La capacité du muscle squelettique à renouveler l’énergie et à produire du travail mécanique contribue à la performance dans de nombreux sports. Lors d’efforts courts et intenses, le renouvellement rapide de l’ATP s’accompagne de modifications métaboliques et de l’équilibre acido-basique. Une accumulation d’ions hydrogène (H+) et une baisse du pH peuvent participer à la fatigue, dont les mécanismes restent multiples.
Lorsque la production et la prise en charge des H+ ne s’équilibrent plus, le pH musculaire peut diminuer. Cette modification peut influencer certaines enzymes de la glycolyse, notamment la glycogène phosphorylase et la phosphofructokinase, selon les conditions étudiées.
Les H+ peuvent également modifier la sensibilité de l’appareil contractile au calcium. Un pH bas peut affecter d’autres processus, dont la phosphorylation oxydative et la resynthèse de phosphocréatine. Le rôle précis de l’acidose dans la perte de puissance reste discuté : elle ne constitue pas une explication unique de toute fatigue à l’exercice.
L’organisme dispose de plusieurs systèmes pour limiter les variations du pH. Des tampons intracellulaires et extracellulaires peuvent accepter ou libérer des H+ et participent ainsi à l’équilibre acido-basique.
Dans le muscle, les phosphates organiques et inorganiques, le bicarbonate et des dipeptides contenant de l’histidine, comme la carnosine formée d’histidine et de bêta-alanine, contribuent à ce tamponnement. Leur capacité est finie et peut être fortement sollicitée lors d’un effort intense.
Cet article examine les facteurs susceptibles de modifier la réponse aux agents tampons extracellulaires utilisés en nutrition sportive. Il reprend une littérature historique, notamment la revue de Heibel et al. (2018), pour distinguer mécanismes proposés, résultats observés et limites pratiques.
Les agents étudiés comprennent le bicarbonate de sodium (BS), le citrate de sodium (CS), le lactate de sodium (LS) et le lactate de calcium (LC). Leurs mécanismes propres ne sont pas détaillés ici. Ils sont étudiés pour leur capacité à augmenter le bicarbonate circulant et à favoriser, dans certaines conditions, les échanges de H+ entre muscle et milieu extracellulaire. Une modification sanguine n’implique pas automatiquement une amélioration de performance.
Le bicarbonate de sodium est le plus étudié de ces agents, avec des effets favorables rapportés dans certaines tâches d’exercice. Les résultats concernant les autres substances sont plus limités ou moins cohérents. Leur niveau de preuve et leurs modalités d’emploi ne doivent pas être considérés comme interchangeables.
Les résultats des essais et l’ampleur des effets varient. Les différences entre protocoles, populations, exercices et réponses individuelles peuvent y contribuer. Il est donc utile d’identifier les facteurs susceptibles de favoriser ou de limiter un bénéfice.
Des travaux historiques ont proposé des augmentations du bicarbonate sanguin de l’ordre de +5 ou +6 mmol/L comme repères associés à une probabilité de réponse. Ces valeurs ne sont pas des seuils universels garantissant un gain. La revue de 2018 souligne que l’augmentation minimale nécessaire et son lien avec le bénéfice individuel ne sont pas établis directement.
Dans l’étude citée de Saunders et al., les auteurs ne trouvent pas de relation entre l’ampleur des changements des paramètres sanguins étudiés et les changements de capacité d’exercice. Il faut donc distinguer une réponse biologique mesurée d’une réponse de performance.
Selon Jones et al., cités dans la revue, une dose expérimentale de 0,1 g/kg de masse corporelle ne permet à aucun participant d’atteindre une augmentation maximale de +5 mmol/L. Avec 0,2 g/kg, ce niveau est atteint au maximum chez tous les participants, mais l’augmentation moyenne à 60 minutes reste inférieure à +5 mmol/L. Le moment de mesure peut donc contribuer aux différences entre essais. Ces quantités décrivent des protocoles de recherche.
La dose expérimentale de 0,3 g/kg de masse corporelle est fréquemment utilisée dans la littérature sur le bicarbonate de sodium. Elle peut augmenter le bicarbonate sanguin d’environ 5 à 6 mmol/L, mais certains essais ne montrent pas de gain de performance malgré cette réponse (FIGURE 1).
Figure 1. Augmentation du bicarbonate sanguin après une supplémentation aiguë en bicarbonate de sodium, dans les données rassemblées par Heibel et al. (2018). Les points noirs indiquent une performance améliorée et les gris une performance inchangée. Les lignes à 5 et 6 mmol/L sont des repères historiques proposés, pas une garantie individuelle ; les astérisques signalent des valeurs estimées à partir de graphiques dans la revue.
D’autres facteurs peuvent contribuer à la variation des résultats : nature de l’exercice, rôle de l’accumulation de H+, caractéristiques individuelles, effets digestifs et choix du protocole. Une comparaison de points entre études ne permet pas d’isoler l’effet causal de chacun.
Le niveau d’entraînement des participants compte également. Des performances plus reproductibles peuvent faciliter la détection d’un petit effet, mais le seul fait d’être entraîné ne prouve ni l’efficacité du supplément ni l’origine d’un changement observé.
Peu d’études ont répété exactement le même protocole chez les mêmes personnes. Dans l’un des essais cités, une seule personne améliore sa performance lors des quatre prises et neuf autres lors d’au moins une prise. Les réponses de performance peuvent donc varier davantage que les réponses sanguines.
Les travaux sur le bicarbonate de sodium suggèrent qu’un moment de prise identique pour tous n’est pas nécessairement optimal. Le délai d’apparition du pic de bicarbonate et les symptômes digestifs varient entre individus.
L’intérêt potentiel dépend aussi de l’exercice. La littérature citée examine notamment des efforts intenses continus, comme 4 km à vélo, 100 ou 200 m de natation ou 2 000 m d’aviron, et des efforts intenses intermittents. Ces exemples ne garantissent pas un bénéfice dans toutes les situations de football, hockey, basket-ball ou entraînement fonctionnel.
Le génotype est une autre piste étudiée :
Les transporteurs MCT1 et MCT4 participent au cotransport du lactate et des H+, avec une stœchiométrie de 1:1. L’échangeur sodium-hydrogène (NHE) contribue également à la régulation. L’alcalose extracellulaire peut favoriser les gradients d’échange, mais la revue de 2018 indique que l’effet direct d’une supplémentation sur l’activité de ces transporteurs chez l’humain n’est pas démontré par les études qu’elle rassemble.
L’entraînement peut modifier l’expression et l’activité de transporteurs. MCT1 et MCT4 sont présents dans le muscle squelettique, avec des profils liés notamment aux types de fibres. Des variations génétiques pourraient participer aux différences individuelles, mais les données citées ne permettent pas de choisir un supplément à partir d’un profil génétique.
Les effets indésirables digestifs constituent une limite importante : crampes abdominales, ballonnements, nausées, vomissements ou diarrhée sont notamment rapportés avec le bicarbonate de sodium. Leur fréquence et leur intensité varient selon la substance, la dose, le protocole et la personne.
Ces symptômes peuvent compromettre le confort et la performance en compétition. Ils doivent faire partie de l’évaluation de l’intérêt d’un supplément, au même titre que le bénéfice recherché.
Dans l’estomac, le bicarbonate peut réagir avec les H+ et libérer du dioxyde de carbone (CO₂), ce qui peut contribuer aux ballonnements. Les travaux cités rapportent davantage d’inconfort lorsque la dose dépasse 0,3 g/kg, sans bénéfice supplémentaire constant. Des symptômes peuvent toutefois survenir aussi à des doses plus faibles.
Limiter les effets digestifs pourrait améliorer la tolérance du protocole. Les capsules gastro-résistantes constituent une stratégie étudiée, mais ne garantissent pas l’absence de symptômes, notamment intestinaux. La position ISSN de 2021 décrit plusieurs options de timing et de prise, tout en soulignant la variabilité. Le délai historique de 60 minutes ne convient pas nécessairement à tous ; dose, alimentation associée, moment de prise et réponse personnelle doivent être considérés ensemble. La charge en sodium et la situation de santé doivent également être prises en compte avec un professionnel qualifié.
INDIVIDUALISER LE PROTOCOLE
Les données suggèrent qu’une stratégie tenant compte de la réponse sanguine, du moment de l’exercice et de la tolérance peut augmenter la probabilité d’un résultat favorable. Le pic de bicarbonate ne suffit toutefois pas à prévoir le résultat individuel. La dose et le moment de prise sont deux facteurs modifiables parmi d’autres.
Dans les protocoles aigus étudiés, 0,1 g/kg paraît souvent insuffisant, tandis que 0,2 ou 0,3 g/kg peuvent avoir un effet selon les conditions. Augmenter davantage la dose accroît souvent les troubles digestifs sans gain additionnel démontré. Ces valeurs décrivent la recherche et ne constituent pas une prescription personnelle. Un éventuel protocole doit être évalué et essayé à l’entraînement, dans des conditions adaptées et avec un accompagnement compétent, avant toute utilisation en compétition.
Pour conclure
Plusieurs facteurs peuvent modifier la réponse aux agents tampons : dose, moment de prise, bicarbonate sanguin, nature de l’exercice, transporteurs, entraînement et effets indésirables (FIGURE 2). Davantage de données restent nécessaires pour comprendre les interactions propres à chaque substance, à chaque individu et à chaque environnement.
Figure 2. Facteurs susceptibles de modifier la réponse au bicarbonate de sodium, au citrate de sodium et aux lactates de calcium ou de sodium.
La dose (1) et le moment de prise (2) peuvent influencer le bicarbonate circulant (3) et les effets digestifs (4). L’entraînement (5), les caractéristiques génétiques (6) et la durée, l’intensité et le caractère continu ou intermittent de l’effort (7) peuvent aussi intervenir. Les dessins sont un schéma conceptuel adapté de la figure 4 de Heibel et al. (2018), sans échelle quantitative.
Bibliographie
- Carr AJ, Hopkins WG, Gore CJ. Effects of acute alkalosis and acidosis on performance: a meta-analysis. Sports Med. (2011) 41:801–814.
- Heibel AB, Perim PHL, Oliveira LF, McNaughton LR, Saunders B. (2018). Time to optimize supplementation: modifying factors influencing the individual responses to extracellular buffering agents. Frontiers in Nutrition, 5:35. DOI : 10.3389/fnut.2018.00035.
- Lancha Junior AH, Painelli VS, Saunders B, Artioli GG. Nutritional strategies to modulate intracellular and extracellular buffering capacity during high-intensity exercise. Sports Med. (2015) 45 (Suppl. 1):S71–S81.
- McNaughton LR, Gough L, Deb S, Bentley D, Sparks SA. Recent developments in the use of sodium bicarbonate as an ergogenic aid. Curr Sports Med Rep. (2016) 15:233–244.
- Saunders B, Elliott-Sale K, Artioli GG, et al. β-alanine supplementation to improve exercise capacity and performance: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. (2017) 51:658–669.
- Saunders B, Sale C, Harris RC, Sunderland C. Sodium bicarbonate and high-intensity-cycling capacity: variability in responses. Int J Sports Physiol Perform. (2014) 9:627–632. Mise en perspective : Grgic et al., position ISSN sur le bicarbonate de sodium (2021), DOI : 10.1186/s12970-021-00458-w.
AUTEUR
Marcos Rueda Córdoba
- Présentation dans l’article d’origine : diplômé en nutrition humaine et diététique (UGR), titulaire d’un master en nutrition appliquée à l’activité physique et au sport (UCAM), anthropométriste ISAK I, créateur de contenus et de formations en nutrition sportive ; enseignant au Grupo San Valero (Université San Jorge, Saragosse).
- L’article d’origine mentionne une consultation de nutrition à Grenade et en ligne.
