L'eau et les performances sportives

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De multiples facteurs expliquent la très grande variabilité des besoins en eau et en minéraux comme l'intensité de l'exercice pratiqué, sa durée, les conditions climatiques, le type d'équipement, mais aussi de nombreux facteurs individuels trop souvent ignorés comme le poids corporel, l'état d'acclimatation, le rendement énergétique individuel, les prédispositions génétiques, etc.

« L'eau et les performances sportives » La pratique de l'exercice peut être envisagée dans différentes conditions climatiques, avec des niveaux de dépense énergétique très variables, et des équipements vestimentaires très différents. Le faible rendement musculaire explique l'importante production de chaleur au cours de l'exercice, la dérive de la température corporelle, et la nécessité de développer des processus efficaces de thermolyse. C'est la raison pour laquelle une augmentation du débit sanguin cutané va permettre de sécréter de la sueur ; dans ces circonstances, c'est l'évaporation de la sueur qui va permettre la dispersion de la chaleur, ce processus étant considéré comme le moyen de thermolyse le plus efficace.

Besoins hydrominéraux à l'exercice

C'est ainsi que les pertes sudorales varient énormément suivant les circonstances et suivant les individus ; sous des contraintes climatiques similaires, des joueurs de football américain perdent en moyenne 8,8 L/j, alors que dans le même temps, des coureurs à pied perdent 3,5 L/j à l'entraînement (Godek et coll., 2005). Les pertes en électrolytes de l'organisme varient suivant la perte totale en sueur et le contenu de la sueur en électrolytes. Plus le débit sudoral est élevé, plus la sueur est riche en sodium et en chlorures. A l'inverse, l'état d'entraînement va réduire la concentration de ces électrolytes dans la sueur, et ce pour un débit sudoral fixe ; ceci a pour conséquence de minimiser les effets généraux sur l'organisme (Allan et Wilson, 1971).

Comment évaluer l'état d'hydratation ?

A l'évidence, l'évaporation de la sueur explique la très grande partie des pertes en eau et en minéraux au cours de l'exercice Dans les conditions normales, la restauration naturelle des pertes hydro-minérales se fait sans grande difficulté. L'eau totale de l'organisme (60% du poids corporel) est principalement localisée dans les muscle squelettiques (composés à 70-80% d'eau), ce qui explique l'importance quantitative de l'eau corporelle chez les athlètes dont la masse musculaire est supérieure à celle de sujets sédentaires. De multiples marqueurs ont été proposés afin d'évaluer le statut hydrominéral de sujets actifs, pas tous d'une utilisation très aisée (American college of sports medicine, 2007).

Les informations fournies par l'osmolarité plasmatique sont assez fiables, mais ce type d'examen ne peut pas être réalisé en tous lieux et dans toutes circonstances de terrain. L'utilisation de l'impédancemétrie et des réponses hormonales n'est pas validée, les résultats des mesures restant très discutés ; par contre la pesée simple le matin au réveil fournit d'importantes informations sur l'état d'hydratation. L'utilisation de cette technique simple nécessite de déterminer au préalable une valeur du poids corporel de base (Cheuvront et coll., 2004). La mesure de la densité des urines est aussi une approche intéressante, une densité inférieure à 1,020 g/mL étant associée à un bon état d'hydratation.

Effets adverses de la déshydratation

L'altération de l'équilibre hydrominéral a de multiples conséquences chez l'homme actif, travailleur ou sportif, au plan de ses performances, mais aussi et surtout de sa santé.

Effets sur l'état de santé

A partir d'un certain déficit, l'hypovolémie est responsable d'une diminution du volume d'éjection systolique qui ne peut être compensée par l'augmentation de la fréquence cardiaque, ce qui entraîne une diminution du débit cardiaque maximal à l'exercice. Dans ces conditions particulièrement défavorables, on observe une compétition entre les flux sanguins cutané et musculaire (ce qui pénalise le transfert de chaleur vers la surface cutanée) et une diminution du débit sudoral maximal ; tous ces facteurs majorent le stockage thermique, comme en témoigne la dérive de la température interne, ce qui constitue une situation à risque de survenue d'un accident gravissime : le coup de chaleur d'exercice (CCE) (Kozak-Reiss et coll., 1991).

Cet accident survient le plus souvent chez un sujet jeune, sans antécédents connus, au cours d'une activité physique intense et prolongée, effectuée dans des conditions qui gênent la thermolyse (climat défavorable, absence de vent, charge radiante importante, port de vêtements faisant obstacle à l'évaporation sudorale) ou qui accroissent la production métabolique de chaleur (port de charges lourdes). Le CCE se traduit par un malaise général, une altération majeure de l'état neurologique et une hyperthermie importante. Dans un nombre non négligeable de cas, l'évolution se fait vers le décès dans un tableau de défaillance multiviscérale incontrôlable.

Moins graves sont les troubles digestifs survenant chez les sportifs d'endurance, qui ont une relation avec l'état d'hydratation (Peters et coll., 1999). Les troubles digestifs hauts (nausées, vomissements, pyrosis en rapport avec un reflux gastro-oesophagien) comme les troubles digestifs bas (coliques, diarrhées plus ou moins sanglantes) sont à l'origine de nombreux abandons en cours de compétitions et conduisent souvent à une auto-médication abusive. En dehors de facteurs mécaniques, l'ischémie du réseau splanchnique constitue une origine maintenant reconnue de ces troubles mineurs, mais invalidants. Les adaptations hémodynamiques induites par l'exercice entraînent une diminution de près de 80% du débit sanguin splanchnique. Il s'ensuit une vasoconstriction des artères gastriques et une fragilisation de la muqueuse de l'estomac à l'origine de gastrites érosives parfois hémorragiques. On comprend ainsi aisément que l'état de déshydratation, par l'hypovolémie induite, puisse accroître le risque de survenue de ces lésions digestives (Figure 1) (Rehrer et coll., 1989).

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Effets sur les performances sportives

Effets sur la performance physique : Les conséquences de l'état de déshydratation sur les performances physiques peuvent être envisagées sur la fonction musculaire, sur les performances au cours d'exercices à métabolisme anaérobie, ou aérobie. La déshydratation ne semble pas affecter la production force musculaire (Montain et coll., 1998), mais diminue la capacité à maintenir une force sous-maximale (Bigard et coll., 2001). Les pertes hydro­minérales affectent les performances d'exercices courts et intenses, de type anaérobie, surtout quand elles sont consécutives à une exposition à la chaleur (Sawka et Pandolf, 1990). Enfin, la déshydratation altère les possibilités d'endurance, que l'exercice soit intense, sous-maximal ou d'intensité modérée (Figure 2) (Armstrong et coll., 1985), principalement par altération des adaptations cardio-circulatoires à l'exercice.

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Effets de la déshydratation sur les performances mentales : La déshydratation altère diverses composantes des capacités cognitives fondamentales. La mémoire à court terme (empan mnésique) et la mémoire de travail sont dégradées, alors que la mémoire à long terme est préservée. Cette dégradation des performances est significative à partir de 2% de perte de masse corporelle, et s'observe quel que soit le mode de déshydratation (Cian et coll., 2000).

Comment prévenir la déshydratation au cours de l'exercice ?

La réussite de l'hydratation passe par plusieurs étapes successives, dont la première est la stimulation du comportement dipsique qui précède les deux étapes du processus digestif que sont la vidange gastrique et l'absorption intestinale.

Favoriser la prise de boisson : si la soif est un stimulus suffisant pour assurer l'équilibre de la balance hydrique dans les conditions standard de repos, il en est tout autrement au cours de l'exercice Le retard qui existe dans l'apparition de la soif justifie de stimuler la prise spontanée de boisson en améliorant les propriétés organoleptiques de la boisson telles que sa turbidité, sa couleur, son odeur, sa température et son goût (Figure 3) (Hubbard et coll., 1984).

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Favoriser la vidange gastrique : plusieurs facteurs peuvent modifier la vitesse d'évacuation gastrique, parmi lesquels le volume de la poche gastrique (Mitchell et Voss, 1991). C'est pourquoi l'ingestion d'un bolus initial de 560 mL suivie de l'ingestion répétée de 150-200 mL d'une boisson toutes les 20 minutes permet une vidange rapide de la poche gastrique (Figure 4) (Rehrer et coll., 1990). Ces méthodes d'ingestion des boissons au cours de l'exercice doivent cependant être essayées à l'entraînement avant leur application en compétition.

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L'étude de la vitesse de vidange gastrique de boissons enrichies en sucres simples tel que le glucose permet d'établir une relation linéaire entre le contenu de la boisson en glucides, l'osmolarité et l'importance du résidu gastrique. L'osmolarité de la boisson ingérée représente un facteur inhibant la vidange gastrique, ce qui limite la disponibilité en eau de l'organisme et justifie l'intérêt porté à l'utilisation de polymères de glucose et de solutions de disaccharides qui réduisent notablement l'osmolarité des boissons tout en préservant leur charge énergétique. Cependant, la densité énergétique de la boisson, et en particulier la concentration en glucides influe aussi sur la vitesse de vidange gastrique (Vist et Maughan, 1995).

Favoriser l'absorption intestinale : l'absorption hydrique nette au niveau jéjunal est favorisée par les solutions hypotoniques ou isotoniques de glucides. Les solutions hypertoniques induisent au contraire une sécrétion hydrique dans la lumière intestinale afin de dissiper le gradient osmotique (Gisolfi et coll., 1991). Il existe au niveau intestinal une coopération étroite entre les transports de glucose, de sodium et l'absorption d'eau. En effet, le glucose stimule le transport de sodium au travers de la bordure en brosse de l'intestin, et le gradient osmotique ainsi créé favorise à son tour l'absorption passive de l'eau. Ainsi, l'association glucose-sodium entraîne une absorption hydrique accrue par rapport à l'eau seule ou surtout à une solution de chlorure de sodium isotonique.

Quelles stratégies pratiques d'hydratation ?

Avant l'exercice : l'exercice physique doit donc être abordé dans un parfait état de normohydratation. En pratique, la prise régulière de petites quantités de boisson selon I appétence naturelle doit permettre d'aborder l'exercice en état de normohydratation. Alors que le dernier repas solide aura été consommé au minimum 3 h avant le début de l'épreuve, une boisson d'attente peut être proposée, comprenant approximativement 20-30 g/L de glucides ; un volume de 5-800 ml, sera ingéré à raison de 100 ml toutes les 15-20 min, et ce jusqu'à 40 min du départ. Cette boisson restera isotonique et contiendra une pincée de sel (chlorure de sodium).

En théorie, la constitution d'un état d'hyperhydratation préalable pourrait être intéressante pour maintenir les performances et limiter la survenue d'effets adverses de la perte sudorale. Cependant, l'augmentation importante de la diurèse consécutive à l'expansion du volume plasmatique et l'hypotonicité plasmatique qui l'accompagnent rendent impérieuses les émissions d'urine, ce qui pénalise la performance sportive.

Des études récentes ont montré que l'ingestion de glycérol préalablement à l'exercice pouvait induire une hyperhydratation en réduisant la diurèse par effet osmotique. Quelques études seulement se sont penchées sur les liens entre glycérol et performance ; l'hyperhydratation par ingestion de glycérol et d'eau permet d'augmenter de 5% la performance d'un exercice sur ergocycle réalisé en ambiance chaude et humide (Hitchins et coll. 1999). De tels résultats amènent évidemment à poser la question du classement du glycérol comme substance interdite aux côtés des autres substances dopantes aptes à reculer la survenue de la fatigue. Son utilisation, surtout dans le cadre d'exercices à la chaleur, devra être vue avec beaucoup de prudence.

Hydratation au cours de l'exercice : l'apport régulier en eau et minéraux ne devrait pas influencer la performance d'exercices courts et intenses lorsqu'ils sont réalisés par des sujets préalablement normohydratés (Coyle et Hamilton, 1990); par contre il devient indispensable pour le maintien de la performance au cours d'exercices prolongés.

La soif n'est pas un bon indicateur des nécessités de réhydratation au cours de l'exercice : il faut donc boire avant qu'elle n'apparaisse et plus qu'elle n'amènerait à le faire. Le volume à ingérer doit être déterminé individuellement et ajusté à la tolérance de chacun, en essayant de compenser totalement les pertes ; il doit être évalué à partir des caractéristiques de l'exercice (intensité, durée), des conditions environnementales (température ambiante, humidité relative, charge radiante) et des facteurs individuels (niveau d'entraînement et d'acclimatement à la chaleur). Pour favoriser la vidange gastrique, il apparaît préférable d'ingérer des volumes de boisson appréciables, selon la tolérance individuelle (Rehrer, 2001).

Si l'effet propre de l'eau apparaît fondamental, l'apport de glucides dans la boisson devient indispensable pour les exercices durant plus de 90 min (Coyle et coll., 1983). La concentration de glucides dans la boisson sera déterminée en fonction du but à atteindre : il n'existe pas de boisson de l'effort dont la composition soit adaptée à tous les types de sport, et à toutes les conditions climatiques. Lorsque l'apport énergétique sera privilégié (épreuves de longue durée en climat modéré, sans déperdition hydrique importante), il faudra choisir une boisson à concentration relativement élevée en glucides (8-10 g pour 100 mL), essentiellement à base de sucrose, maltose ou maltodextrines de façon à garder l'osmolarité inférieure à 400 mosml/L A l'inverse, si la priorité est donnée à l'apport en eau (épreuves en ambiance climatique chaude), la boisson ne devra pas comporter plus de 3 à 4 g de glucides pour 100 mL (Figure 5) (Brouns, 1993).

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Pour des exercices de très longue durée (triathlons et ultra-marathons), d'une durée excédant 8 heures, la supplémentation sodée paraît indispensable pour éviter les risques d'hyponatrémie symptomatique liés à un apport sodé trop faible par rapport à la quantité d'eau ingérée (Noakes et coll., 1985). Plutôt que la durée d'exercice, c'est la perte hydrique elle-même qu'il faut prendre en considération, une hyponatrémie symptomatique ([Na+] < 130 mEq/L) risquant d'apparaître lorsqu'une perte sudorale de 4 à 5 litres n'est compensée que par de l'eau. Cette perte sudorale de 4 à 5 litres peut survenir avant six heures d'exercice, dès lors que celui-ci est intense et effectué en conditions climatiques chaudes, particulièrement par des sujets entraînés. Dans ces conditions, il est recommandé d'apporter 1,7 à 3 g/L de NaCI) (Rehrer, 2001). Par ailleurs, la palatabilité des boissons utilisées au cours de l'effort doit être améliorée par l'utilisation d'arômes, et le maintien à basse température.

Réhydratation post-exercice : un certain degré de déshydratation restant malgré tout inévitable au cours de l'activité physique, surtout lorsqu'elle est effectuée en conditions climatiques contraignantes, la récupération doit être mise à profit pour optimiser les possibilités de restauration de l'équilibre hydro-minéral. C'est le souci particulier des sportifs engagés dans des épreuves où les efforts sont répétés à intervalle de temps rapprochés (triathlon, heptathlon ou décathlon, mais aussi sports avec combats ou assauts itératifs). Il est cependant bien établi qu'il existe, après la constitution d'un état de déshydratation, une période prolongée pendant laquelle l'homme n'est pas capable de restaurer intégralement son capital hydrique. L'ingestion d'eau est responsable de la prompte reprise de la diurèse, même si le sujet reste déshydraté, ce qui empêche le retour à l'état de normohydratation,

L'ingestion d'eau seule est également responsable de la suppression de la soif, en agissant sur les stimuli osmotiques dipsogéniques. On a aussi confirmé que l'eau pure n'était probablement pas la meilleure boisson à consommer après l'exercice pour remplacer les pertes hydro-minérales. Il est en effet indispensable, si on veut être efficace sur la compensation des pertes hydriques, de compenser les pertes en électrolytes. Ainsi la boisson de réhydratation après l'effort devrait contenir des quantités modérées de sodium, au moins de Tordre de 3 g/L Pour compenser les pertes urinaires inévitables, le volume consommé doit être plus important que le volume estimé des pertes sudorales et représenter environ 150% de celles-ci (Shirreffs et Maughan, 2000).

L'ingestion rapide de solutés contenant des glucides permet de restaurer la capacité d'exercice de façon plus efficace que l'ingestion d'eau seule , les boissons sucrées deviennent alors indispensables afin d'assurer la resynthèse du glycogène musculaire et hépatique (boissons contenant de 60 à 80 g/L de glucides). Ceci revêt un caractère particulièrement important dans certains sports à catégorie de poids, lorsque l'intervalle entre les reprises est court, et que seule une alimentation liquide est envisageable. C'est également le cas pour des exercices répétés plusieurs jours, à forte dépense énergétique, de façon à permettre un apport énergétique rapide. L'eau sert alors également de vecteur pour l'apport d'hydrates de carbone indispensable à la resynthèse du glycogène.

En conclusion, la déshydratation a des conséquences parfois graves sur l'état de santé, et est susceptible d'affecter toutes les composantes de la performance sportive. Le maintien de l'homéostasie hydro-minérale apparaît donc primordial pour lutter contre ces effets délétères.

L'efficacité de l'hydratation dépend d'abord de la quantité de liquide ingérée, mais également de sa composition : une restauration hydrique et électrolytique adaptée est nécessaire lors de l'exercice prolongé ; l'apport de glucides au cours de cet exercice peut maintenir la performance, non seulement en raison de l'apport de substrats énergétiques, mais aussi en favorisant l'absorption de l'eau.

En pratique, il faut répondre à trois questions :

  • quand boire ?

    • avant la réalisation de l'épreuve sportive, pour l'aborder dans un parfait état de normohydratation ;
    • pendant l'épreuve sportive, avant l'apparition de la soif, qui n'est pas un bon critère du niveau d'hydratation au cours de l'exercice, et de façon régulière tout au long de celui-ci, selon les possibilités offertes ;
    • après l'épreuve sportive, de façon à restaurer ad integrum son capital hydrique dans les meilleurs délais et favoriser au plus tôt la resynthèse du glycogène tissulaire.

  • quoi boire ?

    L'équilibre entre l'eau, les électrolytes et les glucides doit être géré en fonction de la durée et de l'intensité de l'exercice, et surtout des conditions climatiques ambiantes. En effet, la composition de la boisson est essentiellement dépendante de la notion de priorité qu'il y a lieu de donner entre les besoins en substrats et la compensation des pertes liquidiennes

  • comment boire ?

    Le volume à ingérer devrait être calculé de façon à compenser totalement les pertes, et fractionné en apports répétés toutes les 20 minutes. Il faut remarquer toutefois qu'il n'est pas toujours aisé de respecter de telles recommandations, le régime ventilatoire au cours de l'exercice gênant considérablement l'ingestion. D'autre part, certaines activités physiques ont une gestuelle qui ne permet qu'une réhydratation très partielle : c'est à l'évidence le cas de la course à pied, au cours de laquelle un certain niveau de déshydratation apparaît inéluctable.

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(Pr. Xavier Bigard, MD, PhD, Institut de Recherche Biomédicale des Armées, 38700 La Tronche, Grenoble - XXIIèmes Entretiens de Nutrition de l'Institut Pasteur de Lille, 4 juin 2010)

SOURCE : Institut Pasteur de Lille

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