Combustion des graisses: utiliser la graisse corporelle au lieu des glucides comme carburant

La combustion des graisses est un terme très populaire et souvent utilisé chez les athlètes d’endurance. Mais est-il vraiment important de brûler les graisses – et, si oui, comment cela peut-il être réalisé au mieux? Le professeur Asker Jeukendrup examine ce que dit la recherche

Le terme « combustion des graisses » fait référence à la capacité d’oxyder (ou de brûler) les graisses, et donc d’utiliser les graisses – au lieu des glucides – comme carburant. La combustion des graisses est souvent associée à une perte de poids, à une diminution de la graisse corporelle et à une augmentation de la masse corporelle maigre, ce qui peut être avantageux pour un athlète.

Il est connu que les athlètes d’endurance bien entraînés ont une capacité accrue à oxyder les acides gras. Cela leur permet d’utiliser les graisses comme carburant lorsque leurs réserves de glucides deviennent limitées. En revanche, les patients souffrant d’obésité, de résistance à l’insuline et de diabète de type II peuvent avoir une capacité altérée à oxyder les graisses. En conséquence, les acides gras peuvent être stockés dans leurs muscles et dans d’autres tissus. Cette accumulation de lipides et de ses métabolites dans le muscle peut interférer avec la cascade de signalisation de l’insuline et provoquer une résistance à l’insuline. Il est donc important de comprendre les facteurs qui régulent le métabolisme des graisses et les moyens d’augmenter l’oxydation des graisses chez les patients et les athlètes.

Oxydation des graisses pendant l’exercice

Les graisses sont stockées principalement dans le tissu adipeux (sous-cutané), mais nous avons également de petites réserves dans le muscle lui-même (triglycérides intramusculaires). Au début de l’exercice, la stimulation neuronale (bêta-adrénergique) augmentera la lipolyse (la dégradation des graisses en acides gras et en glycérol) dans le tissu adipeux et le muscle. Les catécholamines telles que l’adrénaline et la noradrénaline peuvent également augmenter et contribuer à la stimulation de la lipolyse.

Dès que l’exercice commence, les acides gras sont mobilisés. Les acides gras du tissu adipeux doivent être transportés de la cellule adipeuse au muscle, être transportés à travers la membrane musculaire, puis être transportés à travers la membrane mitochondriale pour l’oxydation. Les triglycérides stockés dans le muscle subissent une lipolyse similaire et ces acides gras peuvent également être transportés dans les mitochondries. Pendant l’exercice, un mélange d’acides gras dérivés des adipocytes et des réserves intramusculaires est utilisé. Il existe des preuves qui montrent que les personnes entraînées stockent plus de graisse intramusculaire et l’utilisent davantage comme source d’énergie pendant l’exercice (1).

L’oxydation des graisses est régulée à différentes étapes de ce procédé. La lipolyse est affectée par de nombreux facteurs mais est principalement régulée par les hormones (stimulée par les catécholamines et inhibée par l’insuline). Le transport des acides gras dépend également de l’apport sanguin aux tissus adipeux et musculaires, ainsi que de l’absorption des acides gras dans le muscle et dans les mitochondries. En inhibant la mobilisation des acides gras ou le transport de ces acides gras, nous pouvons réduire le métabolisme des graisses. Cependant, existe-t-il également des moyens de stimuler ces étapes
et de favoriser le métabolisme des graisses?

Facteurs affectant l’oxydation des graisses

Intensité de l’exercice – L’un des facteurs les plus importants qui détermine le taux d’oxydation des graisses pendant l’exercice est l’intensité. Bien que plusieurs études aient décrit la relation entre l’intensité de l’exercice et l’oxydation des graisses, ce n’est que récemment que cette relation a été étudiée sur une large gamme d’intensités (2). En termes absolus, l’oxydation des glucides augmente proportionnellement avec l’intensité de l’exercice, alors que le taux d’oxydation des graisses augmente initialement, mais diminue à nouveau à des intensités d’exercice plus élevées (voir figure 1). Ainsi, bien qu’il soit souvent affirmé que vous devez faire de l’exercice à de faibles intensités pour oxyder les graisses, ce n’est pas nécessairement vrai.

Dans une série d’études récentes, nous avons défini l’intensité d’exercice à laquelle une oxydation maximale des graisses
est observée, appelée « Fatmax ». Dans un groupe d’individus entraînés, il a été constaté que l’exercice à intensité modérée (62-63% de VO2max ou 70-75% de HRmax) était l’intensité optimale pour l’oxydation des graisses, alors qu’il était d’environ 50% de
VO2max pour les individus moins entraînés (2,3).

Cependant, la variation interindividuelle est très importante. Une personne formée peut avoir son oxydation maximale des graisses à 70% VO2max ou 45% VO2max, et la seule façon de le savoir vraiment est d’effectuer l’un de ces tests Fatmax en laboratoire. Cependant, en réalité, l’intensité exacte à laquelle les pics d’oxydation des graisses peuvent ne pas être si importants, car à 5-10% de cette intensité (ou 10-15 battements par minute), l’oxydation des graisses sera également élevée, et ce n’est que lorsque l’intensité est d’environ 20% plus élevée que l’oxydation des graisses diminuera rapidement (voir figure 1).

Cette intensité d’exercice (Fatmax) ou « zone » peut avoir une importance pour les programmes de perte de poids, les programmes d’exercices liés à la santé et l’entraînement d’endurance. Cependant, très peu de recherches ont été effectuées. Récemment, nous avons utilisé cette intensité dans une étude d’entraînement avec des personnes obèses. Par rapport à l’entraînement par intervalles, leur oxydation des graisses (et leur sensibilité à l’insuline) s’amélioraient davantage après quatre semaines d’exercice à l’état d’équilibre (trois fois par semaine) à une intensité égale à leur Fatmax individuel (4).

Effets alimentaires – L’autre facteur important est l’alimentation. Un régime riche en glucides supprimera l’oxydation des graisses, et un régime pauvre en glucides entraînera des taux élevés d’oxydation des graisses. L’ingestion de glucides dans les heures précédant l’exercice augmentera l’insuline et supprimera ensuite l’oxydation des graisses jusqu’à 35% (5) ou plus. Cet effet de l’insuline sur l’oxydation des graisses peut durer de six à huit heures après un repas, ce qui signifie que les taux d’oxydation des graisses les plus élevés peuvent être atteints après un jeûne d’une nuit.

Les athlètes d’endurance ont souvent utilisé l’exercice sans petit-déjeuner comme moyen d’augmenter la capacité oxydative du muscle
. Récemment, une étude a été réalisée à l’Université de Louvain en Belgique, dans laquelle des scientifiques ont étudié l’effet d’un programme d’entraînement d’endurance de six semaines effectué pendant trois jours par semaine, chaque session d’une à deux heures (6). Les participants se sont entraînés à jeun ou à l’état de glucides.

Lorsque l’entraînement a été effectué à jeun, les chercheurs ont observé une diminution de l’utilisation de glycogène dans les muscles
, tandis que l’activité de diverses protéines impliquées dans le métabolisme des graisses était augmentée. Cependant, l’oxydation des graisses pendant l’exercice était la même dans les deux groupes. Il est possible, cependant, qu’il y ait des changements faibles mais significatifs dans le métabolisme des graisses après un entraînement à jeun; mais, dans cette étude, les changements dans l’oxydation des graisses pourraient avoir été masqués par le fait que ces sujets ont reçu des glucides au cours de leurs essais expérimentaux. Il convient également de noter que l’entraînement après un jeûne d’une nuit peut réduire votre capacité d’exercice et ne peut donc convenir qu’aux séances d’exercice d’intensité faible à modérée. L’efficacité d’un tel entraînement pour la réduction de poids n’est pas non plus connue.

Durée de l’exercice – Il est établi depuis longtemps que l’oxydation devient de plus en plus importante à mesure que l’exercice progresse. Pendant l’exercice d’ultra-endurance, l’oxydation des graisses peut atteindre des pics de 1 gramme par minute, bien que (comme indiqué dans les effets diététiques) l’oxydation des graisses puisse être réduite si des glucides sont ingérés avant ou pendant l’exercice. En termes de perte de poids, la durée de l’exercice peut être l’un des facteurs clés car c’est également le moyen le plus efficace d’augmenter la dépense énergétique.

Mode d’exercice – La modalité d’exercice a également un effet sur l’oxydation des graisses. Il a été démontré que l’oxydation des graisses est plus élevée pour une absorption d’oxygène donnée pendant la marche et la course, par rapport au cyclisme (7). La raison de cela n’est pas connue, mais il a été suggéré qu’elle est liée à la plus grande puissance de sortie par fibre musculaire dans le cyclisme par rapport à celle de la course à pied.

Différences entre les sexes – Bien que certaines études dans la littérature n’aient trouvé aucune différence entre les sexes dans le métabolisme, la majorité des études indiquent maintenant des taux plus élevés d’oxydation des graisses chez les femmes. Dans une étude qui a comparé 150 hommes et 150 femmes sur une large gamme d’intensités d’exercice, il a été montré que les femmes avaient des taux d’oxydation des graisses plus élevés sur toute la gamme d’intensités et que leur oxydation des graisses atteignait un sommet légèrement plus élevé (8). Les différences, cependant, sont faibles et peuvent ne pas avoir de signification physiologique.

Suppléments nutritionnels

Il existe de nombreux suppléments nutritionnels sur le marché qui prétendent augmenter l’oxydation des graisses. Ces suppléments comprennent la caféine, la carnitine, l’acide hydroxycitrique (HCA), le chrome, l’acide linoléique conjugué (CLA), le guarana, le citrus aurantium, le ginseng asiatique, le poivre de Cayenne, le coleus forskholii, le glucomannane, le thé vert, le psyllium et le pyruvate. À quelques exceptions près, il y a peu de preuves que ces suppléments, qui sont commercialisés comme brûleurs de graisse, augmentent réellement l’oxydation des graisses pendant l’exercice (voir tableau 1).

L’une des rares exceptions peut cependant être les extraits de thé vert. Nous avons récemment constaté que les extraits de thé vert augmentaient l’oxydation des graisses pendant l’exercice d’environ 20% (4). Les mécanismes en sont mal compris mais il est probable que l’ingrédient actif du thé vert, appelé gallate d’épigallocatéchine (EGCG – un polyphénol puissant aux propriétés antioxydantes) inhibe l’enzyme
catéchol O-méthyltransférase (COMT), responsable de la dégradation de la noradrénaline. Cela peut à son tour entraîner des concentrations plus élevées de noradrénaline et une stimulation de la lipolyse, rendant plus d’acides gras disponibles pour l’oxydation.

Environnement – Les conditions environnementales peuvent également influencer le type de combustible utilisé. On sait que l’exercice dans un environnement chaud augmentera l’utilisation du glycogène et réduira l’oxydation des graisses, et quelque chose de similaire peut être observé à haute altitude. De même, lorsqu’il fait extrêmement froid, et surtout lorsqu’il frissonne, le métabolisme des glucides semble être stimulé au détriment du métabolisme des graisses.

Entraînement

À l’heure actuelle, le seul moyen éprouvé d’augmenter l’oxydation des graisses pendant l’exercice est d’effectuer une activité physique régulière. L’entraînement physique régulera les enzymes des voies d’oxydation des graisses, augmentera la masse mitochondriale, augmentera le flux sanguin, etc., ce qui permettra des taux plus élevés d’oxydation des graisses.

La recherche a montré qu’à peine quatre semaines d’exercice régulier (trois fois par semaine pendant
30-60 minutes) peuvent augmenter les taux d’oxydation des graisses et provoquer des changements enzymatiques favorables (10). Cependant, trop peu d’informations sont disponibles pour tirer des conclusions sur le programme de formation optimal pour atteindre ces effets.
Dans une étude, nous avons étudié les taux maximaux d’oxydation des graisses chez 300 sujets ayant des niveaux de forme physique variables. Dans cette étude, nous avons eu des personnes obèses et sédentaires, ainsi que des cyclistes professionnels (9). La VO2max variait de 20,9 à 82,4 ml/kg/min. Fait intéressant, bien qu’il y ait une corrélation entre l’oxydation maximale des graisses et l’absorption maximale d’oxygène, au niveau individuel, la condition physique ne peut pas être utilisée pour prédire l’oxydation des graisses. Cela signifie que certaines personnes obèses ont des taux d’oxydation des graisses similaires à ceux des cyclistes professionnels (voir figure 2)! La grande variation interindividuelle est liée à des facteurs tels que l’alimentation et le sexe, mais reste en grande partie inexpliquée.

Programmes d’exercices de perte de poids

La combustion des graisses est souvent associée à une perte de poids, à une diminution de la graisse corporelle et à une augmentation de la masse maigre. Cependant, il faut noter que de tels changements de poids corporel et de composition corporelle ne peuvent être obtenus qu’avec un bilan énergétique négatif: vous devez manger moins de calories que vous n’en dépensez, indépendamment des carburants que vous utilisez! Le type d’exercice optimal, l’intensité et la durée de la perte de poids ne sont toujours pas clairs. Les recommandations actuelles sont principalement axées sur l’augmentation des dépenses énergétiques et l’augmentation des volumes d’exercice. Trouver l’intensité optimale pour l’oxydation des graisses pourrait aider à perdre du poids (perte de graisse) et à maintenir le poids, mais les preuves à cet effet manquent actuellement.
Il est également important de se rendre compte que la quantité

de graisse oxydée pendant l’exercice n’est que faible. Les taux d’oxydation des graisses sont en moyenne de 0,5 gramme par minute à l’intensité d’exercice optimale. Ainsi, pour oxyder 1kg de masse grasse, plus de 33 heures d’exercice sont nécessaires ! L’exercice de marche ou de course autour de 50 à 65% de VO2max semble être une intensité optimale pour oxyder les graisses. La durée de l’exercice, cependant, joue un rôle crucial, avec une importance croissante de l’oxydation des graisses avec un exercice plus long. Bien sûr, cela a également le potentiel d’augmenter la dépense énergétique quotidienne. Si l’exercice est la seule intervention utilisée, l’objectif principal est généralement d’augmenter la dépense énergétique et de réduire la graisse corporelle. Cependant, lorsqu’il est associé à un programme de régime, il est principalement utilisé pour contrer la diminution de l’oxydation des graisses souvent observée après une perte de poids (11).

Résumé

Des taux d’oxydation des graisses plus élevés pendant l’exercice reflètent généralement un bon état d’entraînement, tandis que des taux d’oxydation des graisses faibles pourraient être liés à l’obésité et à la résistance à l’insuline. En moyenne, les pics d’oxydation des graisses à des intensités modérées de 50 à 65% de VO2max, en fonction du statut d’entraînement des individus (2,8), augmentent avec l’augmentation de la durée de l’exercice, mais sont supprimés par l’apport en glucides. La grande majorité des suppléments nutritionnels n’ont pas les effets souhaités. Actuellement, le seul moyen très efficace d’augmenter l’oxydation des graisses est l’entraînement physique, bien qu’on ne sache toujours pas quel est le meilleur régime d’entraînement pour obtenir les améliorations les plus importantes. Enfin, il est important de noter qu’il existe une très grande variation interindividuelle de l’oxydation des graisses qui ne s’explique que partiellement par les facteurs mentionnés ci-dessus. Cela signifie que bien que les facteurs mentionnés ci-dessus puissent influencer l’oxydation des graisses, ils ne peuvent pas prédire les taux d’oxydation des graisses chez un individu.

1. J Appl Physiol 60: 562-567, 1986
2. Int J Sport Med 24: 603-608, 2003
3. Int J Sports Med 26 Suppl 1: S28-37, 2005
4. Am J Clin Nutr 87: 778-784, 2008
5. J Sport Sci 21: 1017-1024, 2003
6. J Appl Physiol 104: 1045-1055, 2008
7. Métabolisme 52: 747-752, 2003
8. J Appl Physiol 98: 160-167, 2005
9. Nutrition 20: 678-688, 2004
10. J Appl Physiol 56: 831-838, 1984
11. Int J Obes Relat Metab Disord 17 Suppl 3: S32-36; discussion S41-32, 1993