La place des protéines dans l'alimentation du sportif
Slt à toutes et tous,
Les protéines représentent 12 à 15 % de la masse corporelle et leur concentration est différente selon les organes. Ce sont des nutriments (éléments constitutifs des aliments) qui apportent les radicaux azotés à l'organisme. Les protéines peuvent être classées selon différents critères.
• Leur composition : ce sont des molécules complexes de poids moléculaire souvent élevé (entre 10 000 et 60 000 daltons), formées d'acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques CO-NH.
• Leur conformation.
• Leur solubilité (albumines, globulines).
• Leur fonction :
- soit en tant que protéines à activité biologique, telles que les enzymes, les hormones, les protéines contractiles (myosine, actine, tubuline), les protéines de transport, dont l'hémoglobine et la myoglobine, les protéines vectrices, les protéines de réserve, les protéines allergènes ; dans la nature il existe aussi des protéines toxiques ou antinutritionnelles, tels les inhibiteurs trypsiques du soja...
- soit en tant que protéines de structure, dont la kératine, le collagène, l'élastine, qui sont présents dans tous les tissus, comme le muscle, l'os, la peau, les organes internes, les membranes cellulaires et les organites intra-cellulaires. Les deux tiers des protéines de structure sont situés dans le tissu musculaire, où elles représentent 75 % du pool des acides aminés de l'organisme et 20 % de la structure musculaire.
Indispensables au maintien et au renouvellement de la masse musculaire, ces protéines sont sujettes à des processus cataboliques et anaboliques sous l'effet de l'exercice physique, avec un accroissement de leur taux de renouvellement lors de la surcompensation après l'effort.
Les apports alimentaires en protéines
Les besoins protéiques se définissent en besoins minimaux, besoins de sécurité et besoins pour équilibrer la balance azotée (comparaison entre les apports protéiques exprimés en azote - les protéines contiennent en moyenne 16 % d'azote - et l'azote des divers déchets).
Les pertes obligatoires journalières se situent autour de 0,45 gramme par kilo de poids corporel et par jour, taux protéiques minimaux ne permettant aucune activité physique ; des apports de 0,6 à 0,7 g/kg/jour de protéines sont des apports de sécurité.
Chez un sujet sédentaire, l'apport protéique recommandé se situe entre 0,8 et 1 g/kg/jour ; en-dessous de ce seuil la croissance musculaire s'arrête puis devient négative.
Pour des athlètes s'entraînant de façon régulière malgré la dégradation intense des protéines, les besoins seront augmentés autour de 1,2 à 1,5 g/kg/j, soit deux fois environ les apports nutritionnels conseillés pour un sédentaire, avec cependant une limite supérieure ne dépassant pas 2,5 à 3 g/kg/jour pour les sports de masse.
Toutefois l'augmentation de la ration protéique des sportifs doit tenir compte de nombreux facteurs dont l'âge, le sexe, le type d'exercice et sa durée.
En période de musculation, avec des ingérés protéinés supérieurs, la rétention protéique ou augmentation de masse musculaire est
significative chez les athlètes s'entraînant en force, et faible chez ceux s'entraînant en endurance. Ces derniers nécessitent des apports aminés plus importants pour positiver leur balance azotée du fait de l'intensité du catabolisme musculaire.
Les protéines alimentaires
□ Digestibilité
La digestibilité d'une protéine dépend de sa structure et de son environnement moléculaire ; ainsi la présence de fibres en abondance dans les végétaux tend à diminuer la digestibilité des protéines présentes, même si celles-ci sont facilement hydrolysables. Le mode de cuisson ou le type de préparation peuvent aussi faciliter leur digestibilité (chauffage, oxydation, hydrolyse en milieu acide...).
□ Intérêt biologique
L'intérêt biologique d'une protéine est fonction de sa composition en acides aminés. Ils sont dits "indispensables" quand l'organisme ne peut les synthétiser. Ce sont la leucine, la thréonine, la lysine, le tryptophane, la phénylalanine, la valine, la méthionine, l'isoleucine, l'histidine et l'arginine. L'histidine et l'arginine peuvent être synthétisés par l'organisme mais en quantité insuffisante.
Les protéines sont dites "complètes" ou "incomplètes" selon que leur dégradation peut ou non libérer ces acides aminés indispensables ; l'absence d'un seul peut empêcher la synthèse protéique.
Seuls trois acides aminés sont en fait limitants : le tryptophane, la lysine et la méthionine.
D'une façon générale les végétaux sont
dépourvus de lysine et de méthionine, les céréales sont pauvres en lysine, les légumineuses en méthionine.
Les facteurs limitants du lait sont la méthionine et la cystéine. En revanche, les protéines d'origine animale contiennent tous les acides aminés indispensables.
□ Les protéines complètes
Elles sont représentées par les œufs, le lait, la viande, le poisson et la volaille.
• L'œuf entier
Il est pris comme protéine de référence : il contient 13 g de protéines pour 100 g qui sont divisées en deux classes :
- l'albumine dans le "blanc" (ovalbumine), protéine de haute valeur biologique contenant beaucoup d'acides aminés soufrés (méthionine, cystéine), de lysine et de tryptophane ; c'est la protéine de référence,
sa valeur biologique par définition est égale à 100 % ;
- les protéines ovovitellines dans le jaune de l'œuf. L'œuf entier est particulièrement riche aussi en valine, leucine et acides aminés aromatiques. Il contient tous les autres acides aminés essentiels. Cuit, il est très bien digéré.
Ces données concernent les œufs de poule.
• La viande
Rouge, elle est composée d'une quantité importante d'hémoglobine et de myoglobine, elle est donc très riche en fer. La myosine, l'actine et la tropomyosine, qui sont aussi les composants contractiles des viandes blanches, sont les constituants des fibres musculaires ; leur digestibilité est très bonne ; elles sont de haute valeur biologique car riches en lysine, tryptophane et méthionine et contiennent tous les acides aminés essentiels.
En revanche, les protéines extra-cellulaires, celles du tissu conjonctif (collagène et élastine), sont très pauvres en acides aminés essentiels.
100 g de viande apportent jusqu'à 21 g de protéines, la volaille de 18 g à 21 g, le bœuf de 15 g à 20 g, le jambon de 15 g à 18 g, le mouton de 13 g à 18 g, le porc de 1 g à 15 g.
• Le lait
Sa concentration en protéines n'est pas très importante : elle varie de 3 à 3,7 % avec une teneur moyenne de 3,4 %. Le lait est composé principalement de caséine (72 à 80 % des protéines totales, soit 2,9 % pour 100 ml de lait), sa richesse en groupements sérines et en ions phosphatés capables de fixer le calcium en fait une réserve calcique importante. Cette fraction protéique est pauvre en acides aminés soufrés.
En revanche, l'albumine (0,4 % pour 100 ml de lait) et les globulines (0,2 % pour 100 ml de lait), qui sont les autres composants protéinés du lait, en sont plus riches, ce qui augmente la valeur biologique des protéines du lait de vache. Ces acides aminés restent cependant inférieurs, en concentration, à la viande, aux œufs ou au poisson.
Le lait est aussi riche en lysine. Sa digestibilité dépend de chaque individu et de sa concentration en suc gastrique, nécessaire pour attaquer le coagulum ferme et compact issu de la transformation de la caséine sous l'action des acides du tube digestif.
Le lactose est aussi à l'origine de nombreuses intolérances par défaut de lactase chez certaines personnes.
Les yaourts sont de bonne digestibilité du fait de la fermentation du lait, et les fromages le sont aussi grâce au procédé de maturation pendant lequel le lactose disparaît. Cependant, la valeur biologique de ces derniers est diminuée pour deux raisons : lors de l'égouttage, les globulines et albumines sont éliminées, et lors de la maturation, les micro-organismes utilisent pour leur développement des substances azotées, dont les acides aminés.
Le lait contient de 36 g (lait écrémé) à 23 g (lait entier) de protéines pour 100 ml (32 g à la traite) ; 12 cl de yaourt en apportent
5,2 g, et les fromages, selon leur hydratation et leur teneur en matières grasses, de 3,5 g à 16 g pour 100 g pour les fromages frais, de 27 g à 30 g pour les pâtes cuites pressées (comté, emmenthal...), de 20 g à 21 g pour les pâtes molles (camembert, brie...).
• Le poisson et les produits de la pêche (mollusques, crustacés...)
Les poissons sont composés de protéines de très bonne valeur biologique. Ils sont très riches en protéines contractiles et en myosine et pauvres en albumines et globulines. Leur concentration est importante : de 14 g à 28 g pour 100 g pour les poissons, de 4 g à 16 g pour les mollusques (huîtres : 8 g pour 100 g), de 14 g (écrevisses) à 23 g (langoustes) pour les crustacés. Leur digestibilité est excellente.
□ Les protéines incomplètes
Elles sont d'origine végétale. Bien que contenant de grandes quantités de protéines, il leur manque les acides aminés essentiels déjà cités. Il faudra savoir les repérer pour les associer entre elles dans le souci de maintenir des entrées substantielles et réparatrices chez des athlètes végétariens ou végétaliens, n'ingérant aucun produit lacté.
• Les céréales
Fruits des graminées (blé, orge, riz, seigle, avoine, maïs, sarrazin), elles sont riches en albumines et globulines dans leurs assises superficielles et en glutélines et prolamines (de mauvaise valeur biologique) dans leur partie centrale (dénommées gluten) plus riches en lysine.
Plus le rapport glutélines-prolamines est élevé, meilleure est la qualité protéique des
céréales et donc meilleure est leur absorption. Ainsi le riz, qui ne contient que 6,5 g de
protéines pour 100 g, a un rapport égal à 28.
A contrario, le seigle, qui contient 11 g de
protéines, a un rapport de 1.
Le blé et le maïs ont un rapport de 0,6 et 0,7 avec de 9,5 g à 13 g de protéines pour
100 g. Leur valeur biologique sera moyenne ou médiocre selon que les céréales seront plus ou moins riches en lysine et en acides aminés soufrés (méthionine, cystéine).
• Les oléagineux (arachide, soja) sont essentiellement constitués de globulines riches en lysine et les légumineuses (petits pois, lentilles...) sont riches en protéines mais pauvres en méthionine.
Le soja est l'aliment le plus riche en protéines (40 g pour 100 g), sa digestibilité est identique à celle des protéines animales mais sa teneur en acides aminés soufrés est inférieure à celle de la viande de bœuf, ou du blé, ce qui en fait une protéine incomplète.
Les lentilles et les haricots blancs, par leur quantité en protéines, égalent largement la viande avec 24,5 g ou 22,5 g de protéines pour 100 g alors que le petit pois n'en contient que 6,5 g pour 100 g. Cependant ces légumes sont privés de certains acides aminés essentiels.
• Les autres légumes sont très peu riches en protéines - 1 à 2 % seulement (variable
selon la richesse en fumure azotée du sol) - mais ils sont riches en lysine. (Les pommes de terre contiennent 2 g de protéines pour 100 g.)
La vigilance sera donc essentielle chez les sujets végétaliens qui ont supprimé les protéines lactées. En revanche, chez les lactovégétariens, la quête de protéines de qualité supérieure est plus facile puisque l'addition de lait et de produits laitiers tels que les crèmes glacées, les fromages et les yaourts en amène en quantité suffisante.
L'association de deux protéines de valeur biologique médiocre permet une bonne assimilation de ces protéines.
Ainsi faut-il savoir les associer :
- céréales + lait,
- céréales + soja ou autres oléagineux,
- céréales + légumineuses.
On admet que le rapport protéines animales sur protéines végétales doit être supérieur ou égal à 1 pour que l'équilibre soit conservé.
□ Equilibre avec les autres nutriments
La croissance musculaire dépend à la fois de l'apport protéique et de l'apport calorique total.
Les apports nutritionnels conseillés par la FAO et l'OMS, avec 50 à 60 % d'hydrates de carbone, 20 à 25 % de lipides et 10 à 12 % de protéines, représentent un équilibre essentiel à la protection musculaire.
Seul un régime riche en hydrates de carbones peut limiter le catabolisme tissulaire et préserver les protéines.
De plus, une diminution du glycogène musculaire en rapport avec une restriction glucidique ne permet absolument pas de protéger les qualités intrinsèques du muscle, qui peut conserver éventuellement sa force mais perd en résistance.
Pour prévenir la négativation de la balance azotée, trois éléments sont donc essentiels :
- la quantité de protéines ingérées,
- leur qualité,
- l'équilibre avec les autres nutriments.
Les effets de l'entraînement sur le métabolisme protidique
Durant la phase d'initiation sportive, la balance azotée est négative, l'entraînement va permettre une réduction de son déficit, elle sera modulée et positivée par des entrées protidiques adaptées.
Si l'exercice se prolonge plusieurs heures, la cellule musculaire la freine encore.
Le catabolisme protidique est fonction non seulement de la durée et du type d'exercice pratiqué mais aussi de son intensité, du statut hormonal du sujet, de son apport alimentaire durant cette activité et de son niveau d'entraînement.
Ainsi, quand la concentration en glycogène musculaire est faible, l'anabolisme musculaire est diminué alors que son catabolisme augmente. Si l'entraînement se prolonge au-delà de dix jours, des phénomènes d'adaptation positivent la balance azotée.
Il a été récemment démontré qu'à l'arrêt de l'exercice les besoins protéiques augmentent et que le sportif est spontanément attiré vers les protéines. Ceci en période d'entraînement comme à l'arrêt, pour des efforts de longue durée et de faible intensité ou de courte durée à vitesse élevée.
De plus, contrairement aux idées reçues, le fait d'ingérer des protéines en post-effort, quelles que soient leur qualité ou leur quantité, n'augmente pas la production d'acide urique constatée après les efforts.
Après l'exercice, la normalisation hormonale et l'apport alimentaire sont de puissants stimulants à la reprise de l'anabolisme musculaire. La régulation de la synthèse protéique passe obligatoirement par une accélération des transcriptions géniques et de leur lecture ribosomiale, qui est sous dépendance hormonale directe (insuline, hormone de croissance, cortisol) et indirecte, utilisant le calcium comme médiateur.
En effet l'augmentation de la cortisolémie pendant l'exercice augmente le catabolisme protéique et la néoglucogénèse tout en inhibant les processus anaboliques. Par ailleurs, l'hypo-insulinémie liée à l'activité physique favorise le catabolisme protidique. C'est pourquoi une prise rapide et répétée d'hydrates de carbones simples (sucreries, sirop) dans les heures qui suivent l'arrêt d'activité va favoriser la synthèse protéique musculaire.
Dr M-F Oprendeck-Roudey (médecin du sport, endocrinologue, nutritioniste, Insep, Paris)
@+, Hai.