LES ENJEUX LIES A LA PRATIQUE SPORTIVE DANS LE CADRE DES PATHOLOGIES METABOLIQUES

1. LES ENJEUX LIES A LA PRATIQUE SPORTIVE DANS LE CADRE DES PATHOLOGIES METABOLIQUES D.E.S.S. A.P.A.

2. Importance actuelle des pathologies métaboliques – quelques chiffres • Diabète sucré dans le monde (type I et II): • En 1998, 143 millions de diabétiques • Aujourd'hui: entre 175 et 200 millions • Selon l'OMS, ce chiffre devrait encore plus que doubler pour atteindre 350 millions de personnes en 2025 • En France: • 150 000 diabétiques de type I • 250 000 diabétiques de type II (DNID) traités par insuline, • 1 500 000 DNID sous antidiabétiques oraux, • 300 000 DNID traités par mesures hygiéno-diététiques, • 800 000 diabétiques de type II méconnus et non traités • Car symptomatologie silencieuse

3. Source: Ricordeau P. et al. L'épidémiologie du diabète en France métropolitaine: CNAMTS, Enquête 1999-2000. Diabetes & Metabolism 2000 ; 26 : 11-24 • Une évolution préoccupante: DNID: • La prévalence  de 5 à 6 % par an • + 4,8 % de DNID traités entre période 1994-1999 • Environ 60% présentent une obésité • 53% Hommes - 69% Femmes • Environ 50% souffrent d'une hypertension artérielle • 30% bénéficient d'un traitement pour une dyslipidémie • La moyenne d'âge est d'environ 65 ans • Survenue de plus en plus précoce (cas décrits chez de jeunes sujets)

4. Les principales complications • Complications chroniques et dégénératives des diabètes : • la rétinopathie diabétique • principale cause de cécité et de troubles visuels, • l'insuffisance rénale • liée à la gravité et à la durée de la maladie, • la cardiopathie • responsable dans les pays industrialisés de 75 % des décès • l'ulcération des pieds et l'amputation.

5. L’OBESITE • Définition: • Basée sur valeur de l’IMC ou BMI (Poids/taille²) • Si IMC entre 25 et 30 kg/m² pré-obésité • Si IMC supérieur à 30 kg/m²  obésité • Si IMC > 40 kg/m²  obésité morbide • Valeurs à relativiser car répartitions muscle, eau, os, graisse variables selon individus

6. Obésité: données épidémiologiques • 1° maladie non infectieuse de l’histoire • Touche pays industrialisés et sous développés • Europe: • 30% d’adultes en surpoids • Nombre d’enfants obèse doublé en 5 ans • USA: • 50% en surpoids • 25% d’obèses • France: • 8 milllions d’obèses • 100 à 200 000 obésités massives (IMC >40) • Entre 1987 et 1996, prévalence  45% • Grosses disparité régionales • Villes -, campagnes +, pourtour Méditerranée ++ (Corse)

7. Apparition de formes précoce du DNID Une Évolution Préoccupante • Obésité touche les sujets de plus en plus jeunes • Lien reconnu entre obésité et DNID

8. Activité physique = cible de choix dans Le contrôle lipidique et pondéral MAIS pas de simplification extrême Causes de l’Obésité • Multiples: • Génétiques • Facteurs endocrinologiques • Facteurs environnementaux: • Principalement incriminés dans l’évolution de l’obésité • Déséquilibres alimentaires (trop de graisses et de sucres rapides) • Faible dépense énergétique

9. Conséquences de l’obésité • Très nombreuses: • Hypertension • Maladies cardiaques • Dyslipidémies • Diabète de type II • Apnées du sommeil • Risque  certains cancers (sein, intestin…) • Infertilité • Insuffisance veineuse • Incontinence urinaire…

10. A.P. peut être un élément de compensation des désordres métaboliques Les problématiques de l’adaptation à l’effort • Interface complexe entre : • métabolisme des glucides • Métabolisme des lipides • Altérations de ces métabolismes par la pathologie • Modifications induites par la pratique physique

11. Adaptations à l’effort des DID • Cf. cours licence • DID: pas d'insulino sécrétion+insuline exogène • PAS DE REGULATION PENDANT EXERCICE • Problématique de régulation de glycémie • Durée de l’effort • Effets sur utilisation de glucose • Intensité de l’effort : • Actions sur hormones hyperglycémiantes ou non • Importance de l’insulinémie pd effort • Définit les variations de glycémies / intensité et durée effort

12. A.P. ET D.I.D. • Effets chroniques: • Etude clinique (1948) : • possibilité de réduire l’insulinothérapie • sans aggraver le contrôle glycémique • en augmentant les apports en glucose

13. MAIS: disparition en quelques jours après arrêt entraînement

14. Effets synergiques insuline exercice • Effet de l’exercice sur le contrôle du DID + récemment confirmé: (*) • dose d ’insuline  de 15% en 6 semaines • hémoglobine A1c signif.  • augmentation de 15% de l’activité maximale de la glycogène synthase • Meilleur contrôle du diabète et normalisation de la capacité de stockage du glycogène musculaire (*) Bak et al., J. Clin. Endocrinol. Metabolism, 1989, 69: 158-164

15. Hyperinsulimisme Hyperglycémie chronique D.N.I.D. (type II) • Insulino sécrétion préservée MAIS, 2 caractéristiques majeures: • Absence de pic de sécrétion d'insuline • Réponse retardée à l'augmentation de la glycémie • Résistance à l'insuline (insulino-résistance): • Nécessité de sécréter bcp d'insuline pour avoir un effet

16. Adaptations à l’exercice du DNID • Dans DNID, l'insulinosécrétion est préservée: • Risque d'hypoglycémie d'effort moins important • Sauf si sujet sous insulinothérapie • Exercice aigu ou chronique •  insulinosensibilité • Action de l'exercice aigu sur translocation de GLUT4 (Kennedy JW, Diabetes, 1999) • L'isoforme GLUT4 du DNID est id. au sujet sain

17. INTERET DE GLUT4 • Directement impliquée dans le transport du glucose à l'intérieur du muscle

18. réponse GLUT4 identique Kennedy et al. Acute exercise induces GLUT4 translocation in healthy and Type 2 diabetes. Diabetes, 1999, 48: 1-6.

19. Intérêt majeur de l'exercice sur insulinosensibilité • Insulinosensibilité  quel que soit le mode d'exercice utilisé : • Plus grande facilité de gestion de l'activité • Adaptation contraire aux DID, très sensibles à: • durée d'exercice (consommation de glucose) • intensité d'exercice (hormones Hyperglycémiantes ou non)

20. Smutok et al, Int. J. Sports Medicine., 1994, 15: 283-289. ENTR. AEROBIE

21. Smutok et al, Int. J. Sports Medicine., 1994, 15: 283-289. ENTR. AEROBIE

22. Smutok et al, Int. J. Sports Medicine., 1994, 15: 283-289. ENTR. EN FORCE

23. Smutok et al, Int. J. Sports Medicine., 1994, 15: 283-289. ENTR. EN FORCE

24. Interaction obésité-DNID • Les résultats de Smuttok non retrouvés dans une population de DNID obèses: • Glycémie et consommation de glucose comparables si intensité = 50 ou 70% V'O2max MAIS • Les effets de l'entraînement sur l'insulinémie lors d'un test d'HGOP ne sont pas systématiques

25. Écart non significatif Kang et al. Effect of exercise intensity on glucose and insulin meta -bolism in obese individuals and obese NIDDM patients. Diabetes Care, 1996, 19: 341-9. Insuline plasmatique Temps (min) 50% V'O2max

26. Écart significatif Kang et al. Effect of exercise intensity on glucose and insulin meta -bolism in obese individuals and obese NIDDM patients. Diabetes Care, 1996, 19: 341-9. Insuline plasmatique Temps (min) Temps (min) 70% V'O2max 50% V'O2max

27. CONCLUSION • Interaction DNID et obésité: • Rend la réponse à l'entraînement plus complexe • Dans les deux types d'entraînement: • exercice aigu: tolérance au glucose  •  insulinosensibilité si haute intensité entrnt • Lien probable entre: •  de l'utilisation du glycogène intramusculaire •  de l'insulinosensibilité

28. Déplétions régulières du glycogène intramusculairePossible si intensité d'exercice  • Helmrich et al., New England J Med, 1991 •  Risque de DNID significatif quand A.P.  500 Kcal/semaine • Diabetes Prevention Program Research Group, New England J Med, 2002 • Chez le DNID obèse:L'entraînement doit être suffisamment intense CEPENDANT La pratique régulière diminue les risques de survenue du DNID

29. Hypertension Index de masse corporelle Helmrich et al., New England J Med, 1991 _______________________Helmrich et al., New Engl J Med, 1991

30. Activité physique + efficace que traitement préventif contre DNID Diabetes Prevention Program Research Group, New England J Med, 2002

31. Adaptations à l'exercice chez l'obèse • Problématique surtout liée à l'utilisation des substrats au cours de l'exercice • Principe de base: • Faible intensité: surtout lipides • Haute intensité : progressivement hydrates de carbone seuls oxydés

32. 60 100 50 90 40 80 LIPIDES (%) GLUCIDES (%) 70 30 20 60 10 50 0 40 Repos 20 40 60 80 100 PUISSANCE MAX. AEROBIE (%) Utilisation des substrats énergétiques au cours de l'exercice physique

33. Espace extracellulaire Glucose A.G.L. Glucose 6-P - Fructose 6-P A.G.L. Cytosol - PFK Pyruvate Fatty acyl-CoA Pyruvate - Mitochondrie PDH ß-oxydation Acetyl-CoA Fatty acyl-CoA Citrate Cycle de Krebs Cycle de Randle

34. Obésité et métabolisme des acides gras dans muscle squelettique • Profondes perturbations, rôle obésité abdominale (O.A.) +++ : • Diffusion dans le muscle facilitée: • Plus grande disponibilité d'AG dans le sang • Diffusion passive fonction du gradient • Action d'une protéine de transport: • Fatty acid translocase (FAT/CD36) 30% de + chez obèse

35. Difficulté à utiliser les lipides comme substrat Malgré L’augmentation de leur entrée dans le muscle Oxydation des acides gras • Action de la carnitine palmitoyl transferase (CPT-1): • Régulation de l’entrée des AG dans la mitochondrie • Enzyme limitante de l’oxydation des acides gras • Activité de CPT-1  quand obésité abdominale

36. Oxydation des lipides Perez-Martin et al., Diabetes & Metabolism. 2001; 27(4 Pt 1): 466-74. * 200 * * 150 * mg/min 100 50 0 Repos 30 % Pmax 40 % Pmax 50 % Pmax 60 % Pmax Groupe en surpoids Groupe témoin

37. Point d’oxydation lipidique maximal Intensité relative et absolue très basse

38. TGIM bas Sensibilité à l’insuline TGIM élevés Sensibilité à l’insuline Conséquences: • Stockage sous forme de triglycérides Intra Musculaires (TGIM) • Très augmentées chez obèses OA • Fortement corrélé avec insulinorésistance

39. Effets majeurs sur restauration de l’insulinosensibilité Obésité et oxydation des AG dans muscle squelettique • Réduction de l’oxydation des lipides : • Persiste après perte de poids • Si obèse et non obèse appariés sur V’O2max • Plus de différence sur oxydation des lipides Kanaley et al., J. Clin. Invest., 1993, 92: 255-61. • Argument en faveur de l’utilisation des A.P.S. • Même si peu d’effets différentiels sur perte de poids entre: • Diète • exercice

40. Intérêt grandissant envers les A.P.S. Grosse demande sociale CONCLUSION • Profondes altérations métaboliques à l’exercice • Diabète: insulinosensibilité ou régulation glycémie • Obésité: métabolisme des lipides • L’A.P. peut induire des modifications compensatoires • Intérêt majeur reconnu: • Compensation directe (tolér. Glucose, I.S., ox. AG) • Prévention indirecte: éviter obésité  DNID

41. Pourtant: résultats inconstants • Méthodologie scientifique ? • à priori, non • bases physiopathologiques spécifiques ? • Individualisation des intensités (évaluation métabolique) ? • Pourtant, l’A.P. ne doit pas être conçue comme univoque

42. _____________________________Richter et al., Diabetes Care, 1992

43. Place de l'évaluation métabolique Pour optimiser…. • Conditions d’une pratique à long terme ? • Effets importants mais transitoires • Définir des objectifs spécifiques • interface effets métaboliques: pathologie métabolique • Individualiser les intensités proposées • par rapport aux objectifs spécifiques

44. EPREUVE D ’EFFORT AVEC ANALYSE DES SUBSTRATS ENERGETIQUES UTILISES 60 % Pmax 50 % A jeun 40 % 30 % 20 % 0 3 9 15 21 27 Temps (min.) Repos Exercice Récupération

45. CALCUL DE L’UTILISATION DES SUBSTRATS OXYDES • Quand QR assimilable à un QR glucido-lipidique: • Utilisation des équations issues de la calorimétrie indirecte: • CHO (mg/min) = 4,585.VCO2 – 3,2255.VO2 • Lipides (mg/min) = -1,7012.VCO2 + 1,6946.VO2 • Intérêt: • Individualiser l’entraînement / réalité métabolique d’effort

46. % RESPECTIF DE SUBSTRATS OXYDES Kcal/mn 60 100 8 50 90 40 80 6 GLU 30 70 Lipides (%) Glucides (%) 4 LIP 20 60 2 10 50 0 40 0 0 70 90 115 140 30 40 50 60 % de puissance max Puissance (W) Crossover 125 W (55 %) Fc 135, Oxydation lipidique max 115 W (48 %) Fc 125 Homme de 35 ans, IMC=23 kg/m² DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT

47. % RESPECTIF DE SUBSTRATS DEPENSE CALORIQUE D'EFFORT OXYDES KCal/min 5 100 60 90 50 4 80 40 3 GLU Glucides (%) Lipides (%) 70 30 LIP 2 60 20 1 10 50 40 0 0 0 30 40 50 20 Repos 20 30 40 50 % de puissance max Puissance (W) Crossover 20 W (19%) Fc 102, Oxydation lipidique max 20 W (19%) Fc 102 Femme de 50 ans , IMC=29,5kg/m²