Sport et pertes en vitamines, minéraux, oligoéléments

Nous vous proposons de découvrir le chapitre 6 Vitamines, minéraux, oligoéléments et sports de l’ouvrage Nutrition du sportif  (S’ouvre dans une nouvelle fenêtre)coordonné par X. Bigard et C.-Y. Guezennec

Vitamines, minéraux, oligoéléments et sports

Par X. Bigard

Les vitamines, minéraux et oligoéléments sont des substances classées dans la catégorie des micronutriments. Présentes en faibles quantités dans l’organisme, elles sont essentielles à de nombreuses fonctions physiologiques comme la contraction musculaire, le trafic et la transmission des informations neuronales, la réparation des tissus lésés. Un régime équilibré se doit d’apporter une certaine quantité de ces substances qui sont nécessaires au bon fonctionnement cellulaire.

Les minéraux sont classiquement différenciés des oligoéléments par leur concentration dans l’organisme. Un minéral est présent dans des quantités qui excèdent 1/10 000 du poids corporel, alors que les oligoéléments sont en général présents dans des quantités 10 fois moindres. La distribution des minéraux n’est pas homogène dans l’organisme, l’os contenant par exemple beaucoup de calcium, alors que les milieux extracellulaires abondent en sodium.

Minéraux et sport

Dans l’organisme, le contenu en minéraux des différents tissus varie, de même que leur concentration dans les secteurs intra- et extracellulaires. Ces composés sont liés à des systèmes enzymatiques ou à des structures protéiques, ce qui fait que leur présence à l’état libre et leur disponibilité métabolique restent faibles.

On enregistre des pertes quotidiennes pour l’ensemble des minéraux ; ces pertes nécessitent d’être compensées par les apports alimentaires. Chez le sportif entraîné, soumis à une alimentation variée telle que celle retrouvée dans les pays industrialisés, la correction des pertes en minéraux ne pose pas de problèmes particuliers, sauf peut-être pour le sodium et le calcium. Les questions spécifiques posées par la correction des pertes sudorales en sodium ont été abordées dans le chapitre 5 ; de même, nous traiterons des particularités des apports calciques chez le sportif dans le chapitre 8. Bien que le fer ne soit pas à proprement parler un minéral (car présent en trop faibles quantités pour être considéré comme tel), il est bien souvent rangé parmi les minéraux. Le statut martial du sportif et les apports en fer posent de véritables problèmes qui seront ainsi abordés dans le chapitre 9.

Le magnésium

Rôle dans l’organisme

Le magnésium (Mg) joue un rôle important dans le bon fonctionnement du métabolisme intermédiaire. C’est un cation bivalent, très abondant dans le milieu intracellulaire. L’organisme contient approximativement 20-30 g de magnésium, dont 40 % sont dans le compartiment intracellulaire (essentiellement le muscle, 26-30 %) et 60 % dans l’os. Une très petite partie (1 %) se trouve dans le compartiment extracellulaire ; la concentration de magnésium dans le plasma est de 1,5 à 2,5 mEq/l. Ce minéral est un élément essentiel au fonctionnement de l’organisme, impliqué comme cofacteur d’au moins 300 enzymes du métabolisme énergétique et des processus de synthèse. Le magnésium extracellulaire représente le compartiment d’échange entre le pool intracellulaire et les voies d’apport et d’élimination. Seulement 35 % du magnésium ingéré est absorbé. Le magnésium est essentiellement éliminé par les urines, plus accessoirement par la sueur.

Le magnésium est également important pour assurer la transmission nerveuse (au même titre que le sodium et le potassium, il est indispensable au développement du potentiel électrique transmembranaire), le métabolisme énergétique, la contraction musculaire et les synthèses protéiques. Cet oligoélément est impliqué dans la resynthèse de l’ATP catalysée par la créatine kinase, dans l’activation d’enzymes de la glycolyse (cofacteur de l’hexokinase, la G6-phosphatase, la pyruvate fructokinase, l’aldolase, l’énolase) et du cycle de Krebs.

À l’état normal, la magnésémie est maintenue dans des limites très étroites. La magnésémie n’est probablement pas le meilleur indicateur du statut en magnésium car le magnésium extracellulaire ne représente que 1 % du magnésium total. Cependant, il permet à ce jour d’avoir une bonne idée des réserves.

L’apport nutritionnel conseillé en magnésium est de 0,2 à 0,4 mEq/kg/j, soit 6 mg/kg/j [2] . En phase anabolique (grossesse, adolescence), ces besoins sont notablement augmentés. L’apport de magnésium est réalisé par l’alimentation. Les aliments les plus riches en magnésium sont le cacao en poudre, les graines de tournesol, les céréales, les fruits secs, le riz, etc.

Quelle est l’influence de l’exercice sur le magnésium extracellulaire ? Une hypomagnésémie a été décrite au cours des exercices de longue durée de types différents (course, natation, marathon). La magnésémie revient dans des proportions normales dans les 24 heures qui suivent et l’hypomagnésémie n’est ainsi que transitoire. Celle-ci pourrait refléter davantage une redistribution du magnésium dans les différents compartiments de l’organisme que des pertes sudorales et urinaires. La nette diminution du magnésium sérique observée au cours de l’exercice pourrait en effet s’expliquer par un déplacement du magnésium vers les érythrocytes [5] :

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  les pertes de magnésium dans la sueur sont assez difficiles à estimer. Elles varient de 6 à 35 mg/l, pouvant contribuer à l’hypomagnésémie, surtout en cas de forts débits sudoraux dans des conditions climatiques sévères ;

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  la concentration de magnésium dans les urines est presque toujours augmentée dans les suites de l’exercice.

L’instauration d’un programme d’ entraînement intense peut être à l’origine d’une hypomagnésémie, sans que l’on puisse faire la part entre les effets de la mise en œuvre de l’entraînement et l’apparition d’un état de surentraînement. Il est en fait très difficile de savoir si l’hypomagnésémie d’exercice représente une simple redistribution du magnésium entre les différents compartiments de l’organisme ou un signal d’alerte d’une carence.

Bilan des apports alimentaires chez le sportif

Les sujets actifs peuvent représenter une population sensible aux carences d’apport. Différentes enquêtes ont permis de montrer des déficiences d’apport. Ainsi, au cours d’une enquête, un quart de marathoniennes de haut niveau aurait un apport en magnésium insuffisant. Des données identiques ont été rapportées chez l’homme sportif, surtout adepte de sports de longue durée (triathlon, fond, etc.). Il semble cependant que les disciplines les plus sensibles soient celles à catégorie de poids (lutte, judo). C’est en effet dans ces disciplines, ainsi que dans celles où le poids joue un rôle dans la réussite (danse, gymnastique) que l’on observe des carences d’apport.

Recommandations d’apport chez le sportif

La supplémentation en magnésium ne s’est jamais traduite par une amélioration des performances. Les apports en magnésium chez le sportif doivent être plus élevés que chez le sujet sédentaire. L’apport en magnésium devrait être relié aux dépenses énergétiques à raison de 150 mg/1 000 kcal. Cet apport doit et peut se faire par une alimentation variée et équilibrée. Un apport en magnésium par les boissons peut être recommandé en cas de fortes pertes par la sueur en ambiance chaude (à raison de 100 mg/l de boisson).

Pour l’ensemble des autres sels minéraux, et exception faite de ceux qui sont abordés dans des chapitres spécifiques, on constate que les apports régulièrement observés sont suffisants pour satisfaire aux besoins estimés. Cependant, dès lors que l’alimentation est équilibrée, permettant d’apporter suffisamment de viande, de fruits, de légumes frais, de céréales, aucune complémentation particulière n’est à conseiller chez les sportifs, comparativement à la population sédentaire de référence, sauf indication médicale spécifique [2].

Oligoéléments et sport

De nombreux composés présents en très faibles quantités dans l’organisme sont actuellement considérés comme des oligoéléments. Parmi ceux-ci, seul un faible nombre est susceptible de subir des variations à l’exercice, et à l’entraînement.

Oligo-éléments impliqués dans la lutte contre les espèces réactives de l’oxygène

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  Le zinc joue un rôle important comme cofacteur de nombreuses enzymes, dont la superoxyde dismutase (SOD), enzyme dont la présence est essentielle pour la lutte antiradicalaire au niveau de la mitochondrie.

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  Le cuivre représente un autre cofacteur d’activation de la SOD. En revanche, sous sa forme libre, le cuivre est un facteur pro-oxydant, générateur de radicaux libres.

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  Le sélénium représente un autre oligoélément essentiel qui agit comme cofacteur de la glutathion peroxydase (GPx) ; cette enzyme catalyse la réaction de neutralisation des peroxydes d’hydrogène (radicaux libres). Le sélénium est lié au site actif de l’enzyme et participe ainsi pleinement à la lutte contre les effets des espèces radicalaires. Les effets spécifiques de l’exercice et de l’entraînement sur le statut en ces oligoéléments seront abordés dans le chapitre 7.

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  Le manganèse est un cofacteur de la SOD, mais il n’existe actuellement aucune preuve de modifications sensibles du statut en manganèse à l’exercice et à l’entraînement. Aucun défi cit en manganèse n’a été rapporté à ce jour dans la population sportive, et rien ne permet de justifier une supplémentation en manganèse [2] .

Les particularités du métabolisme de ces oligoéléments, impliqués dans l’efficacité des défenses contre les radicaux libres, seront abordées et détaillées dans le chapitre 7.

Autres oligoéléments

Le zinc C’est un élément trace ubiquitaire, quantitativement le plus important des oligoéléments dans tous les tissus (en dehors des éléments figurés du sang). En parallèle de son rôle dans les défenses antioxydantes, le zinc intervient dans de très nombreuses réactions biochimiques qui concernent le métabolisme des glucides, des lipides, ou des acides aminés. De multiples protéines possèdent des sites de fixation du zinc, ce qui permet d’assurer la maturation spatiale de la protéine et ses fonctions biologiques.

La pratique régulière de l’exercice augmente les pertes en zinc, en majorant jusqu’à 50 % l’excrétion urinaire de cet oligoélément après un exercice intense. Une alimentation quantitativement suffisante, variée et équilibrée, permet de subvenir aux besoins augmentés. En revanche, la supplémentation irraisonnée en zinc peut créer un déséquilibre du cuivre, diminuer la forme HDL du cholestérol, et augmenter ainsi le risque cardiovasculaire.

Le chrome C’est l’un des cofacteurs de l’ insuline, qui joue donc un rôle dans les effets biologiques de cette hormone essentielle au maintien de la glycémie et au métabolisme du glucose. Ce micronutriment est donc potentiellement important chez les sujets sportifs soumis à des apports importants en glucides.

La pratique de l’exercice se traduit par une augmentation des besoins en chrome, essentiellement liée à une augmentation des pertes urinaires [9]. La consommation concomitante d’aliments riches en glucides majore ces pertes, par une augmentation de la production et du taux de renouvellement de l’insuline. Expérimentalement, on a montré sur modèle animal qu’un statut déficitaire en chrome était associé à une réduction des réserves tissulaires en glycogène (foie et muscle) [1]. De tels résultats ont amené à penser que le statut en chrome est l’un des déterminants des performances en endurance.

Ainsi, quelques études ont eu pour objectif de réaliser des supplémentations en chrome pour augmenter la production d’ insuline, soit afin de majorer les réserves musculaires et hépatiques en glycogène, soit afin de favoriser l’accrétion protéique et de modifier la composition corporelle. Les processus de synthèse protéique sont en effet intimement liés à l’activité de l’insuline et la supplémentation en chrome pourrait, au moins en théorie, majorer le développement de la masse musculaire attendue à l’entraînement en force. Les expérimentations dont l’objectif a été d’évaluer les effets du chrome sur les synthèses protéiques chez l’homme actif ont donné des résultats contradictoires et très controversés [10] . Après un engouement passager, aucune des études réalisées en utilisant des méthodes robustes de détermination de la composition corporelle n’a permis de conclure que la supplémentation en chrome pouvait, chez le sportif dont le statut initial n’était pas perturbé, améliorer la performance ou affecter la composition corporelle (tableau 6.1) [9].

Les quelques données actuellement disponibles laissent à penser que chez le sujet sportif, les besoins sont spontanément couverts par une alimentation équilibrée. Les apports conseillés de 65 à 55 μg/j n’amènent pas à proposer de supplémentation particulière pour la population sportive [2].

L’iode Cet oligoélément est impliqué dans la production des hormones thyroïdiennes ; à l’exercice, les pertes en iode sont légèrement augmentées à la suite de son excrétion par la sueur. Aucune supplémentation particulière n’est à envisager pour la population sportive, et les apports recommandés (150 μg/j) sont spontanément réalisés grâce à une alimentation équilibrée et diversifiée [2].

Les valeurs de performance musculaire représentent les forces maximales développées pour différents groupes musculaires des membres inférieurs ou supérieurs. Noter l’absence d’effets de la supplémentation en chrome sur les bénéfices de l’entraînement. $ différence avec les valeurs mesurées avant l’entraînement (P < 0,05). D’après [9].

À retenir

Les principaux oligoéléments, dont le statut peut varier de manière sensible avec l’exercice ou l’état d’entraînement, sont impliqués dans l’activation de systèmes de défenses contre les espèces radicalaires (voir chapitre 7). Pour les autres oligoéléments, il n’existe aucune preuve formelle permettant de proposer des besoins et des apports spécifiques chez le sportif. Il faudra, dans ce domaine, comme dans beaucoup d’autres, veiller strictement à ce que l’alimentation soit diversifiée et équilibrée. Enfin, la supplémentation en ces oligoéléments, chez le sportif non déficitaire, n’a jamais amélioré de manière reproductible les performances sportives.

Vitamines et sport

Les vitamines sont aussi des composés biologiques essentiels qui, à l’exception de la vitamine D, ne sont pas synthétisables par l’organisme ; elles sont impliquées dans de multiples fonctions essentielles, dont la coactivation de nombreux systèmes enzymatiques (figure 6.1) et la prévention contre les effets des espèces radicalaires ; les problèmes posés par ces dernières seront abordés dans un chapitre spécifique consacré au stress oxydatif et aux apports nutritionnels spécifiques (voir chapitre 7). Bien que leur rôle à l’exercice soit à plusieurs endroits essentiels, les besoins en vitamines du sportif ont été largement surestimés au cours de ces dernières années. Il n’est pas rare de lire encore dans certaines revues de grande diffusion que la réussite sportive passe par l’apport d’importantes quantités de vitamines.

Les vitamines hydrosolubles du groupe B tiennent une place importante, compte tenu de leur rôle de cofacteur enzymatique de très nombreuses réactions du métabolisme énergétique. Ainsi, la thiamine (vitamine B1) estelle très importante pour la glycolyse, en catalysant la transformation du pyruvate en acétyl-CoA, ainsi que pour le catabolisme des acides aminés branchés (ou à chaîne ramifiée). La riboflavine (vitamine B2) est fortement impliquée dans le métabolisme énergétique oxydatif puisqu’elle contribue à l’oxydation du pyruvate et des acides gras. La vitamine B6 est nécessaire pour catalyser certaines réactions du métabolisme intermédiaire comme la glycogénolyse ou l’utilisation des acides aminés (figure 6.1). Parce que la vitamine B6 est très impliquée dans le métabolisme des acides aminés, les besoins en cette vitamine sont parfois exprimés en fonction des apports alimentaires en protéines. Elle est aussi impliquée dans les processus de synthèse protéique, ce qui a permis de lui attribuer, probablement à tort, une importance toute particulière chez les athlètes impliqués dans les sports de force.

La détermination du statut vitaminique peut être une étape importante avant tout conseil de supplémentation. Afin de répondre à cette question du statut vitaminique, différents index sont utilisés : le coefficient de l’activité de la transcétolase de l’érythrocyte (ETKAC), phosphatase dépendante de la thiamine, permet d’évaluer le statut en vitamine B1. La mesure de l’activité de la glutatione réductase de l’érythrocyte (EGR) reflète le statut en vitamine B2. L’évaluation du statut en vitamine B6 repose sur la mesure de la concentration plasmatique en pyridoxal 5’-phosphate (PLP), forme biologique active de cette vitamine.

Utilisation des vitamines du groupe B à l’exercice

En théorie, la pratique de l’exercice devrait entraîner une augmentation des besoins en ces vitamines ; les raisons pour lesquelles les besoins sont en théorie augmentés tiennent à la baisse de l’ absorption intestinale des nutriments, à l’augmentation du contenu musculaire en enzymes oxydatives en réponse à l’entraînement, mais aussi à la stimulation du métabolisme des protéines pour assurer les réparations tissulaires pendant la phase de récupération de l’exercice [11]. Cependant, les données épidémiologiques restent contradictoires, et il n’existe pas de preuve formelle de l’augmentation réelle des besoins en vitamines du groupe B avec la pratique de l’exercice.

Altérations du statut vitaminique

De nombreuses expérimentations ont permis d’évaluer les conséquences de l’altération du statut des vitamines du groupe B sur les performances physiques. Il est possible, expérimentalement, de modifier le statut en vitamine B1 en en limitant l’apport alimentaire ; si les signes biologiques permettent de confirmer la déficience en cette vitamine, aucune conséquence sensible n’est observée, et de manière reproductible, sur les performances sportives [14]. La pratique régulière de l’exercice semble affecter les besoins en vitamine B2 lorsque l’entraînement est proposé à des sujets auparavant sédentaires (figure 6.2) [4]. Enfin, bien qu’une augmentation difficile à expliquer de la concentration plasmatique en vitamine B6 survienne au cours de l’exercice prolongé, il n’existe pas de preuve formelle que l’entraînement intense affecte le statut de cette vitamine [3].

En revanche, l’altération du statut de l’ensemble des principales vitamines hydrosolubles du groupe B (B1, B2 et B6) se traduit par une réelle diminution des performances physiques [13]. La subcarence en l’ensemble des vitamines B1, B2 et B6 induit une diminution de 12 % de la puissance maximale aérobie, et de la consommation d’oxygène au seuil de transition aérobie-anaérobie. L’altération des performances ne peut être attribuée à la carence en l’une de ces vitamines, mais celles-ci sont restituées dès que la déficience est compensée. Ces résultats confirment ceux apportés par quelques autres expérimentations, et concordent en particulier avec la relation existant entre le statut en vitamines B2 et B6 et les capacités physiques [12].

Mais si les subcarences en ces vitamines hydrosolubles (toutes impliquées comme cofacteurs d’enzymes importantes pour le métabolisme énergétique) affectent les performances physiques, leur apport en excès n’améliore pas les performances des sujets non déficitaires [8].

Apports alimentaires en vitamines du groupe B

On ne retrouve que très peu d’études traitant des apports en vitamines hydrosolubles du groupe B chez les sportifs [11] . La majorité des études fait état d’apports adéquats en vitamines de groupe B, couvrant les besoins, essentiellement parce que les apports énergétiques sont importants. Les apports en vitamines du groupe B sont généralement moins élevés chez les femmes actives que chez les hommes, mais restent suffisants pour couvrir les besoins.

Les besoins en vitamines ont récemment été évalués pour la population française (tableau 6.2) [2]. Cette mise au point permet de rappeler que pour les sujets ayant un niveau d’activité modéré, les besoins en vitamines sont similaires à ceux de la population sédentaire de référence. Pour les sujets très entraînés dans les sports d’endurance, les besoins en vitamines du groupe B sont légèrement augmentés ; pour les sportifs de force, ce sont les besoins en vitamine B6 qui sont supérieurs à ceux des sujets sédentaires.

Chez les sportifs engagés dans des sports de combat, à catégories de poids, la possibilité de restriction volontaire d’apport énergétique dans le but de passer dans une catégorie de poids inférieure représente une situation à risque. Il faut dans ce cas veiller à ce que les apports en vitamine B6 soient suffisants afin de couvrir les besoins réels du sportif [6]. Cependant, bien que les enquêtes alimentaires soient parfois contradictoires, il semble tout de même que le statut nutritionnel vitaminique du sportif est globalement satisfaisant, et ce en l’absence de toute supplémentation systématique [7].

À retenir

Rien ne permet de penser que les apports en vitamines hydrosolubles du sportif nécessitent une surveillance particulière et attentive, ou une supplémentation pour couvrir les besoins. D’une manière générale, les vitamines sont retrouvées en abondance dans les légumes et les fruits frais, mais aussi dans de nombreuses céréales. En l’absence de déséquilibre majeur de la balance énergétique, les besoins en vitamines hydrosolubles du groupe B sont largement couverts par une alimentation équilibrée et variée. À cet égard, les sportifs concourant dans des sports à catégories de poids et se soumettant volontairement à des régimes restrictifs pour entrer dans une classe de poids inférieure, ou ceux limitant leurs apports alimentaires pour des raisons esthétiques, présentent un risque de perturbation du statut vitaminique qui nécessite une surveillance.

Bibliographie

1. Anderson RA . Chromium, glucose intolerance and diabetes . J. Am. Coll. Nutr. 1998 ; 17 : 548 – 55 .

2. Apports Nutritionnels Conseillés pour la population française . Éditions Tec et Doc Lavoisier, Paris, 2001.

3. Belko AZ . Vitamins and exercise – an update . Med. Sci. Sports Exerc. 1987 ; 19 : S191 – 6 .

4. Belko AZ , Obarzanek E , Roach R , et al. Effects of aerobic exercise and weight loss on ribofl avin requirements of moderately obese, marginally deficient young women . Am. J. Clin. Nutr. 1984 ; 40 : 553 – 61

5. Casoni I , Guglielmini C , Graziano L , et al. Changes of magnesium concentrations in endurance athletes . Int. J. Sports Med. 1990 ; 11 : 234 – 7 .

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8. Guilland JC . Effets des vitamines sur la performance . Nutrition et Sport . Paris : Masson ; 1990 97-105 .

9. Hallmark MA , Reynolds TH , De Souza CA , et al. Effects of chromium and resistive training on muscle strength and body composition . Med. Sci. Sports Exerc. 1996 ; 28 : 139 – 44 .

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11. Manore MM . Effect of physical activity on thiamine, ribofl avin, and vitamin B-6 requirements . Am. J. Clin. Nutr. 2000 ; 72 : S598 – 606 .

12. Suboticanec K , Stavljenic A , Schalch W , Buzina R . Effects of pyridoxine and ribofl avin supplementation on physical fi tness in young adolescents . Int. J. Vitam. Nutr. Res. 1990 ; 60 : 81 – 8 .

13. van der Beek EJ , van Dokkum W , Wedel M , et al. Thiamin, ribofl avin and vitamin B6: impact of restricted intake on physical performance in man . Am. J. Clin. Nutr. 1994 ; 13 : 629 – 40 .

14. Wood B , Gusbers A , Goode A , et al. A study of partial thiamin restriction in human volunteers . Am. J. Clin. Nutr. 1980 ; 33 : 848 – 61 .

Vous venez de lire le chapitre 6 sur Vitamines, minéraux, oligoéléments et sports de l’ouvrage Nutrition du sportif  (S’ouvre dans une nouvelle fenêtre)coordonné par X. Bigard, C.-Y. Guezennec

X. Bigard, professeur agrégé du Val-de-Grâce, physiologiste, nutritionniste, chercheur en nutrition du sportif et conseiller scientifique, Agence française de lutte contre le dopage, Paris.

C-Y. Guezennec, professeur agrégé du Val-de-Grâce, physiologiste, nutritionniste, centre hospitalier Saint-Jean, Perpignan.

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