UV_304_DIET_EXERCICE_PHYSIO_DIGEST
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DIETETIQUE EXERCICE UV 304 PHYSIOLOGIE DIGESTIVE P. PILARDEAU 1 Le tractus digestif dans son ensemble est particulièrement sensible aux effets de l’exercice physique, tant sur le plan de ses sécrétions que sur celui de sa physiologie. Son intégrité sera parfois mis en danger lors des exercices prolongés et intenses, mais toute activité motrice agit directement ou indirectement sur ce système complexe en modifiant sa mécanique, ses capacités digestives et ses possibilités d’absorption. I - PHYSIOLOGIE BUCCALE 1.1 Sécrétion salivaire La salive est produite par les glandes sublinguales, sous-maxillaires et parotides. Le débit journalier est compris entre 1 litre et 0,6 l, dont les 2/3 proviennent des glandes sous-maxillaires. Le débit est stimulé par la mastication et la succion. Le débit peut ainsi atteindre 0,3 à 0,5 l/heure pendant les repas et chuter à des valeurs inférieures à 0,01 l/h pendant le sommeil ; La salivation est sous le contrôle des systèmes parasympathiques et sympathiques. Il est également possible que le taux très élevé de catécholamines, notamment pendant l’exercice, puisse moduler le débit salivaire. = La stimulation du système sympathique diminue le débit salivaire et sa composition (riche en mucus et riche en protéines). La salive devient très visqueuse (150 fois plus que de l’eau pure) L’hyposialie provoquée par cette stimulation donne l’impression désagréable d’avoir la bouche sèche et la déglutition difficile. = La stimulation parasympathique provoque une décharge locale d’acétyl choline qui modifie la perméabilité des membranes cellulaires. Le débit salivaire est élevé et la salive très fluide. Plusieurs systèmes peuvent réguler la sécrétion salivaire : + Les propriocepteurs des muscles masticateurs (effet chewing-gum).. + Les récepteurs de l’olfaction (avoir l’eau à la bouche) et de la gustation. Le débit est augmenté par l’ingestion de saccharose ou de citron. + Le stress, à l’origine d’une décharge sympathique locale + Enfin l’audition et la vision sont susceptibles d’engendrer une réponse salivaire. Effets de l’exercice L’exercice est très souvent à l’origine d’une sensation de bouche sèche. Ce phénomène peut être en relation directe avec une hyposialie ou correspondre à une sécheresse buccale par accélération des processus évaporatoires locaux. Les deux cas peuvent se rencontrer lors d’un exercice. Il faut noter que chez l’homme l’hyperthermie ne modifie pas significativement le débit salivaire. La sensation désagréable de bouche sèche correspond dans ce cas, à l’augmentation de l’évaporation entraînée par la polypnée. = Hyposialie vraie Cette diminution du débit des sécrétions salivaires peut avoir des origines différentes suivant qu’elle se produit avant ou pendant l’exercice physique. +Avant l’exercice. Il s’agit d’une hyposialie de stress. Son mécanisme est le résultat d’une augmentation des sécrétions sublinguales et d’une diminution des sécrétions sous 2 maxillaires et parotides. Le phénomène s’accompagne généralement d’une tachycardie et d’une moiteur des paumes. L’origine des cette hyposialie répond à une décharge sympathique inadaptée. Ce type d’hyposialie peut se combattre par : L’utilisation d’une boisson d’attente, présentant toujours le même goût, légèrement acide, faiblement sucrée. La pratique de la sophrologie L’utilisation de chewing-gum, destiné à stimuler le système réflexe parasympathique + Pendant l’exercice, la diminution du débit salivaire répond : = A la stimulation du système sympathique = A la déshydratation = plus faiblement aux catécholamines circulantes. La solution passe nécessairement par la qualité de l’hydratation du sportif. La sensation de bouche sèche, c’est-à-dire de soif est un processus qui apparaît toujours quand le sportif est “ déjà ” déshydraté. C’est donc préalablement qu’il faudra intervenir en proposant systématiquement une hydratation au sujet. = eau fraîche = consommée régulièrement = légèrement acide = utilisée avant la sensation de soif. = Sensation de bouche sèche sans hyposialie Cette sensation a le plus souvent pour origine une très forte évaporation des sécrétions buccales du fait : + De la polypnée + De la sécheresse de l’air inspiré (notamment à la montagne) + L’intoxication tabagique Le traitement est préventif, il doit porter sur : La qualité de l’entraînement (polypnée moins importante) La respiration nasale L’humidification régulière des muqueuses. L’utilisation de chewing-gum = Hypersialie Il s’agit d’un phénomène exceptionnel dans le cadre sportif. L’hypersialie répond soit à une exposition prolongée à l’altitude, soit à des phénomènes pathologiques comme le diabète et l’hypothyroïdie. 3 1.2 Composition salivaire La composition salivaire dépend du type de stimulation et du débit. = L’osmolarité salivaire est très proche de celle du plasma. Elle augmente lors des hyposialies. Le stress et l’exercice augmentent l’osmolarité salivaire = Le pH de la salive est très légèrement acide. Il varie de 6 à 7. L’ingestion d’une solution sucrée est responsable d’une diminution du pH. Le pH salivaire diminue pendant l’exercice du fait de l’augmentation de la sécrétion de lactate et d’une diminution sensible de la sécrétion des bicarbonates. = La salive contient du sodium, du potassium, du chlore, des bicarbonates et du fluor. +Le sodium subit lors de son excrétion une réabsorption du même type que celle décrite pour les cellules sudoripares eccrines. Plus le débit augmente, plus la concentration en sodium est forte (de 25 à 70 mEq/l). Les concentrations de sodium et de chlore diminuent pendant l’exercice + Le potassium est excrété activement. Sa concentration varie de 4 à 5 mEq/l. La concentration de potassium augmente pendant l’exercice (débit salivaire plus faible). + La valeur du fluor salivaire varie entre 0 ,005 et 0,05 ppm. Cette concentration est fonction de la quantité de fluor ionisé contenue dans les dentifrices et les boissons. = Il n’existe pratiquement pas de sécrétion d’hydrates de carbone. = La concentration en lactate salivaire est très proche de celle mesurée dans le plasma. Le lactate salivaire augmente pendant l’exercice en fonction de la lactacidémie = La sueur contient 15 à 50 g/l de protéines + Des mucines de 35 à 60 mg/l en fonction du type de stimulation Le stress, comme l’hyposialie d’exercice sont à l’origine d’une hypersécrétion muqueuse. + Des immunoglobulines (essentiellement des IgA) impliquées dans les mécanismes de défense immunitaire. + Du lysosyme (agent anti-bactérien) et de la lactoferrine, qui jouent un rôle important dans la lutte anti-bactérienne (son mécanisme consiste à priver les micro-organismes de fer). L’exercice prolongé et répété tend à diminuer la sécrétion des agents anti-bactériens salivaires. 4 Les IgA peuvent ainsi être diminuées de 20 à 25%, phénomène favorisant les caries dentaires et les infections bactériennes ou virales locales. + Des enzymes digestives (amylase, lipase, galactosidase...). Leur sécrétion est diminuée pendant l’activité physique + Des lactoperoxydases destinées à lutter contre les processus hyper oxydatifs (intoxication tabagique, exercice prolongé). Il s’agit également de puissants anti-bactériens. = Des hormones + Du cortisol + De la testostérone et des oestrogènes Les concentrations des hormones salivaires suivent celles mesurées dans le plasma 1.3 Digestion buccale Les aliments ingérés sont préalablement mastiqués et imbibés de salive. 1.3.1 Mastication Le système dentaire d’Homo sapiens correspond parfaitement à son régime omnivore, les canines déchirent, les incisives coupent, les molaires broient. Une bonne mastication permet de commencer la digestion des sucres et des lipides, prépare la déglutition et facilite le travail gastrique. 1.3.1 Digestion La digestion buccale concerne l’amidon et les triglycérides. = L’amylase salivaire débute la scission des liaisons en 1-4 de l’amidon. Ses capacités à travailler en milieu acide, lui permettent de prolonger son action dans l’estomac. = La lipase salivaire rompt les liaisons esters des triglycérides et libère quelques acides gras qui joueront un rôle important dans le mécanisme d’ouverture pylorique. 5 II - TRANSIT OESOPHAGIEN 2.1 Physiologie Au repos et en dehors des repas l’œsophage est l’objet d’un péristaltisme automatique, permettant la déglutition salivaire et empêchant les effets de reflux. Il présente à son extrémité inférieure un sphincter appelé cardia, dont le rôle est d’éviter les remontées de liquide acide stomacal. Lors des repas le péristaltisme œsophagien augmente sa fréquence. 2.2 Œsophage et exercice L’exercice ne modifie pas significativement la pression intra œsophagienne, mais peut perturber la régularité du péristaltisme, favorisant ainsi les reflux gastro-œsophagiens. L’exercice intense diminue l’amplitude et la fréquence des ondes œsophagiennes. Le pyrosis (brûlure de l’œsophage liée à un reflux acide), est d’une grande fréquence chez les marathoniens (85% de ces athlètes présentent, ou ont présenté, un pyrosis. La répétition de ce phénomène peut aboutir à l’installation d’une œsophagite susceptible de gêner les entraînements et d’handicaper l’athlète lors de ses compétitions. Le pyrosis est favorisé par : Le type de sport (la course favorise beaucoup plus les pyrosis que le cyclisme). L’état de réplétion gastrique (le jeûne favorise ce processus). Le pH gastrique, (d’autant plus fréquent que le pH est bas). Le niveau d’entraînement est également un facteur important à considérer, les sujets bien entraînés sont moins sujets à ce phénomène. Pendant l’exercice le reflux est favorisé par : Une boisson trop acide Une insuffisance de la vidange gastrique Une absorption massive de liquide Une sécrétion trop importante de VIP (peptide vasopressif intestinal responsable d’une diminution de la pression œsophagienne). La solution nutritionnelle proposée pour régler cette difficulté réside en : = Une alimentation pâteuse ou solide = Un apport de bicarbonates en faible quantité = Le fractionnement de l’alimentation 6 III - PHYSIOLOGIE GASTRIQUE L’estomac joue un rôle essentiel de régulateur du bol alimentaire et de préparation des aliments en vue de leur digestion et de leur absorption intestinale. 3.1 Motricité gastrique A jeun l’estomac est au repos et son sphincter (le pylore) est ouvert. Quelques minutes après la première déglutition, le pylore se ferme et le péristaltisme apparaît. Ces contractions, 2 à 3/min, naissent de l’antre et se déplace le long des parois en augmentant leur amplitude. La motricité gastrique a pour objet de mélanger les aliments aux sécrétions pariétales et d’assurer un broyage mécanique des aliments ingérés. 3.2 Digestion gastrique La digestion enzymatique et chimique de l’estomac est assurée par diverses substances sécrétées par les cellules pariétales. 3.2.1 Acide chlorhydrique La sécrétion acide provient des cellules pariétales. Elle abaisse fortement le pH du contenu stomacal (pH compris entre 2 et 3). Le débit sécrétoire varie de 1 ml/min à distance des repas pour atteindre 10 ml/min lors de la digestion. Cette sécrétion est sous la régulation du système nerveux et de diverses hormones (acétyl choline, gastrine, histamine). Ces hormones stimulent, via l’AMPc une pompe à protons (H-K-ATPase) L’acide chlorhydrique a pour fonction de dénaturer les protéines, d’aider à l‘hydrolyse des hydrates de carbone et de solubiliser une partie des structures fibreuses ingérées. L’estomac sécrète également du mucus et du bicarbonate. Ces deux substances couvrent les parois de l’estomac et les protègent ainsi des effets de l’acidité. Le débit de bicarbonate varie de 0,5 à 1 ml/min en fonction du remplissage gastrique. La sécrétion d’HCl est stimulée par : L’activation de l’hypothalamus, via le système pneumogastrique (l’odeur ou la vue peut multiplier le débit par 5 ou 6). La distension antrale Les hormones duodénales (CCKPZ) La gastrine (effet retour) La quantité de protéines contenues dans l’estomac (la sécrétion d’HCl est directement proportionnelle au contenu protéique). Le stress. HCl et exercice physique La sécrétion d’acide chlorhydrique est plus importante au repos que pendant un exercice physique. Pour une sécrétion basale d’environ 200 ml/h, on trouve des valeurs proches de 100 ml/h pendant la pratique sportive. L’importance de cette sécrétion est cependant modulée par la composition de la boisson d’effort. Au repos, comme à l’exercice, l’absorption de glucose augmente le débit sécrétoire. Cette diminution des sécrétions acide peut être mise à profit chez les sédentaires stressés présentant des gastralgies. La pratique régulière d’un exercice physique aura ainsi pour effet de détresser le sujet et de diminuer ses sécrétion pendant la durée de l’exercice. 7 3.2.2 Pepsine La pepsine est une enzyme protéolytique libérée dans l’estomac sous forme de pepsinogène par les cellules principales. L’activation du pepsinogène en pepsine est réalisée par l’acidité locale. Son activité protéolytique s’exerce essentiellement au niveau des acides aminés aromatiques. Elle joue également un rôle de solubilisation des enveloppes fibreuses La sécrétion de pepsinogène augmente lors de la phase postprandiale du fait de la dilatation antrale et de la stimulation du pneumogastrique. . 3.2.3 Gastrine La gastrine est sécrétée par les cellules endocrines de la muqueuse antrale. Cette sécrétion est stimulée par la présence de protéines dans l’estomac, l’alcalinité et surtout le pneumogastrique. Elle est inhibée par la somatostatine et les prostaglandines. Son action principale est de stimuler la sécrétion d’acide chlorhydrique. La sécrétion de gastrine reste stable pendant l’exercice physique. 3.2.4 Facteur intrinsèque Le facteur intrinsèque est une glycoprotéine chargée de capter la vitamine B12 en vue de son absorption iléale. Il est sécrété par les cellules pariétales du fundus à des doses très supérieures aux besoins. Sa synthèse, et sa libération dans l’estomac sont stimulées par la gastrine Parasympathique Distension antrale ++ Cardia HCl ++ Antre ++ Cellules endocrines entrales Gastrine ++ Protéines Pepsinogène ++ +++ Pepsine HCl Fundus Cellules principales CCKPZ Pylore Duodénum Facteur intrinsèque Cellules pariétales du fundus Schématisation des sécrétions gastriques et de leurs stimulations. 8 3.3 Digestion gastrique 3.3.1 Digestion des sucres Les sucres simples ne sont pas modifiés lors de leur passage stomacal L’amidon et les traces de glycogène alimentaire sont eux, hydrolysés en partie sous l’action de l’amylase salivaire qui imprègne le bol alimentaire. Cette hydrolyse porte sur les liaisons 1-4, elle est poursuivie jusqu'à la dénaturation complète de l’alpha amylase par l’acide gastrique. Le lactose contenu dans les yoghourts est en partie dégradé par la lactase contenue dans cet aliment. Après digestion gastrique l’estomac contient : des sucres simples du maltose et des dextrines, ainsi que des diholosides (saccharose, fructose, lactose). . 3.3.2 Digestion des lipides L’activité lipasique salivaire se poursuit jusqu'à dégradation de la lipase salivaire. Le lait frais non stérilisé contient une lipase très active qui continue son action dans l’estomac. Après digestion gastrique on trouve dans l’estomac : des triglycérides, quelques diglycérides et quelques acides gras libres résultant de l’hydrolyse des liaisons esters. 3.3.3 Digestion des protéines L’hydrolyse des protéines est réalisée par la pepsine, endopeptidase coupant les liaisons peptidiques situées au niveau des acides aminés aromatiques. Cette première hydrolyse aboutit à la formation de peptides présentant des acides aminés aromatiques à leurs extrémités. 3.4 Vidange gastrique La vidange gastrique est un phénomène qui présente une très grande importance dans le domaine de l’alimentation percompétitive. De la rapidité de cette évacuation dépendra la vitesse avec laquelle les substances ingérées seront absorbées et mises à disposition du métabolisme musculaire La vitesse avec laquelle s’effectue cette vidange dépend : Du volume ingéré Du pH des aliments De la forme solide ou liquide des aliments De la température du bol gastrique De l’osmolarité du contenu gastrique De la composition du bol alimentaire De la concentration calorique stomacale A distance d’un repas, le pylore est largement ouvert. L’ingestion d’un aliment ou d’un liquide provoque dans les minutes qui suivent : = Le passage direct d’une partie de l’ingestat dans le deuxième duodénum = La fermeture du sphincter pylorique 3.4.1 Volume ingéré La vitesse d’évacuation du contenu gastrique dépend du volume ingéré. Plus ce volume est important, plus la vitesse d’évacuation est grande. On considère que la moitié de la quantité ingérée 9 (lors de la première ingestion, donc quand le pylore est largement ouvert).est évacuée dans les dix premières minutes. Le reste s’évacue plus lentement en fonction des paramètres analysés au niveau du deuxième duodénum. La vitesse d’évacuation est également liée à l’état de relaxation du pylore, contrôlée par le pneumogastrique. Le volume ingéré provoque une réponse immédiate des pressorécepteurs intragastriques. La vitesse maximale de vidange de l’eau, au repos, se situe entre 900 et 1200 ml/h, soit 15 à 20 ml/min. Volume de l’ingestat et exercice physique A l’inverse de ce qui est observé au repos, la vidange gastrique pendant l’exercice, après ingestion d’eau, est d’autant plus rapide que les volumes ingérés sont faibles. 3.4.2 pH des aliments La vidange gastrique est plus rapide quand le pH est acide. = Lors de la première ingestion, ce n’est pas le pH gastrique qui est pris en compte, mais celui de la boisson ou de l’aliment ingéré. = Ultérieurement, c’est le pH du bol alimentaire stomacal qui est pris en considération. Celui-ci est directement en rapport avec l’acide chlorhydrique sécrété par la muqueuse. pH de la boisson et exercice physique Lors de la pratique sportive, les boissons proposées seront toujours légèrement acidulées (citron ou orange). 3.4.3 De la forme solide ou liquide des aliments Les aliments liquides, ou faiblement pâteux sont évacués plus rapidement que les ingestats solides. Lors de la pratique du cyclisme, les aliments solides sont, à l’opposé, évacués plus rapidement que les boissons. 3.4.4Température du bol gastrique La température joue un rôle essentiel dans l’évacuation du contenu gastrique. Les boissons froides (< 5°C) restent dans l’estomac le temps de se réchauffer. Les tisanes, ou les boissons chaudes, devront être rafraîchies pour pouvoir franchir la barrière pylorique. La température optimale d’ouverture se situe vers 37°C. Température de la boisson et exercice physique Lors de la pratique sportive on proposera au sujet des boissons fraîches, afin de diminuer leur température centrale. Pour ne pas freiner l’évacuation gastrique la température de ces boissons sera située en 12 et 15°C. 10 3.4.5 Osmolarité du contenu gastrique Les solutions isotoniques au plasma (300 à 310 mOsm/l, sont celles qui sont évacuées le plus rapidement. Si les solutions hypotoniques ne font que retarder la vidange gastrique, les solutés hypertoniques agissent sur la motricité intestinale en l’accélérant (risque de diarrhée). A osmolarité égale, les solutions salines sont évacuées plus vites que les solutions sucrées. Il semble que le facteur “ osmolarité ” passe au second plan par rapport au contenu calorique gastrique. Osmolarité de la boisson et exercice physique Pendant un exercice d’intensité comprise entre 50 et 75% de la VO2 max, la vidange gastrique de l’eau pure est plus rapide qu’au repos. Si l’exercice est plus intense cette vitesse tend à retrouver sa valeur initiale. Les boissons proposées seront toujours hypotoniques pour deux raisons : = Faciliter l’évacuation gastrique = Réhydrater le sportif (seules les solutions hypotoniques sont susceptibles de réhydrater). 3.4.6 Composition de la boisson La composition de la boisson joue un rôle très important dans la rapidité d’ouverture du pylore. Hydrates de carbone La concentration en sucre est un paramètre important de la vidange gastrique. Au delà de 25 g/l, l’évacuation gastrique est significativement ralentie. Pour cette raison, une boisson contenant 10% de polymères de glucose délivre significativement moins d’hydrates de carbone à l’organisme qu’une solution contenant seulement 7% de ce polymère. On a ainsi montré que la vidange gastrique avec de l’eau pure était 39% plus rapide qu’avec une solution de sucre à 45 g /l. Le type de sucre est également susceptible de jouer sur la vitesse de vidange stomacale (sucres simples, dextrines, maltose, amidon...). Les polymères présentent l’avantage d’augmenter faiblement l’osmolarité de la boisson. On a ainsi montré que deux solutions contenant la même quantité de glucose, mais présentées sous forme moléculaire ou polymérique, n’agissaient pas de façon identique sur la vidange gastrique. Deux solutions contenant pour la première 5% de glucose polymérisé et pour la seconde 5% de glucose, délivrent respectivement 16 g et 12 g de glucides. La solution polymérisée délivre 33% d’hydrates de carbone en plus et 69% de liquide supplémentaire à l’intestin. Hydrates de carbone et exercice L’eau pure est plus rapidement évacuée qu’une boisson sucrée. Ce phénomène est particulièrement sensible si la concentration en hydrates de carbone dépasse 10% Au delà de cette valeur, le risque de déshydratation est augmenté de même que celui d’hyperthermie maligne. A osmolarité égale, les boissons contenant du fructose freinent significativement moins la vitesse de vidange gastrique que celles contenant du glucose. Ce mécanisme est en rapport avec la sensibilité moins grande des osmorécepteurs duodénaux pour ce sucre. 11 Il est préférable d’apporter les hydrates de carbone sous forme polymérisée = Moins grande osmolarité (possibilité d’ajouter du sel) = Pas de goût sucré (désagréable pendant une compétition, surtout en cas d’hyposialie) = Meilleurs apports hydriques et hydrocarbonés Protéines La qualité des protéines ou des acides aminés libérés ne joue pas de rôle sur la fonction pylorique. Seul paramètre à prendre en compte, la quantité d’acides aminés libérés par la pepsine (susceptible d’augmenter l’osmolarité). Lipides Les lipides, quelle que soit leur origine (animale ou végétale), ralentissent la vidange gastrique. Les acides gras à chaîne courte (<10 carbones) sont de puissants freinateurs de l’évacuation stomacale. 3.4.7 Concentration calorique stomacale La vidange gastrique est plus rapide pour les concentrations caloriques basses. A tonicité égale, une solution saline est évacuée plus vite qu’une solution sucrée. Des solutions isocaloriques, isovolumiques et isotoniques de glucides, lipides ou protéines sont évacuées de l’estomac dans des temps équivalents. On a pu évaluer que le débit calorique maximal se situait vers 2, 2 Cal/min et ce, quelle que soit la concentration calorique du contenu gastrique. Cependant, lors de la première ingestion, et compte tenu de la béance pylorique, on peut observer des vitesses de l’ordre de 4,5 Cal/min. Cette valeur diminue très rapidement dans les minutes suivantes. Concentration calorique de la boisson et exercice physique Lors de la pratique sportive, il est facile de calculer le débit calorique maximal pour une heure ainsi que la concentration maximale en hydrates de carbone. Si l’on prend 2 Cal/min, comme valeur de référence nous obtenons un débit horaire de 120 Cal/h. Pour une valeur calorique de 4 Cal/g, cela donne 30 g/l., soit moins de 8 morceaux de sucre de taille N° 4. Si l’on souhaite conserver un espace osmotique pour l’apport salé, on apportera ces hydrates de carbone sous forme de polymères glucosés. 3.5 Vidange gastrique et exercice physique Lors de l’exercice la vidange gastrique est fonction de : = L’intensité de l’exercice = Le type d’exercice 3.5.1 Intensité de l’exercice Si l’intensité de l’exercice physique ne dépasse pas 75% de la VO2 max, la vidange gastrique n’est pas significativement modifiée. Au delà de cette valeur, la très forte stimulation du système sympathique, la libération des catécholamines dans la circulation et l’augmentation de la 12 concentration des bêta endorphines plasmatiques freinent la relaxation sphinctérienne. Ce phénomène est d’autant plus important que l’exercice est réalisé en ambiance chaude. 3.5.2 Type d’exercice A intensité d’exercice équivalente, la vidange gastrique est d’autant plus rapide que la pratique est intermittente Des exercices réalisés sur bicyclette diminuent la vitesse d’évacuation gastrique. A intensité égale la vitesse de vidange du contenu stomacal est plus lente chez le cycliste que chez le coureur. Dans le cas particulier du cyclisme, il semble qu’une alimentation semi-pâteuse ou solide soit plus rapidement évacuée que les boissons.. 13 IV - PHYSIOLOGIE INTESTINALE Lors de l’exercice, l’intestin est soumis à un double stress, mécanique et ischémique. Trente à trente cinq pour cent des athlètes pratiquant la course à pied , le cyclisme, l’aviron ou toute autre activité physique prolongée présentent des troubles intestinaux à type de crampes, flatulences, diarrhées... 4.1 Physiologie duodénale Le duodénum répond à deux stimuli : La distension lors de la première vidange gastrique La présence dans le bol alimentaire d’acides gras libres. Ces deux stimulations sont à l’origine de la sécrétion de CCKPZ qui stimule à son tour : = La sécrétion de la lipase, de la colipase et des phospholipases pancréatiques = La sécrétion d’acide chlorhydrique stomacal. 4. 2 Transit intestinal 4.2.1 Motricité La motricité de l’intestin grêle résulte de deux types de mouvements, le péristaltisme responsable de la progression des aliments et le brassage fait de contractions qui contribuent au mélange des aliments et des sucs digestifs mais aussi à l’absorption des aliments. Ce double mécanisme est sous la dépendance de plexus nerveux (Meissner, Auerbach), et du glucagon. = Le système sympathique est freinateur et le système parasympathique activateur. = Le glucagon diminue le péristaltisme intestinal. Après l’absorption d’une alimentation semi-liquide le jéjunum est franchi en ½ à 2 heures et l’iléon entre 3 et 4 heures. La motricité colique est augmentée par la composition de l’ingestat (fibres, minéraux, substances susceptibles de fermenter...). Il est freiné par la chute de l’insuline et la libération de peptides pancréatiques. Motricité et pratique sportive Au niveau du duodénum, la contractilité est augmentée lors des exercices intenses Au niveau grêlique, l’exercice prolongé et suffisamment intense diminue la fréquence de l’onde péristaltique Au niveau colique, l’exercice est responsable d’une diminution du péristaltisme colique 4.2.2 Transit intestinal La durée du transit est variable d’un sujet à l’autre, pouvant passer de 4 heures à plus de 72 heures. Il est fonction du type de l’alimentation et de l’état plus ou moins important de sédentarité. 14 Transit et exercice physique L’exercice physique tend à accélérer sensiblement le transit. (20 à 25% en moins), et à augmenter le nombre de selles (1 à 2/j, pour seulement 1 chez le sédentaire). Le poids des sels est également plus important chez les sportifs. Ce phénomène est en rapport avec la plus grande desquamation intestinale due aux contraintes mécaniques et ischémiques. Au niveau du duodénum dont la contractilité peut être augmentée lors des exercices intenses. L’absence de relaxation de cette partie de l’intestin provoque une augmentation des contractions antrales, freinant ainsi l’ouverture pylorique. Au niveau grêlique, l’exercice prolongé et suffisamment intense diminue la progression du bol alimentaire. Ce phénomène est directement en rapport avec la diminution de la fréquence de l’onde péristaltique. Le transit grêlique peut ainsi être augmenté de 45 minutes. Lors des exercices de faible intensité, même très prolongés, ce phénomène n’est pas observable. Chez les sportives, la durée du transit est allongée pendant la phase lutéale. Cette donnée est à prendre en compte dans la programmation des entraînements. Au niveau colique, l’exercice est responsable d’une diminution du péristaltisme colique et, de façon paradoxale d’une accélération du transit des matières fécales, contrairement à la sédentarité accusée à juste raison de provoquer des constipations. L’exercice responsable d’une hyperthermie, et donc d’une déshydratation, accélèrent les phénomènes de réabsorption colique (l’eau est réabsorbée à ce niveau par simple gradient de concentration). A ce niveau la vitesse de transit se trouve également influencée par : = Le volume d’eau réabsorbé. Pendant l’exercice, la déshydratation est responsable d’une importante réabsorption colique. = L’augmentation de la kaliémie (la libération de potassium dans le côlon accélère le transit. = L’utilisation de boissons bicarbonatées. = L’ammoniaque (augmentée pendant les exercices épuisants) freine la motricité colique. L’ensemble des interactions susceptibles d’interférer sur la vitesse du transit intestinal fait qu’il est impossible de globaliser les données pour proposer une réponse univoque. La vitesse du transit intestinal chez des sportifs s’entraînant journellement est fonction : = De l’intensité et de la durée de l’exercice = Du type de boisson utilisé (bicarbonate, potassium, osmolarité, température...) = De la chaleur ambiante et de la qualité de la réhydratation. = De l’importance des stimuli nerveux d’origine sympathique. Chaque cas doit donc faire l’objet d’une étude individuelle, seule capable de régler les problèmes digestifs. De manière globale, l’exercice diminue les phénomènes de réabsorption colique et freine le péristaltisme. Cette relaxation colique (sous dépendance sympathique) facilite le passage des matières fécales du côlon vers le rectum et déclenche l’envie de déféquer. Cette réaction est d’autant plus vive 15 que le sportif consomme de grandes quantités d’eau et de fibres. Très volontiers végétariens, les marathoniens s’exposent ainsi à des phénomènes diarrhéiques ou d’urgence défécatoire. Ce mécanisme peut être potentialisé par une diminution de la tension du sphincter anal secondaire à l’augmentation du VIP. Pour limiter les inconvénients secondaires à l’accélération du transit et à l’augmentation du nombre des sels, le sportif pratiquant des activités de longue durée devra se soumettre à quelques règles hygiéno-diététiques simples : = Limiter l’apport en fibres les jours précédant la compétition. = S’abstenir de boissons riches en bicarbonate ou en potassium. = Ne pas ingérer de grandes quantités d’eau pure = Ne pas boire de l’eau glacée. = Ne pas consommer de substances non dégradables par l’intestin comme les polymères de fructose (artichauts, salsifis, topinambours...). 4.3 Digestion colique 4.3.1 Hydrates de carbone L’amidon est hydrolysé par l’alpha amylase et l’enzyme débranchante produites par le pancréas. Les diolosides sont scindés par des enzymes de la barrière en brosse (saccharase-isomaltase, galactosidase, tréhalase...). L’exercice physique ne modifie pas leur vitesse d’hydrolyse mais peut ralentir leur absorption qui sera néanmoins complète. 4.3.2 Lipides L’activité physique ne modifie pas sensiblement la digestion des lipides. On rappellera que l’ingestion de triglycérides pendant la compétition peut freiner de manière importante l’ouverture pylorique. Sur un plan pratique, il est inutile de proposer une alimentation contenant des lipides pendant la compétition. 4.3.3. Protéines Les protéines, déjà dégradées en partie au niveau de l’estomac sont scindées en acides aminés par les enzymes pancréatiques (trypsine, chymotrypsine, élastase..) et par les exopeptidases de la barrière en brosse (carboxypeptidase, aminopeptidase). L’ingestion de protéines ou d’acides aminés ne présentant aucun intérêt pendant l’activité physique, on s’abstiendra de proposer ces produits aux sportifs dans les boissons de compétition ou lors des entraînements en salle. 16 V PANCREAS ET EXERCICE PHYSIQUE 5.1 Pancréas endocrine Les sécrétions endocrines du pancréas sont sous la dépendance de la glycémie. Les hypoglycémies provoquent une sécrétion de glucagon, et inversement les hyperglycémies stimulent la synthèse et la libération d’insuline. Pendant l’exercice physique la glycémie augmente très légèrement par rapport à sa valeur basale du fait de la libération de glucose hépatique (néoglucogenèse et glycogénolyse). Cette augmentation sensible de la glycémie ne peut cependant pas stimuler la libération d’insuline qui se trouve totalement bloquée par les catécholamines circulantes, provoquant un effondrement des valeurs plasmatiques d’insuline. Dans le cas où les catécholamines tardent à augmenter leur valeur plasmatique (sujets non entraînés), la sécrétion d’insuline n’est pas inhibée, la valeur plasmatique est inchangée ce qui peut provoquer rapidement une hypoglycémie sévère. Certains cas de surentraînement sont le fait d’un “ non blocage ” du pancréas par les catécholamines. Dans ce cas l’insuline peut ne pas baisser son taux plasmatique et gêner le sportif dans son effort. Il n’a pas été constaté d’hypoglycémie chez ces sportifs lors de leur compétition. Pancréas endocrine exercice physique L’exercice physique provoque une diminution très importante de l’insulinémie L’exercice physique ne provoque pas de sécrétion significative de glucagon. 5.2 Pancréas exocrine Les sécrétions pancréatiques représentent un volume moyen de 2,5l/24 h. La concentration de bicarbonate contenue dans le liquide pancréatique dépend essentiellement du débit liquidien. Elle augmente avec le débit (de 40 à 145 mEq/l). Lors des phases digestives le débit est très important. Pendant l’exercice physique, la chute des sécrétions pancréatiques exocrines diminue la libération des bicarbonates. Les enzymes pancréatiques sont sécrétées sous forme active (amylase, lipase, ribonucléase) ou plus souvent sous forme inactive (pro colipase, trypsinogène, chymotrypsinogène, pro élastase, prophospholipase). Les sécrétions exocrines pancréatiques sont stimulées par : = Le nerf vague = La CCKPZ Ces mêmes sécrétions sont inhibées par : = Les endorphines circulantes = La neurotensine Pancréas exocrine et exercice physique Pendant la pratique sportive les sécrétions exocrines du pancréas sont inhibées du fait de la forte stimulation sympathique et de la libération des endorphines. 17 VI FOIE ET EXERCICE PHYSIQUE La principale fonction exocrine du foie concerne la synthèse et la libération des sels biliaires dans le tube digestif. Les acides biliaires (cholique et désoxycholique) sous leur forme libre ou conjuguée à de la taurine ou à de la glycine, permettent d’abaisser la tension superficielle des micelles intestinales, favorisant ainsi la fixation de la colipase et l’action de la lipase. Les acides biliaires sont synthétisés dans les hépatocytes à partir du cholestérol. Ils sont excrétés, via les canaux biliaires dans le deuxième duodénum, et réabsorbés en presque totalité (98 à 99%) au niveau de l’iléon. Les sels biliaires réabsorbés gagnent le foie où ils participent à nouveau au pool des acides biliaires. Le contrôle de leur sécrétion est assuré par un double rétrocontrôle portant sur la 7 alpha hydroxylase mais aussi sur la HMG CoA réductase (enzyme clé de la synthèse du cholestérol. HMG CoA réductase HMG Mévalonate 7 alpha hydroxylase Cholestérol Sels biliaires Toute augmentation des sels biliaires tend donc à freiner la synthèse du cholestérol. Les régimes riches en fibres, conseillés pour limiter les apports caloriques peuvent ainsi présenter un effet pervers sur la synthèse du cholestérol. La diminution de la réabsorption iléale des sels biliaires, diminue le pool hépatique et active ainsi la synthèse du cholestérol. Sels biliaires et activité physique = Exercice physique La synthèse des acides biliaires n’est pas modifiée significativement pendant l’exercice physique. Cependant, les régimes végétariens souvent associés à des activités sportives à haut pouvoir oxydatif, comme le marathon, placent donc le sportif dans une situation métabolique délicate (augmentation de la cholestérolémie, hyperoxydation). = Entraînement L’entraînement régulier diminue significativement l’excrétion fécale des acides biliaires. Ce phénomène pourrait avoir pour origine une dilution plus importante compte tenu du plus grand volume des matières fécales. Sachant que les sels biliaires jouent un rôle important dans le risque de voir se développer un cancer du côlon, on peut penser que le sportif se trouve ainsi relativement “ protégé ” des atteintes tumorales coliques. 18 VII VASCULARISATION DU TRACTUS DIGESTIF PENDANT L’EXERCICE Pendant l’exercice physique les masses liquidiennes sont distribuées en priorité aux muscles actifs et au tissu cutané pour favoriser la régulation thermique. Ce déplacement massif d’eau vers d’autres territoires est à l’origine d’une spoliation hydrique du système vasculaire en charge du tractus digestif. Cette restriction drastique de la vascularisation est à l’origine de lésions ischémiques et de troubles de l’absorption. 7.1 Ischémie L’ischémie est le résultat de la diminution du flux vasculaire local. 7.1.1 Estomac La restriction vasculaire de l’estomac peut atteindre 70% de sa valeur basale. La diminution est principalement observée au niveau des muqueuses antrales et fundiques. Les cellules antrales sont les plus sensibles à cette diminution de la vascularisation. L’exercice physique prolongé et intense est responsable de macro lésions gastriques du même type que celles observées lors des phénomènes de stress. Cliniquement il s’agit de lésions punctiformes de quelques millimètres de diamètre. L’étiologie de ces lésions est double : = D’une part une diminution de la rétro diffusion des ions H+ sécrétés, du fait d’une moins bonne circulation locale. = D’autre part l’ischémie gastrique induite par la restriction du flux vasculaire, potentialisée par la déshydratation du sujet.. La chute du pH local aggrave la situation en diminuant la vitesse de circulation locale des hématies (< 75% de la vitesse initiale), de même que l’utilisation de boissons trop acides. Plusieurs solutions peuvent être proposées aux sportifs pour limiter cet état : = Ne pas attendre la déshydratation pour conserver un volume plasmatique suffisant. = Consommer des doses très faibles de bicarbonate = Limiter l’acidité de la boisson de compétition = Limiter l’utilisation des anti-inflammatoires lors des traumatismes sportifs = Améliorer l’entraînement pour éviter l’hyperthermie. 7.1.2 Foie Lors de l’exercice le débit circulatoire hépatique diminue du fait de la redistribution des masses liquidiennes. Le débit basal est de 1,5 ml/min, il peut chuter à 0,3 l/min lors des exercices intenses et prolongés. Cette diminution du débit ne permet pas d’augmenter la captation de l’ammoniaque plasmatique malgré l’augmentation de sa concentration plasmatique. La fonction d’épuration du foie reste cependant suffisante pour assurer la détoxification de la bilirubine et l’extraction de l’azote plasmatique. 19 7.1.3 Intestin L’hypoxie intestinale d’effort résulte de la vasoconstriction locale induite par la forte stimulation du système sympathique. La diminution du flux cœliaque peut atteindre 60 à 70% de celui de repos. Ce phénomène est potentialisé par la déshydratation (augmentation de la viscosité sanguine, l’hypoglycémie, les catécholamines). Lors des phénomènes d’hyperthermie maligne, le débit peut être pratiquement nul. L’hypoxie mésentérique est à l’origine : = De violentes douleurs intestinales = De diarrhées = d’hémorragies digestives Une heure après l’arrêt d’un marathon, on trouve encore des restrictions de plus de la moitié du flux mésentérique basal. La revascularisation du mésentère dans les heures qui suivent l’arrêt de l’activité sportive est à l’origine de saignements au niveau des lésions nécrosantes. Ce phénomène connu sous le nom “ d’ischémie/reperfusion ” est à l’origine du sang retrouvé dans les selles chez plus de 20% des marathoniens. Les conseils à donner à ces sportifs sont identiques à ceux donnés pour l’ischémie gastrique. 20
