I- Les vitamines pour une fonction musculaire optimale

Travail de recherche : quel est l’intérêt des vitamines dans le développement et la fonction musculaire ?

I-1 Les vitamines responsables de la transmission de l’influx nerveux

Le point de départ de la contraction musculaire est l’influx nerveux généré par les neurones en vue de créer un potentiel d’action qui sera transmis jusqu’aux synapses de jonction entre les neurones et le muscle, lequel initiera la contraction. La qualité du recrutement musculaire passe alors, dans un premier temps, par une bonne transmission de l’influx nerveux le long des axones des neurones. Certaines vitamines ont un rôle à jouer que ce soit sur la formation de neurotransmetteurs ou bien l’intégrité du matériel nerveux responsable de la contraction musculaire.

Le pyrophosphate de thiamine, la forme active de la vitamine B1 une fois dans les cellules, est  utilisée pour la production d’acétylcholine. La vitamine B1 est donc par là nécessaire au fonctionnement des muscles, y compris le muscle cardiaque. Elle agit en fait sur la décarboxylation oxydative du pyruvate qui est une des étapes nécessaires à la formation d’acétylcholine. [1]

La vitamine B5 ainsi que la choline sont toutes deux impliquées dans la formation du neurotransmetteur acétylcholine, lui même impliqué dans l’activation musculaire. La choline elle-même peut être soit puisée dans l’alimentation soit fabriquée à partir d’un autre composé, la DMAE (Dimethylaminoethanol). Le DMAE se transforme en choline sous l’action de la méthionine. Puis la choline donne de l’acétylcholine sous l’action d’une enzyme : l’acétylcholine transférase (ACT). Cette enzyme dérive elle-même de la vitamine B5 sous l’action de l’acétyl-L carnitine (ALC). [2] [3]

B5 choline

La vitamine B12 a rôle différent des vitamines citées précédemment puisqu’elle agit sur la qualité de l’influx nerveux en préservant l’intégrité de la gaine de myéline qui constitue l’enduction protectrice de toutes les fibres nerveuses. À défaut de vitamine B12, la myéline se détériore. Dans un premier temps, des fourmillements peuvent être ressentis dans les extrémités des membres. Cela peut évoluer vers l’engourdissement et la paralysie définitive, avec des lésions de la moelle épinière. Un apport de vitamine B12 via l’alimentation est donc essentiel à la fonction musculaire. [4]

Pour finir, la vitamine D intervient dans le processus de régénération des neurones et donc favorise la récupération nerveuse. De ce fait, elle permet une meilleure coordination des gestes et permet aux personnes non carencées de développer une force plus importante tout en gardant une bonne stabilité. En fait, la vitamine D rétablit les fonctions des fibres nerveuses lésées en activant des gènes impliqués dans la formation des ces fibres. Il s’agit donc d’un neuromodulateur , plus efficace d’ailleurs sous la forme de vitamine D3 que D2.

Aussi, des travaux de recherche rapportent que la vitamine D augmente le nombre d’axones dans la partie proximale (proche du tronc), le diamètre des axones à l’autre extrémité du membre, et la myélinisation des deux côtés [5]. Les cellules nerveuses comprennent un prolongement appelé axone ou fibre nerveuse dans lequel circule l’information. Les axones présents dans le système nerveux périphérique sont enveloppés dans la gaine de myéline, une couche protectrice qui permet aux influx nerveux de voyager rapidement. Ainsi, de par ses propriétés sur les axones et la gaine de myéline, la vitamine D permet à l’influx nerveux d’arriver plus rapidement aux muscles afin qu’ils puissent se contracter. La force ainsi que la puissance développées s’en retrouvent donc améliorées, de même que le temps de réaction [6].

I-2 Les vitamines du métabolisme énergétique

Le métabolisme énergétique est l’ensemble des réactions chimiques au niveau des cellules de l’organisme. Il comprend trois grandes voies biochimiques pour la synthèse d’ATP qui fonctionnent simultanément dans des proportions différentes selon le type d’activité physique. L’ATP est l’énergie primaire du corps et des muscles, aussi, les vitamines interviennent sous de nombreuses facettes pour permettre et /ou faciliter la production d’ATP.

La vitamine B1 intervient de nombreuses façons dans le processus de production d’énergie pour les muscles. Pour ce faire, la vitamine B1 doit être sous forme active au sein des cellules musculaires, c’est à dire sous forme de thiamine pyrophosphate (TPP). Cette dernière est obtenue par phosphorylation de la thiamine libre dans les cellules consommatrices (foie, cœur, rein, cerveau). Par ailleurs, il n’y a pas de stockage possible de la vitamine B1 dans ces cellules, elle doit donc être apportées de façon régulière via l’alimentation pour satisfaire à une bonne fonction musculaire.

La TPP joue un rôle de coenzyme de transfert en participant à la conversion du pyruvate en acétyl-CoA, qui entre alors dans le cycle de Krebs au cours de la production aérobie d’énergie. La TPP intervient également dans la conversion et l’utilisation du glycogène à titre énergétique, ainsi que dans le catabolisme des BCAA. La leucine et l’isoleucine sont convertis en acétylCoA et la valine en succinylCoA. Ces deux composants nouvellement créés interviennent de première importance dans le cycle de Krebs.

Enfin, la TPP joue un rôle directement au sein du cycle de Krebs en agissant comme cofacteur enzymatique de la réaction qui permet la transformation de l’a-ketoglutarate en succinylCoA.  L’ensemble des mécanismes d’action de la vitamine B1 dans le processus de fabrication d’énergie est schématisé en annexe 1.

La vitamine B1 est de ce fait un composant essentiel au métabolisme énergétique. Par ailleurs, des études révèlent que les athlètes qui affichent des apports faibles en thiamine, et autres vitamines hydrosolubles, sur 11 semaines souffrent de diminutions de la capacité de travail maximale, de la puissance maximale et de la production de puissance moyenne. [7] [8].

La vitamine B2 est elle-aussi impliquée dans la production énergétique aérobie d’ATP à partir des glucides, protéines et des graisses. La vitamine B2 est phosphorylée en FMN (flavine mono-nucléotide) au niveau des entérocytes. Elle passe ensuite dans le sang où le transport est facilité par l’albumine et les hématies. Au niveau des cellules consommatrices, elle est transformée en FMN et surtout en FAD (flavine adénine dinucléotide). Cette biosynthèse se fait sous contrôle des hormones thyroïdiennes.

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Ces 2 composés ont un rôle de coenzyme d’oxydoréduction en association avec les déshydrogénases et les oxydases intervenant dans le métabolismes des protéines, glucides et lipides. Plus précisément ils permettent :
  • Le catabolisme des acides gras (β-oxydation) en association avec l’acylCoA déshydrogénase. 
  • Le catabolisme des acides aminés branchés en transformant la leucine et l’isoleucine en acétylCoA et la valine en succinylCoA. 
  • Le catabolisme des bases puriques en association avec la xanthine oxydase pour donner la formation de l’acide urique. 
  • Au sein du cycle de Krebs, ils permettent l’oxydation du succinate en fumarate en association avec la succinate déshydrogénase.

Une enquête portant sur une population de jeunes garçons actifs a révélé que 19% d’entres eux manquaient de riboflavine. Au bout de 2 mois de supplémentation, les performances maximales au cours d’un test sur ergocyle se sont améliorées en comparaison de l’état avant supplémentation [9].

La vitamine B3 est impliquée dans la production énergétique et le métabolisme mitochondriale par le biais de deux coenzymes dont elle est le composant : les nicotinamide adédine dinucléotide (NAD+) et nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP+). Ces coenzymes sont impliqués dans le transfert des ions hydrogènes dans les systèmes énergétiques aérobie et anaérobie. Au cours d’un exercice aérobie, le NAD+ peut accepter un ion hydrogène et devenir un NADH, acheminant des électrons à des fins de production d’ATP [10].

Plus précisément, en filière anaérobie le NADH est responsable du transfert de l’hydrogène vers le pyruvate pour constituer le lactate au cours de la dégradation des glucides à des fins énergétiques. En filière aérobie, ce coenzyme intervient lors de la décarboxylation du pyruvate pour donner l’ acétylCoA. Toujours en filière aérobie, le NADH joue le rôle de cofacteur enzymatique dans le cycle de Krebs avec l’isocitrate déshydrogénase.

La vitamine B5 est un composant du coenzyme A, une molécule indispensable à la transition des intermédiaires métaboliques du métabolisme des graisses/glucides/protéines vers le cycle de Krebs. En se liant à l’acide pyruvique, le coenzyme A permet la transformation de ce dernier en acétylCoA et ainsi débute le cycle de Krebs (voir image ci-dessous) [11].

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La vitamine B6 agit dans la dégradation du glycogène par les muscles, ainsi que dans la gluconéogenèse dans le foie : les deux processus sont importants au cours d’activités d’endurance car le glycogène fournira l’énergie supplémentaire nécessaire aux cellules de l’organisme ayant déjà épuisées leurs réserves [12].
La vitamine B8 est également impliquée dans le métabolisme énergétique puisqu’elle contribue à produire de l’énergie en facilitant la gluconéogenèse. De plus, de la même façon que les vitamines B1, B2 et B3, elle agit comme cofacteur pour plusieurs enzymes carboxylases impliquées dans le métabolisme des glucides, protéines et lipides.

Enfin, nous avons la vitamine B12 qui intervient dans la préparation des chaînes d’acides gras à l’entrée dans le cycle de l’acide citrique, permettant ainsi la production d’énergie. En effet, la vitamine B12 est un cofacteur de la méthylmalonyl-CoA mutase, enzyme qui catalyse la conversion de la L-méthylmalonyl-CoA en succinyl-CoA. Il s’agit d’une des réactions permettant la dégradation de la propionyl-CoA (non métabolisée dans le corps humain), qui provient directement de l’hélice de Lynen lors de la bêta-oxydation des acides gras à nombre impair de carbones [13].

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I-3 Les vitamines pour accroitre la contraction musculaire

La capacité de contraction musculaire n’est modulée que par une seule vitamine, à savoir la D. Elle augmente significativement la force musculaire explosive et isométrique et diminue le risque de blessure associé à la pratique sportive chez les sportifs carencés. Elle agit en régulant les mouvements des ions calcium au sein des cellules, ces derniers contrôlant la contraction et la décontraction musculaire. De ce fait, elle accélère le transport du calcium et des phosphates par un mécanisme dépendant de la PTH et contribue donc à l’efficacité de la contraction musculaire [14].

La vitamine D joue en fait un double rôle dans l’amélioration de l’efficacité de contraction musculaire. En effet, elle intervient dans la synthèse de la phosphocréatine, le carburant du muscle pour les efforts intenses.

Une étude a pu démontrer une amélioration significative de la récupération de la phosphocréatine après la prise d’une dose fixe de vitamine D pendant 10 à 12 semaines chez des sujets initialement carencés. Dans cette étude, les patients ayant reçu une supplémentation de vitamine D ont vu leur temps de récupération en phosphocréatine diminué de 30%. Ce résultat s’est accompagné d’une diminution de la fatigue, plus de force musculaire mais aussi plus d’endurance car amélioration des capacités de récupération. Ceci montre que la production d’énergie au cours de la phase de récupération de l’exercice par le biais des mitochondries est altérée chez les sujets présentant un déficit en vitamine D.

Cette équipe a également montré qu’un taux de vitamine D abaissé était associé à une fonction mitochondriale réduite. La compensation de la carence en vitamine D par traitement au cholécalciférol (forme D3) entraîne alors une amélioration du métabolisme aérobie musculaire [15] [16].
A noter enfin que de nombreuses études rapportent que la prise de vitamine D s’oppose à la sarcopénie et diminue le risque de chute chez les personnes âgées [17].

Introduction

I- Les vitamines pour une fonction musculaire optimale

I-1 Les vitamines responsables de la transmission de l’influx nerveux

I-2 Les vitamines du métabolisme énergétique

I-3 Les vitamines pour accroitre la contraction musculaire

II- Les vitamines pour la construction musculaire

II-1 Les vitamines pour l’anabolisme protéique

II-2 Une vitamine booster de testostérone

II-3 Les vitamines anti-catabolisantes

Conclusion

Bibliographie

Annexes

 

Autres travaux de recherche

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