substrat le plus important de l exercice, Coyle et al. 1983. Quelques études ont mis en évidence qu une supplémentation de CHO pendant l exercice donne une augmentation de la performance. Cela a été relié à un maintien de la concentration de glucose sanguin ainsi qu à une épargne de glycogène musculaire, Coyle et al. 1986 Quelques auteurs ont montré un effet inverse, effets négatifs de l absorption de CHO, 45 avant début de l exercice, Koivisto et al. 1981. Ils ont observé une association entre l élévation de la concentration de glucose sanguin et baisse de tlim en vélo. Dans notre étude tlim en Càp CHO vs P +9%. Ceci est attribué à la présence de polymère de glucose dans CHO, polymères ne produisant que des réponses insuliniques plus réduites vs glucose seul, Flynn et al. 1987. Ici, C-CHO vs C Pmax C+3%, à CHO +6% et P+8%. Ceci n est pas expliqué, pas de modification de VO2max, Fcmax ou Vemax, ces valeurs restent identiques dans les 4 situations en fin de test sur ergocycle. Lactatémies, bicarbonates et PH sanguins plus élevés en fin de test comparées à P et CHO (expliquant amélioration Pmax) ; idem avec les valeurs significativement plus faibles d effort perçu durant toute la durée du test triangulaire en C-CHO Pour expliquer, la différence de Pmax entre C et C-CHO, seules les valeurs d effort perçu peuvent rendre compte partiellement des différences, essentiellement aux intensités faibles (150 à 250 watts) - fatigue subjective ressentie est plus faible en C-CHO pour intensités inférieures SV2 - nombreuses études montrent une augmentation tlim Càp après ingestion de bicarbonate de sodium, Hooker el al. 1987. dans beaucoup d études problèmes méthodologiques, l allure de course est fixée à priori, les athlètes ne peuvent pas tirer profit de l augmentation de la capacité tampon fournie Heigenhauser et Jones 1991 indiquent que la façon dont le citrate de sodium va agir est dépendante de la capacité de travail produite, l efficacité augmente avec l intensité
Ici tlim C-CHO et P > tlim CHO et P. Exercice suffisamment épuisant pour que la capacité du pouvoir tampon lié à l ingestion de citrate de sodium soit active. Valeurs de PH, bicarbonates et de lactates sanguins plus élevées en fin de tlim pour les 2 situations alcalinisantes. Ces résultats sont expliqués par le fait que des taux élevés de la glycolyse baissent le PH intramusculaire, lui même faisant chuter l efficacité de contraction des protéines contractiles, Bryant Chase et Kushmeric 1988 Meilleurs tlim obtenus en C-CHO et C sont à relier aux valeurs de FC plus importantes, aux pourcentages de VO2max et aux pourcentages de Vemax en fin d exercice. Meilleur capacité des sujets a pouvoir mobiliser quasi 100% de VO2max dans C-CHO avec plus grande FC en fin de test. Différence de tlim obtenus entre C-CHO et C par la durée de 45 à 50 de l exercice. Donc seule la solution avec polymères de glucose, vitamines et minéraux étant susceptible de pouvoir jouer un rôle encore plus bénéfique sur tlim, performance associée à un plus faible pourcentage de VO2max en C vs C-CHO Les 4 tlim sont significativement différentes entre eux Aucune différence significative dans l effort perçu en fin de test Conclusion Il est montré d une part l importance d une ingestion de la solution alcalinisante pour la performance en vélo Pmax et tlim en Càp. D autre part, réalisation d une meilleure performance par ajout de CHO à cette alcose induite. Les bénéfices ergogéniques sont à rapprocher des valeurs élevées de PH et de bicarbonates sanguins. Niveau de PH plus importants doivent autoriser un maintien des propriétés contractiles musculaires en facilitant les flux d ions lactates et de H+ depuis les muscles actifs.