Comprendre la répartition et l'utilisation des substarts énergétiques à l'entraînement

Comprendre l’utilisation et la répartition des substrats énergétiques à l’entraînement

L’organisme n’utilise jamais un seul substrat énergétique isolément. À chaque instant, la production d’ATP repose sur une contribution simultanée des glucides, des lipides et, de façon marginale, des acides aminés. La proportion relative de ces substrats dépend principalement de l’intensité de l’exercice, de sa durée et du niveau d’entraînement.

Le modèle du crossover décrit par Brooks et Mercier en 1994 montre qu’à mesure que l’intensité augmente, la contribution relative des glucides à la production d’énergie dépasse celle des lipides. À faible intensité, l’oxydation lipidique prédomine. Lorsque l’intensité se rapproche du seuil ventilatoire, l’utilisation du glycogène musculaire devient majoritaire car la production d’ATP via la glycolyse est plus rapide.

Ce phénomène peut être objectivé par le quotient respiratoire mesuré en calorimétrie indirecte. Un RER proche de 0,70 traduit une oxydation lipidique prédominante. Un RER proche de 1,00 indique une oxydation glucidique majoritaire. Chez un sujet non entraîné, le point de bascule vers la dominance glucidique survient à une intensité plus faible que chez un athlète entraîné en endurance.

L’entraînement d’endurance induit des adaptations mitochondriales majeures. L’augmentation de la biogenèse mitochondriale via l’activation de PGC 1 alpha améliore l’activité des enzymes oxydatives telles que la citrate synthase et la bêta hydroxyacyl CoA déshydrogénase. Ces adaptations permettent une utilisation accrue des acides gras à intensité modérée et une épargne relative du glycogène, comme démontré par Holloszy dès les années 1960 puis confirmé par Coyle et al. en 1997.

La flexibilité métabolique est un autre élément clé. Elle correspond à la capacité à moduler rapidement l’utilisation des substrats en fonction de la disponibilité énergétique et de l’intensité de l’effort. Une altération de cette flexibilité est observée chez les sujets sédentaires et insulinorésistants, ce qui limite l’oxydation lipidique malgré un environnement énergétique favorable.

Ces mécanismes ont des implications directes sur la planification de l’entraînement. Travailler exclusivement à haute intensité favorise la dépendance glucidique. À l’inverse, le développement de la capacité oxydative nécessite un volume significatif d’efforts à intensité modérée afin de stimuler l’adaptation mitochondriale.

La performance d’endurance n’est donc pas uniquement une question de VO2max. Elle dépend aussi de la capacité à utiliser efficacement les substrats disponibles et à retarder la déplétion glycogénique.

Comprendre la répartition des substrats énergétiques permet d’individualiser la charge d’entraînement, d’optimiser la stratégie nutritionnelle et d’améliorer la performance durable.

Références principales

Brooks GA and Mercier J. Balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise. Journal of Applied Physiology. 1994.

Holloszy JO. Biochemical adaptations in muscle. Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity. Journal of Biological Chemistry. 1967.

Coyle EF et al. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. Journal of Applied Physiology. 1997.