Au cours des dernières années, le régime cétogène a acquis une certaine popularité auprès de nombreux sportifs comme un moyen d’améliorer l’endurance à l’exercice intense et prolongé.  Coup d’œil sur les bases scientifiques de ce régime et sur les derniers résultats de la recherche sur son impact sur la performance sportive.

Énergie musculaire

Les glucides (glycogène et glucose) et les lipides (triglycérides) sont les deux principales sources d’énergie pouvant être utilisées par les muscles au cours d’un exercice soutenu. En conditions normales, c’est toutefois le glucose qui représente le principal « carburant » nécessaire au maintien d’un effort intense.  Emmagasiné sous forme de glycogène (polymère de glucose) au niveau des muscles et du foie, le glucose est progressivement libéré au cours de l’exercice et oxydé par les muscles pour produire l’ATP indispensable à la contraction des fibres musculaires. Selon la durée et l’intensité de l’exercice, ces réserves de glycogène (et donc de glucose) s’épuisent plus ou moins rapidement, menant à l’apparition de la fatigue et à une diminution de la performance lorsqu’elles atteignent un seuil insuffisant pour soutenir le travail des muscles. Le corps se tourne alors vers les réserves de gras comme source d’énergie, mais l’efficacité de ce système est plus limitée, car les gras sont mobilisés et oxydés à des vitesses relativement lentes par rapport aux glucides. En conséquence, on recommande généralement aux sportifs qui veulent améliorer leur endurance de maximiser leurs réserves de glycogène en augmentant l’apport énergétique en glucides pendant les quelques jours qui précèdent un exercice intense.

Au cours des dernières années, une approche complètement différente a été proposée pour contourner les limitations imposées par cette disparition des réserves de glucides et ainsi améliorer l’endurance. L’argument clé à la base de cette nouvelle stratégie est que le corps humain possède beaucoup plus de réserves d’énergie sous forme de graisse que de sucre : un individu moyen, même mince, stocke l’équivalent d’environ 40,000 calories sous forme de gras comparativement à seulement 2000 calories sous forme de glycogène.  En conséquence, si on parvenait à entrainer les muscles à utiliser efficacement ce gras au lieu du sucre, on aurait une réserve quasi illimitée d’énergie disponible, amplement suffisante pour soutenir un effort de longue durée et éviter « le mur » qui guette les sportifs lorsque les réserves de glycogène sont épuisées.

Adaptation métabolique

Il est effectivement possible de forcer les muscles à préférer le gras au sucre en tirant profit de la très grande flexibilité de notre métabolisme. Au cours de l’évolution, la nourriture était souvent très rare et le corps humain s’est adapté à utiliser l’une ou l’autre de ces sources d’énergie selon leur disponibilité. Lors d’un manque de sucre, par exemple après quelques jours de jeûne ou d’une alimentation fortement carencée en glucides (< 20-50 g par jour), les réserves de glycogène diminuent drastiquement et les muscles se tournent alors vers les graisses pour produire l’ATP nécessaire à la contraction musculaire. L’adaptation à la carence en glucides est particulièrement intéressante dans le cas du cerveau, car le glucose est normalement le seul carburant utilisé par les neurones (les gras ne sont pas une option « de secours » car les triglycérides ne franchissent pas la barrière sang-cerveau).  Lors d’une carence en glucose, le cerveau doit donc se tourner vers une source d’énergie alternative, les corps cétoniques, une classe de molécules formées au niveau du foie par le processus de cétogenèse (voir l’encadré).  En somme, la rareté en glucides entraine deux principales adaptations métaboliques : 1) l’utilisation des gras comme principale source d’énergie pour la contraction musculaire; et 2) la production de corps cétoniques pour soutenir les besoins énergétiques du cerveau.

Les corps cétoniques

Même si le cerveau humain ne représente que 2 % du poids corporel, il consomme à lui seul environ 120 g par jour de glucose par jour, soit près de trente cuillères à thé ! Lorsque ce glucose devient insuffisant, comme c’est le cas lors d’un jeûne prolongé ou d’une alimentation carencée en glucides, l’évolution nous a dotés d’un mécanisme de secours d’une très grande efficacité pour maintenir un cerveau alerte : les corps cétoniques (voir figure ci-dessous).

Au niveau du foie, les réserves de graisse sont tout d’abord converties en acétoacétate et en bêta-hydroxybutyrate (BHB) et ces corps cétoniques sont par la suite transportés par la circulation sanguine et captés par le cerveau  où ils sont oxydés pour former de l’ATP.  L’acétone, formée spontanément par la décarboxylation de l’acétoacétate, n’a pas de rôle métabolique, mais l’élimination de ce composé volatil par les poumons est responsable de l’haleine « fruitée » associée à des périodes de jeûne prolongé.  En plus de servir de source d’énergie pour le cerveau, les corps cétoniques peuvent également être utilisés par d’autres organes, notamment le cœur et les muscles.  Le cœur est particulièrement « friand » de ces corps cétoniques et les préfère même aux graisses lorsqu’ils sont présents en quantités suffisantes dans le sang.  Cette préférence est particulièrement prononcée en cas d’insuffisance cardiaque où l’utilisation des corps cétoniques permet de compenser en partie la diminution du métabolisme des graisses qui survient au niveau du myocarde.

Du point de vue des performances sportives, l’intérêt des régimes cétogènes provient d’observations rapportant une endurance hors du commun chez des explorateurs qui s’alimentaient selon le régime tradionnel inuit, essentiellement dépourvu de toutes sources de glucides (85 % gras, 15 % protéines). Les études montrent que le métabolisme peut s’adapter à ces régimes très riches en gras et pauvres en glucides, mais cette adaptation est difficile et requiert plusieurs semaines pour dissiper la fatigue et la diminution du bien-être provoquées par un changement aussi drastique dans les habitudes alimentaires. Ces régimes cétogènes sont effectivement capables d’induire une plus grande utilisation de gras par les muscles, mais leur impact sur la performance demeure controversé.  Entre 1985 et 2006, la majorité des études réalisées sur l’adaptation à ces régimes  ne rapportent pas d’effets majeurs (positifs ou négatifs) sur l’amélioration de l’endurance et montrent au contraire que ce mode d’alimentation diminue la performance lors d’exercices à haute intensité (en raison d’un apport insuffisant de glucose aux muscles pour soutenir le travail en absence d’oxygène).

Ces résultats viennent d’être confirmés par une importante étude réalisée auprès de 21 marcheurs de calibre olympique.  Au cours de leur entrainement intensif, les participants ont été séparés en 3 groupes, chacun suivant de façon rigoureuse un régime alimentaire différent :

  • Un régime à haute teneur en glucides (« high-carb »), c’est-à-dire 60-65% glucides, 15-20% protéines et 20% gras.
  • Un régime à haute teneur en glucides identique au premier groupe, mais qui varie d’un jour à l’autre selon les besoins de l’entrainement.
  • Un régime cétogène (« low-carb, high fat »), contenant 75-80% de gras, 15-20% de protéines, et moins de 50 grammes de glucides par jour pour provoquer une cétose nutritionnelle.

Les résultats obtenus montrent que les athlètes soumis au régime cétogène « brûlent » beaucoup plus de gras que ceux nourris avec un régime riche en glucides, ce qui confirme que leur métabolisme s’est adapté à la carence en sucre et utilise principalement les graisses comme source d’énergie.  Cette adaptation a toutefois un prix : l’oxydation des glucides génère environ 8 % plus d’ATP par unité d’oxygène consommé, ce qui signifie que les marcheurs du groupe cétogène devaient augmenter leur consommation d’oxygène pour soutenir le rythme d’une épreuve. L’utilisation préférentielle des graisses entraine donc une dépense énergétique supplémentaire qui a des répercussions directes sur la performance : alors les marcheurs des groupes riches en glucides ont vu leurs chronos s’améliorer d’environ 6 % après la période d’entrainement, ceux du groupe cétogène ne montraient aucune amélioration, les bénéfices de l’entrainement sur la forme physique étant d’une certaine façon annulés par le plus fort coût énergétique associé à l’oxydation des graisses.

Dans l’ensemble, les observations réalisées au cours des dernières années ne permettent donc pas d’affirmer que le régime cétogène est supérieur à une alimentation riche en glucides pour améliorer l’endurance et la performance de la plupart des sportifs.  Il s’agit également d’un régime extrême, très difficile à soutenir sur de longues périodes en raison de l’élimination d’un très grand nombre d’aliments couramment consommés (produits céréaliers, fruits et légumineuses, entre autres).  Sans compter que plusieurs de ces aliments sont des sources majeures de fibres alimentaires et leur exclusion peut entrainer de la constipation. Une hausse du risque de lithiases néphrétiques (calculs rénaux) a également été rapportée. Du point de vue cardiovasculaire, certaines études réalisées auprès d’enfants épileptiques traités quelques années avec des régimes cétogènes montrent une augmentation des lipoprotéines-apoB athérogéniques et une diminution du cholestérol-HDL, ce qui suggère que ce type de régime pourrait favoriser formation de plaques d’athérosclérose et augmenter le risque d’événements cardiovasculaires. D’autres études n’ont cependant pas observé ces modifications au profil lipidique et l’impact du régime cétogène sur la santé cardiovasculaire demeure donc incertain.  Quoi qu’il en soit, compte tenu des nombreux inconvénients qui sont associés à ce type d’alimentation et de l’absence de bénéfices mesurables sur la performance sportive, le régime cétogène ne semble pas représenter une option réellement intéressante pour les athlètes.

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