Exercice et mitochondries : ce que disent les données

Les mitochondries sont devenues un sujet bien-être, et les conseils à leur sujet tirent dans deux directions. Un camp affirme que les longues sorties faciles en zone 2 sont ce que vous pouvez faire de mieux pour elles. Un autre promet que quelques minutes d’intervalles intenses les répareront en quelques jours. Les études par biopsie musculaire apportent une réponse plus utile que l’une ou l’autre : les deux types d’entraînement développent les mitochondries, ils ne développent pas la même chose, et ce que vous gagnez dépend de ce que vous continuez à faire.

Que font les mitochondries, et pourquoi l’exercice les modifie-t-il ?

Les mitochondries sont les structures de vos cellules qui utilisent l’oxygène pour transformer le carburant en énergie utilisable. Vos muscles squelettiques en sont remplis, et lorsque vous leur demandez de travailler plus dur qu’à l’habitude, ils réagissent en ajoutant des protéines mitochondriales et en rendant la machinerie existante plus efficace. Les chercheurs mesurent généralement deux choses distinctes. Le contenu mitochondrial correspond à la quantité de cette machinerie dont vous disposez, souvent suivie grâce à une enzyme appelée citrate synthase. La fonction respiratoire mitochondriale correspond à la quantité d’oxygène que cette machinerie peut utiliser lorsqu’elle est poussée à son maximum.

Cette distinction compte, car les deux n’évoluent pas toujours ensemble. Une revue des études d’entraînement sur le muscle humain a conclu que le volume total d’entraînement semble être un facteur déterminant des changements du contenu mitochondrial, tandis que l’intensité relative de l’exercice est un moteur important des changements de la fonction respiratoire. Les auteurs ont aussi noté que les signaux moléculaires observés après une seule séance ne prédisent pas de façon fiable ce que produira un programme d’entraînement (Granata et al., 2018). Lorsqu’une séance est présentée comme la meilleure pour vos mitochondries, demandez-vous de laquelle des deux il est question.

Cela relie les mitochondries à la VO₂max, la quantité maximale d’oxygène que votre corps peut utiliser lors d’un effort intense, et l’un des marqueurs mesurables de la longévité les plus solides.

L’intensité compte-t-elle pour développer les mitochondries ?

Pour la fonction respiratoire, les données disent oui. L’un des tests les plus rigoureux a utilisé le pédalage à une jambe : chacun des 10 hommes jeunes et actifs a entraîné une jambe par intervalles et l’autre en continu. La jambe des intervalles a réalisé quatre efforts de 5 minutes à 65 % de sa puissance maximale, avec 2,5 minutes de récupération. L’autre jambe a pédalé 30 minutes à 50 % de la puissance maximale. Le travail de chaque séance était égal, environ 144 kJ par jambe. Après six séances en deux semaines, la jambe des intervalles présentait une activité de la citrate synthase plus élevée (10,2 contre 8,4 unités) et une respiration maximale plus élevée via les complexes I et II (58,2 contre 42,2 unités). Les chercheurs ont conclu que l’intensité, ou le schéma de contraction, est un déterminant important de la façon dont le muscle se remodèle (MacInnis et al., 2017).

Une deuxième étude a comparé trois intensités sur quatre semaines et 12 séances de vélo chez 29 hommes en bonne santé. Un groupe a fait des intervalles de sprint de quatre à dix efforts maximaux de 30 secondes, un autre quatre à sept intervalles de 4 minutes à environ 90 % de la puissance maximale, et le dernier a pédalé en continu sous le seuil lactique pendant 20 à 36 minutes, les deux derniers groupes étant à travail total égal. La respiration mitochondriale maximale n’a augmenté de 25 % qu’après les intervalles de sprint, et les protéines de signalisation PGC-1α et p53 n’ont augmenté de 60 % à 90 % que dans ce groupe. L’activité de la citrate synthase et les marqueurs du contenu mitochondrial n’ont changé dans aucun groupe (Granata et al., 2016). Sur cette courte période, les efforts les plus durs ont modifié l’efficacité des mitochondries, mais aucun des programmes n’en a augmenté la quantité de façon mesurable.

L’âge ne semble pas fermer la porte. Dans un essai de 12 semaines mené à la Mayo Clinic chez des adultes jeunes et âgés, l’entraînement fractionné à haute intensité et l’entraînement combiné ont amélioré la capacité aérobie et la respiration mitochondriale, contrairement à la musculation seule. L’entraînement par intervalles a inversé de nombreuses différences liées à l’âge dans les protéines musculaires, en particulier les protéines mitochondriales, avec une hausse de la synthèse des protéines mitochondriales (Robinson et al., 2017).

La zone 2 est-elle la meilleure séance pour vos mitochondries ?

Le pédalage en zone 2, un effort régulier que vous pouvez tenir tout en parlant, a de fervents défenseurs, et il fonctionne clairement. Le problème, c’est que les études ci-dessus ne le montrent pas supérieur. Dans les comparaisons à travail égal décrites plus haut, les intervalles ont produit des changements mitochondriaux égaux ou plus importants que le pédalage continu. Peu d’essais définissent la zone 2 comme le font les coachs aujourd’hui, si bien que les tests les plus proches sont des séances continues modérées comme celles décrites ci-dessus.

Là où le pédalage régulier trouve sa place, c’est dans le volume. Dans une étude menée chez 10 hommes en bonne santé, quatre semaines de vélo par intervalles, trois fois par semaine, n’ont modifié aucun des marqueurs mitochondriaux mesurés. Les hommes se sont ensuite entraînés deux fois par jour pendant 20 jours. La respiration mitochondriale et l’activité de la citrate synthase ont augmenté d’environ 40 % à 50 %, et les protéines de la chaîne de transport d’électrons d’environ 10 % à 40 % (Granata et al., 2016). Cette étude utilisait des intervalles, mais elle suggère que le contenu mitochondrial répond à la quantité totale de travail effectué, et le pédalage facile est un moyen pratique d’en accumuler beaucoup. Si vous aimez les longues séances régulières, elles sont un bon moyen de construire du volume. Ce n’est pas la seule voie vers des mitochondries en meilleure santé.

À quelle vitesse les mitochondries changent-elles, et à quelle vitesse perdez-vous ces gains ?

Les gains peuvent apparaître en quelques semaines, pas en quelques jours. Un essai de 12 semaines chez des hommes sédentaires a comparé un entraînement sprint à volume réduit, trois sprints maximaux de 20 secondes dans une séance de 10 minutes, à 45 minutes de vélo continu à environ 70 % de la fréquence cardiaque maximale, trois fois par semaine. La consommation maximale d’oxygène a augmenté de 19 % dans les deux groupes, la sensibilité à l’insuline s’est améliorée dans les deux, et le contenu mitochondrial a augmenté de façon similaire, alors que le groupe sprint s’est entraîné cinq fois moins longtemps (Gillen et al., 2016). Les groupes étaient petits, avec 9 et 10 hommes : considérez donc cette équivalence comme encourageante plutôt que comme acquise.

Le constat le moins confortable, c’est la vitesse à laquelle les gains s’estompent. Dans l’étude à haut volume ci-dessus, les hommes sont ensuite passés à cinq séances en deux semaines. À l’issue de cette période, aucune mesure mitochondriale, hormis l’activité de la citrate synthase, ne différait plus de leur point de départ, et la citrate synthase restait environ 36 % au-dessus du niveau initial (Granata et al., 2016). Vos mitochondries reflètent ce que vous avez fait récemment. Un programme que vous pouvez tenir semaine après semaine leur fera plus de bien qu’un court sursaut d’effort héroïque.

L’entraînement fractionné à haute intensité et effort réduit (REHIT), qui intègre deux courts sprints maximaux dans une sortie de 10 minutes, se situe à l’extrême bas de l’échelle en temps investi. Chez 35 hommes et femmes sédentaires, six semaines de REHIT ont fait passer la capacité aérobie maximale de 2,54 à 2,78 L/min, sans différence entre les sexes. La même étude a relevé de grandes différences individuelles dans l’ampleur des progrès (Metcalfe et al., 2016). Elle a mesuré la capacité aérobie, pas directement les mitochondries.

Les compléments alimentaires peuvent-ils stimuler les mitochondries en plus de l’exercice ?

De nombreux compléments sont vantés pour la santé mitochondriale, et la plupart s’appuient sur peu de données d’entraînement chez l’humain. Une étude bien connue invite à ne pas supposer que plus de soutien vaut mieux. De jeunes hommes ont pris 1 000 mg de vitamine C et 400 UI de vitamine E par jour pendant quatre semaines d’exercice. L’exercice n’a amélioré la sensibilité à l’insuline que chez les hommes qui ne prenaient pas les antioxydants, et la hausse de PGC-1α, un régulateur clé de l’adaptation mitochondriale, n’est apparue qu’en leur absence (Ristow et al., 2009). Le stress créé par une séance intense semble faire partie du signal qui indique à votre muscle de s’adapter. Si vous prenez des antioxydants à forte dose, demandez à votre médecin si vous en avez besoin.

L’essentiel

L’exercice est le moyen le mieux étayé d’améliorer vos mitochondries, et l’intensité comme le volume comptent. Les intervalles intenses semblent améliorer la façon dont vos mitochondries utilisent l’oxygène, souvent davantage que le pédalage régulier à travail égal. Le volume total d’entraînement semble déterminer la quantité de machinerie mitochondriale que vous développez, et c’est là que les longues séances faciles aident. Les changements peuvent commencer en quelques semaines et s’estomper en quelques semaines si vous en faites moins. La plupart de ces données proviennent de petits groupes de jeunes hommes, et les réponses individuelles varient beaucoup : une routine que vous pouvez maintenir compte donc davantage que la séance parfaite. Associez des efforts courts et intenses au pédalage régulier qui vous plaît, et gardez le rythme.