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Les épreuves d’ultra-endurance et la grossesse poussent le métabolisme à ses limites

Un homme court dans un sentier, chaussé d'espadrilles jaune, orange et noir.

Course

Photo : iStock

Radio-Canada

Les athlètes qui courent sur des centaines de kilomètres pendant des semaines et les femmes enceintes ou qui allaitent atteignent le seuil d'endurance humainement possible sur une très longue période.

Ce seuil serait d’environ 2,5 fois la dépense énergétique au repos, ce qui équivaut à environ 4000 calories par jour pour une personne moyenne, selon une étude de chercheurs américains parue dans la revue Science Advances (Nouvelle fenêtre).

Le métabolisme de base lors d’une journée normale requiert environ 1600 calories pour un humain moyen, ce qui est nécessaire au corps pour faire circuler le sang et faire fonctionner son cerveau, ses poumons, son système digestif, etc.

Lors d’épreuves extrêmes, mais relativement « courtes » comme un marathon, le corps humain peut atteindre un niveau de dépense énergétique équivalant à 10 fois le métabolisme de base. Mais ce niveau ne peut être soutenu sur une très longue période, même avec de la nourriture : le corps doit puiser dans ses graisses et ses muscles pour obtenir de l’énergie.

Ces ressources, lors d’une épreuve de courte durée, peuvent être récupérées à la fin en mangeant et en se reposant, mais lors de très longues épreuves, c’est impossible.

C’est pourquoi le corps des athlètes d’ultra-endurance et des femmes enceintes s’ajuste pour être capable de se rendre « jusqu’au fil d’arrivée », d’une certaine façon, car il s’agit d’épreuves hors du commun.

Traverser les États-Unis à la course

Les scientifiques ont d’abord mesuré la dépense énergétique de six athlètes qui ont pris part en 2015 à la « Race Across the USA », une course de près de 5000 km qui s’effectue du Pacifique à l’Atlantique à travers les États-Unis et qui consiste en six marathons par semaine, pendant 20 semaines.

Des échantillons d’urine ont été pris dans les premières semaines de la course et à la fin, puis analysés. Les athlètes étaient aussi suivis à l'aide de respiromètres.

Les chercheurs ont vu que la dépense énergétique par jour était élevée au début, mais diminuait rapidement, jusqu’à un seuil de moins de trois fois le métabolisme de base, produisant une courbe en « L ». En prenant en compte les données recueillies lors d’autres épreuves dans le monde (des compétitions cyclistes comme le Tour de France et des épreuves de randonnée dans l’Arctique) ainsi que des études sur l’apport calorique maximal pour les humains, les chercheurs ont établi le seuil à environ 2,5 fois le métabolisme de base.

Pour la grossesse, les études ont montré que ce seuil est un peu plus bas, à 2,2 fois le métabolisme de base. Le corps de la mère a besoin d’énormément d’énergie pour assurer la croissance du bébé sur les neuf mois ainsi que pour son propre métabolisme. La production de lait après la naissance requiert aussi un apport élevé en énergie.

Une femme enceinte.

Une femme enceinte

Photo : iStock

 « Cela définit les limites de ce qui est possible chez l’humain », affirme dans un communiqué Herman Pontzer, coauteur et professeur de bioanthropologie à l’Université Duke.

Les scientifiques ont longtemps pensé que c'était la régulation de la température du corps qui limitait l'énergie utilisée sur une longue période. Mais comme l’atteinte du seuil de 2,5 s’observe dans des contextes très différents (course extrême et grossesse, par exemple), le facteur limitant se trouverait ailleurs, selon eux.

Les chercheurs croient ici que c’est la capacité du système digestif à transformer la nourriture pour en extraire l’énergie et les nutriments qui impose une contrainte au métabolisme.

« Il y a tout simplement une limite à ce que notre système digestif peut absorber dans une journée », poursuit Herman Pontzer.

Les humains seraient uniques chez les primates pour leur capacité d'endurance. Il pourrait s'agir d'un héritage de nos ancêtres chasseurs-cueilleurs.

En plus de donner un éclairage nouveau sur le métabolisme et la capacité d’adaptation du corps dans des situations extrêmes, les chercheurs croient que leurs travaux peuvent aider certains athlètes dans leurs performances.

Avec BBC

Biologie

Science