Synergie Alimentaire dans la Synthèse des Protéines Musculaires (POTATO)

1. Tests préliminaires

   1.1 Préparations : Les participants se présenteront pour la session de tests préliminaires après un jeûne nocturne (~10 h sans consommation d'aliments/boissons caloriques) et s'étant abstenus de faire de l'exercice pendant les 72 h précédentes. Avant toute procédure en personne, les participants seront informés des procédures et des risques associés à la participation via l'examen du document de consentement éclairé. Les participants seront encouragés à poser des questions et à obtenir des réponses avant qu'on leur demande s'ils souhaitent continuer. La confirmation sera documentée via une signature sur un formulaire de processus de consentement éclairé.

   1.2 Anthropométrie : Après avoir donné leur consentement, la taille et le poids des participants seront mesurés pour confirmer que l'indice de masse corporelle (IMC) se situe dans les limites d'éligibilité (18,5 - 30 kg/m^2). Étant donné que les participants ont déjà été évalués pour tous les autres critères d'inclusion et d'exclusion, un IMC éligible entraînera l'inclusion dans l'étude et la poursuite de la session de tests préliminaires. Après confirmation de l'éligibilité à l'étude, la tension artérielle sera mesurée par un membre formé de l'équipe de recherche. Ensuite, la composition corporelle sera déterminée via l'absorptiométrie à rayons X en double énergie (DEXA) conformément aux recommandations du fabricant. Brièvement, les participants seront invités à retirer tous les objets métalliques de leur personne avant d'être positionnés par un technicien formé pour une mesure précise de la masse maigre et de la masse grasse. Le scan dure environ 6 à 10 minutes pendant lesquelles le participant sera invité à rester immobile.

   1.3 Enregistrement du régime alimentaire habituel : Les habitudes alimentaires actuelles seront évaluées via un système d'enregistrement alimentaire automatisé et autoadministré en ligne (ASA24). Les participants recevront leur nom d'utilisateur et mot de passe individuels lors de cette session et seront invités à enregistrer pendant 3 jours consécutifs (2 jours de semaine et 1 jour de week-end) avant chaque essai. Étant en ligne, les participants peuvent le compléter hors site à leur convenance.

   1.4 Taux métabolique au repos : Le taux métabolique au repos (RMR) sera évalué via la calorimétrie indirecte. Il s'agit d'un test sans effort où le RMR est mesuré à l'aide d'un système automatisé d'analyse des gaz. Cet appareil mesure la consommation d'oxygène et la production de dioxyde de carbone comme différence entre les concentrations de gaz inspiré et expiré. Avant le début du test, les participants s'allongeront en position couchée sur une table et une cagoule en plastique dur transparent et un drap en plastique transparent souple seront placés sur le cou, la tête et les épaules des participants pour capturer les gaz expirés. Les participants resteront ensuite immobiles sans s'endormir pendant que les concentrations de gaz respiratoires sont capturées. Le test se terminera lorsque le RMR sera stable pendant au moins 20 min (généralement ~30 min à partir du début).

   1.5 Test de dix répétitions maximum (10RM) : Après le test du taux métabolique au repos, les participants auront leur 10RM testé pour l'extension des jambes et la presse à cuisses. Pour commencer, les participants pédaleront à un rythme auto-sélectionné sur un ergocycle standard pendant ~5 minutes. Les participants effectueront ensuite une série de 8 à 10 répétitions à ~50 % de leur 10RM prédit, suivie de 1 à 2 minutes de repos. La charge sera ensuite fixée à ~90 % de leur 10RM prédit. La charge sera augmentée de 2,5 à 5,0 % après chaque tentative réussie jusqu'à l'échec (généralement en 5 tentatives maximum). Deux minutes de repos seront accordées entre les tentatives maximales et 5 minutes entre les exercices. L'extension des jambes sera testée en premier, suivie de la presse à cuisses. Avant de quitter le laboratoire, les participants pourront poser toutes les questions qu'ils ont avant de conclure la session.

   1.6 Accéléromètres : Avant de quitter le laboratoire, les participants recevront un accéléromètre (Actigraph) pour évaluer les niveaux d'activité physique quotidienne (c'est-à-dire le nombre de pas). Le personnel de recherche démontrera l'utilisation correcte et demandera aux participants de porter l'appareil pendant toute la durée de l'étude. Après la démonstration, les participants seront rappelés de s'abstenir de tout exercice extérieur et de porter l'appareil pendant les deux jours précédant les essais.

   1.7 Planification : Avant de quitter le laboratoire, les participants et l'équipe de recherche identifieront une date pour le premier essai de perfusion (au moins 7 jours après les tests préliminaires). De plus, l'équipe de recherche fournira aux participants un repas standardisé à consommer la veille de la première perfusion et des instructions pour s'abstenir d'exercices intenses et de consommation d'alcool pendant 72 et 24 heures avant le premier essai. Les participants se verront également offrir une collation avant de quitter le laboratoire.

2. Essais de perfusion

2.1 Préparations : Au moins 7 jours après les tests préliminaires ou la perfusion précédente, les participants seront invités à retourner au laboratoire pour un essai de perfusion. Le matin de chaque perfusion, les participants se présenteront au laboratoire le matin après un jeûne nocturne (~10 h sans consommation d'aliments/boissons caloriques) et s'étant abstenus d'exercices intenses et de consommation d'alcool pendant 72 et 24 heures, respectivement. Pendant les 3 jours précédant chaque essai, les participants seront invités à enregistrer leurs apports alimentaires via un système d'enregistrement alimentaire automatisé et autoadministré en ligne (24 heures) (ASA24).

2.2 Perfusion d'isotopes stables : À leur arrivée au laboratoire, les participants s'allongeront en position couchée sur un lit de type clinique avant qu'un cathéter intraveineux ne soit placé dans une veine dorsale de la main ou du bras. Pas plus de quatre tentatives ne seront faites pour poser le cathéter. Après l'échantillonnage sanguin de base, une dose d'amorçage de L-[1-13C] leucine et L-[ring 2H5] phénylalanine sera administrée avant le début d'une perfusion constante à l'aide d'une pompe à perfusion calibrée. Les traceurs d'acides aminés à isotopes stables utilisés dans cette expérience ne sont pas radioactifs et sont totalement sûrs. Ces isotopes stables enrichiront le pool d'acides aminés dans le corps, nous permettant d'identifier le taux d'incorporation des acides aminés dans les tissus. La préparation des traceurs pour administration intraveineuse se fera dans un environnement stérile sous une hotte à flux laminaire dédiée à la préparation des traceurs et conformément aux lignes directrices des Bonnes Pratiques de Fabrication.

2.3 Collecte de sang : Après que les investigateurs auront démarré la perfusion, un second cathéter sera placé dans une veine de la main ou du bras de l'autre côté afin que les investigateurs puissent collecter du sang tout au long de l'essai. Pendant l'essai, le sang sera collecté périodiquement à partir du cathéter. Avant la collecte de certains échantillons, une couverture chauffante (60°C) sera placée sur le site du cathéter (bras ou main) pour « artérialiser » (imiter le sang dans les artères) les échantillons de sang. Un total de 17 échantillons de sang (~174 mL) seront collectés pendant le premier essai, tandis que dans le second essai, 15 échantillons de sang (~149 mL) seront collectés. La collecte régulière de sang permet de déterminer l'enrichissement isotopique, les concentrations d'acides aminés et les concentrations d'acides gras libres dans le sang. Entre les prélèvements, le cathéter sera maintenu perméable à l'aide d'un goutte-à-goutte de sérum physiologique à 0,9 % à faible débit.

2.4 VCO2 : La production de dioxyde de carbone (VCO2) sera déterminée à partir de l'air expiré échantillonné par un embout buccal en circuit ouvert attaché à un tuyau. Immédiatement après l'analyse du VCO2 (10 minutes), les participants seront invités à expirer dans un embout buccal séparé attaché à un sac en plastique. Cet échantillon d'haleine est stocké dans un tube stérile pour une analyse future de l'enrichissement en traceur à isotopes stables dans l'haleine.

2.5 Collecte musculaire : Un total de cinq biopsies musculaires seront collectées (trois dans le cadre de la 1ère perfusion et deux pendant la 2ème perfusion). La procédure de biopsie implique le prélèvement d'un petit morceau de tissu musculaire à l'aide d'une aiguille creuse stérile (aiguille de Bergström) et sera réalisée par le Dr Nicholas Burd sous les auspices du Dr Jared Willard, MD. Les participants se reposeront sur un lit et la zone de la biopsie sera rasée, si nécessaire. Ensuite, la zone sera stérilisée à l'aide de gluconate de chlorhexidine à 4 % avant que 5 mL d'anesthésique local (Xylocaïne à 2 % avec 1:100 000 d'épinéphrine) ne soient injectés par voie sous-cutanée avec un soin particulier pour éviter d'infiltrer le muscle. Une fois l'anesthésique actif (~10 min), le Dr Burd fera une petite incision (~4-5 mm) dans la peau afin de créer une ouverture à travers laquelle insérer l'aiguille de biopsie pour la collecte de tissu. Le Dr Burd coupera rapidement un petit morceau de muscle (~50-100 mg ; environ la taille d'une gomme de crayon standard) et retirera l'aiguille de la jambe du sujet. Pendant la collecte de l'échantillon (~30 sec), les sujets peuvent ressentir une sensation de pression profonde dans leur jambe. Un drap jetable stérile sera placé sous la cuisse du participant et des gants stériles seront utilisés pour toutes les procédures de biopsie.

Après la biopsie, un membre formé de l'équipe de recherche appliquera une pression avec de la gaze stérile jusqu'à ce que le saignement s'arrête (au moins 10 min). Ensuite, le site d'incision sera fermé à l'aide de points papillon (Steri-strips) suivis de l'application d'un pansement. Un bandage élastique de pression sera appliqué sur le pansement afin de minimiser les risques d'ecchymose. Les participants seront ensuite invités à laisser les points papillon et le bandage de pression sur la plaie pendant 96 et 24 heures, respectivement. Le participant recevra un « kit de soins de biopsie » (décrit dans la section 10.1/Kit de soins de biopsie) afin de prendre correctement soin de l'incision après avoir quitté le laboratoire. Un membre de l'équipe de recherche contactera les participants le jour suivant l'essai pour vérifier le processus de guérison.

Exercice de résistance et ingestion de repas : Immédiatement après la fermeture de la deuxième biopsie, les participants commenceront l'échauffement pour une séance aiguë d'exercice de résistance. Pour commencer, les participants pédaleront à un rythme auto-sélectionné sur un ergocycle standard pendant 5 minutes. Ensuite, les participants commenceront l'exercice de résistance. Les participants effectueront une série d'échauffement à ~60 % de leur dix répétitions maximum (10RM) mesuré lors des tests préliminaires, suivie de 4 séries de 10 à 12 répétitions à ~90 % du 10RM avec 1 à 3 minutes de repos entre les séries pour l'extension des jambes et la presse à cuisses. Les participants correspondront à la charge, aux séries et aux répétitions du premier essai pendant leur deuxième essai.

Immédiatement après la fin de l'exercice, les participants retourneront dans la salle de perfusion pour consommer les repas. Pendant le premier essai, les participants seront randomisés et contrebalancés pour ingérer soit 1 pomme de terre rousse moyenne avec peau et 2 équivalents d'onces de bœuf haché maigre combinés (274 kcal, 19,3 g de protéines, 5 g de lipides, 37 g de glucides et 4 g de fibres), soit 2 tranches de pain blanc et bœuf combinés (262 kcal, 19,8 g de protéines, 6,8 g de lipides, 28 g de glucides et 1,8 g de fibres), soit 2 équivalents d'onces de bœuf (93 % de viande maigre/7 % de matières grasses ; 110 kcal, 14,8 g de protéines et 5 g de lipides) pendant les perfusions constantes amorcées pour la mesure du métabolisme des protéines. Pendant le deuxième essai, les participants seront assignés au hasard pour consommer l'une des conditions restantes.

La pomme de terre rousse avec peau disponible dans le commerce sera coupée en cubes de 1 pouce et cuite au four aux côtés d'une galette de bœuf haché à 200°C pendant ~30 minutes, ou jusqu'à ce que la température interne du bœuf atteigne 75°C juste avant la consommation le jour de l'essai. Le repas sera cuit à une température interne d'au moins 165°F conformément à la température interne minimale de l'USDA pour prévenir les maladies d'origine alimentaire.