La flexibilité métabolique : Un concept valable ou un terme accrocheur ?

La physiologie humaine a évolué au gré des fluctuations spectaculaires de l'offre et de la demande d'énergie. Pour faire face à ces défis, le corps humain a pu gérer le métabolisme énergétique en vue d'un stockage et d'une utilisation optimaux des substrats en cas d'excédent ou de pénurie alimentaire, de repos ou d'augmentation de la consommation de calories. Cette capacité à ajuster efficacement le métabolisme aux fluctuations de la demande énergétique en passant rapidement et efficacement de l'oxydation de différents substrats énergétiques, à savoir les lipides et les glucides, en fonction de leur disponibilité, est connue sous le nom de flexibilité métabolique. Plus précisément, flexibilité métabolique est la capacité de notre organisme à passer d'un niveau élevé d'oxydation des graisses en période de jeûne à une utilisation accrue des glucides en période d'alimentation. Plus notre capacité à brûler les aliments que nous consommons au lieu de les stocker est grande, plus nous sommes souples sur le plan métabolique. 

L'homme passe constamment d'un état de jeûne à un état postprandial (après le repas) et vice versa. L'objectif principal de ce changement de substrat est de passer d'une activité catabolique (processus métabolique consistant à décomposer les combustibles pour produire de l'énergie) à une activité anabolique (processus métabolique consistant à synthétiser des molécules telles que le glycogène et les triglycérides pour le stockage de l'énergie) dans laquelle l'énergie peut être efficacement stockée dans les muscles squelettiques, les tissus adipeux et les tissus hépatiques.

La flexibilité métabolique n'est pas un phénomène "on-off". Elle implique des réponses adaptatives constantes et étroitement régulées Le métabolisme humain a pour mission de maintenir l'homéostasie énergétique en adaptant la disponibilité et la demande de carburant à diverses conditions telles que le jeûne périodique, la variation de la composition des repas, l'activité physique et les fluctuations de l'environnement. Cependant, de nos jours, lorsque l'offre alimentaire déborde et qu'il y a une pléthore d'aliments transformés à forte densité calorique combinée à de faibles niveaux d'activité physique, la flexibilité métabolique est directement entravée. 

Dans cet article, nous passerons en revue les principaux mécanismes qui contrôlent la flexibilité métabolique, ses implications pour la santé et le rôle prépondérant que jouent l'alimentation et l'exercice physique dans son maintien. 

Mécanismes physiologiques conduisant à l'inflexibilité métabolique

Les cellules saines des organes métaboliquement actifs tels que le foie, les muscles squelettiques et le tissu adipeux sont métaboliquement flexibles et communiquent pour organiser au mieux l'utilisation des carburants disponibles. L'incapacité à s'adapter à la disponibilité des carburants peut entraîner une perte de poids. mobilisation et utilisation anormales des graisses et du glucoseLes cellules adipeuses atteignent un seuil de capacité calorique et lipidique, ce qui entraîne une augmentation de la concentration en acides gras et en glucose. Lorsque les cellules adipeuses atteignent un seuil de capacité calorique et lipidique, les lipides commencent également à s'accumuler dans d'autres endroits que le tissu adipeux, notamment dans les muscles squelettiques et le foie. Ce processus, connu sous le nom de dépôt ectopique de graisse, entraîne une lipotoxicité et, à terme, des anomalies métaboliques et une perturbation de la flexibilité métabolique. Par conséquent, les cellules auparavant saines se sont transformées en cellules dysfonctionnelles.

L'inflexibilité métabolique se caractérise par réduction du transport du glucose dans le muscle squelettique, augmentation de la suppression de la lipolyse du tissu adipeux, réduction de la suppression de la production hépatique de glucose et dysfonctionnement des mitochondries dans le muscle squelettique. Tous ces défauts entraînent une augmentation de la production de glucose par le foie, une réduction de l'utilisation du glucose comme source d'énergie par les muscles et une diminution de la combustion des graisses. Au cœur de ces processus se trouvent l'excès calorique à long terme et l'accumulation ectopique de graisse. Par conséquent, l'inflexibilité métabolique et l'accumulation ectopique de graisse se renforcent mutuellement dans un cercle vicieux, causant et cultivant davantage le dysfonctionnement métabolique.

La flexibilité métabolique et son association avec la résistance à l'insuline

L'altération de la flexibilité métabolique est associée à un risque accru de l'obésité et les pathologies liées à l'obésitéLa résistance à l'insuline est un facteur de risque pour les maladies cardiovasculaires et les cancers, comme le syndrome métabolique, le diabète de type 2, l'inflammation systémique et les maladies cardiovasculaires. Parallèlement, l'obésité, en particulier l'obésité centrale, où la graisse s'accumule autour de l'abdomen, est la principale cause de résistance à l'insuline. La résistance à l'insuline est l'incapacité des cellules musculaires, hépatiques et adipeuses à répondre à l'insuline, et donc à absorber et à utiliser les glucides ingérés pour produire de l'énergie. 

La résistance à l'insuline est une composante essentielle de l'état de rigidité métabolique, qui se caractérise généralement par une diminution de l'oxydation des graisses pendant le jeûne et une capacité réduite à augmenter l'oxydation des glucides pendant l'alimentation. Par conséquent, les glucides ingérés sont stockés sous forme de graisse dans les tissus adipeux et d'autres organes (graisse ectopique).

La résistance à l'insuline est également le facteur prédominant du diabète de type 2 et le lien entre une constellation de facteurs de risque cardiométaboliques connus sous le nom de syndrome métabolique, qui associe l'obésité, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Par conséquent, il devient clair que non seulement l'altération de la flexibilité métabolique est associée à un risque accru de résistance à l'insuline, mais que la résistance à l'insuline elle-même détériore également la flexibilité métabolique, ce qui explique pourquoi la plupart des personnes souffrant d'obésité et/ou de diabète de type 2 ne sont pas flexibles sur le plan métabolique.

Le syndrome métabolique est défini comme ayant au moins trois composantes : l'obésité viscérale (augmentation du tour de taille), la résistance à l'insuline (augmentation de la glycémie à jeun), l'hypertension artérielle, l'augmentation des triglycérides et/ou un faible taux de cholestérol HDL. L'une des caractéristiques du syndrome métabolique est l'inflammation systémique chronique. Avec l'obésité et la résistance à l'insuline, l'inflammation systémique peut déclencher et propager l'inflexibilité métabolique. Ainsi, L'inflexibilité métabolique, l'inflammation, l'obésité et la résistance à l'insuline font partie d'un cercle vicieux où l'un déclenche et renforce l'autre.. Si l'altération de la flexibilité métabolique est fortement associée à la résistance à l'insuline, la question de savoir laquelle des deux précède n'est pas encore résolue. 

Globalement, la santé métabolique est définie comme un état global de bien-être, et la flexibilité métabolique est essentielle à la santé métabolique et à l'absence de maladies métaboliques, telles que le syndrome métabolique.

Dysfonctionnement mitochondrial : La cause ou la conséquence de l'inflexibilité métabolique ?

Les mitochondries sont des organites intracellulaires dynamiques qui jouent un rôle fondamental dans le métabolisme énergétique. Lorsque l'apport d'énergie dépasse la demande d'énergie à travers les mitochondries (surplus calorique chronique), leur capacité d'oxydation est réduiteL'obésité est un problème de santé publique qui prédispose à des effets néfastes sur la santé, tels que le développement du diabète de type 2 et de l'obésité. 

Le concept de flexibilité métabolique a été particulièrement associé à la fonction des mitochondries et place la fonction mitochondriale au cœur de ce concept. Les mitochondries jouent un rôle crucial dans la détermination de la flexibilité métabolique de l'ensemble du corps. la dérégulation de la fonction mitochondriale est à l'origine de l'apparition de l'inflexibilité métabolique. Plus précisément, le dysfonctionnement mitochondrial, en termes de faible capacité, fonction et/ou densité mitochondriale du muscle squelettiqueL'oxydation des lipides au repos est associée à une réduction de l'oxydation des lipides au repos et donc à une augmentation de l'accumulation de lipides dans les muscles (graisse ectopique) et de la résistance à l'insuline.

Bien que l'hypothèse selon laquelle ces anomalies mitochondriales pourraient être une cause primaire de l'inflexibilité métabolique ait été soulevée, il n'est pas possible de tirer des conclusions définitives quant à la relation de cause à effet sur la base des données actuelles. Cependant, il existe un ensemble substantiel de preuves qui confirment la présence de l'altération de l'adaptation mitochondriale en tant que composante principale de l'inflexibilité métabolique systémiqueLa fonction mitochondriale est également altérée, en particulier dans les conditions liées à la résistance à l'insuline, telles que le syndrome métabolique. Par conséquent, la relation entre la résistance à l'insuline et l'altération de la fonction mitochondriale semble être bidirectionnelle et s'amplifier mutuellement.   

La flexibilité métabolique et sa relation avec l'activité physique et l'alimentation

Plusieurs études ont mis en évidence la relation positive entre les comportements sédentaires, tels que le temps passé assis, et le risque de développer une obésité, un diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. En effet, l'exercice physique régulier est un facteur déterminant de la flexibilité métaboliqueL'entraînement physique favorise la santé métabolique et cardiovasculaire tout en prévenant la prise de poids et les anomalies métaboliques qui en découlent. En particulier, l'entraînement physique augmente la flexibilité métabolique en réduisant la résistance à l'insuline et en augmentant l'oxydation des lipides musculaires.

Il devient donc évident que l'exercice physique affecte profondément la flexibilité métabolique. Cet effet est également médié par l'impact de l'exercice sur les mitochondries. Les données actuelles montrent que les muscles squelettiques soumis à l'exercice, en particulier ceux des athlètes d'endurance, présentent des signes d'affaiblissement des mitochondries. une biogenèse mitochondriale accrue des muscles squelettiques et un contenu, une capacité et une fonction mitochondriaux plus élevés. En d'autres termes, la performance mitochondriale améliorée par l'exercice est liée à une meilleure flexibilité métabolique. En revanche, le muscle squelettique des personnes souffrant d'obésité et de résistance à l'insuline manque de souplesse métabolique par rapport au muscle squelettique des personnes en bonne santé. 

Outre l'activité physique, un excédent calorique chronique est un autre facteur important qui nuit à la fonction mitochondriale et induit une flexibilité métabolique. Par conséquent, la perte de poids par le biais d'un déficit calorique correctement appliqué est cruciale pour restaurer la flexibilité métabolique et constitue l'intervention la plus courante pour traiter l'obésité et les comorbidités métaboliques liées à l'obésité.

Dans l'ensemble, l'activité physique, en particulier l'exercice aérobie, est un moyen efficace d'améliorer la souplesse du métabolisme. Combinée à un régime alimentaire approprié qui ne sera pas caractérisé par une surconsommation de calories et de nutriments provenant d'aliments hautement transformés à forte densité calorique qui favorisent la prise de poids, et donc le dérèglement de la santé métabolique, il peut constituer la meilleure stratégie pour restaurer la flexibilité du métabolisme.

L'analyse de l'haleine peut-elle être utilisée comme indice de flexibilité métabolique ?

La flexibilité métabolique lorsque les individus alternent entre l'alimentation et le jeûne peut être évaluée par les changements dans le rapport d'échange respiratoire (RER), calculé à partir du taux de VCO2-à-VO2 mesuré par analyse de l'haleine (calorimétrie indirecte). Le RER est un indice de la proportion de glucides et de lipides oxydés pour produire de l'énergie. 

Chez l'homme, le RER fluctue généralement entre 0,7 et 1,0, en fonction du combustible oxydé. Lorsque les graisses ou le glucose constituent l'unique source d'énergie, le RER est de 0,7 ou de 1,00, respectivement. À jeun, le RER est généralement d'environ 0,80 chez les sujets soumis à un régime mixte, tandis que des valeurs inférieures à 0,75 sont observées chez les individus soumis à un régime pauvre en glucides (50% d'énergie provenant des graisses) ont tendance à avoir des valeurs de RER à jeun encore plus basses. Cependant, dans un état d'augmentation de la graisse viscérale (obésité centrale) et de résistance à l'insuline, il y a une plus grande préférence pour le glucose par rapport à la graisse comme source d'énergie à l'état de jeûne (RER élevé à jeun).

La mesure dans laquelle le RER augmente entre les conditions de jeûne et les conditions d'alimentation a été examinée un indice de flexibilité métabolique. Une baisse du RER pendant le jeûne de la nuit (RER élevé à jeun→ prédominance de l'oxydation du glucose et incapacité à passer à l'oxydation des graisses), ainsi qu'une augmentation du RER en réponse à l'alimentation (RER de base de ≈0,85, qui n'augmente plus), indiquent un état métabolique inflexible. Plusieurs études suggèrent que c'est le cas des obèses résistants à l'insuline et des diabétiques de type 2.

Cependant, la calorimétrie indirecte doit être utilisée avec prudence et esprit critique pour mesurer la flexibilité métabolique. Il faut toujours tenir compte de l'équilibre énergétique du sujet et de la composition en macronutriments de son alimentation lors de l'interprétation des résultats, car ces facteurs influencent le RER.

En résumé, la flexibilité métabolique n'est pas seulement un terme valide concernant la santé métabolique. Cependant, elle peut Le diabète est en fait à l'origine de l'évolution épidémique des maladies métaboliques qui touchent tous les groupes démographiques et pèsent sur les systèmes de soins de santé. Il peut également s'agir d'un état précoce qui, s'il est détecté à temps et traité de manière appropriée, pourrait prévenir l'apparition de plusieurs troubles métaboliques graves, tels que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires.