L'organisme humain fonctionne dans une fourchette d'acidité/alcalinité très précise. Les constituants cellulaires ne sont efficaces qu'à un pH donné. Le corps tend naturellement vers l'acidité, car le métabolisme produit constamment des déchets acides. L'organisme travaille donc en permanence pour maintenir son équilibre acido-basique. Cet article explore en profondeur le rôle du système tampon lactate, son impact sur la performance sportive et les stratégies pour optimiser son élimination.
L'Équilibre Acido-Basique : Un Pilier de la Santé
L’équilibre acido-basique de l’organisme est défini par la concentration en ions hydrogène (H+) des cellules. Le pH (potentiel hydrogène) permet de définir si un milieu est acide, basique ou neutre. Il est essentiel de comprendre que le pH varie d’un milieu à un autre. Par exemple, le pH du sang artériel est d'environ 7,4, tandis que celui des urines varie de 5,2 à 6,4 et celui de la salive est d'environ 6. Le pH varie également entre le sang artériel et le sang veineux.
Pour maintenir cet équilibre délicat, l'organisme dispose de plusieurs mécanismes de régulation ultra-performants :
- Tampons extracellulaires : Ils neutralisent les acides en dehors des cellules et les transportent vers les organes responsables de leur élimination. Le système bicarbonate est un exemple clé de tampon extracellulaire.
- Tampons intracellulaires : Ils neutralisent les acides à l'intérieur des cellules. Les tampons extracellulaires agissent plus rapidement que les tampons intracellulaires. Si les stocks en bicarbonate sont trop faibles, les systèmes intracellulaires sont davantage sollicités.
- Rôle des reins : Les reins jouent un rôle crucial dans le maintien du pH sanguin. Si le sang est trop acide, les reins excrètent l’hydrogène excédentaire dans l’urine et retiennent un excès de sodium. Le phosphore, sous forme de phosphate, est indispensable à cet échange.
- Élimination des acides forts : Les acides forts, provenant principalement des protéines animales, sont éliminés par les reins et le foie. C’est un processus difficile et lent.
Ces systèmes fonctionnent de manière optimale chez un individu en bonne santé.
Le Lactate : Plus Qu'un Déchet, Une Source d'Énergie
Lors d’une hypoxie, le métabolisme se fait par voie anaérobie provoquant une accumulation de produits non complètement dégradés qui sont des acides faibles : acide lactique (lactates), acide pyruvique, etc.
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Formellement, l’acide lactique est un acide organique, composé de carbone, d’hydrogène et d’oxygène (C₃H₆O₃). Le lactate lui a un hydrogène en moins (H) par rapport à l’acide lactique. C’est donc un ion qui est donc négatif. Souvent vous pouvez voir écrit La- pour le lactate. Lorsqu’on parle d’acide lactique dans le cadre du sport, il s'agit en réalité du lactate La- et de l’ion H+ qui l’accompagne.
Pendant un exercice physique intense, les muscles nécessitent une grande quantité d'énergie rapidement. Le corps utilise principalement l’oxygène pour produire de l'énergie (ATP) via le métabolisme aérobie. Toutefois, lorsque l’intensité de l’effort dépasse la capacité du corps à fournir suffisamment d'oxygène aux muscles, le corps bascule vers un métabolisme anaérobie. Ce processus entraîne la production de lactate dans les cellules musculaires.
Le lactate est principalement produit lors d'exercices intenses, lorsque le corps ne peut plus fournir suffisamment d'oxygène aux muscles pour répondre à la demande énergétique. En temps normal, l'organisme utilise le métabolisme aérobie, un processus qui décompose le glucose en présence d'oxygène pour produire de l'énergie. Cependant, pendant des efforts très intenses, comme un sprint, de l'entrainement en fractionné à haute intensité ou des répétitions de musculation, les muscles nécessitent une production rapide d'ATP (l'énergie cellulaire). À ce stade, le métabolisme anaérobie entre en jeu, décomposant le glucose sans oxygène, ce qui génère du lactate comme sous-produit.
Contrairement à ce que beaucoup pensent, il n'est pas responsable de la fatigue musculaire. Au contraire, sa production permet de soutenir temporairement l'effort physique en fournissant une énergie rapide.
Le lactate est en réalité un carburant important pour les muscles, notamment lors d'efforts prolongés. Plutôt que de contribuer directement à la fatigue musculaire, il agit comme une source d'énergie alternative, particulièrement pour les muscles, le cerveau et le cœur. Si il y a “trop” de lactate inutilisé dans le muscle, il est évacué dans le sang et transporté par le sang vers le foie, où il est reconverti en glucose (néoglucogénèse), un processus qui permet de continuer à alimenter les muscles pendant l'effort. Cette boucle métabolique, appelée cycle de Cori, est essentielle pour soutenir des performances d’endurance.
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Une autre fonction importante du lactate est sa contribution à la régulation du pH musculaire. Lors d'un effort intense, l'augmentation des protons (H+) dans les cellules musculaires peut rendre le milieu trop acide, ce qui est en partie responsable de la sensation de brûlure et de la diminution de la capacité à poursuivre l'effort. Contrairement à la croyance populaire, ce n'est pas le lactate qui provoque cette acidité, mais plutôt l'accumulation de protons. Le lactate agit comme un tampon, aidant à neutraliser cette acidité et permettant aux muscles de fonctionner plus longtemps à des niveaux d'intensité élevés.
Lactate et Fatigue Musculaire : Démêler le Vrai du Faux
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).
Pendant longtemps, l'accumulation d'acide lactique dans les muscles a été perçue comme la principale cause de fatigue musculaire. 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.
Lactate et Douleurs Musculaires : Une Confusion Fréquente
Une autre idée reçue est que l'acide lactique serait responsable des douleurs musculaires après l'exercice, en particulier les courbatures. Ces douleurs, connues sous le nom de DOMS (Delayed Onset Muscle Soreness), apparaissent généralement 24 à 48 heures après un effort intense ou inhabituel.
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les courbatures ne sont pas causées par l'accumulation de lactate, H+ ou Pi mais plutôt par des micro-déchirures dans les fibres musculaires. Les efforts intenses ou les exercices impliquant des mouvements excentriques (étirement du muscle sous tension) créent de petites déchirures dans les fibres musculaires. En réponse à ces micro-déchirures, le corps déclenche une inflammation locale, qui contribue à la sensation de douleur et à la raideur.
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Stratégies d'Élimination du Lactate et Optimisation de la Récupération
Bien que le lactate ne soit pas directement responsable de la fatigue ou des douleurs musculaires, son accumulation peut contribuer à l'acidose métabolique et impacter les performances sportives. Voici quelques stratégies pour favoriser son élimination et optimiser la récupération :
- Récupération active : Des études ont comparé les méthodes de repos actif et passif sans montrer de différences significatives. Cependant, la récupération active est souvent recommandée pour diminuer le taux de lactate sanguin.
- Consommation de glucides : Consommer des glucides immédiatement après un effort permet de restaurer les réserves de glycogène musculaire. Les premières heures après un exercice sont particulièrement importantes pour optimiser la récupération.
- Hydratation : Des stratégies d'hydratation adéquates avant, pendant et après l'exercice sont essentielles pour maintenir la performance.
- Supplémentation en bicarbonates : La supplémentation en substances tampons, dont les bicarbonates, a également été étudiée chez les athlètes autant humains que équins. L'ingestion d'agents permettant d'améliorer la capacité du système tampon plasmatique, comme le bicarbonates de soude, augmente le pH sanguin, le rendant plus alcalin. Il a dont été pensé qu'en augmentant la concentration de bicarbonates sanguins, on améliorait la capacité du système tampon et on permettait, ainsi, à l'athlète de supporter de plus fortes concentrations sanguines en lactates. Plusieurs études chez les chevaux ont montré qu'une supplémentation en bicarbonate de sodium (HCO3-) pouvait induire une alcalose, persistant jusqu'à 20h post administration chez des Purs-Sangs. Chez des trotteurs, Lawrence et al. (1990) indiquaient que la supplémentation en bicarbonates améliorait la clairance du lactate, et ainsi repousser le seuil de fatigue.
Acidose Respiratoire et Alcalose Respiratoire
L’acidose respiratoire est consécutive à une diminution d’élimination du C02 par les poumons, elle entraîne ainsi une augmentation de la PC02 appelée hypercapnie. Elle est généralement secondaire à une hypoventilation (intoxication médicamenteuse ou atteinte neuromusculaire type Guillain-barré par exemple) ou à une augmentation de l’espace mort alvéolaire (hypovolémie ou insuffisance cardiaque). Il existe des mécanismes compensateurs (système tampon) qui vont alors chercher à augmenter les bicarbonates pour limiter la baisse du pH : on parle alors d’acidose respiratoire compensée mais en situation aiguë, la compensation est quasi nulle (vous comprendrez pourquoi plus bas). L’hypercapnie entraîne une vasodilatation voire un œdème cérébrale en situation aiguë puis, provoque une perte progressive de la réponse ventilatoire au C02 (hypercapnie) en situation chronique.
L’alcalose respiratoire est consécutive à augmentation d’élimination du C02 par les poumons entraînant ainsi une diminution de la PC02 appelée hypocapnie.
Acidose Métabolique et Alcalose Métabolique
L’acidose métabolique est consécutive à une diminution des bicarbonates dans le plasma. L’alcalose métabolique est consécutive à une augmentation des bicarbonates.
Interactions avec le Potassium et les Bêta-2 Mimétiques
Au niveau l’anse de Henlé, le rein réabsorbe le potassium en échange d’ions H+. En cas d’acidose, le rein doit retenir plus de potassium pour excréter plus d’ions H+. A l’inverse en cas d’hypokaliémie, il doit excréter des ions H+ pour récupérer des ions K+.
À noter que les β2-mimétiques (Bricanyl®, Ventoline®) à fortes doses peuvent parfois provoquer une hyperlactatémie, elle-même responsable d’une acidose (souvent métabolique).
Surveillance de l'EtCO2
La surveillance de l'EtC02 (C02 expiré) ou capnographie, permet d'être renseigné sur un des aspects les plus importants du système de compensation de l'équilibre acido-basique.
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