Même les meilleurs athlètes du monde ne peuvent pas franchir une certaine capacité d’endurance. © Jay Siggers, Flickr

Santé

On a découvert la limite absolue à l'endurance humaine

ActualitéClassé sous :Sport , course d'endurance , métabolisme de base

Le corps humain ne peut pas brûler plus d'un certain nombre de calories par jour, ce qui signifie que les capacités humaines ont un plafond infranchissable, rapporte une nouvelle étude. Un plafond lié au métabolisme qui expliquerait également... la durée de la grossesse.

Nous nous sommes habitués à voir les records du monde tomber lors des compétitions sportives comme les Jeux Olympiques ou les Championnats du monde d'athlétisme. De nombreux scientifiques se sont interrogés sur la limite infranchissable que ne pourrait pas dépasser le corps humain. On observe ainsi que le nombre de records sportifs est en chute libre depuis les années 1990. « Au saut à la perche par exemple, on est passé très vite de la barre des 5 m (en 1963) aux 6,14 m de Sergueï Bubka en 1994. Mais il a fallu vingt ans pour battre ce record grâce au Français Renaud Lavillenie, en 2014 », rapporte Jean-François Toussaint, professeur de physiologie de l'université Paris-Descartes. Pour autant, on n'a jamais pu établir de manière formelle une limite théorique.

Le corps ne peut pas assimiler plus de 4.000 calories par jour

C'est ce que vient pourtant de découvrir une équipe de chercheurs de l'université de Duke en Californie. Dans une étude parue dans Science Advances le 5 juin, ces derniers ont établi que même les meilleurs athlètes du monde ne peuvent pas franchir une certaine capacité d'endurance sur le long terme. D'après leurs calculs, la dépense énergétique totale (DET) ne peut pas excéder 2,5 fois la dépense métabolique de base (DMB), soit environ 4.000 calories par jour pour un individu de corpulence normale.

Le Tour de France, une épreuve de trois semaines qui brûle les calories à un rythme insoutenable au long terme. © charel.irrthum, Flickr

De précédentes études avaient pourtant estimé ce plafond à un seuil beaucoup plus haut : 4 à 5 fois la DMB pour les 23 jours du Tour de France, 9,4 fois pour un triathlon de 11 heures, 8,5 fois pour un ultramarathon de 25 heures ou encore 6,6 fois pour un trek arctique de 10 jours. Mais pour parvenir à cette performance, le corps puise dans ses réserves et « s'autoconsume » même si on lui fournit des calories supplémentaires, rapporte Herman Pontzer, anthropologiste à l'université de Duke et coauteur de l'étude. À long terme, la dépense est donc insoutenable.

Une dépense énergétique en courbe logarithmique 

Pour parvenir au chiffre de 2,5, les chercheurs ont compilé les résultats des précédentes études et ajouté leurs propres données issues d'une course de 140 jours à travers les États-Unis (transcontinental Race Across the USA, ou Rausa), et, plus étonnant, de la grossesse et de l'allaitement, « une sorte d'activité d'endurance ultime », sourit Herman Pontzer. Ils en ont tiré une courbe logarithmique déclinante tendant vers 2,5 : lors d'un 100 mètres, on peut naturellement brûler les calories à un rythme très élevé, mais vous n'arriverez pas à courir un marathon à cette vitesse. Durant le Tour de France, les cyclistes peuvent ainsi consommer 7.000 à 8.000 calories par jour, mais au bout d'un moment, le corps n'arrive plus à assimiler ces calories supplémentaires. « Il s'agit en réalité moins d'une limite à l'effort que d'une limite à la capacité de digestion », explique Herman Pontzer.

La dépense énergétique totale (DET ou BMR en anglais) suit une courbe logarithmique et tend vers la barre de 2,5 fois la dépense métabolique de base (DMB). © Caitlin Thurber et al, Science Advances, 2019

Le corps dispose cependant d'une incroyable capacité d'adaptation. Durant les cinq premiers jours de la course transamérique, les athlètes dépensent en moyenne 6.202 calories par jour soit 3,76 fois la DMB. Mais lors de la dernière semaine, alors que le rythme de la course est quasi inchangé, la dépense énergétique chute à 4.906 calories par jour, soit 2,81 fois la DMB. Le corps apprend ainsi à « économiser » l'énergie. Mais cette capacité d’économie atteint donc une limite fatidique de 2,5.

La grossesse, ultime course d’endurance ?

Autre découverte étonnante : la dépense énergétique durant la grossesse s'établit à 2,2 fois la DMB, soit à peine au-dessous de celle des athlètes lors d'un trek d'endurance. « Cela expliquerait pourquoi les bébés ne peuvent pas grossir plus et pourquoi la grossesse dure aussi longtemps », indiquent les chercheurs. Dépasser le seuil de 2,5 signifierait pour la mère puiser dans ses propres réserves, ce qui serait dangereux pour sa survie. « La question est : ce taux de 2,5 semblant réguler l'ensemble du métabolisme est-il la cause ou la conséquence de la durée de la grossesse ? », s'interroge Herman Pontzer.

  • Sur le long terme, l’Homme ne peut pas dépenser plus de 2,5 fois son métabolisme de base soit environ 4.000 calories par jour.
  • Le corps peut s’adapter au bout de quelques jours en réduisant ses besoins, mais ne peut pas franchir un certain seuil.
  • Cette limite semble s’appliquer à n’importe quelle dépense métabolique, y compris la grossesse et l’allaitement.
Pour en savoir plus

Un médicament qui augmente l’endurance de plus de 50% chez la souris

Article de Janlou Chaput publié le 16/07/2013

Des souris qui ont reçu le médicament ayant pour nom de code SR9009 se sont montrées plus endurantes de plus de 50 % en course à pied. Alors que ce composé pourrait aider les personnes atteintes de pathologies limitant fortement l'activité physique (dont l'obésité), les auteurs ont d'ores et déjà la crainte de voir prochainement ce produit recherché par les acteurs de la lutte antidopage./strong>

Le sport, c'est bon pour la santé. Tout le monde le sait. Malheureusement, l'activité physique est un calvaire pour certaines personnes, atteintes de troubles limitant fortement leurs possibilités de déplacement. C'est le cas de l'obésité et du vieillissement, parmi les exemples les plus fréquents, mais aussi de maladies handicapantes telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive ou l'insuffisance cardiaque congestive.

Les scientifiques tentent de trouver des solutions pour venir en aide à tous ces patients. Parmi celles qui suscitent l'espoir, une molécule nommée SR9009. Car d'après une étude publiée dans Nature Medicine, ce candidat médicament conférerait de l'endurance aux souris de laboratoire, et les transformeraient en coureurs à pied chevronnés.

Endurance améliorée de 50 %

Ce composé aurait une affinité particulière pour les récepteurs cellulaires appelés Rev-Erb-α. Une recherche précédente, parue en mars 2012 dans la revue Nature, montrait qu'il intervient dans le métabolisme des lipides et du glucose au niveau du foie, qu'il synchronise l'activité du corps selon le cycle d'alternance jour-nuit de 24 heures et qu'il aide des souris obèses à perdre du poids.

Dans ce travail, les chercheurs de l'Institut Pasteur de Lille ont dans un premier temps testé l'activité musculaire de rongeurs qui n'ont pas les fameux récepteurs Rev-Erb-α. Leurs performances aux exercices de course à pied sont nettement inférieures à celles de leurs congénères possédant les récepteurs. Ces premiers éléments suggèrent donc que SR9009 pourrait améliorer les capacités physiques.

Des souris de type sauvage ont alors reçu le médicament, qui active Rev-Erb-α. Aussi bien in vitro qu'in vivo, le métabolisme du muscle squelettique a été augmenté. Au niveau des performances, les capacités de course à pied ont été améliorées de plus de 50 % par rapport aux mêmes animaux non traités, que ce soit au niveau des délais, mais aussi des distances parcourues. Un progrès énorme.

SR9009 pourrait avoir plusieurs vertus : il pourrait limiter le stockage des graisses et diminuer l'obésité, mais il conférerait en plus une endurance supérieure de l'ordre de 50 %, favorisant la pratique d'une activité physique, ayant elle aussi en retour des bénéfices sur la silhouette et la santé en général. En tout cas, cela semble être le cas chez les souris. © Bigplankton, Wikipédia, DP

SR9009, le médicament qui transforme les muscles

En y regardant de plus près, les auteurs ont remarqué que les muscles de ces rongeurs de laboratoire avaient pris l'apparence de ceux des sportifs entraînés, capables de résister à une forte oxydation. En effet, le profil d'expression génique ressemble très fortement à ce que l'on retrouve chez des athlètes.

Selon ces travaux, l'activation des récepteurs Rev-Erb-α par SR9009 entraînerait la synthèse de nouvelles mitochondries, les centrales énergétiques de la cellule, qui permettent de maximiser l'énergie obtenue à partir du glucose grâce à des réactions d'oxydation. En contrepartie, les mitochondries défaillantes, et potentiellement nocives pour la cellule musculaire, seraient détruites par autophagie (digestion par la cellule).

En plus de l'amélioration des performances athlétiques, la molécule pourrait favoriser la baisse du niveau des triglycérides. Elle contribuerait à donner l'illusion à l'organisme qu'il est entraîné à l'exercice physique, permettant d'augmenter les dépenses énergétiques.

Les dérives éventuelles inquiètent déjà les scientifiques

Des résultats encourageants pour tout un pan de la population qui est concerné par la difficulté à pratiquer une activité physique. Mais évidemment, dès lors que l'on parle d'améliorer les performances, on pense inéluctablement à l'un des fléaux du sport : le dopage. À l'heure où des soupçons pèsent sur le maillot jaune du Tour de France cycliste Christopher Froome (la polémique est née au vu de son aisance sur le vélo, et non du fait d'analyses le confondant) et alors que des sprinteurs américains et jamaïcains viennent de reconnaître avoir été pris par la patrouille, la propreté dans le sport de très haut niveau reste débattue. Il est d'ailleurs évident que ce ne sont pas les seules disciplines touchées.

Interrogé par le quotidien floridien Sun Sentinel, Thomas Burris, l'un des chercheurs de l'étude, avoue se sentir effrayé à l'idée que son utilisation puisse être détournée au profit de tricheurs, et regrette presque l'efficacité de la molécule qu'il a lui-même mise au point.

Mais pour l'heure, on ignore encore si les résultats obtenus chez la souris peuvent être extrapolés à l'être humain. En outre se pose la question des risques éventuels pour la santé. Seuls des essais cliniques pourraient statuer sur l'intérêt d'un tel médicament, et ceux-ci ne sont pas encore programmés. Cela laisse un peu de temps aux autorités de lutte contre le dopage pour trouver un moyen de détecter les traces de SR9009, au cas où celui-ci se révèle prometteur.

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