Effets d'une supplémentation de 14 semaines en bétaïne sur les cytokines pro-inflammatoires et l'état hématologique de jeunes footballeurs professionnels pendant une saison de compétition : un essai en double aveugle, randomisé, contrôlé par placebo

Kinesport
Le football est un sport intermittent intense avec des schémas métaboliques et des mouvements très variés. Le suivi de la charge d'entraînement, de la récupération et des changements de l'état psychologique fournit des informations utiles aux entraîneurs pour gérer les variations d'intensité et individualiser l'entraînement afin de réduire le risque de blessure et le développement du syndrome de surentrainement (non-functional overreaching syndrome - NFOR).

D'autre part, le suivi régulier des hormones endocriniennes peut être utilisé pour avoir des biomarqueurs du stress physiologique qui peuvent influencer la récupération et la performance tout au long de la saison. Plus particulièrement, les changements dans l'hormone de croissance, le cortisol et le rapport testostérone/cortisol, en plus des biomarqueurs du système immunitaire (c'est-à-dire les interleukines), qui ont tous été signalés comme des biomarqueurs fiables qui peuvent illustrer le NFOR chez les athlètes.

En raison de l'entraînement intense, des compétitions et du stress lié aux matchs, les joueurs de football subissent des changements homéostatiques, biochimiques et hématologiques après un match et tout au long d'une saison de compétition. Des effets de grande ampleur ont été signalés pour la réponse inflammatoire et immunologique immédiatement et jusqu'à 72 heures après un match de football. Cette réponse comprend une augmentation du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et des interleukines pro-inflammatoires (IL) produites par les muscles squelettiques, les cellules T et les lymphocytes NK. La cytokine la mieux étudiée qui est liée à l'exercice est l'interleukine-6 (IL-6), qui peut agir à la fois comme une cytokine pro- et anti-inflammatoire, et qui est sensible à la fois à l'intensité et au volume de l'exercice, en plus du stress métabolique et des lésions musculaires. Le TNF-α fait partie de la voie du facteur nucléaire kappa b (NFκB) et est produit principalement par les macrophages en réponse à des lésions du tissu musculo-squelettique. 
Avis du pôle scientifique de Kinesport
Pastille verte
Cet essai clinique randomisé, contrôlé et en double aveugle est un article à faible risque de biais, tous les critères méthodologiques majeurs sont respectés permettant de limiter et contrôler au mieux les biais dans leur étude. Néanmoins, la taille d’échantillon dans chaque groupe étant faible (n=14 et 15), la validité externe (extrapolation des résultats) reste difficile à établir et la même étude à grande échelle serait nécessaire pour généraliser les résultats.
Outre les cytokines inflammatoires, l'hémoglobine (Hb), l'hématocrite (HTC) et la concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine (CCMH) diminuent après un match de football, et une forte augmentation des leucocytes circulants et des monocytes, macrophages et lymphocytes spécifiques se produit lorsque ces cellules migrent rapidement vers le tissu musculaire lésé.

Des analyses sanguines régulières, comprenant un examen hématologique complet (= Numération de la Formule Sanguine - NFS) avec différentiel et une mesure des cytokines inflammatoires, peuvent être utilisées comme indicateurs du stress de l'entraînement associé au NFOR. Walker et al. ont rapporté que l'IL-6 augmentait significativement pendant la durée d'une saison de football, et que les plus grandes élévations de l'IL-6 étaient observées pendant les états de demande physiologique les plus élevés survenant à la fin de la saison. Il a été suggéré que cet état pro-inflammatoire perturbe l'axe hypothalamo-hypophysaire, entraînant une augmentation des concentrations de cortisol en circulation, et qu'il constitue un indicateur de NFOR. Les globules rouges (GR) et les plaquettes (PLT) sont également sensibles aux changements inflammatoires systématiques, et peuvent être utilisés pour surveiller le NFOR. Huggins et al. ont rapporté une diminution significative de l'HTC et de l'Hb de la présaison à la quatrième semaine, qui est restée faible tout au long de la saison. Huggins et al. ont également signalé une régression des indicateurs d'anémie, tels que le volume globulaire moyen (VGM), la teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine (TCMH) et la largeur de distribution des globules rouges (IDR) à la fin de la saison, en plus d'une augmentation des niveaux de CCMH entre la pré-saison et la quatrième semaine.

Les compléments alimentaires sont devenus populaires dans la communauté sportive au cours des dernières décennies pour favoriser l'adaptation et gérer la fatigue. La bétaïne est un composé d'ammonium quaternaire zwitterionique, un sous-produit isolé de la mélasse pendant le raffinage de la betterave à sucre, et est naturellement présente dans les épinards, les céréales complètes et les fruits de mer. L'apport quotidien moyen en bétaïne est d'environ 100 à 400 mg, et plusieurs études suggèrent qu'une supplémentation en bétaïne de 2,0 à 2,5 g par jour peut être considérée comme une aide ergogénique. Bien que les mécanismes par lesquels la bétaïne peut être ergogène ne soient pas entièrement compris, une supplémentation chronique en bétaïne peut améliorer la récupération entre les séances d'entraînement en protégeant contre la dénaturation des protéines et en favorisant la sécrétion du facteur de croissance insulinomimétique-1 (IGF-1) et la phosphorylation de la protéine kinase B.
Des corrélations inverses entre l'ingestion de bétaïne et les marqueurs de l'inflammation (protéine C réactive et TNF-α) ont été rapportées pour la première fois en 2008, et depuis, plusieurs études ont démontré une relation causale. En ce qui concerne la récupération à l'effort, l'accumulation d'IL-1β conduit à une inflammation intramusculaire après un exercice excentrique. Il a été démontré que la bétaïne inhibe l'activité du NFκB, ce qui pourrait atténuer la réponse inflammatoire à l'exercice en réduisant la production et la sécrétion d'IL-1β, d'IL-6 et de TNF-α. Il a été récemment rapporté qu'une supplémentation en bétaïne empêchait une réduction du rapport testostérone/cortisol associée aux exigences d'une saison de compétition chez de jeunes footballeurs professionnels. Actuellement, peu de recherches examinent l'influence de la supplémentation en bétaïne sur les marqueurs d'inflammation ou les paramètres des cellules sanguines. Étant donné les effets positifs de la supplémentation en bétaïne sur les hormones associées au NFOR, et les preuves in vitro démontrant un effet anti-inflammatoire de la bétaïne, la supplémentation en bétaïne peut également compenser le développement de NFOR en améliorant la réponse inflammatoire à l'exercice chronique et intense, tel que celui requis par les joueurs de football professionnels.

L'objectif de cette étude était d'examiner l'effet de la supplémentation en bétaïne sur les cytokines pro-inflammatoires et la NFS chez les jeunes footballeurs professionnels pendant une saison de compétition de 14 semaines. L’hypothèse est que la supplémentation en bétaïne réduira les marqueurs d'inflammation et les indicateurs d'anémie.

Méthode

Il s’agit d’un essai contrôlé randomisé en double aveugle 

 Sélection des groupes d’étude 

De jeunes footballeurs professionnels (n = 29) du Foolad Mobarakeh Sepahan Sport Club (1ère division iranienne) ont participé à cette étude. 
Critères d’inclusion et d’exclusion
  • Assister à toutes les séances d’entraînement 
  • Ne pas consommer de compléments alimentaires pendant la période d’étude 
  • Ne pas effectuer d’entraînement en dehors de ceux de l’équipe 
  • Ne pas avoir de signalement de sensibilité/allergie aux compléments alimentaires dans le dossier médical 
Les sujets ont été appariés en fonction de leur poste avant d’être répartis au hasard dans un groupe bétaïne (BG, n = 14) et un groupe placebo (PG, n = 15)

 Approche expérimentale du problème 

  • Les sujets ont consommé une gélule, bétaïne ou placebo, deux fois par jour (2 g/jour), avec 300 ml d'eau environ, 2 heures avant l'entraînement et une heure après l'entraînement, ou avec le déjeuner et le dîner les jours sans entraînement. 
  • Les mesures anthropométriques, la composition corporelle (masse grasse) et les analyses sanguines ont été effectuées avant la première semaine (P1), la septième semaine (P2) et après 14 semaines (P3) de l'intervention, et ont été réalisées à 48 heures d'intervalle de la dernière séance d'entraînement. 
  • Les sujets ont noté leur alimentation pendant trois jours complets et l'ont remise aux chercheurs à chaque point de contrôle. 
  • Tous les joueurs ont participé aux mêmes séances d'entraînement standardisées pendant l'étude (c'est-à-dire quatre séances d'entraînement et un match par semaine). Afin d'égaler la charge des séances d'entraînement hebdomadaires, les joueurs qui ne participaient pas aux matchs en compétition effectuaient des petits jeux annexes, des entraînements individuels ou des matchs amicaux après le match. 
  • Les sujets ont répondu à des questionnaires de bien-être individuels (Hooper) avant le début de chaque séance d'entraînement et ont signalé leur charge interne d'entraînement par le biais de l'évaluation de l'effort perçu (RPE) 30 minutes après la fin de chaque séance d'entraînement.

 Procédures

Analyse sanguine
  • Prélèvements sanguins après un jeûne de 12h, et au moins 48h après la dernière séance d’entraînement
  • Les échantillons ont été immédiatement centrifugés, le sérum a été séparé puis utilisé pour mesurer la NFS, l'IL-1β, l'IL-6 et le TNF-α le même jour.
Analyse des taux d’hématologie 
  • La NFS comprenait : les neutrophiles, les lymphocytes et la combinaison d’éosinophiles, de basophiles et de monocytes (MIX)
  • Rapport neurophiles/lymphocytes (NLR) 
  • GR totaux mesurés en plus des VGM, TCMH, IDR
  • Déterminations de l’Hb, de l’HTC et des PLT effectuées sur du plasma anticoagulé à l’EDTA à l’aide d’un analyseur hématologique entièrement automatisé
Analyse des niveaux de cytokines
Les marqueurs inflammatoires (IL-1β, IL-6, TNF-α), ont été mesurés à l'aide d'un test immuno-sorbant de type enzymatique. 
Anthropométrie et masse grasse 
  • Taille debout 
  • Poids
  • Masse grasse à l’aide de plis cutanés à 7 endroits 
Test de puissance aérobie
Un test intermittent (30-15 IFT) a été utilisé pour estimer la consommation maximale d'oxygène (VO2max) et le niveau de préparation des sujets. Ce test a été effectué après les évaluations P1 et avant le début de la saison de compétition (c'est-à-dire la première semaine).
Contrôle de l'apport alimentaire

Les sujets ont reçu des recommandations de la part d’un nutritionniste, d'aliments fournissant une énergie égale à 1,55 fois le métabolisme de base de chaque sujet. Les sujets devaient consommer les mêmes aliments et enregistrer ces apports 72 heures avant chaque prélèvement sanguin, et l'apport calorique total était mesuré.

Résultats

  • L'IL-6 et le TNF-α ont diminué de manière significative de P1 à P2 et P3, ainsi que de P2 à P3 dans le Groupe Bétaïne (BG), alors qu'il n'y avait pas de différences significatives entre P1, P2 ou P3 dans le Groupe Placebo (PG).
  • L'IL-1β à P3 et P2 était significativement plus faible qu’à P1, ainsi que significativement plus faible de P2 à P3, uniquement dans le Groupe Bétaïne. Dans le Groupe Placebo, l'IL-1β était significativement plus élevée à P3 par rapport à P1 (p = 0,033) (Tableau 2).

La figure 1a montre la comparaison des résultats de la différence moyenne entre les groupes de l'ANOVA (analyse de la variance) à sens unique aux trois étapes d'évaluation. Pour le Groupe Bétaïne, il a été observé que le niveau d'IL-6 (p < 0,05), d'IL-1β et de TNF-α (p ≤ 0,001) était significativement plus faible pour P2 et P3.
  • Augmentation significative des globules blancs (GB) à P3 par rapport à P2 dans le Groupe Placebo (p = 0,034)
  • Pas de changements significatifs dans les neutrophiles, les lymphocytes, le NLR et MIX
  • Les globules rouges (GR) étaient significativement plus faibles à P3 qu'à P1 chez Groupe Bétaïne (p = 0,020)
  • Pas de changements significatifs du VCM
  • La Teneur Corpusculaire Moyenne en Hémoglobine (TCMH) était significativement plus importante à P3 et P2 par rapport à P1 pour les deux groupes, mais la TCMH était significativement moins importante à P3 par rapport à P2 dans le Groupe Placebo (p = 0,003)
  • La Concentration Corpusculaire Moyenne en Hémoglobine (CCMH) était significativement plus importantes à P3 et P2 par rapport à P1 dans le Groupe Bétaïne, alors qu'elles étaient significativement moins importantes de P2 à P3 dans le Groupe Placebo (p = 0,003).
  • L’Indice de Distribution des GR (IDR) était significativement moins important à P3 qu'à P2 dans le groupe Groupe Placebo (p = 0,016).
  • L'Hémoglobine (Hb) était significativement plus élevée à P2 par rapport à P1, tandis qu'il y avait des diminutions significatives à P3 par rapport à P2 pour les deux groupes.
  • Augmentation significative des plaquettes (PLT) à P3 par rapport à P2 dans le Groupe Placebo (p = 0,001).
  • Pas de changements significatifs de l’Hématocrite (HCT)
La figure 1b-c montre la comparaison des résultats de la différence moyenne entre les groupes avec l'ANOVA à sens unique aux trois étapes d'évaluation pour la NFS : 
  • La numération leucocytaire a montré une différence dans les taux qui étaient plus faibles dans le BG par rapport au PG de P2 à P3 (p = 0,002) et de P1 à P3 (p = 0,007)
  • Les neutrophiles et le rapport neutrophiles/lymphocytes (NLR) ont montré une différence dans les taux qui étaient plus bas dans le BG par rapport au PG de P1 à P2 (p ≤ 0,001) et P3 (p = 0,002).
  • Les lymphocytes ont montré une différence dans les taux qui étaient plus élevés dans le BG par rapport au PG de P1 à P2 (p ≤ 0,001) et P3 (p = 0,001) (Fig. 1b). 
  • Les niveaux de PLT (Plts) ont diminué de P3 à P2 (p = 0,003) et P1 (p = 0,048) dans le BG par rapport au PG
  • Le BG a diminué les niveaux d’IDR (RDW) de P2 à P1 (p = 0,014) par rapport au PG, cependant, le PG a diminué de P3 à P2 (p = 0,002) par rapport au BG (Fig. 1b). 
  • Le BG a diminué les taux de GR (RBC) de P3 à P2 (p = 0,019) et P1 (p = 0,003) par rapport au PG
  • La réduction des niveaux d'Hb de P3 à P2 (p = 0,008) était moins importante dans le PG que dans le BG
  • La réduction des niveaux de TCMH (MCH) de P3 à P2 (p = 0,019) était moindre dans le BG par rapport au PG, et augmentait en comparaison de P3 à P1 (p = 0,007)
  • La CCMH (MCHC) a montré une différence dans les taux qui étaient plus élevés dans le BG par rapport au PG de P1 à P3 (p = 0,001) et de P2 à P3 (p = 0,001) (Fig. 1c).

Discussion

Les résultats ont confirmé que 14 semaines de supplémentation en bétaïne ont empêché une augmentation des cytokines pro-inflammatoires et des numérations leucocytaires. Ces changements se sont produits en dépit du fait que les deux groupes ont déclaré une charge de travail interne similaire, ont consommé une énergie et des macronutriments similaires, et avaient des niveaux de fatigue, de stress et de sommeil similaires.

Dans la présente étude, les cytokines inflammatoires dans le Groupe Bétaïne (BG) étaient inférieures de 24-40% à la fin de la saison par rapport au début, tandis que l'IL-1β (26%) et l'IL-6 (6,8%) étaient augmentées dans le Groupe Placebo (PG). L'IL-1β est produite en réponse aux infections et aux blessures, et son accumulation entraîne une inflammation intramusculaire après un exercice excentrique. Parmi les cytokines inflammatoires évaluées, l'IL-1β a montré la plus grande différence de réponse, diminuant de 40% entre l'avant et l'après-saison dans le BG, mais augmentant de 26% dans le PG. Il a été démontré que la bétaïne supprime la voie NFκB et, par conséquent, régule à la baisse l'expression et la sécrétion des gènes de l'IL-1β et du TNF-α. Les changements dans les cellules immunitaires et le statut inflammatoire dans la présente étude suggèrent, pour la première fois, que la supplémentation en bétaïne peut être une stratégie nutritionnelle utile pour contrer certains des changements immunologiques négatifs qui sont associés au syndrome de surentraînement (NFOR).
Les réductions des taux de globules rouges (GR), de Teneur Corpusculaire Moyenne en Hémoglobine (TCMH) et d'hémoglobine (Hb) sont le résultat d'un stress physique aggravé par des compétitions répétées, et on a également suggéré qu'elles étaient indicatives du développement du NFOR. Des données publiées précédemment ont révélé une augmentation de la testostérone et du rapport testostérone/cortisol au cours d'une saison de compétition de football dans ce même échantillon avec une supplémentation en bétaïne. Il a été démontré que la testostérone stimule l'érythrocytose et que le cortisol augmente l'activité de la Na(+), K(+)-ATPase pour réduire le volume des érythrocytes. De plus, il a été démontré que l'ajout de bétaïne à un milieu in vitro à des concentrations physiologiques diminuait l'hémolyse induite par le stress hypoosmotique de 42 % via l'inhibition des ATPases de la membrane érythrocytaire. Compte tenu des résultats susmentionnés, nous pourrions nous attendre à voir une amélioration par rapport au placebo des indicateurs d'anémie au cours de la saison. Dans la présente étude, la supplémentation en bétaïne a empêché une réduction de l'Hb, de la TCMH et de l’IDR par rapport au placebo à la fin de la saison, mais une diminution des GR a été observée dans le BG. Il n’est pour le moment pas possible d’expliquer ces résultats divergents. L'amélioration de l'Hb, de la TCMH et de l’IDR suggère que la supplémentation en bétaïne peut protéger les érythrocytes contre l'hémolyse pendant une saison de football, cependant, de recherches futures sont nécessaires pour explorer davantage cette hypothèse.

Conclusion

  • 14 semaines de supplémentation en bétaïne ont diminué l'augmentation de l'IL-1β, de l'IL-6 et du TNF-α, qui est associée aux facteurs de stress physique d'une saison de compétition chez de jeunes footballeurs professionnels.
  • Ces modifications des cytokines pro-inflammatoires et des globules blancs suggèrent que la supplémentation en bétaïne peut être une stratégie nutritionnelle utile pour réguler le système immunitaire.
  • Les différences d'Hb et de TCMH par rapport au groupe placebo, et l'augmentation du rapport testostérone/cortisol rapportée dans ce même échantillon, suggèrent que la supplémentation en bétaïne peut être utilisée dans le cadre d'une stratégie nutritionnelle pour contrer le syndrome de surentraînement.

L'article

Nobari H, Cholewa JM, Pérez-Gómez J, Castillo-Rodríguez A. Effects of 14-weeks betaine supplementation on pro-inflammatory cytokines and hematology status in professional youth soccer players during a competition season: a double blind, randomized, placebo-controlled trial. J Int Soc Sports Nutr. 2021 Jun 5;18(1):42. doi: 10.1186/s12970-021-00441-5.