Supplémentation en nitrates et activité physique

Résumé

Les sportifs de différentes disciplines s’intéressent aujourd’hui aux nitrates apportés par des aliments courants comme les épinards, la roquette, le céleri et la betterave, ou par des compléments alimentaires. Il a été démontré que la supplémentation en nitrates, sous forme de jus de betterave, de gels ou d’autres formats, améliore la biodisponibilité du monoxyde d’azote et joue ainsi un rôle important dans la modulation de la fonction musculaire squelettique.

Cet article résume les principaux aspects du métabolisme nitrate-nitrite-monoxyde d’azote, analyse les différentes sources alimentaires de nitrates, y compris les compléments, et propose des recommandations sur leur utilisation chez les personnes physiquement actives, selon leur niveau de performance et les caractéristiques des efforts dominants dans leur discipline.

Les bénéfices ponctuels sur la performance s’observent dans les 2–3 heures suivant l’ingestion de 6 à 16 mmol de nitrates. Des protocoles allant jusqu’à 15 jours, avec des doses de plus de 8 à 16, voire 25 mmol, semblent également bénéfiques, surtout chez les sportifs d’endurance bien entraînés, chez lesquels les améliorations liées aux nitrates sont plus difficiles à obtenir.

Les données disponibles indiquent très peu d’effets indésirables ou de limitations liés à la supplémentation en nitrates, notamment des troubles gastro-intestinaux chez les sportifs sensibles. Aucun effet négatif lié à une éventuelle toxicité n’a été démontré chez les personnes actives et en bonne santé. Une consommation quotidienne allant jusqu’à environ 16 mmol est considérée comme sûre et bien tolérée.

Introduction

La consommation d’aliments riches en nitrates inorganiques (N0₃^–), comme la betterave, les épinards, la roquette ou les feuilles d’amarante, a été associée à des bénéfices pour la santé et à des effets favorables dans le traitement de maladies comme l’hypertension.¹ Une consommation élevée de N0₃^– augmente la concentration sanguine de nitrites (N0₂^–), ce qui accroît la production de monoxyde d’azote (NO·), une molécule qui induit le relâchement du muscle lisse,² favorise la vasodilatation et améliore l’apport d’oxygène aux tissus. L’augmentation de la production de NO· a été associée à une meilleure efficacité du travail physique, à la modulation de la fonction musculaire squelettique, à l’homéostasie du calcium, à une amélioration de la respiration mitochondriale et à la biogenèse des mitochondries.³ Des études chez des personnes physiquement actives suggèrent qu’augmenter la consommation alimentaire de N0₃^– par les légumes ou les compléments favorise significativement les adaptations à l’exercice, comme l’endurance ou l’hypertrophie, en améliorant l’activation musculaire, le métabolisme du glucose et la différenciation des myoblastes.⁴

Résumé du métabolisme nitrate-nitrite-monoxyde d’azote

Le N0₃^– exogène est inerte, mais il est rapidement absorbé par l’estomac et l’intestin grêle après ingestion, puis entre dans la circulation sanguine. Une fois dans les glandes salivaires, le N0₃^– retourne dans la cavité buccale par des transporteurs protéiques et se concentre dans la salive. Sur la face dorsale de la langue, une bactérie anaérobie réduit environ 20 à 25 % du N0₃^– salivaire en N0₂^– utilisé pour la respiration bactérienne⁵. Une partie du N0₂^– est transformée en NO· et en d’autres espèces réactives de l’azote dans le milieu acide de l’estomac. Le N0₂^– restant atteint l’intestin grêle pour être absorbé dans le sang, puis transporté vers des organes et tissus comme le foie ou le muscle squelettique⁶ afin d’y être stocké ou transformé, si nécessaire, en NO· circulant dans le sang.⁵ Les concentrations plasmatiques de N0₃^– et de N0₂^– atteignent leur maximum respectivement 1 à 2 h et 2 à 3 h après ingestion, puis diminuent progressivement pour revenir aux valeurs de départ en environ 24 h.² Les facteurs perturbant le métabolisme du N0₃^– salivaire, comme l’utilisation de bains de bouche antibactériens pour réduire les bactéries buccales, peuvent fortement limiter la disponibilité plasmatique du N0₂^– et atténuer ainsi ses effets physiologiques.⁷

Parallèlement à la voie exogène (N0₃^– → N0₂^– → NO·), le NO· est aussi produit par l’organisme grâce à une réaction catalysée par l’enzyme monoxyde d’azote synthase (eNOS), qui utilise principalement la L-arginine comme substrat. La production de NO· s’accentue lorsque la disponibilité en oxygène des tissus est faible. Le recours à la voie exogène pourrait donc augmenter pendant l’exercice, puisque l’eNOS a besoin d’oxygène pour être active². Il a également été démontré que la prise de L-citrulline, un acide aminé non essentiel, favorise la production de NO· en étant transformée en L-arginine dans les reins, par synthèse de novo de l’arginine.⁸ En revanche, la supplémentation en arginine seule n’a modifié ni la production de L-arginine ni celle de NO.⁹ L’effet synergique de la L-citrulline sur la performance physique est par ailleurs lié à son rôle de pharmaconutriment anabolisant : elle favorise la synthèse protéique et la performance, atténue les dommages musculaires causés par des efforts intenses et prolongés et améliore la récupération.⁸

 Sources alimentaires de nitrates

Comme indiqué précédemment, le N0₃^– est abondant dans les légumes à feuilles vertes (figure 1). Les meilleures sources de N0₃^– apportent plus de 1000 mg, pour une teneur élevée, ou 2500 mg, pour une teneur très élevée, par kg de légume frais, comme le jus de betterave, la roquette et les feuilles d’amarante. Celles qui apportent 500 à 1000 mg, comme les blettes ou la betterave, ou moins de 500 mg, comme le concombre, sont considérées comme des sources modérées ou faibles.¹⁰

Figure 1. Concentration de nitrates inorganiques dans les sources végétales. Adapté des références. ^10,11

Notes : N0₃^– conversion des mg en mmol : 1 mmol = 62,5 mg ; 8 mmol = 500 mg ; 16 mmol = 1000 mg

La teneur en N0₃^– d’une source végétale peut varier considérablement d’une plante à l’autre selon le climat, les conditions du sol et le temps écoulé depuis la récolte. L’apport alimentaire moyen des adultes aux États-Unis, en Europe et en Australie est d’environ 60–120 mg par jour, soit 1–2 mmol. Les légumes représentent environ 80 % de l’apport quotidien total en N0₃^–. Les personnes suivant une alimentation végétale, comme les végétariens, consomment probablement davantage de nitrates.¹²

Bien que la roquette et les feuilles d’amarante contiennent beaucoup de N0₃^–, la source naturelle de N0₃^– la plus connue est la betterave (Beta vulgaris), qui contient aussi de la bétaïne et des bétanines, des bétacyanines. Les bétanines sont responsables de sa couleur rouge.¹³ Cependant, comme le montre la figure 1, d’autres plantes peuvent aussi en apporter. Les légumes comme les épinards contiennent ainsi du N0₃^–, de la bétaïne et des polyphénols, principalement des flavonoïdes. Dans ces cas, la concentration en flavonoïdes et en vitamine C est inversement proportionnelle à la teneur en N0₃^–.¹³

Bien que l’apport quotidien recommandé de N0₃^– puisse provenir de légumes à teneur élevée ou très élevée (figure 1), préparer soi-même des aliments à base de betterave, comme des légumes cuits, des condiments ou des jus, ne semble pas permettre d’atteindre une dose suffisante de nitrates pour améliorer la performance sportive.¹⁴ La consommation de compléments apportant une concentration plus élevée de N0₃^–, seuls ou associés à des ingrédients synergiques comme la L-citrulline, est donc courante chez de nombreux sportifs.¹⁴

 Supplémentation en nitrates chez les personnes physiquement actives.

Il a été démontré qu’une supplémentation en N0₃^– inorganique amplifie certains effets du NO·, même chez les personnes en bonne santé. Bien que la Société internationale de nutrition sportive ait classé le N0₃^– apporté par le jus de betterave ou le nitrate de sodium parmi les compléments dont les preuves d’amélioration de la performance sont limitées ou mitigées,³ le Comité international olympique a inclus la supplémentation en N0₃^– dans la catégorie des compléments disposant de « preuves bonnes à solides d’une amélioration directe de la performance sportive lorsqu’ils sont utilisés dans des situations spécifiques ».¹⁵ L’Institut australien du sport classe également la supplémentation en N0₃^–, notamment par le jus de betterave, dans la catégorie A, qui regroupe les compléments ou ingrédients « pouvant soutenir ou améliorer la performance sportive ».¹⁶

Les recherches actuelles étayent les bénéfices d’une supplémentation orale en N0₃^– pour améliorer la performance lors d’épreuves de plus de 3 minutes¹⁷, d’exercices de force, de puissance et de vitesse⁵ ainsi que dans les sports caractérisés par des efforts intermittents, comme les sports collectifs.¹⁸ En outre, en raison de la capacité du N0₃^– à favoriser le débit sanguin cérébral, sa prise semble améliorer ponctuellement la fonction cognitive, par exemple la mémoire, chez l’humain.¹⁹

Les bénéfices d’une supplémentation en N0₃^– dans les sports d’endurance ont été démontrés chez des personnes peu entraînées, avec un VO₂pic < 45 ml/kg/min, à modérément entraînées, avec un VO₂pic > 45 à < 60 ml/kg/min, principalement des hommes.²⁰ Cet effet ergogène semble toutefois réduit chez les athlètes bien entraînés, avec un VO₂pic > 60 ml/kg/min.²⁰ Il faut néanmoins noter que, dans les études demandant de parcourir une distance le plus rapidement possible, les petites améliorations observées, bien que non statistiquement significatives, autour de 0,8 %, pourraient rester pertinentes dans un contexte sportif. C’est particulièrement vrai au haut niveau, où les écarts entre gagnants et perdants dans les compétitions internationales, comme les Jeux olympiques, ne dépassent généralement pas 1 %.²¹

Supplémentation en nitrates : formats et protocoles de prise

Le jus de betterave est la source de N0₃^– la plus courante dans les compléments.^16,22 Les effets ergogènes du N0₃^– provenant d’aliments naturels, de compléments comme le jus de betterave ou de sels de sodium ou de potassium ont été observés après une prise unique, 2–3 h avant l’exercice, ainsi qu’après une dose quotidienne pendant 2 à 15 jours. On considère actuellement qu’une dose > 6 mmol (> 375 mg) de N0₃^– est le minimum nécessaire pour améliorer la santé et optimiser la performance chez les personnes actives.⁵ Chez les sportifs de niveau plus élevé, les doses recommandées sont toutefois de 8 à 16 mmol, soit 500 à 1000 mg, en prise ponctuelle, ou de 4 à 16 mmol par jour, soit 250 à 1000 mg, en prise régulière, avec la dernière dose 2–3 h avant l’exercice ou la compétition.²⁰ Les athlètes bien entraînés ayant des concentrations plasmatiques de départ plus élevées en N0₂^– et en N0₃^–, des doses plus importantes, proches de 16 mmol (1000 mg)²³ ou allant jusqu’à 25 mmol (1562 mg)²³ par jour, seraient nécessaires pour obtenir les effets ergogènes recherchés. Les antioxydants présents dans le jus de betterave, flavonoïdes, bétalaïnes et acide ascorbique, pourraient influencer l’efficacité de la supplémentation par rapport aux sels.²³ La plupart des compléments de N0₃^– à base de betterave sont proposés sous forme de gels, comprimés, jus, chips, barres de céréales et, plus récemment, produits à mâcher. Quelle que soit la formulation, tous les compléments de N0₃^– doivent apporter des concentrations permettant d’obtenir les effets souhaités. Par exemple, on peut obtenir 9,4 mmol (600 mg) de N0₃^– alimentaire avec un gel de 32 g, tandis que des doses plus faibles, d’environ 6 mmol, peuvent être apportées par 200 ml de jus de betterave ou des barres de céréales.²⁴ Les compléments sous forme de gel sont plus faciles à consommer et à tolérer pour les sportifs avant, pendant et après l’exercice.²²

Selon les données scientifiques disponibles, le niveau de performance et la discipline, les protocoles suivants sont recommandés.

• Pour les jeunes adultes en bonne santé qui pratiquent une activité récréative, quelle que soit la modalité d’exercice ou la discipline, la dose quotidienne recommandée est de > 6 à 16 mmol.²⁰
• Pour les sportifs d’endurance bien entraînés, la dose quotidienne recommandée est de > 8 à 16 mmol, ou exceptionnellement jusqu’à 25 mmol, soit 600–1000 jusqu’à 1550 mg.^20,25
• Les compléments doivent être pris 2 à 3 heures avant l’entraînement ou la compétition, pendant au moins un jour pour un effet ponctuel, 2 à 6 jours pour un protocole court ou 7 à 15 jours pour des effets cumulés.²⁰

Effets indésirables possibles de la supplémentation en nitrates

Bien qu’augmenter la consommation de N0₃^– par les aliments courants ou les compléments puisse être bénéfique dans le cadre de l’activité physique, la dose journalière admissible — la quantité maximale pouvant être consommée quotidiennement toute la vie sans accroître le risque d’effets indésirables — reste relativement faible : 3,7 mg/kg de masse corporelle, soit 300 mg pour une personne de 81 kg.¹³ Cette quantité peut facilement être dépassée avec une alimentation riche en légumes ou des compléments de nitrates, courants chez les sportifs d’endurance.²⁰ Toutefois, les seuls effets indésirables rapportés jusqu’à présent chez les personnes actives et en bonne santé sont les suivants :

• Coloration rose ou rouge des urines et des selles, appelée béturie. Cet effet est inoffensif et temporaire.
• Possibilité d’intolérance ou de troubles gastro-intestinaux chez les sportifs sensibles.
• La production de nitrosamines à partir de sources alimentaires de N0₃^– – N0₂^– est très peu probable !

Malgré certaines inquiétudes concernant une éventuelle toxicité du N0₃^–, une consommation quotidienne allant jusqu’à environ 16 mmol est considérée comme sûre et bien tolérée.²⁰

Auteur

Dr Fernando Naclerio
Professeur titulaire en entraînement de force et nutrition sportive
Centre for Exercise Activity and Rehabilitation
Institute for Lifecourse Development
School of Human Sciences
University of Greenwich
Adresse électronique de contact : f.j.naclerio@gre.ac.uk

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