Supplémentation aiguë en nitrate chez les cyclistes

Des travaux récents chez l'homme suggèrent que l'augmentation de la biodisponibilité de l'oxyde nitrique (NO) peut induire des changements physiologiques au-delà des effets hémodynamiques bien connus (Dejam, Hunter et al. 2004 ; Webb, Patel et al. 2008). Le NO joue un rôle clé dans la régulation du flux sanguin, la contractilité musculaire, la différenciation des myocytes, l'homéostasie du glucose et du calcium (Dejam, Hunter et al. 2004). Dans le corps humain, le nitrate exogène (NO3-) qui a une demi-vie de 6-7 heures (h) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) est réduit en nitrite bioactif (NO2-) par des bactéries anaérobies facultatives dans la salive et ensuite au NO via diverses voies (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Plusieurs groupes (Larsen, Weitzberg et al. 2007 ; Bailey, Fulford et al. 2009 ; Bailey, Winyard et al. 2010 ; Larsen, Weitzberg et al. 2010 ; Vanhatalo, Bailey et al. 2010 ; Lansley, Winyard et al. 2011 ) ont étudié si l'apport alimentaire en nitrate affecte les paramètres métaboliques ou circulatoires pendant l'exercice in vivo chez l'homme. Il a été démontré que l'ingestion orale de nitrate de sodium (0,1 mmol•kg-1•j-1) pendant 2 à 3 jours (d) réduit significativement la consommation pulmonaire d'oxygène (VO2) lors d'exercices cyclistes sous-maximaux chez les non entraînés (Larsen, Weitzberg et al . 2010) et des hommes entraînés (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Étant donné que l'utilisation du nitrate de sodium est réglementée dans la plupart des pays, les chercheurs ont commencé à examiner l'impact de l'ingestion d'aliments riches en nitrate, comme le jus de betterave, sur la réponse physiologique à l'exercice (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et 2010 ; Vanhatalo, Bailey et al. 2010 ; Lansley, Winyard et al. 2011).

Des travaux récents de Jones et ses collègues ont démontré que l'ingestion de 0,5 L de jus de betterave rouge par jour pendant 6 jours réduit l'absorption pulmonaire d'oxygène pendant l'exercice sous-maximal (Bailey, Fulford et al. 2009 ; Vanhatalo, Bailey et al. 2010 ; Lansley, Winyard et al. 2011) et réduit le coût ATP de la production de force musculaire suggérant une efficacité contractile améliorée (Bailey, Winyard et al. 2010). Cette amélioration de l'efficacité de l'exercice était évidente de manière aiguë (2,5 h) après l'ingestion d'un seul bolus de 0,5 L de betterave et a persisté pendant 15 jours lorsque la supplémentation a été poursuivie (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Bien que l'on ait supposé que l'ingrédient actif de la betterave était le nitrate, la betterave est riche en plusieurs autres composés potentiellement métaboliquement actifs (par ex. polyphénols). Pour confirmer si les avantages cardiovasculaires et physiologiques proposés du jus de betterave sont uniquement attribuables à sa teneur élevée en NO3, Jones et ses collègues ont testé le jus de betterave par rapport au jus de betterave appauvri en nitrates. Ils ont vérifié leurs résultats précédents (Bailey, Fulford et al. 2009) en démontrant une réduction du coût en O2 de l'exercice sous-maximal après l'ingestion de 0,5 L de jus de betterave rouge pendant 6 jours par rapport au jus appauvri en nitrates (Lansley, Winyard et al. 2011) .

D'après les améliorations proposées de l'efficacité métabolique, il a été suggéré que la supplémentation en nitrate (0,5 L•j-1 ; ~5,1-11,2 mmol NO3-•d-1) peut augmenter la tolérance à l'exercice ou le délai avant la fatigue lorsque l'exercice est effectué à des charges de travail plus élevées (Bailey, Fulford et al. 2009 ; Bailey, Winyard et al. 2010 ; Vanhatalo, Bailey et al. 2010 ; Lansley, Winyard et al. 2011). Ce dernier suggère que l'ingestion de nitrate inorganique peut agir comme une aide ergogénique puissante. Nous avons récemment testé les propriétés ergogéniques potentielles du nitrate à l'aide d'une étude plus pratique, basée sur la performance, qui simulait une compétition sportive dans une population de sujets entraînés (Cermak, Gibala et al. 2011). Nous avons démontré qu'après 6 jours de supplémentation alimentaire en nitrate sous forme de jus de betterave concentré (140 mL•j-1 ; ~4 mmol NO3-•j-1), la VO2 moyenne était plus faible pendant l'exercice sous-maximal et la performance contre la montre sur 10 km. améliorée chez les cyclistes entraînés (Cermak, Gibala et al. 2011). Cependant, la dose minimale et la durée de la supplémentation en nitrate nécessaires pour obtenir ces effets sur les performances restent largement inconnues. Bien que le délai d'épuisement ne soit pas une mesure de performance très pratique, des améliorations dans ces tests de performance ont été observées après seulement 4 jours de supplémentation alimentaire en nitrate (0,5 L•j-1 ; ~6,2 mmol•j-1 NO3-). De plus, il a été démontré que même une seule dose de nitrate (~5,2 mmol NO3-) abaisse les valeurs moyennes de VO2 mesurées 2,5 h après l'ingestion de 0,5 L de jus de betterave (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). On ignore actuellement si une amélioration similaire des performances contre la montre serait également observée après une période de supplémentation plus courte. Par conséquent, la présente étude vise à déterminer si une dose unique de nitrate alimentaire (140 ml; ~ 8 mmol NO3-) ingérée 3 h avant le début de l'exercice améliorera les performances contre la montre chez les cyclistes entraînés.

De plus, il a également été démontré que l'ingestion de nitrate inorganique (jus de betterave rouge) améliore le délai avant la douleur de la claudication lors de la marche chez les patients atteints de maladie artérielle périphérique (Kenjale, Ham et al. 2011) et réduit les triglycérides plasmatiques chez les patients à risque de maladie cardiovasculaire (Zand, Lanza et al. 2011), fournissant des preuves de l'ingestion de nitrate inorganique pour améliorer la vasodilatation/perfusion. On ne sait pas si une ingestion en bolus de nitrate influencerait également la perfusion de nutriments après l'ingestion d'un petit repas. Par conséquent, dans un objectif secondaire, nous voulons étudier la réponse des métabolites plasmatiques en plus des concentrations de nitrate et de nitrite suite à la supplémentation en nitrate et à l'ingestion de repas subséquente.

1. OBJECTIFS L'objectif principal sera d'identifier si un bolus (140 ml) d'ingestion de nitrate alimentaire (~8 mmol NO3-) sous forme de jus de betterave concentré augmentera considérablement les performances contre la montre par rapport à un placebo appauvri en nitrate (140 ml ; ~0,0047 mmol NO3-). Un objectif secondaire sera de mesurer des échantillons de sang après ingestion de nitrate et de repas pour évaluer tout changement dans la concentration de nitrate, nitrite, glucose, insuline, lactate et acides gras libres. Dans cet objectif secondaire, nous sommes plus intéressés à déterminer si la supplémentation en nitrate modifie les métabolites sanguins (glucose, insuline, lactate, acides gras libres) après 1) l'ingestion de repas et 2) la période de récupération immédiate après l'exercice par rapport au placebo. Nous testerons l'hypothèse selon laquelle une dose unique (140 ml; ~8 mmol NO3-) de supplémentation alimentaire en nitrate (jus de betterave) ingérée 3 h avant l'exercice améliorera les performances contre la montre chez les cyclistes entraînés par rapport au placebo appauvri en nitrate.
2. CONCEPTION DE L'ÉTUDE (Protocole) Après l'évaluation de la capacité aérobie (test de vélo d'effort par étapes jusqu'à l'épuisement) et les tests de familiarisation, les sujets seront randomisés en double aveugle pour recevoir l'ordre de traitement d'une ingestion bolus de nitrate (jus de betterave) et placebo (jus de betterave appauvri en nitrate). Pour les deux essais expérimentaux, les sujets se présenteront au laboratoire à 8h00 pour l'insertion du cathéter sanguin dans une veine antécubitale. Les sujets seront ensuite invités à consommer 140 ml de nitrate de jus de betterave concentré ou de jus de betterave concentré appauvri en nitrate (placebo). Suite à la consommation de la boisson, les sujets recevront un petit déjeuner standardisé et se reposeront ensuite dans le laboratoire pendant 2,5 h avant d'être pesés et équipés d'un moniteur de fréquence cardiaque pour le début du contre-la-montre (3 h après l'ingestion du traitement boisson). Des échantillons de sang seront prélevés au temps 0 min (avant l'ingestion de la boisson), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (début du contre-la-montre). Deux autres échantillons de sang seront prélevés immédiatement après et 30 minutes après le contre-la-montre (Figure 1). L'échantillonnage aura lieu toutes les 30 minutes sur la base de recherches antérieures examinant les métabolites sanguins après l'ingestion d'un repas ou une charge de glucose par voie orale (van Dijk, Manders et al. 2011) et les concentrations de nitrate/nitrite (Webb, Patel et al. 2008). Les deux derniers prélèvements sanguins auront lieu immédiatement après le contre-la-montre et 30 minutes après le début de la période de récupération pour évaluer tout changement dans les métabolites et les concentrations de nitrate/nitrite de l'exercice et pendant la période de récupération à court terme.

Pour évaluer les performances du contre-la-montre, les sujets seront chargés d'effectuer une quantité de travail définie dans les plus brefs délais. Le travail total à effectuer sera calculé selon l'équation de Jeukendrup, Saris, Brouns et Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), adaptée par notre laboratoire (Beelen, Berghuis et al. 2009) :

Quantité totale de travail = 0,60 • Wmax • 3 600

où Wmax est la capacité de charge de travail maximale déterminée lors de la visite 1 et 3 600 est la durée en secondes (équivalent à 1 h). L'ergomètre sera réglé en mode linéaire pour obtenir 60 % Wmax lorsque le cycle des sujets à leur cadence préférée déterminée lors de la visite 1. L'ergomètre sera connecté à un ordinateur qui calculera et affichera la quantité totale de travail effectué. Les sujets ne recevront aucune rétroaction verbale ou physiologique pendant le contre-la-montre. Les seules informations que les sujets recevront sont la quantité absolue de travail effectué et le pourcentage du travail total effectué par rapport à la quantité de travail définie qui doit être achevée. Un ventilateur sera placé à 1 mètre derrière chaque participant pour assurer le refroidissement et la circulation de l'air pendant les épreuves. La fréquence cardiaque (Polar, Finlande) sera enregistrée en continu tout au long du test. Ce type de contre-la-montre a déjà été validé et utilisé dans notre laboratoire (Beelen, Berghuis et al. 2009), pour un aperçu des études de validation, voir (Currell et Jeukendrup 2008). Des exemples de coefficients de variation dans des essais similaires sont 1,1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0,7 (Smith, Davison et al. 2001) et 0,9 (Laursen, Shing et al. 2003). L'eau sera fournie à volonté lors des visites 1 et 2. Cependant, l'eau consommée lors de la visite 2 (épreuve de familiarisation) sera mesurée et répétée pour les visites 3 et 4 (épreuves d'exercice).