L'image de l'acide lactique comme simple déchet métabolique est dépassée. Le lactate, sa forme ionisée, joue un rôle crucial dans le métabolisme énergétique et la signalisation cellulaire, notamment au niveau du foie. Cet article explore en profondeur le métabolisme du lactate, en mettant en lumière son importance pour la performance sportive, la régulation du pH et son rôle de "lactormone".
Lactate et Acide Lactique: Une Distinction Essentielle
Il est crucial de distinguer l'acide lactique du lactate. L'acide lactique (C₃H₆O₃) est une molécule organique formée lors de la glycolyse anaérobie, un processus de dégradation du glucose en énergie en l'absence d'oxygène. Le lactate (C₃H₅O₃⁻) est la forme ionisée de l'acide lactique, résultant de la perte d'un proton (H⁺). Dans le corps humain, l'acide lactique se dissocie presque immédiatement en lactate et en ion hydrogène (H⁺).
En résumé :
- Acide lactique: Forme protonée (avec un H⁺ en plus).
- Lactate: Forme ionisée (a perdu un H⁺).
Le lactate est ensuite transporté hors des cellules musculaires vers le sang, où il peut être utilisé comme carburant par d’autres cellules ou converti en glucose dans le foie.
Production de Lactate: Un Processus Continu et Essentiel
Le lactate est produit continuellement par le muscle dès lors que celui-ci utilise du glucose via la glycolyse. Ainsi, la lactatémie va augmenter au cours d’un exercice, même si l’apport en oxygène est satisfaisant, permettant d’amener un substrat énergétique au muscle. La production de lactate est intimement liée à la glycolyse, le processus de dégradation du glucose pour produire de l'énergie.
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La glycolyse génère du pyruvate, qui peut suivre deux voies principales:
- Voie aérobie: En présence d'oxygène, le pyruvate entre dans les mitochondries et est converti en acétyl-CoA, qui alimente le cycle de Krebs, une voie métabolique majeure de production d'énergie.
- Voie anaérobie: En l'absence d'oxygène, ou lorsque la demande énergétique dépasse la capacité de la mitochondrie à oxyder le pyruvate, le pyruvate est converti en lactate par l'enzyme lactate déshydrogénase (LDH).
La production de lactate permet de régénérer le NAD⁺, une coenzyme essentielle au maintien de la glycolyse. Sans cette régénération, la glycolyse s'arrêterait, limitant la production d'énergie.
Le Foie: Centre névralgique du Métabolisme du Lactate
Le foie joue un rôle central dans le métabolisme du lactate, assurant 60 à 70 % de sa clairance. Il intervient principalement via le cycle de Cori, un processus métabolique crucial qui permet de recycler le lactate en glucose.
Cycle de Cori: La Transformation du Lactate en Glucose
Dans le foie, le lactate est converti en pyruvate, puis en glucose par un processus appelé néoglucogénèse. Ce glucose peut ensuite être libéré dans la circulation sanguine pour être utilisé par d'autres tissus, notamment les muscles, comme source d'énergie. Ce cycle est essentiel pour maintenir la glycémie et fournir de l'énergie pendant l'exercice prolongé.
Facteurs Affectant la Clairance du Lactate par le Foie
Plusieurs facteurs peuvent influencer la capacité du foie à éliminer le lactate :
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- Apport en oxygène: Un apport correct en oxygène est nécessaire au bon fonctionnement hépatique, donc pour une bonne clairance des lactates. L'hypoxie hépatique, souvent observée lors d'insuffisance cardiaque ou de choc, peut altérer la clairance du lactate et entraîner une hyperlactatémie.
- Insuffisance hépatique: Le recyclage hépatique des lactates est fortement compromis lors d’insuffisance hépatique sévère, touchant 70 à 80 % de la fonction hépatique.
- Médicaments et toxines: Certains médicaments et toxines peuvent affecter la fonction hépatique et altérer la clairance du lactate.
Lactate: Bien Plus qu'un Déchet, un Substrat Énergétique et une "Lactormone"
Contrairement à l'idée reçue, le lactate n'est pas un simple déchet métabolique. Il s'agit d'un substrat énergétique important et d'une molécule de signalisation, désormais appelée "lactormone".
Lactate comme Substrat Énergétique
Le lactate peut être utilisé comme source d'énergie par différents tissus, notamment:
- Muscle: Les fibres musculaires oxydatives de type I peuvent capter le lactate et l'oxyder pour produire de l'ATP.
- Cœur: Le cœur est un grand consommateur de lactate, l'utilisant comme principal carburant, surtout lors d'un effort.
- Cerveau: Même le cerveau est capable de réutiliser le lactate. Cela lui permet de produire des neurotransmetteurs tel que la dopamine, le glutamate et l’acétylcholine, mais aussi la sérotonine, la noradrénaline.
L'oxydation d'une molécule de lactate permet la production de dix-huit molécules d’ATP, soit la moitié de la quantité produite par l’oxydation d’une molécule de glucose.
Lactate comme "Lactormone": Un Messager Intercellulaire
Le lactate agit comme une molécule de signalisation, influençant divers processus biologiques. Il peut :
- Favoriser la différenciation des myoblastes et l'hypertrophie des myotubes: Le lactate pourrait stimuler la croissance et la réparation musculaire.
- Influencer la résistance à l'insuline: Des études suggèrent que le lactate pourrait être impliqué dans la régulation de la sensibilité à l'insuline dans le muscle squelettique.
- Jouer un rôle dans le métabolisme du cancer: Le lactate pourrait favoriser la carcinogenèse, ce qui remet en question la compréhension traditionnelle de l'effet Warburg.
Lactate et Performance Sportive: Un Allié Sous-Estimé
Le lactate est souvent associé à la fatigue musculaire et à l'acidose, mais son rôle dans la performance sportive est bien plus complexe et positif qu'on ne le pense.
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Lactate et Seuil Anaérobie: Une Interprétation Erronée
L’augmentation de la concentration de lactate dans le sang, généralement observée vers une intensité de l’ordre de 50 % de la puissance maximale au cours d’un exercice à charge progressivement croissante, a souvent été interprétée à tort comme étant le témoin de la mise en jeu des mécanismes énergétiques anaérobies et a conduit à la notion très répandue de « seuil an-aérobie ».
Lactate et Acidose: Une Relation Nuancée
Comme la concentration de lactate musculaire augmente et que de façon concomitante le pH s’abaisse, cette augmentation a longtemps été considérée comme étant la cause de la survenue de l’acidose musculaire. Or, la production de lactate, même si elle est concomitante de l’acidose, n’en est pas la cause puisqu’elle consomme des ions H+. Le lactate ne cause-t-il vraiment la fatigue musculaire ? La fatigue neuromusculaire induite par l'exercice se caractérise par une diminution temporaire de la capacité d’un muscle à générer de la force ou de la puissance. Cela résulte de changements biochimiques intramusculaires (fatigue périphérique) et d’une diminution de l’activation musculaire par le système nerveux central (fatigue centrale). Pourtant, cette idée a été démystifiée par des études récentes qui montrent que l'acide lactique déjà n’est pas produit par le corps humain.En réalité, ce n'est pas l'acide lactique, mais les ions hydrogène (H+) libérés lors de la dégradation de l'ATP (la source d'énergie des muscles) qui provoquent l'acidification des muscles et entraînent la sensation de fatigue.
Entraînement et Adaptation au Lactate
L’entraînement en endurance augmente l’expression de ces isoformes au niveau des muscles squelettiques, mais surtout l’isoforme MCT1 (6). Ces variations d’expression de MCTs ont des répercussions sur la cinétique du lactate au niveau du corps entier et sur la vitesse d’élimination du lactate au décours d’un exercice exhaustif (7).
Hyperlactatémie: Causes et Implications Cliniques
L’hyperlactatémie se définit comme une élévation des lactates sanguins par rapport aux valeurs usuelles. Chez l’homme, la production physiologique de lactates est estimée à 18,4 mmol/kg/24 h et les valeurs normales des lactates sanguins sont comprises entre 0,8 et 2,5 mmol/l [36].
Types d'Hyperlactatémie
L’hyperlactatémie est habituellement classée en deux types : A et B [22]. À l’inverse, l’hyperlactatémie de type B n’est jamais associée à une hypoxie tissulaire [9, 22]. Toutefois, aucun critère ne permet de différencier les deux types d’hyperlactatémie. Les différentes causes de celle de type B peuvent être réparties en trois catégories (tableau 2) [22].
Importance Clinique de la Mesure de la Lactatémie
En médecines humaine et vétérinaire, la mesure de la lactatémie a une importance clinique reconnue [22].Une étude rapporte que les chiens admis aux soins intensifs pour troubles nerveux (convulsions), intoxications (éthylène glycol, acétylsalicylique) ou traumatismes majeurs présentent une lactatémie des plus élevées (trois à quatre fois la normale) [21]. Aucune différence significative n’est établie entre les chiens présentés pour traumatismes mineurs, troubles métaboliques, urinaires, rénaux ou hématologiques et les chiens sains [21].
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