Effets des cétones sur la fonte musculaire pendant la restriction calorique chez les femmes maigres

La thermodynamique indique que la masse corporelle diminue pendant les périodes où la dépense énergétique dépasse l'apport énergétique. Ce bilan énergétique négatif peut être obtenu soit en réduisant l'apport énergétique, appelé restriction calorique, soit en augmentant la dépense énergétique, c'est-à-dire un niveau d'activité physique plus élevé, soit la combinaison des deux. Le déficit énergétique soutenu entraîne une perte nette de poids corporel due à des pertes de graisse et de masse musculaire squelettique dans un rapport d'environ 3:11, en fonction de la sévérité de la restriction calorique, de la composition du régime alimentaire et du pourcentage initial de graisse corporelle. Les diminutions de la masse musculaire sont dues à une combinaison d'une synthèse négative des protéines musculaires associée à une augmentation de la protéolyse musculaire médiée par l'ubiquitine-protéasome, entraînant un renouvellement net négatif des protéines.

Dans le cadre du sport, de nombreux athlètes essaient de perdre du poids corporel pour atteindre différents objectifs, tels que l'amélioration des performances en optimisant le rapport puissance/poids, la compétition dans une certaine catégorie de poids corporel ou pour des raisons esthétiques. Cependant, la perte de poids corporel s'accompagne souvent d'une perte préjudiciable de la masse musculaire squelettique, qui est associée à une myriade de conséquences négatives, notamment une altération des performances physiques et une susceptibilité accrue aux blessures. Par conséquent, les athlètes subissant des périodes de restriction calorique s'efforcent de perdre du poids corporel via la perte de graisse, tout en minimisant la perte de masse maigre. Des études récentes ont démontré qu'un apport protéique accru, supérieur à l'apport nutritionnel recommandé (0,8g/kg/jour), atténue la perte de masse musculaire lors de la restriction calorique. La recherche a montré que le régime riche en protéines a des effets mineurs sur la protéolyse musculaire par rapport aux protéines alimentaires normales, mais restaure la synthèse des protéines musculaires, qui est probablement le principal mécanisme par lequel la masse maigre est préservée. Plus précisément, chez les jeunes athlètes en bonne santé, il est démontré qu'un apport en protéines plus élevé de 1,6 à 2,4 g par kg de poids corporel par jour réduit la perte de masse musculaire pendant les périodes de restriction calorique à court terme.

Chez les athlètes féminines, des périodes plus longues de faible disponibilité énergétique (avec ou sans trouble de l'alimentation) sont souvent liées à des dysfonctionnements menstruels et à une diminution de la densité minérale osseuse, un syndrome appelé « triade de l'athlète féminine ». La triade est particulièrement courante dans les sports qui mettent l'accent sur l'esthétique ou la maigreur et peuvent imposer des conséquences à vie sur la santé. Cependant, les interventions qui minimisent la perte de masse maigre et préviennent les dérèglements du métabolisme hormonal et osseux chez les femmes pendant les périodes de restriction calorique manquent toujours.

Corps cétoniques, c'est-à-dire Le D-β-hydroxybutyrate (βHB), l'acétoacétate (AcAc) et l'acétone sont des composés chimiques naturels synthétisés dans le foie à partir d'acides gras circulants dans des conditions de faible taux de glucose sanguin et d'insuline. Dans des conditions physiologiques normales, la concentration des taux sériques de cétones reste faible (< 0,1 mM). Cependant, pendant la famine ou l'application d'un régime cétogène, c'est-à-dire une faible teneur en glucides, les concentrations sériques de βHB et d'AcAc peuvent augmenter jusqu'à 5-8 mM et 1-2 mM, respectivement. Dans ces conditions, les corps cétoniques servent de source d'énergie alternative et plus efficace pour divers tissus, y compris le cerveau, le cœur et les muscles squelettiques, « épargnant » ainsi les réserves de glucose. Dans des conditions normales, le cerveau ne peut utiliser le glucose que comme carburant énergétique pour maintenir les fonctions du système nerveux central. Par conséquent, épargner les réserves de glucose pendant les périodes de stress énergétique est extrêmement important pour la survie. En outre, cette épargne des réserves de glucose empêche la dégradation des protéines musculaires qui peuvent être utilisées comme précurseurs de la gluconéogenèse, fournissant du glucose au cerveau et à d'autres tissus. Par conséquent, la disponibilité des corps cétoniques réduit la dégradation des protéines musculaires pour la gluconéogenèse et, par conséquent, préserve la masse musculaire squelettique même lorsque la disponibilité énergétique est limitée. Par conséquent, l'élévation des niveaux de corps cétoniques peut être une stratégie importante pour prévenir la fonte des muscles squelettiques pendant les périodes de stress énergétique.

Depuis récemment, les taux sériques de corps cétoniques peuvent être augmentés par l'apport de l'ester de corps cétonique (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-hydroxybutyrate (3HHB). Cet ester de corps cétonique absorbable par voie orale s'est avéré sûr et bien toléré chez les animaux et les humains et peut élever les niveaux de corps cétonique en 30 min à 5-6 mM, similaires aux niveaux après environ une semaine de jeûne. La disponibilité de cet ester de corps cétoniques permet des études contrôlées sur l'effet des corps cétoniques sur l'homéostasie musculaire sans les effets secondaires négatifs de la famine et d'un régime cétogène, c'est-à-dire des taux élevés de triglycérides et de cholestérol sériques. Les effets du 3HHB sur les performances d'endurance sont encore débattus. Cependant, une étude récente de notre laboratoire a montré que l'ingestion post-exercice de 3HHB augmente les marqueurs de la synthèse des protéines, ce qui a été confirmé par des expériences in vitro. Les myoblastes C2C12 ont montré une augmentation de la synthèse des protéines musculaires médiée par la leucine par incubation de concentrations physiologiques de corps cétoniques. Plus récemment, nous avons découvert qu'une supplémentation alimentaire en 3HHB améliorait considérablement la survie et le maintien de la capacité fonctionnelle et de l'intégrité musculaire dans un modèle murin de cachexie cancéreuse.

En raison de ces propriétés anabolisantes des corps cétoniques et du fait que les corps cétoniques empêchent la dégradation des protéines musculaires pour la gluconéogenèse pendant le stress énergétique, les corps cétoniques peuvent constituer une stratégie prometteuse pour prévenir ou traiter la fonte musculaire squelettique. Par conséquent, notre objectif est d'étudier l'effet de l'apport de 3HHB sur la fonte musculaire et ses conséquences néfastes pendant une période de restriction calorique chez les femmes maigres. De plus, nous comparons les effets de l'apport en 3HHB avec un régime riche en protéines, qui est actuellement considéré comme la meilleure stratégie pour minimiser la perte de graisse pendant les périodes d'hypo-énergie. Pour finir, nous visons à étudier les effets synergiques de l'apport de 3HHB en combinaison avec un régime riche en protéines.