Exercice, exerkines et santé métabolique : des sports individuels aux sports d’équipe

Mar 19 / Kinesport

Objectif

Résumer les principales conclusions des études démontrant les avantages d’un exercice régulier et d’une amélioration de la CFR pour la santé cardiométabolique. Il sera décrit la régulation du métabolisme des substrats nécessaires à travers le spectre de l’exercice. Sur cette base, nous nous concentrons en particulier sur le domaine émergent des «exerkines».

Exerkines : molécules de signalisation libérées par les tissus dans la circulation en réponse aux stimuli de l'exercice et qui ont des effets sur la santé par des moyens locaux (autocrine ou paracrine) ou distants (endocrine).

L’exercice comme prévention et traitement des maladies cardiométaboliques.

Obésité et syndrome métabolique : 

Les changements de poids sont influencés par la dépense énergétique totale, elle-même déterminée par la dépense énergétique au repos et les effets thermiques de l’alimentation et de l’activité physique. Il a donc été difficile de déterminer l’impact précis de l’exercice physique régulier ou de l’entraînement physique sur la perte de poids en cas d’obésité. 

Les interventions sur le mode de vie comprenant des interventions diététiques en plus d’un exercice physique régulier ont eu des effets plus importants sur la perte de poids que l’exercice pris isolément.
  • Un essai récent de dose-réponse à l'exercice chez des sujets canadiens blancs souffrant d'obésité abdominale a montré que les volumes d'exercice-mais pas les intensités-influençaient la perte de poids, alors que des bénéfices en termes d'absorption maximale d'oxygène (VO2max) et d'homéostasie du glucose ont été observés chez les sujets soumis à des interventions de haute intensité.

Le diabète de type 2 : 

Plusieurs sources de données soulignent les avantages d’une activité physique accrue et d’un exercice régulier dans la prévention et le traitement du diabète de type 2. Chez les personnes atteintes d’un diabète de type 2 avéré, l’entraînement aérobie et l’entraînement en résistance améliorent les mesures de l’homéostasie du glucose et de l’insuline. Cependant, un entraînement combinant ces deux modalités peut présenter un bénéfice supérieur que l’une ou l’autre modalité seule.
  • Bien que les études portant sur l'impact de l'entraînement par intervalles de haute intensité chez les personnes atteintes de diabète de type 2 aient donné des résultats prometteurs (contrôle de la glycémie, composition corporelle, fonction myocardique), le risque de lésions musculo-squelettiques incite à la prudence quant à la généralisation de son utilisation dans cette population.

Maladies cardiovasculaires (MCV)

Il existe des domaines spécifiques d’incertitudes concernant l’exercice et les MCV, y compris la possibilité d’une relation en U entre le volume d’exercices et la mortalité toutes causes confondues chez les personnes atteintes de MCV avérées. En dépit de ces zones d’incertitudes, la richesse des données soutient le fait que l’exercice régulier est généralement bénéfique pour les personnes atteintes de MCV et d’insuffisance cardiaque.

Capacité cardiorespiratoire

Les études contemporaines ont si régulièrement démontré une relation inverse forte et indépendante entre la CRF et la mortalité que les principaux groupes de santé cardiovasculaire et préventive ont demandé qu'elle soit considérée comme un signe vital clinique. Les systèmes cardiaque et ventilatoire définissent effectivement les limites de la CRF ; cependant, l'exécution d'un travail musculaire est inextricablement liée au couplage efficace du métabolisme avec ces systèmes.

Métabolisme du substrat de l’exercice et du cœur

La capacité d’effectuer une activité locomotrice dépend entièrement de l’approvisionnement constant du muscle squelettique en ATP comme carburant. La capacité de l’organisme à rendre l’ATP disponible dans des conditions allant de la poussée de puissance maximale à l’exercice d’endurance prolongé met en évidence sa remarquable plasticité métabolique.

Métabolisme cardiaque : exercice aïgu

Le cœur humain est ses cardiomyocytes sont uniques car ils doivent coupler la production d’ATP à des taux de renouvellement très élevés afin de répondre aux exigences d’un muscle qui se contracte sans cesse. Bien que les acides gras soient le substrat énergétique dominant dans le cœur sain au repos, le myocarde utilise une variété de sources d'énergie, y compris les glucides, les acides aminés, les corps cétoniques et le lactate, en fonction de leur disponibilité et de l'état physiologique, ce qui lui vaut d'être qualifié d'«omnivore».

Adaptations métaboliques cardiaques : réponse à l’entraînement

De nombreuses études ont permis de caractériser les adaptations structurelles et fonctionnelles cardiaques qui se produisent avec l’entraînement à l’exercice. Un dogme central des études sur l’entraînement physique est que le type (dynamique ou statique) et l’intensité déterminent en grande partie la nature de l’adaptation cardiaque.
  • L'exercice dynamique (aérobie ou endurance) favorise l'hypertrophie excentrique du ventricule gauche-les sarcomères des cardiomyocytes étant ajoutés en série-ainsi que la dilatation du ventricule droit, ces deux changements se produisant avec une fonction systolique préservée et même une fonction diastolique améliorée. En revanche, les exercices statiques (isométriques ou de musculation) provoquent un remodelage concentrique, les sarcomères étant ajoutés en parallèle.

L’exercice comme prévention et traitement des maladies cardiométaboliques.

La connaissance accrue des exerkines sert de paradigme pour aider à mieux comprendre la communication inter-organes qui a lieu en réponse à l’exercice. Malgré cela, les sources tissulaires exactes de nombreuses substances biochimiques plasmatiques induites par l’exercice restent incertaines, bien que des efforts soient faits pour aider à localiser les exerkines (Figure 2).

Effets temporels : stimuli d'exercices aïgus ou chroniques

Alors que les effets aigus et chroniques de la transcription induite par l’exercice au niveau du muscle squelettique ont bien été établis, on en sait moins sur les protéines circulantes et les molécules de signalisation. Les séances aigues d’exercices peuvent entraîner des changements substantiels dans les protéines circulantes, les métabolites ou la microARN. Cependant, ces changements peuvent être transitoires et entraîner ou non des changements dans les niveaux basals de produits biochimiques plasmatiques. Néanmoins, d’autres exerkines peuvent nécessiter une augmentation des niveaux basaux après des épisodes répétitifs d’exercices pour produire des effets physiologiques.

En fin de compte, les effets cinétiques et physiologiques des exerkines sont susceptibles de varier parmi l’ensemble hétérogène des substances biochimiques

Mode de transport

Il est établi depuis longtemps que les protéines ayant une séquence de peptide signal sécrétée peuvent être stimulées par l’exercice et libérées dans la circulation et avoir des effets sur la santé. De même, les métabolites de petites molécules sont facilement transportés dans la circulation par des transporteurs de solutés.

Exerkines et système cardiovasculaire

L’exercice et l’augmentation de l’activité physique offrent une protection contre le développement des maladies cardiovasculaires qui va bien au-delà de ce que l’on attend de leurs effets sur les facteurs de risques traditionnels.

De plus, les divers effets des exerkines sur la santé métabolique et vasculaire, associés à des données de plus en plus nombreuses qui confirment l'interaction entre les organes et le cœur, montrent que les exerkines peuvent jouer un rôle important dans la médiation du bien-être cardiovasculaire.

La voie à suivre: traduire la biologie de l’exercice en avancées thérapeutiques.

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CONCLUSION

Ces progrès ont contribué à révéler l’extraordinaire plasticité métabolique qui permet un si large éventail d’activités locomotrices humaines, depuis les efforts brefs d’intensité maximale jusqu’aux épreuves athlétiques d’ultra-endurance. Si le muscle squelettique, le foie et le tissu adipeux restent des acteurs centraux, le cœur demeure un moteur crucial dont l’étude peut conduire à de nouvelles avancées thérapeutiques dans le domaine de la santé et des maladies cardiométaboliques.
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Avis du pôle scientifique de Kinesport
Pastille grise
Une revue narrative n’a pas de méthodologie standardisée et ne peut donc pas être évaluée sur sa qualité méthodologique avec des grilles de lecture standards. Les résultats sont à prendre avec précautions, sous forme d’hypothèses, à valider par des études à faible risque de biais dont le design est adapté à la question de recherche.

Référence article

Robbins JM, Gerszten RE.Exercise, exerkines, and cardiometabolic health: from individualplayers to a team sport.J Clin Invest. 2023 Jun 1;133(11):e168121. doi: 10.1172/JCI168121.
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