Pendant de nombreuses années, le lactate a été considéré à tort comme un « déchet » du métabolisme glycolytique. Sa production par le muscle en activité était tenue responsable de l’acidose, des crampes et de la fatigue musculaire. Ainsi, le lactate est souvent associé à la douleur musculaire et perçu comme délétère pour la performance. Cependant, de nombreuses études ont démontré que le lactate est en fait un intermédiaire métabolique particulièrement important pour les échanges d’énergie et d’information entre les cellules, les tissus et les organes.
Lactate : bien plus qu'un déchet métabolique
Production et rôle du lactate pendant l'exercice
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. Robergs et al. ont mis en évidence que la production de lactate par le muscle au cours de l’effort était non seulement nécessaire pour le fonctionnement de la glycolyse mais aussi que cette production permettait de retarder la survenue de l’acidose.
De façon concomitante, il existe une production d’ATP extra-mitochondriale via la dégradation du glycogène et du glucose qui ne nécessite pas l’utilisation d’oxygène (voie anaérobie). La dégradation du glucose (glycolyse), qui aboutit à la production de pyruvate, a besoin de NAD (nicotine-adenine-dinucléotide) pour fonctionner. Si cette régénération de NAD à partir du NADH2 est insuffisamment réalisée par les mitochondries, soit parce que l’apport en oxygène est insuffisant, soit parce que le fonctionnement mitochondrial est trop lent par rapport à la demande d’énergie, la dégradation du glycogène et/ou du glucose ne peut se poursuivre que grâce au transfert du H2 du NADH2 sur l’acide pyruvique grâce à la LDH (Lactate déshydrogénase).
L'augmentation de la concentration sanguine en lactate avec l’intensité de l’exercice est due à une accélération de la glycolyse, à l’incapacité de l’organisme à absorber cet excès de lactate et au recrutement progressif des fibres les plus glycolytiques. L’accélération de la glycolyse va toujours aboutir à une production accrue de lactate puisque l’activité de la LDH est beaucoup plus rapide que celle des enzymes de la voie oxydative.
Lactate et Acidose : une relation complexe
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+.
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Le lactate comme source d'énergie
Le lactate ne doit pas être considéré comme un « déchet » métabolique puisque, d’un point de vue biochimique, 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. D’ailleurs, il est connu depuis très longtemps qu’un muscle en activité libère du lactate dans le sang et que si la contraction se poursuit le muscle finit par recapter du lactate pour l’utiliser comme substrat énergétique.
La navette du lactate
Dans les années 1990, G. Brooks a proposé le concept de la « navette du lactate », selon lequel le lactate produit dans une cellule peut :
- être oxydé dans cette même cellule ;
- être transporté vers une autre cellule, voire un autre organe, pour y être oxydé ;
- être utilisé pour la synthèse de glucose (gluconéogenèse) dans le foie.
Grâce aux travaux du groupe de G. Brooks, de l’Université de Berkeley, les connaissances concernant les mécanismes d’échange du lactate entre les cellules, les tissus et les organes ont considérablement évolué. Ainsi, ce groupe a pu démontrer que les échanges du lactate impliquaient un mécanisme de transport facilité du type symport lactate/proton appartenant à la famille des transporteurs des monocarboxylates (MCT). Comme ce sont des symports lactate/protons, ces transporteurs jouent un rôle majeur dans la régulation du pH intracellulaire et la coordination du métabolisme. Au niveau du muscle squelettique, on trouve deux principales isoformes MCT1 et MCT4 qui présentent des caractéristiques bien distinctes. Il existe de nombreuses situations où la quantité de ces transporteurs peut varier, mais le principal facteur de variation est l’activité musculaire. Ainsi, l’entraînement en endurance augmente l’expression de ces isoformes au niveau des muscles squelettiques, mais surtout l’isoforme MCT1. 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.
Limites potentielles de l'accumulation de lactate
Même si le lactate peut être considéré comme un substrat particulièrement utile pour le muscle en activité, il convient tout de même de considérer que certaines expérimentations suggèrent que l’accumulation du lactate pourrait perturber la contraction musculaire et cela indépendamment de la baisse du pH. En effet, Hogan et al. ont montré que le lactate pouvait réduire la force musculaire développée par contraction musculaire indépendamment de la baisse du pH. Ces auteurs avaient alors suggéré que la baisse de la force musculaire était probablement liée à une altération du couplage excitation-contraction dans le muscle.
Lactate et seuil "anaérobie" : une interprétation erronée
Ainsi, 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 ». Une deuxième notion très répandue et tout aussi erronée est que les sportifs produisent moins de lactate au cours de l’exercice que des sujets sédentaires.
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Lactate : une "lactormone"
Depuis quelques années, un nouveau rôle de molécule de signalisation a été clairement démontré pour le lactate. Le lactate est ainsi actuellement considéré comme une « lactormone ».
Dosage du Lactate
Le dosage du lactate est un outil précieux dans divers contextes cliniques et sportifs. Il permet d'évaluer l'équilibre entre la production et l'élimination du lactate, fournissant des informations importantes sur l'état métabolique et physiologique d'un individu.
Contextes cliniques du dosage du lactate
En milieu clinique, le dosage du lactate est utilisé pour :
- Diagnostiquer et surveiller l'acidose lactique : L'acidose lactique est une condition grave caractérisée par une accumulation excessive de lactate dans le sang. Elle peut être causée par diverses conditions telles que le choc septique, l'insuffisance cardiaque, l'insuffisance rénale, les troubles métaboliques héréditaires et certaines intoxications. Le dosage du lactate permet de confirmer le diagnostic d'acidose lactique et de suivre l'efficacité du traitement.
- Évaluer la perfusion tissulaire : Une élévation du lactate sanguin peut indiquer une hypoperfusion tissulaire, c'est-à-dire un apport insuffisant d'oxygène aux tissus. Cela peut être observé dans des situations telles que le choc, la déshydratation sévère et l'ischémie.
- Surveiller les patients en soins intensifs : Le dosage du lactate est souvent utilisé pour surveiller l'état des patients en soins intensifs, en particulier ceux qui sont gravement malades ou qui ont subi une intervention chirurgicale majeure. Des variations du lactate peuvent indiquer des changements dans l'état hémodynamique, la fonction respiratoire ou le métabolisme.
- Diagnostiquer les maladies métaboliques héréditaires : Chez les enfants présentant des symptômes tels qu'un retard de développement, des convulsions ou une faiblesse musculaire, le dosage du lactate peut aider à diagnostiquer des maladies métaboliques héréditaires affectant le métabolisme du glucose ou des acides organiques.
Dosage du lactate dans le contexte sportif
Dans le domaine sportif, le dosage du lactate est utilisé pour :
- Évaluer la condition physique : Le dosage du lactate pendant un test d'effort permet de déterminer le seuil lactique, c'est-à-dire l'intensité d'exercice à partir de laquelle la production de lactate dépasse sa capacité d'élimination. Le seuil lactique est un indicateur important de la condition physique et de l'endurance.
- Personnaliser l'entraînement : En connaissant le seuil lactique d'un athlète, il est possible de personnaliser son programme d'entraînement afin d'améliorer sa performance. L'entraînement au seuil lactique permet d'augmenter la capacité de l'organisme à utiliser le lactate comme source d'énergie et à retarder l'apparition de la fatigue.
- Surveiller la réponse à l'entraînement : Le dosage du lactate peut être utilisé pour suivre les progrès d'un athlète au cours de son entraînement. Une diminution du lactate à une intensité d'exercice donnée indique une amélioration de sa condition physique.
- Prévenir le surentraînement : Une élévation anormale du lactate au repos ou pendant l'exercice peut être un signe de surentraînement. Dans ce cas, il est nécessaire de réduire l'intensité de l'entraînement et de prévoir une période de repos.
Méthodes de dosage du lactate
Le lactate peut être dosé dans le sang, le plasma ou le sérum. La méthode de dosage la plus couramment utilisée est la méthode enzymatique, qui repose sur l'oxydation du lactate par la lactate oxydase. Le peroxyde d'hydrogène produit lors de cette réaction est ensuite détecté par une réaction colorimétrique ou électrochimique.
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Il existe également des analyseurs portables de lactate qui permettent de mesurer le lactate sanguin de manière rapide et facile, souvent à partir d'une simple piqûre au doigt. Ces analyseurs sont particulièrement utiles pour les athlètes et les entraîneurs qui souhaitent surveiller le lactate pendant l'entraînement.
Interprétation des résultats
Les valeurs normales du lactate sanguin au repos varient généralement entre 0,5 et 2,2 mmol/L. Pendant l'exercice, le lactate peut augmenter considérablement, en particulier à des intensités élevées.
L'interprétation des résultats du dosage du lactate doit tenir compte du contexte clinique ou sportif, de l'état physiologique du patient ou de l'athlète, et des autres paramètres biologiques disponibles.
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