SPORTS SCIENCE EXCHANGE

SSE n° 69, volume 11 (1998), numéro 2

David C. Nieman, Ph. D. en Santé publique, FACSM
Department of Health and Exercise Science
Appalachian State University, Boone, NC 28608

Points principaux

1. Le système immunitaire des athlètes et des non-athlètes, évalué au repos, présente plus de similitudes que de différences. Chez les athlètes, les chercheurs n’ont guère réussi à établir de relations entre une baisse de la fonction immunitaire au repos et une incidence plus élevée des infections et des maladies, même si cette baisse était significative.

2. Un exercice intense et prolongé modifie beaucoup de composantes du système immunitaire. Pendant cette « fenêtre ouverte » de l'altération de la fonction immunitaire (période pouvant durer entre 3 et 72 heures, tout dépendant de l'état du système immunitaire), les virus et les bactéries peuvent attaquer l'organisme, augmentant ainsi le risque d’infections avec ou sans manifestations cliniques.

3. Les effets de certains suppléments alimentaires sur la réponse immunitaire après un exercice prolongé ont fait l'objet d'étude chez les athlètes d'endurance. À ce jour, même si les effets de la vitamine C et de la glutamine ont été les plus étudiés, les résultats relatifs à leurs effets bénéfiques ne sont pas concluants.

4. Contrairement aux micronutriments et aux suppléments d’acides aminés, les boissons à base de glucides réduisent le nombre de perturbations du système immunitaire (moins de modifications dans le nombre de cellules immunitaires, moins de phagocytose par les granulocytes et les monocytes, moins d'activité oxydative, moins de réactions des cytokines pro- et anti-inflammatoires).

5. Les boissons contenant des glucides peuvent réduire le stress du système immunitaire des athlètes en maintenant des taux plus élevés de glucose sanguin et en atténuant les réactions du cortisol et des hormones de croissance.

INTRODUCTION

Les publications sur l'immunologie de l'exercice datent de la fin du XIXe siècle, mais ce n’est qu’au milieu des années 1980 qu’un nombre important de chercheurs du monde entier ont consacré leurs ressources à ce domaine de recherche. De 1900 à 1997, quelque 900 articles ont porté sur le sujet, dont le trois quarts ont été publiés dans les années 1990.

Même si l'attention accordée aux relations entre exercice, système et protection immunitaires croît sans cesse, plusieurs questions et problèmes inexplorés restent en suspens. Le présent article analyse quatre aspects qui ont beaucoup retenu l’attention des immunologues de l’exercice et qui ont une utilité pratique pour les athlètes :
1) les différences entre les fonctions immunitaires des athlètes et des non-athlètes;
2) les importants changements immunitaires causés par un exercice intense et prolongé;
3) le rôle des suppléments alimentaires pour atténuer les changements immunitaires induits par l’exercice;
4) les recommandations pratiques pour les athlètes.

Fonction immunitaire des athlètes et des non-athlètes : plus de similitudes que de différences

Les athlètes d'élite et leurs entraîneurs pensent généralement que l’exercice intense diminue la résistance et agit comme facteur prédisposant à l’infection des voies respiratoires supérieures (IVRS) (Nieman, 1997a). Lors d’une enquête effectuée en 1996 par le Gatorade Sports Science Institute auprès de 2 700 instructeurs et entraîneurs d’athlètes de niveau secondaire et universitaire, 89 % d’entre eux ont répondu « oui » à la question « Croyez-vous qu’un surentraînement peut affaiblir le système immunitaire et rendre les athlètes malades ? » (communication personnelle, Gatorade Sports Science Institute, Barrington, IL). Plusieurs études épidémiologiques confirment que le risque d’infection des voies respiratoires supérieures est plus élevé en période d’entraînement intense et qu'il persiste pendant 1 à 2 semaines après une épreuve de course d’endurance (Nieman 1997a; Peters-Futre, 1997).

À l'inverse, nombre d'adeptes du conditionnement physique croient plutôt que la pratique régulière d'une activité physique augmente la résistance aux infections. Dans un sondage effectué auprès de 170 marathoniens non professionnels (record personnel de 3 h 25 min, en moyenne) qui s’entraînaient pour des marathons et qui y participaient depuis en moyenne 12 ans, 90 % d'entre eux rapportent qu’ils sont entièrement d’accord ou plutôt d’accord avec l’énoncé selon lequel ils sont « rarement malades » (observations non publiées).

Figure 1. La marche rapide pratiquée pendant 45 minutes presque tous les jours est associée à un nombre nettement moins élevé de jours avec des symptômes d’IVRS (moyenne ± l’écart-type). Cette valeur combine les résultats de deux études menées chez 126 femmes faisant de l'embonpoint, réparties de façon aléatoire dans un groupe faisant une activité physique ou dans un groupe qui n'en faisait pas. Données tirées de Nieman et coll.(1993) et de Nieman et coll.(1998).

Un sondage mené auprès de 750 athlètes vétérans (dont l’âge variait entre 40 et 81 ans) révèle que 76 % d’entre eux se perçoivent comme moins vulnérables aux maladies virales que leurs concitoyens sédentaires (Shephard et coll., 1995). Trois études à répartition aléatoire portant sur l'entraînement physique montrent qu’un exercice presque quotidien est associé à une réduction significative des IVRS (Nieman et coll., 1990, 1993, 1998b). La Figure 1 rassemble les résultats de deux études menées auprès de 126 femmes réparties de façon aléatoire dans un groupe faisant de l'activité physique (5 jours par semaine, 45 minutes/séance, marche rapide) ou dans un groupe qui ne faisait pas d'activité physique (Nieman et coll., 1990, 1998b). Ces résultats montrent que le nombre de jours avec IVRS est deux fois moins élevé chez les femmes qui ont fait de l'activité physique.

Est-ce que le système immunitaire des athlètes fonctionne différemment de celui des non-athlètes ? Même si les données sur les risques d'IVRS laissent supposer qu'il devrait y avoir des disparités, les tentatives pour comparer la fonction immunitaire au repos chez les athlètes et les non-athlètes n'ont pas réussi à démontrer de façon convaincante que la pratique d'un sport est associée à d’importants changements immunitaires sur le plan clinique (Nieman 1997a, 1997b).

Au repos, le système immunitaire adaptatif (autrement dit, la fonction des lymphocytes T et B qui conserve une mémoire immunologique pour chaque agent infectieux et qui y réagit ensuite d'une façon propre à chacun de ces agents) semble n’être pratiquement pas affaibli par un entraînement intensif et prolongé. Le système immunitaire inné (autrement dit, les cellules immunitaires qui agissent comme première ligne de défense contre les agents infectieux) semble réagir différemment au stress d’un exercice intense à intervalles réguliers : l'activité des cellules tueuses naturelles tend à augmenter et la fonction des neutrophiles est inhibée.

Les chercheurs n’ont guère réussi à établir de relations entre, d'une part, les changements de concentrations et l'activité fonctionnelle des diverses variables de la fonction immunitaire chez les athlètes et, d'autre part, une incidence plus élevée des infections et des maladies, même si ces changements étaient significatifs. Dans une étude, des nageurs d'élite qui s’entraînaient de façon intensive présentaient une activité oxydative des neutrophiles nettement plus faible au repos que des personnes sédentaires du même âge et de même sexe, et cette fonction était même inhibée davantage au cours de la période d’entraînement épuisante qui a précédé une compétition de niveau national (Pyne et coll., 1995) (Voir Figure 2.). Néanmoins, le taux d’infection des voies respiratoires supérieures chez les nageurs n’était pas différent de celui du groupe témoin sédentaire.

Figure 2. Les nageurs d'élite (ligne continue) qui s’entraînaient de façon intensive présentaient une activité oxydative des neutrophiles nettement plus faible au repos que les personnes sédentaires du même âge et de même sexe (colonnes de l’histogramme). Cette fonction était davantage inhibée pendant la période d’entraînement épuisante ayant précédé une compétition de niveau national. Données {means (+SE)} tirées de Pyne et coll. (1995). Les lignes verticales indiquent la moyenne ± l’écart-type

Deux études montrent que la concentration d’immunoglobuline A (IgA) dans la salive, à titre de marqueur possible du risque d'infection chez l'athlète, mériterait de faire l'objet d'études plus poussées. Mackinnon et coll. (1993) ont révélé que des joueurs de squash et de hockey de haut niveau ayant un faible taux d'IgA dans la salive ont signalé des taux plus élevés d’infection des voies respiratoires supérieures. Ce résultat a été confirmé dans une étude subséquente effectuée auprès de nageurs d'élite (Gleeson et coll., 1996). Avant les séances d'entraînement, le taux d'IgA dans la salive des nageurs était en étroite corrélation avec le taux d’infection; il a donc été possible de prévoir le nombre d’infections en fonction des valeurs obtenues avant la saison et de la moyenne des valeurs obtenues avant l’entraînement.

De façon générale, au repos, le système immunitaire des athlètes ressemble à celui des non-athlètes plus qu’il n’en diffère. Parmi les différents tests de la fonction immunitaire révélant un certain changement associé à une activité sportive, seul celui sur le taux d'IgA dans la salive se distingue en tant que marqueur possible du risque d’infection. Les prochains travaux de recherche devraient porter sur ce test immunitaire et être menés auprès de grands groupes d’athlètes et de non-athlètes afin de préciser son utilité clinique potentielle.

La forte réponse immunitaire à un effort intense : élément nouveaux de la théorie de la « fenêtre ouverte »

À la lumière des résultats mitigés obtenus en ce qui concerne l’entraînement à intervalles réguliers sur la fonction immunitaire au repos et sur la protection de l’hôte, plusieurs auteurs ont élaboré une théorie selon laquelle chaque séance d’exercice prolongé entraîne des changements transitoires, mais significatifs sur le plan clinique, de la fonction immunitaire (Hoffman-Goetz et Pedersen, 1994; Nieman, 1997b). Pendant cette « fenêtre ouverte » de l'altération de la fonction immunitaire (période pouvant durer entre 3 et 72 heures, tout dépendant de l'état du système immunitaire), les virus et les bactéries peuvent attaquer l'organisme, augmentant ainsi le risque d’infections avec ou sans manifestations cliniques.

Même si cette hypothèse est séduisante, les chercheurs n’ont fait aucune tentative sérieuse pour établir si les athlètes qui présentent l’immunosuppression la plus forte après un entraînement intense sont ceux qui contractent une infection pendant la ou les deux semaines qui suivent. Il faut d’abord établir une telle relation avant que la théorie de « fenêtre ouverte » ne soit entièrement recevable.

De nombreuses composantes du système immunitaire subissent des changements après un effort intense et prolongé, dont les suivants (Nieman 1997b, 1998) :

L'augmentation de la phagocytose par les granulocytes et les monocytes ainsi que du taux sanguin de l’interleukine-6 indique une forte réaction pro-inflammatoire après une lésion musculaire induite par l’exercice intense, tandis qu’une hausse de cortisol et de l’antagoniste du récepteur de l’interleukine-1 indique également l’intervention de forces anti-inflammatoires. La réaction de l’interleukine après un exercice intense ressemble à celle qui est causée par une sepsie ou un traumatisme. Une hypothèse a été émise : l’intervention du système immunitaire dans la réaction inflammatoire après un exercice intense détourne l’aide et les ressources qui auraient pu être affectées à la protection de l’hôte contre les infections des voies respiratoires supérieures (Nehlsen-Cannarella, 1997; Nieman, 1997a).

Dans l'ensemble, ces données indiquent que le système immunitaire est inhibé et stressé, bien que de façon transitoire, après un exercice d’endurance prolongé. Il est donc logique que le risque d’IVRS puisse augmenter (même s'il reste à le démontrer) quand l’athlète d’endurance effectue des cycles répétés d’exercice intense, qu’il est exposé à de nouveaux pathogènes et que son système immunitaire est soumis à d’autres agents stressants, dont un manque de sommeil, un important stress psychologique, une mauvaise alimentation ou une perte de poids.

Figure 3. Quarante-huit heures après le triathlon d'un demi-ironman, la diminution de la réaction cutanée d'hypersensibilité retardée de 22 triathlètes masculins a été comparée à celle de deux groupes témoins (11 triathlètes ne faisant pas d'exercice physique et 22 hommes modérément entraînés). Données tirées de Bruunsgaard et coll.(1997). Moyenne ± l’écart-type.

Plusieurs études ont montré que, malgré une altération du système immunitaire après un exercice intense et prolongé, le système immunitaire peut assurer la réponse des anticorps à la vaccination pendant les 2 à 4 semaines qui suivent l'exercice. Bruunsgaard et coll. (1997) ont comparé la fonction immunitaire d'un groupe témoin de personnes sédentaires à celle d'athlètes masculins ayant participé au triathlon d'un demi-ironman. Ils ont montré qu'après le triathlon, la production d’anticorps était normale en réaction aux vaccins antipneumococcique, antitétanique et antidiphtérique. Par contre, après la course, le test cutané déterminant la sensibilité à sept antigènes de rappel, puis évalué 48 heures plus tard, s’est avéré inhibé par rapport à celui du groupe témoin. (Figure 3). Ces données indiquent que l’exercice intense et prolongé diminue à court terme la réaction immunologique complexe au test cutané d’hypersensibilité retardée, tandis qu’il ne modifie pas à long terme le titre d’anticorps produits après la vaccination. Même si ces données semblent appuyer la théorie de la « fenêtre ouverte », d’autres études s’imposent pour établir une relation avec le risque d'infections.

Rôle des suppléments alimentaires dans l’atténuation de l’immunosuppression induite par l’exercice

Les athlètes d’endurance présentent sans doute un risque plus élevé d’infections des voies respiratoires supérieures pendant un cycle d’entraînement intense, mais ils doivent tout de même s’entraîner intensément s’ils veulent performer lors des compétitions. Les athlètes semblent peu enclins à réduire l'intensité de leur entraînement et plus réceptifs à l’idée de prendre des suppléments alimentaires qui pourraient contrer les effets d’une immunosuppression induite par l’exercice.

Les chercheurs ont évalué l’effet des suppléments alimentaires, surtout ceux du zinc, de la vitamine C, de la glutamine et des glucides, sur la réaction immunitaire après un exercice intense et prolongé (Shephard et Shek, 1995). Plusieurs études à double insu et contrôlées par placebo ont été menées auprès d'ultramarathoniens d’Afrique du Sud; elles ont établi une relation entre les suppléments de vitamine C (environ 600 mg/jour pendant 3 semaines) et moins de signalements de symptômes d’IVRS (Peters-Futre, 1997). Ces résultats n’ont toutefois pas pu être reproduits par d’autres groupes de recherche. Par ailleurs, le mode de signalement des symptômes d’IVRS a entraîné des taux d’incidence anormalement élevés. Une étude à double insu et contrôlée par placebo n’a pas pu établir que les suppléments de vitamine C (1 000 mg/jour pendant 8 jours) ont un quelconque effet sur la réponse immunitaire après 2,5 heures de course intense (Nieman et coll., 1997b).

La glutamine, un acide aminé non essentiel, a beaucoup retenu l’attention des chercheurs (Mackinnon et coll., 1996). La glutamine et le glucose étant d’importantes sources d’énergie pour les lymphocytes et les monocytes, une baisse dans la quantité de ces nutriments a comme effet direct de diminuer le taux de prolifération des lymphocytes. Des taux de glutamine plasmatique réduits ont été observés en réaction à divers agents stressants, dont l’exercice prolongé. La question de savoir si la baisse des taux de glutamine plasmatique chez les athlètes est associée à une immunodéficience ou à une diminution de la protection de l’hôte contre les virus n’est toujours pas résolue, mais la plupart des études n'ont pas favorisé cette hypothèse.

Figure 4. Ce modèle indique que les suppléments de glucides pendant un exercice intense et prolongé maintiennent ou augmentent le taux de glucose plasmatique et atténuent la hausse normale des hormones de stress, permettant ainsi de contrer les altérations du système immunitaire.

Les résultats les plus impressionnants proviennent des études sur les suppléments de glucides (Nieman, 1998). Des études antérieures avaient associé une baisse du taux de glycémie à l’activation de la fonction hypothalamo-hypophyso-surrénalienne, à une augmentation de la corticotrophine et du cortisol, à une hausse des hormones de croissance dans le plasma, à une diminution de l’insuline ainsi qu’à un effet variable sur le taux sanguin d’adrénaline. Compte tenu de la relation entre les hormones de stress et les réactions immunitaires après un exercice intense et prolongé, comparativement à un placebo, un apport en glucides devrait maintenir les taux de glucose sanguin, atténuer la hausse des hormones de stress et ainsi diminuer les altérations du système immunitaire (voir la figure 4).

Cette hypothèse a fait l’objet d’une première vérification chez un groupe de 30 marathoniens d’expérience (Nehlsen-Cannarella, et coll., 1997; Nieman et coll., 1997a). Une étude à double insu, à répartition aléatoire et contrôlée par placebo a analysé l’effet des boissons à base de glucides sur la réaction immunitaire après 2,5 heures de course. Dans une étude subséquente, menée auprès de 10 triathlètes, l’effet d'un apport en glucides a fait l'objet d'une analyse sur la réaction immunitaire après 2,5 heures de course et de cyclisme (Nieman et coll., 1998a, 1998c). Les sujets ont couru sur un tapis roulant, ou pédalé pendant 2,5 heures à environ 75 % du VO₂ max sur leurs propres bicyclettes montées sur des supports d’entraînement à commande de freinage électromagnétique.

Dans les deux études, une boisson contenant des glucides ingérée avant, pendant (environ 1 litre/heure) et après 2,5 heures d’exercice a été associée à des taux plus élevés de glucose plasmatique, à une atténuation de la hausse des taux plasmatiques de cortisol et d’hormones de croissance, à des changements moins importants dans le nombre de cellules immunitaires, à une réduction de la phagocytose par les granulocytes et les monocytes, à une activité oxydative plus faible ainsi qu’à une baisse de la réaction des cytokines pro- et anti-inflammatoires. Dans l’ensemble, comparées aux réactions obtenues avec le placebo, les réactions hormonales et immunitaires à un apport en glucides ont montré que le stress physiologique avait diminué. Certaines variables de la fonction immunitaire ont très peu changé après l'apport en glucides (notamment, la fonction des granulocytes et des monocytes), tandis que d’autres ont été largement modifiées (comme la concentration plasmatique des cytokines et la numération des globules blancs).

Il faudra attendre d’autres études pour préciser la signification clinique de ces effets associés aux glucides sur les systèmes endocrinien et immunitaire. Les données dont nous disposons à l'heure actuelle indiquent que les athlètes qui prennent des boissons à base de glucides avant, pendant et après un exercice intense et prolongé devraient présenter une réduction du stress physiologique. D’autres recherches sont nécessaires pour déterminer si un apport en glucides pourrait améliorer la protection de l’hôte contre les virus chez les athlètes d’endurance lors des périodes d’entraînement plus intenses ou après les épreuves d’endurance.

Recommandations pratiques

Même s’il faut considérer comme provisoires les recommandations de santé publique, les données relatives aux liens entre l’exercice modéré et un risque plus faible d’infection des voies respiratoires supérieures concordent avec les directives qui encouragent fortement le grand public à faire de la marche rapide presque tous les jours. Il y a lieu de croire que les athlètes d’endurance qui s'entraînent régulièrement présentent également un risque moins élevé d’IVRS.

Toutefois, le risque d’immunosuppression et de maladies augmente chez les athlètes qui s’entraînent de façon plus intense ou qui participent à des courses d’endurance de longue durée. Différents modes de vie peuvent aider à contrer efficacement ce risque. Il a largement été démontré qu'une alimentation insuffisante ou un stress psychologique peuvent multiplier les effets néfastes d'un effort intense sur le système immunitaire. Selon les connaissances actuelles, il est fortement recommandé aux athlètes d'avoir un régime alimentaire équilibré et, autant que possible, de réduire les autres stress de la vie quotidienne, d’éviter le surentraînement et la fatigue chronique, de dormir suffisamment et d’espacer les séances d’exercice intenses ou les épreuves de course. Les nouveaux résultats de la recherche sur les suppléments de glucides indiquent qu'ingérer des boissons contenant des glucides avant, pendant et après les séances d’exercice intense et prolongé ou les compétitions de course à pied peut réduire le stress physiologique inhibant le système immunitaire.

Étant donné que la fonction du système immunitaire semble être inhibée pendant les périodes de perte pondérale et quand l'apport calorique est faible, il est recommandé aux athlètes de perdre du poids lentement pendant les phases d'entraînement hors compétition, et si nécessaire seulement. Les virus de la grippe se propagent autant par contact personnel qu'en respirant le même air que les personnes grippées. Les athlètes doivent donc, autant que possible, éviter de s’approcher des personnes grippées avant et après des épreuves importantes. Il est recommandé aux athlètes qui participent à des compétitions pendant les mois d'hiver de se faire vacciner contre la grippe.
Parmi les indicateurs possibles du surentraînement, citons l’immunosuppression avec perte de motivation pour l’entraînement et la compétition, la dépression, une performance médiocre et des muscles endoloris. Il n’existe cependant pas encore de marqueur de l’immunosuppression (mis à part l’infection) que les entraîneurs et les cliniciens peuvent utiliser pour savoir si un athlète s'entraîne trop.

Résumé

De plus en plus de données montrent que l'exercice intense et prolongé est associé à une fonction immunitaire affaiblie et à un risque plus élevé d’infection des voies respiratoires supérieures. Parmi les différentes mesures qui ont tenté de modifier ces changements négatifs à l'aide d'un apport nutritionnel, ce sont les suppléments de glucides qui offrent les résultats les plus prometteurs à ce jour. Il faut effectuer d’autres recherches pour établir la relation entre suppléments de glucides et changements dans la fonction immunitaire ou dans la protection de l’hôte contre les agents pathogènes responsables des infections des voies respiratoires supérieures.

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