Résumé
Cet article est le troisième d'une série de six articles traitant des principales classes de compléments alimentaires (vitamines, minéraux, acides aminés, herbes ou plantes, métabolites, composants/extraits ou combinaisons). L'accent est mis sur l'efficacité de ces compléments alimentaires pour améliorer les performances sportives ou d'exercice.
Protéines alimentaires et compléments protéiques
Les protéines sont l'un des compléments alimentaires les plus populaires commercialisés auprès des athlètes et des personnes physiquement actives. Les suppléments protéiques ont été recommandés aux athlètes pour améliorer la rétention d'azote et augmenter la masse musculaire, pour prévenir le catabolisme protéique pendant un exercice prolongé, pour favoriser la resynthèse du glycogène musculaire après l'exercice et pour prévenir l'anémie sportive en favorisant une synthèse accrue de l'hémoglobine, de la myoglobine, des enzymes oxydatives et des mitochondries pendant l'entraînement aérobie. Cependant, la question de savoir si les athlètes ont besoin ou non de plus de protéines est actuellement débattue. Sur la base des recherches disponibles, l'American College of Sports Medicine, l'American Dietetic Association et les Diététiciens du Canada, dans leur récente prise de position commune sur la nutrition et la performance sportive [1], ont conclu que les besoins en protéines sont plus élevés chez les individus très actifs et ont suggéré que les athlètes de résistance ont besoin de 1,6 à 1,7 g de protéines/kg de poids corporel tandis que les athlètes d'endurance ont besoin d'environ 1,2 à 1,4 g de protéines/kg, des valeurs qui représentent environ 150 à 200 % des apports nutritionnels recommandés (ANR) actuels des États-Unis. Inversement, dans sa récente présentation des apports nutritionnels de référence (ANREF) pour les protéines, la National Academy of Sciences [2] a conclu que, compte tenu de l'absence de preuves convaincantes du contraire, aucune protéine alimentaire supplémentaire n'est suggérée pour les adultes en bonne santé qui entreprennent des exercices de résistance ou d'endurance. Les scientifiques de la nutrition sportive notent que même si les athlètes ont besoin de plus de protéines, les quantités recommandées sont compatibles avec les recommandations diététiques actuelles sur les macronutriments acceptables (10 à 35 % de l'énergie provenant des protéines) et peuvent être facilement obtenues à partir des aliments naturels du régime alimentaire [3, 4]. En général, les suppléments protéiques ne sont pas nécessaires [5, 6].
Cependant, les protéines alimentaires sont composées de 20 acides aminés différents qui, s'ils sont ingérés individuellement, ont été théoriquement dotés d'un potentiel ergogénique et ont été commercialisés comme suppléments sportifs pour les personnes physiquement actives. En effet, les acides aminés figurent parmi les cinq compléments sportifs les plus populaires [7].
Acides aminés : Théorie ergogénique
La théorie veut que les acides aminés améliorent les performances de diverses manières, par exemple en augmentant la sécrétion d'hormones anabolisantes, en modifiant l'utilisation du carburant pendant l'exercice, en prévenant les effets indésirables du surentraînement et en prévenant la fatigue mentale. La discussion suivante met en évidence la recherche concernant les effets ergogéniques des acides aminés individuels, de diverses combinaisons d'acides aminés, et de plusieurs compléments alimentaires protéinés spéciaux.
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Tryptophane
Le tryptophane (TRYP) est un précurseur de la sérotonine, un neurotransmetteur du cerveau dont on pense qu'il supprime la douleur. Le tryptophane libre (fTRYP) pénètre dans les cellules du cerveau pour former la sérotonine. Ainsi, la supplémentation en tryptophane a été utilisée pour augmenter la production de sérotonine dans le but d'accroître la tolérance à la douleur pendant un exercice intense. Une étude a rapporté des améliorations significatives du temps jusqu'à l'épuisement à 80 % de la consommation maximale d'oxygène, accompagnées de réductions significatives de l'évaluation de l'effort perçu [8]. Cependant, une recherche avec une conception expérimentale plus appropriée n'a pas reproduit ces résultats [9]. De plus, d'autres chercheurs n'ont signalé aucun effet de la supplémentation en TRYP sur les performances d'endurance aérobie à 70-75 % de la consommation maximale d'oxygène [6]. Le tryptophane ne semble pas être un ergogène efficace [10].
Acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA)
Certains chercheurs pensent que l'augmentation des niveaux de sérotonine peut provoquer la fatigue [11]. Au cours d'un exercice d'endurance aérobie prolongé, le glycogène musculaire peut s'épuiser et le muscle peut augmenter sa dépendance aux BCAA comme carburant, ce qui diminue le rapport BCAA:fTRYP dans le plasma. Les BCAA étant en compétition avec le fTRYP pour l'entrée dans le cerveau, un faible rapport BCAA:fTRYP faciliterait l'entrée du fTRYP dans le cerveau et la formation de sérotonine. Hypothétiquement, la supplémentation en BCAA pourrait retarder la fatigue du système nerveux central et améliorer les performances lors d'épreuves d'endurance aérobie prolongées en augmentant le rapport BCAA:fTRYP et en atténuant la formation de sérotonine.
La supplémentation en BCAA a été étudiée pour ses effets sur divers types de performance à l'exercice, y compris l'évaluation de l'effort perçu (RPE) pendant l'exercice et la performance mentale après l'exercice. En général, les résultats sont équivoques, tout comme les conclusions de plusieurs études récentes. Un chercheur a conclu que la supplémentation en BCAA réduit l'EPR et la fatigue mentale pendant un exercice prolongé et améliore les performances cognitives après l'exercice, et suggère également que dans certaines situations, la supplémentation en BCAA peut améliorer les performances physiques, comme pendant l'exercice à la chaleur ou dans des courses de compétition réelles où la fatigue centrale peut être plus prononcée que dans les expériences en laboratoire [12]. Cependant, d'autres auteurs concluent que la plupart des études ne montrent aucun effet de la supplémentation en BCAA sur la performance, comme la prévention de la fatigue pendant un exercice prolongé [13, 14]. Watson et d'autres [15] n'ont signalé aucun effet bénéfique de la supplémentation en BCAA, consommée avant et pendant un cyclisme prolongé jusqu'à épuisement à 50 % de VO2max dans la chaleur, sur le temps de performance, la fréquence cardiaque et la température centrale ou cutanée. Cheuvront et d'autres [16] ont rapporté des résultats similaires avec des sujets faisant de l'exercice dans la chaleur, notant qu'il n'y avait pas d'effet significatif de la supplémentation en BCAA sur la performance dans le temps, la performance cognitive, l'humeur, l'effort perçu ou le confort thermique perçu. Bien que les recherches actuelles ne soutiennent pas un effet ergogénique de la supplémentation en BCAA, la plupart des investigateurs recommandent des recherches supplémentaires.
Glutamine
La glutamine peut être théoriquement considérée comme ergogène de diverses manières [6]. C'est un carburant important pour certaines cellules du système immunitaire, comme les lymphocytes et les macrophages, qui peuvent être diminuées lors d'un exercice intense prolongé, comme celui lié au surentraînement. La glutamine peut également favoriser la synthèse du glycogène musculaire et a été étudiée pour améliorer potentiellement la force musculaire.
Plusieurs chercheurs ont émis l'hypothèse que les athlètes qui s'entraînent trop peuvent voir leur taux de glutamine plasmatique diminuer, ce qui peut altérer les fonctions du système immunitaire et prédisposer l'athlète à diverses maladies [17, 18]. La maladie peut nuire à l'entraînement et, éventuellement, à la performance. Les données de la recherche sont ambiguës, avec quelques études signalant des incidences plus réduites de maladies infectieuses parmi les sportifs qui ont consommé une consommation de glucides à teneur en glucosamine à la suite d'un exercice physique intense [19]. Cependant, d'autres études ont rapporté que bien que la supplémentation en glutamine ait aidé à maintenir les niveaux de glutamine plasmatique après un exercice intense, elle n'a eu aucun effet sur divers tests de la réponse immunitaire [20]. Des analyses récentes indiquent que les études contrôlées ne permettent pas de recommander l'ingestion de glutamine pour améliorer la fonction immunitaire [14, 21].
Bien que la glutamine puisse simuler la synthèse du glycogène musculaire, les évaluateurs ont récemment conclu qu'elle ne présentait aucun avantage par rapport à l'ingestion d'hydrates de carbone adéquats seuls [14]. De plus, plusieurs études récentes indiquent que ni la supplémentation en glutamine à court terme ni à long terme n'a d'effet ergogénique sur la masse musculaire ou la performance de force. La supplémentation en glutamine une heure avant l'épreuve n'a eu aucun effet sur l'exercice de résistance jusqu'à la fatigue, et six semaines de supplémentation en glutamine pendant l'entraînement de résistance n'ont pas augmenté la masse musculaire maigre ou la force plus que le traitement placebo [22, 23].
Aspartates
Les aspartates de potassium et de magnésium sont des sels de l'acide aspartique, un acide aminé. Ils ont été utilisés comme ergogènes, probablement en améliorant le métabolisme des acides gras et en épargnant l'utilisation du glycogène musculaire ou en atténuant l'accumulation d'ammoniac pendant l'exercice. L'effet d'une supplémentation en aspartate sur les performances physiques est équivoque, mais environ 50 % des études disponibles ont indiqué une amélioration des performances dans les tests d'endurance aérobie [6]. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour étudier l'ergogénicité potentielle et les mécanismes sous-jacents de la supplémentation en sel d'aspartate.
Arginine
La supplémentation en arginine peut être théoriquement ergogénique car elle est un substrat pour la synthèse de l'oxyde nitrique (NO), un puissant vasodilatateur endogène qui peut améliorer le flux sanguin et la capacité d'endurance. Plusieurs études portant sur des patients souffrant de maladies artérielles périphériques ou présentant des symptômes cliniques d'angine de poitrine stable ont montré une amélioration de la capacité d'exercice avec une supplémentation en arginine [24, 25]. Cependant, aucune étude portant sur l'effet indépendant d'une supplémentation en arginine sur la capacité d'endurance aérobie d'athlètes en bonne santé n'a été découverte [6].
Ornithine, lysine et arginine
L'ornithine, la lysine et l'arginine ont été utilisées pour tenter d'augmenter la production d'hormone de croissance humaine (HGH), la théorie étant d'augmenter la masse musculaire maigre et la force. Cependant, bien que des données limitées soient disponibles, un certain nombre d'études bien contrôlées, dont plusieurs avec des haltérophiles expérimentés, n'ont rapporté aucune augmentation des niveaux d'HGH ou de diverses mesures de la force ou de la puissance musculaire [26-28].
Chromiak et Antonio [29] ont passé en revue les études scientifiques sur les acides aminés libérant l'hormone de croissance (ornithine, lysine et arginine) et ont indiqué que des doses orales suffisamment importantes pour induire une libération significative de l'hormone de croissance sont susceptibles de provoquer un inconfort gastro-intestinal. En outre, ils ont signalé qu'aucune étude n'avait montré que la supplémentation orale en acides aminés avant l'exercice augmentait la libération de l'hormone de croissance. Ils ont également conclu qu'aucune étude scientifique menée de manière appropriée n'a montré qu'une supplémentation orale en acides aminés avant un entraînement de force augmente la masse et la force musculaires dans une plus large mesure que l'entraînement de force seul. Ils ne recommandent pas l'utilisation d'acides aminés spécifiques pour stimuler la libération de l'hormone de croissance.
Tyrosine
La tyrosine est un précurseur des hormones catécholamines et des neurotransmetteurs, notamment l'épinéphrine, la norépinéphrine et la dopamine. Certains ont suggéré qu'une production inadéquate de ces hormones ou transmetteurs pourrait compromettre une performance physique optimale. Ainsi, en tant que précurseur de la formation de ces hormones et neurotransmetteurs, la tyrosine a été suggérée comme étant ergogénique. Cependant, dans une étude croisée bien conçue et contrôlée par placebo, Sutton [30] et d'autres chercheurs ont découvert qu'une supplémentation en tyrosine (150 milligrammes/kilogramme de poids corporel) consommée 30 minutes avant de passer une série de tests de performance physique augmentait de manière significative les niveaux de tyrosine dans le plasma, mais n'avait aucun effet ergogénique significatif sur l'endurance aérobie, la puissance anaérobie ou la force musculaire.
Taurine
La taurine est un acide aminé non essentiel contenant du soufre, mais elle ne possède pas de codon génétique pour être incorporée dans les protéines ou les enzymes. Néanmoins, elle joue un rôle dans plusieurs processus métaboliques, comme la contraction cardiaque et l'activité antioxydante. La taurine est un ingrédient de plusieurs boissons dites énergisantes, comme le Red Bull.
Baum et Weiss [31] ont rapporté que Red Bull, qui contient de la taurine et de la caféine, par rapport à une boisson similaire sans taurine, influence favorablement les paramètres cardiaques, principalement un volume d'attaque accru, pendant la récupération après l'exercice ; cependant, la performance physique n'a pas été testée. Cependant, Zhang et d'autres [32] ont rapporté que 7 jours de supplémentation en taurine ont induit des augmentations significatives du VO2max et du temps d'exercice sur ergomètre jusqu'à épuisement ; les effets ergogéniques ont été attribués à l'activité antioxydante de la taurine et à la protection des propriétés cellulaires.
Cocktails d'acides aminés
Un apport important en acides aminés indispensables au niveau du muscle dans les 1 à 3 Heures qui suivent ou qui précèdent un effort peut aider à la synthèse des protides dans le muscle. Gibala [33] a indiqué que la consommation d'une boisson contenant environ 0,1 gramme d'acides aminés essentiels par kilogramme de poids corporel (7 grammes pour un athlète de 70 kilogrammes) pendant les premières heures de récupération après un exercice de résistance intense produira une augmentation transitoire et nette positive du bilan protéique musculaire. Gibala a également noté qu'il n'est pas certain que l'ingestion d'acides aminés, seuls ou combinés à des glucides, immédiatement avant l'exercice ou pendant la récupération, améliore encore le taux d'accumulation des protéines musculaires pendant la récupération. Certains chercheurs ont suggéré qu'il pourrait être utile de consommer, tout au long de la journée, plusieurs petits repas contenant suffisamment de protéines. Gibala indique que bien que ces stratégies favorisent un environnement "anabolique" net dans le corps, il reste à déterminer si les effets aigus de la supplémentation conduisent finalement à des gains plus importants de masse musculaire après un entraînement habituel. D'autres observent également que de petites quantités d'acides aminés, combinées à des glucides, peuvent augmenter de façon transitoire l'anabolisme des protéines musculaires, mais il reste à déterminer si ces réponses transitoires entraînent une augmentation appréciable de la masse musculaire sur une période d'entraînement prolongée [42, 34].
Dans l'ensemble, compte tenu de ces résultats, la consommation d'une petite quantité de protéines et d'hydrates de carbone, sous la forme d'une boisson énergétique à base de protéines et d'hydrates de carbone ou d'aliments complets, avant ou après l'entraînement, peut être un comportement prudent pour de nombreux athlètes.
Protéines de lactosérum et colostrum
Le petit-lait et le colostrum sont deux formes de protéines dont on pense qu'elles sont ergogènes. Les protéines de lactosérum sont extraites du petit-lait liquide qui est produit lors de la fabrication du fromage ou de la caséine, tandis que le colostrum est le premier lait sécrété par les vaches. Tous deux sont des sources riches en protéines, vitamines et minéraux, mais peuvent contenir divers composants biologiquement actifs, notamment des facteurs de croissance [35, 36]. Bien qu'aucun mécanisme n'ait été identifié, une théorie implique une augmentation des niveaux sériques du facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF-1), qui pourrait être anabolique. Cependant, les recherches sur la supplémentation en colostrum ne montrent aucun effet sur les niveaux sanguins d'IGF-1 ou de protéine de liaison à l'IGF [37].La recherche concernant l'effet ergogénique de la supplémentation en protéines de lactosérum et en colostrum est très limitée [6]. En général, les résultats des recherches sont équivoques. Par exemple, une étude a évalué l'effet de la supplémentation en colostrum sur quatre tests de performance à l'effort et a rapporté un effet significatif sur le temps de sprint de 50 mètres, mais aucun effet sur le saut vertical, le sprint de la navette jusqu'à épuisement ou le temps de sprint de 300 mètres [38]. Brinkworth et d'autres [39] ont rapporté que la supplémentation en colostrum bovin, par rapport aux protéines de lactosérum, pendant 8 semaines d'entraînement en résistance, augmentait la circonférence du bras et la surface de la section transversale, mais l'augmentation était principalement due à une augmentation plus importante de la graisse cutanée et sous-cutanée. Tipton et d'autres [40] ont rapporté que l'ingestion aiguë de protéines de lactosérum et de caséine après l'exercice a entraîné des augmentations similaires de l'équilibre net des protéines musculaires, résultant en une synthèse nette des protéines musculaires malgré des modèles différents de réponses aux acides aminés sanguins. Bien que les résultats de ces études soient suggestifs d'effets ergogéniques, ils doivent être considérés comme préliminaires et des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Sécurité, légalité
La consommation de régimes hyperprotéinés (2,8 g de protéines/kg ou moins) par des athlètes bien entraînés ne semble pas altérer la fonction rénale, comme l'indiquent diverses mesures de la fonction rénale [41]. Cependant, certaines personnes doivent se préoccuper de la teneur en protéines de leur alimentation, comme les diabétiques prédisposés aux maladies rénales et les personnes sujettes aux calculs rénaux [6]. La plupart des suppléments d'acides aminés sont sans danger aux doses recommandées, mais peuvent interférer avec le métabolisme des protéines s'ils sont consommés en excès. L'utilisation de suppléments d'acides aminés n'est pas interdite par l'Agence mondiale antidopage (AMA).