La leucine supplémentaire peut-elle compenser l'atrophie musculaire induite par la désuétude ? (LEU-DIMA)

Il est bien établi que la masse musculaire squelettique diminue progressivement avec le vieillissement en bonne santé, un phénomène communément appelé sarcopénie. Au fil du temps, cela entraîne une perte d'autonomie fonctionnelle et augmente le risque de développer une comorbidité. Des estimations récentes suggèrent que 30 % des personnes âgées de 75 à 84 ans souffrent de sarcopénie. Alors que la population de 85 ans et plus augmente rapidement, la sarcopénie fait peser un fardeau socio-économique considérable sur les services de santé. D'un point de vue physiologique, le maintien de la masse musculaire dépend d'un équilibre fin entre les taux de synthèse des protéines musculaires (MPS) et de dégradation (MPB). À un âge avancé, la réponse MPS à la nutrition est altérée (appelée «résistance anabolique»), laissant le muscle dans un état catabolique chronique et soutenant finalement la progression de la sarcopénie.

La résistance anabolique musculaire associée à l'âge peut provenir d'une accumulation de périodes d'inactivité/d'inactivité, qui sont fortement associées à une diminution de la masse musculaire (atrophie) chez les jeunes et les personnes âgées. En fait, la perte de masse musculaire associée est la plus rapide au début de l'inactivité musculaire, avec des baisses importantes de la masse musculaire survenant après seulement 5 jours d'inactivité. Ceci est particulièrement important puisque la durée moyenne d'hospitalisation des personnes âgées est de 5 à 6 jours. Le déconditionnement musculaire induit par la désuétude est attribué à la baisse du MPS en réponse à la nutrition, et potentiellement à un MPB élevé. Par conséquent, une accumulation de ces périodes d'inutilisation au cours d'une vie peut conduire à une accélération de la trajectoire de la sarcopénie qui est couramment observée avec le vieillissement. Par conséquent, les stratégies nutritionnelles visant à maximiser le vieillissement musculo-squelettique en bonne santé devraient se concentrer sur l'atténuation de la dérégulation métabolique musculaire lors d'une inutilisation à court terme.

Une approche pour contrecarrer la détérioration musculaire lors d'une inutilisation à court terme consiste à augmenter la consommation de protéines alimentaires. En fait, un apport protéique adéquat est une nécessité pour que le muscle reste dans un bilan protéique net positif, l'importance de cette intervention nutritionnelle augmentant pendant les périodes d'inutilisation. Cependant, cette approche n'est pas toujours réalisable car les niveaux d'activité sont plus limités pendant les périodes d'inutilisation et les individus sont donc moins susceptibles de consommer un apport nutritionnel adéquat. Une approche plus réalisable peut être d'améliorer la puissance anabolique de doses de protéines sous-optimales grâce à une supplémentation en acide aminé, la leucine. La leucine est unique dans sa capacité à augmenter l'équilibre protéique plus que tout autre acide aminé en stimulant le MPS et en supprimant le MPB. La leucine fournit un puissant effet anti-catabolique lors de l'immobilisation des membres postérieurs chez le rat, qui n'a pas encore été examiné chez l'homme. Par conséquent, il est clair que la leucine représente une stratégie viable pour compenser la dérégulation du MPS et du MPB et préserver la santé musculo-squelettique pendant une inutilisation à court terme chez les individus jeunes et âgés et justifie donc une enquête plus approfondie.

Intervenants :

Vingt-quatre hommes en bonne santé (non obèses, non diabétiques, non fumeurs) âgés de 18 à 35 ans seront recrutés pour participer à l'étude. L'étude en cours sera une étude en double aveugle contrôlée par placebo avec deux groupes d'intervention, dans laquelle les participants seront répartis au hasard pour recevoir un supplément de leucine (LEU ; n = 12) ou un placebo (PLA ; n = 12) pendant 7 jours de traitement unilatéral. immobilisation des jambes. Les participants seront actifs, mais athlétiquement non entraînés (c.-à-d. exercice ≤3x/semaine). Toutes les procédures d'étude seront clairement expliquées et les participants fourniront un consentement éclairé écrit avant d'obtenir des mesures de base.

Inscription:

Les participants seront invités à l'École des sciences du sport, de l'exercice et de la réadaptation de l'Université de Birmingham. À son arrivée, un chercheur impliqué dans l'essai expliquera la conception de l'étude et les interventions au participant. Les participants auront la possibilité de poser toutes les questions liées à l'étude et auront le temps de décider de participer ou non. Si le participant est heureux de participer, il lui sera demandé de signer un formulaire de consentement et de remplir un questionnaire de santé. Lorsque le participant est parti, le participant sera classé au hasard dans le groupe leucine ou placebo. Les participants seront invités à remplir un journal alimentaire de trois jours pour évaluer l'apport alimentaire habituel.

Évaluations préliminaires :

Après l'explication de l'étude et l'obtention du consentement éclairé, les participants se présenteront au laboratoire à 08h00-09h00 après avoir jeûné pendant 10 heures et se sont abstenus d'exercice vigoureux et d'alcool pendant 24 heures auparavant. La fonction musculaire de base des participants sera acquise par des mesures de la force isométrique et isocinétique maximale des muscles extenseurs et fléchisseurs du genou à l'aide d'un dynamomètre isocinétique. Après les tests de force, les enquêteurs fourniront aux individus un journal de régime alimentaire de trois jours et un moniteur d'activité. Trois jours après les mesures de force de base, les participants se présenteront à nouveau au laboratoire à 08h00-09h00 après un jeûne nocturne de 10h. Les participants seront pesés sur une balance numérique à 0,1 kg près dans des vêtements légers. Une double absorptiométrie à rayons X (DXA) et des échographies seront effectuées pour déterminer la composition de la cuisse (masse grasse et sans graisse).

Immobilisation:

À 08h00-09h00 le matin suivant les évaluations préliminaires, les participants subiront 7 jours d'immobilisation unilatérale des jambes. Une seule jambe sera sélectionnée au hasard (contrebalancée gauche/droite) et placée dans une genouillère pleine jambe. Les participants se déplaceront à l'aide de béquilles et effectueront des exercices quotidiens de la cheville pour minimiser le risque de thrombose veineuse profonde, comme indiqué par un physiothérapeute qualifié. Les participants seront également autorisés à retirer la genouillère pendant leur sommeil nocturne. Un physiothérapeute qualifié expliquera au participant comment utiliser les béquilles en toute sécurité (c'est-à-dire monter les escaliers). Au cours de chaque repas principal de la période d'immobilisation, les participants consommeront 5 g d'un supplément de LEU ou de PLA en poudre avec 250 à 300 ml d'eau, ce qui est dans les limites de sécurité. L'apport alimentaire sera contrôlé tout au long de la période d'immobilisation en fonction de l'apport calorique total de l'individu (issu d'équations standardisées), avec une composition en macronutriments de 55 % de glucides, 30 % de lipides et 15 % de protéines. La quantité totale de protéines ingérées équivaudra à 1,0 g/kg/jour. Les niveaux d'activité des participants seront surveillés tout au long de la période de 7 jours grâce à un moniteur d'activité porté au poignet.

Essais expérimentaux :

Le matin marquant la fin de la période d'immobilisation de 7 jours, les participants se présenteront au laboratoire à 06h00-07h00 après une nuit de jeûne. Les évaluations échographiques et DXA seront répétées, immédiatement après quoi un cathéter sera inséré dans une veine de l'avant-bras des deux bras pour i) des prélèvements sanguins fréquents à -150, -90, 0, 20, 40, 60, 80, 120, 180, 240 minutes de l'essai expérimental (∼100 ml au total) et ii) une perfusion continue d'un traceur d'acides aminés isotopes stables (L- [anneau] 13C6 phénylalanine). Les participants resteront en position couchée tout au long de l'essai. Après 150 min de perfusion, une biopsie musculaire sera obtenue à partir du muscle quadriceps des jambes immobilisées et non immobilisées sous anesthésie locale. Les participants consommeront ensuite une boisson protéinée de lait de 20 g. D'autres biopsies seront obtenues des deux jambes après 270 minutes et 390 minutes de perfusion. Ainsi, un total de 6 biopsies musculaires invasives seront obtenues au cours de l'essai (3 de chaque jambe), chaque biopsie étant obtenue à partir d'une incision séparée espacée d'environ 3 cm. Cette conception de perfusion d'isotopes stables en deux étapes permet une évaluation efficace de la MPS lors de la transition des conditions post-absorptives (0-120 min) aux conditions postprandiales (120-240 min). La force des jambes sera réévaluée un jour après la perfusion d'isotopes stables à 08h00-09h00 après un jeûne de 10 heures pour éviter tout effet d'interférence de la contraction antérieure sur le renouvellement des protéines musculaires.

L'analyse des données:

Pour calculer la synthèse des protéines myofibrillaires et mitochondriales, les chercheurs adopteront des techniques de spectrométrie de masse sophistiquées typiques pour déterminer l'enrichissement en traceurs isotopiques dans les protéines musculaires et le plasma isolés par biopsie. Les "signaux anaboliques" intramusculaires (dans la voie mTORC1) et les signaux "cataboliques" intramusculaires seront déterminés par analyse Western Blot et q-rtPCR. La respirométrie à haute résolution sera également utilisée pour évaluer la fonction mitochondriale du tissu musculaire squelettique isolé par biopsie dans les membres témoins et immobilisés.