Endocrinologie et exercice physique

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INTRODUCTION
L’activité physique s’accompagne d’une adaptation de diverses activités internes à
l’organisme, dans le but de couvrir les besoins énergétiques et de limiter les modifications
de composition des compartiments liquidiens. Cela implique des régulations à partir des
systèmes nerveux et endocriniens.
La régulation hormonale de l’exercice physique concerne principalement le métabolisme
énergétique et l’équilibre hydro-minéral (qui implique l’aldostérone et l’ADH).
La régulation hormonale du métabolisme énergétique vise à rendre les substrats
énergétiques disponibles et à favoriser leur dégradation pour fournir de l’ATP.
 Phosphagènes : ATP  ADP + P (anaérobie)
 PhosphoCréatine + ADP  Créatine + ATP (anaérobie)
 Glycogène  Glucose  Lactate + ATP (glycogénolyse anaérobie)
cycle de Krebs
 Glycogène  Glucose  Pyruvate --- CO2 + H2O + ATP (glycolyse aérobie)
chaîne respiratoire
Le glycogène provient des réserves musculaires et hépatiques.
cycle de Krebs
 Triglycéride  acide gras --- CO2 + H2O + ATP (lipolyse aérobie)
chaîne respiratoire
Les triglycérides proviennent des réserves musculaires ou des tissus adipeux.
foie
+ cétogenèse : Triglycéride  acide gras  corps cétoniques  cerveau
reins
+ néoglucogenèse : dans le foie, lactate
alanine }  glucose
glycérol
cycle de Krebs
+ protéolyse : protéine  acide aminé --- CO2 + H2O

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La régulation hormonale vise à rendre disponibles les substrats énergétiques. Pour cela,
elle peut agir sur la mobilisation des réserves énergétiques et sur leur utilisation au niveau
des cellules musculaires.
La sécrétion des hormones va varier en relation avec la cinétique d'intervention des voies
métaboliques, ce qui dépend de l'intensité et de la durée de l'effort.
 Courbe : Taux d'énergie fourni en fonction de la durée de l'exercice.
A partir d’un effort d’une durée supérieure à 30 minutes, les réserves de glucose
commencent à diminuer, et la lipolyse cétogenèse prend le relais pour fournir de l’énergie.
La néoglucogenèse complète l’énergie manquante (environ 20%).
La régulation hormonale a très peu d’effets sur des efforts de courte durée.
Par contre, pour des efforts prolongés, l’objectif des régulations hormonales sera de
prolonger l’intervention de la glycolyse en augmentant la disponibilité du glucose, et
d’un autre côté raccourcir le délai d’intervention de la lipolyse, ce qui permettra
d'économiser le glucose.
La régulation hormonale favorise également la récupération après l’effort par la
reconstitution des réserves énergétiques.
Le contrôle hormonal du métabolisme énergétique s’exerce d’une part sur les activités
enzymatiques, d’autre part sur les transports membranaires des substrats énergétiques.
Les hormones impliquées dans le métabolisme énergétique ont leurs récepteurs au niveau
des cellules hépatiques, des cellules adipeuses et des cellules musculaires.
Par les régulations hormonales, la capture de glucose par le muscle peut augmenter de plus
de 20 fois lors d’un effort physique par rapport au repos.
Les études sur les sécrétions hormonales au cours de l’effort donnent souvent des résultats
conflictuels pour des problèmes d'ordre méthodologiques. C’est-à-dire que dans ces études
on mesure les concentrations des hormones dans le sang, hors cette concentration n’est pas
uniquement dépendante de l’exercice physique ; elle varie aussi selon la rapidité du
transport de l’hormone dans le sang, la rapidité de sa sécrétion et de sa dégradation.

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I. LES CATECHOLAMINES
A. NIVEAUX D'ACTION
Les catécholamines regroupent l’adrénaline et la noradrénaline. Ces substances peuvent
être considérées comme des neuromédiateurs du système nerveux végétatif sympathique.
Ce sont aussi des hormones sécrétées au niveau des glandes médullo-surrénales.
La dissociation entre les actions nerveuses et hormonales reste difficile puisque le système
nerveux sympathique contrôle la sécrétion des glandes médullo-surrénales. Par ailleurs, au
niveau de ces glandes, les fibres nerveuses sympathiques peuvent libérer leurs
neuromédiateurs dans les capillaires sanguins. Il semblerait que les sécrétions hormonales
comportent 80% d’adrénaline, donc l’adrénaline représenterait plus un comportement
hormonal et la noradrénaline un comportement nerveux.
Il existe 2 types de récepteurs aux catécholamines :
- des récepteurs α
- des récepteurs β.
Les effets des catécholamines sur une cellule vont dépendre du type de récepteur sur
lequel l’hormone se fixe. On parlera donc d’effets α-adrénergiques ou β-adrénergiques.
Les catécholamines agissent à 4 niveaux :
 Sur les fonctions cardio-vasculaires :
L’adrénaline a surtout une action β-adrénergique au niveau de l’activité cardiaque,
ce qui permet d’augmenter le débit cardiaque par une augmentation de fréquence de
l’activité cardiaque et en augmentant la puissance contractile du myocarde, donc en
augmentant le volume de sang éjecté (volume d’éjection systolique).
En augmentant le débit cardiaque, on augmente les pressions sanguines, ce qui
permet d’augmenter la filtration au niveau des capillaires.
L’adrénaline a également des effets vasculaires : elle peut avoir des effets α-
adrénergiques qui sont de type vasoconstricteur. Cette action se ferait
principalement au niveau des viscères pour l’irrigation (ex : au niveau des reins).
L’adrénaline peut aussi avoir des effets β-adrénergiques qui sont de type
vasodilatateur, notamment au niveau des tissus musculaires.
 Sur les fonctions métaboliques :
Globalement, les catécholamines favorisent le métabolisme énergétique et
l’adrénaline aurait un effet 8 à 10 fois plus important que celui de la noradrénaline.
Les catécholamines favorisent la glycogénolyse au niveau du foie et du muscle.
Elles agissent sur les activités enzymatiques et sur le nombre de transporteurs
membranaires au glucose. On dit que ce sont des hormones hyper-glycémiantes
puisqu’elles ont tendance à augmenter la quantité de glucose dans le sang.

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Les catécholamines favorisent également la lipolyse par leur action sur les tissus
adipeux.
Elles interviennent sur la néoglucogenèse en agissant au niveau du foie, favorisant
l’utilisation du glycérol.
Les catécholamines favorisent la mise en circulation des hématies.
 Sur les propriétés neuromusculaires :
Les catécholamines favoriseraient le transport membranaire des cations, notamment
le calcium et le sodium. Cela permet d’augmenter les forces contractiles pouvant
être développées et le temps pendant lequel elles peuvent être développées.
 Sur les glandes endocrines :
Les catécholamines peuvent favoriser la sécrétion et la libération d’autres hormones
impliquées dans le métabolisme énergétique.
B. REGULATION DES SECRETIONS
4 facteurs permettent d’agir sur les sécrétions :
 La pression artérielle :
La pression artérielle est détectée par des barorécepteurs au niveau des gros
vaisseaux qui renseignent les centres végétatifs.
Dans le cas d’une augmentation de pression artérielle, on observera en conséquence
une diminution d’activité du système sympathique et une augmentation d’activité du
système parasympathique.
Dans le cas d’un effort physique, il existe une légère augmentation de la pression
artérielle. C’est un facteur qui engendrerait une diminution du taux de
catécholamine ; c’est un effet négatif pour l’effort physique car les catécholamines
favorisent le métabolisme énergétique. Heureusement, 3 autres facteurs permettront
de compenser celui-ci.
 La concentration plasmatique de glucose :
On trouve des glucorécepteurs au niveau de l’hypothalamus, mais aussi au niveau
des glandes médullo-surrénales. Quand ces glucorécepteurs détectent une
hypoglycémie, ils vont engendrer une augmentation de la sécrétion des
catécholamines.
Dans le cas de l’effort physique, cela va se produire quand les réserves en glycogène
vont s’épuiser.

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 Les concentrations locales en composés énergétiques :
Au niveau du muscle ou d’autres tissus (ex : tissus nerveux), on peut trouver des
chémorécepteurs qui sont des récepteurs sensibles aux variations chimiques,
notamment à la quantité d’oxygène. Quand il y a diminution locale de ces
composés, il y aura activation des centres nerveux sympathiques qui vont permettre
d’augmenter la sécrétion des catécholamines.
 Le stress physique ou émotionnel :
Les centres végétatifs, dont le sympathique, sont en relation avec d’autres centres
nerveux, notamment ceux impliqués dans les comportements, les humeurs, les
émotions, mais aussi ceux impliqués dans le contrôle moteur des muscles striés
squelettiques.
Pour réaliser une action motrice, les centres moteurs activent les muscles, mais ils
peuvent aussi envoyer directement un message activateur sur les centres végétatifs
sympathiques, ce qui permet d’observer rapidement une augmentation de la
sécrétion des catécholamines lors de l’effort avant qu’il y ait épuisement du glucose.
Cette rapidité de la sécrétion des catécholamines peut être accentuée si l’effort est de
type compétitif puisqu’il y aura un effet du stress émotionnel.
Ces liens entre les centres moteurs et les centres végétatifs se développent dans les phases
d’apprentissage moteur.
C. EVOLUTION DE LA SECRETION PENDANT L’EFFORT
1. SELON LES CARACTERISTIQUES DE L’EFFORT
Pour une intensité ou une puissance donnée d’exercice, la sécrétion des catécholamines
va varier avec la durée de l’exercice.
 Courbe : Effet de la durée de l’effort sur la sécrétion des catécholamines.
La sécrétion des catécholamines augmente dès le début de l’effort.
Au bout de 45 minutes d’effort, elle est multipliée par 4 dans le cas de l’adrénaline, et
multipliée par 2 dans le cas de la noradrénaline.
Si l’exercice se prolonge encore, la sécrétion d’adrénaline va se stabiliser, voire
légèrement diminuer, alors que la sécrétion de noradrénaline va continuer à augmenter.
Pour une même durée d’effort, la sécrétion des catécholamines va varier avec
l’intensité de l’effort.