Les efforts physiques intenses peuvent affecter la production et le niveau circulatoire des hormones dans l’organisme. Ces effets se prolongent pendant la phase de récupération. Ces modifications hormonales sont le plus souvent des mécanismes adaptatifs, préservateurs, régénératifs et globaux du corps qu’il faut savoir respecter car ils sont mis en place pour maintenir l’homéostasie de l’organisme. Les principaux systèmes hormonaux concernés sont la vitamine D, la thyroïde, l’hormone de croissance, la fonction gonadique, le cortisol, l’insuline. Tous ces systèmes sont complexes, une hormone peut avoir plusieurs effets sur les différents métabolismes et plusieurs hormones peuvent agir sur plusieurs tissus.

L’organisme soumis à des entraînements répétés saura s’adapter à condition de lui donner la possibilité de récupérer et de s’adapter aux séquences successives exercices/récupération. Mais des perturbations peuvent être induites par des apports énergétiques inadéquats, des efforts trop rapprochés, la pression de l’entourage qui ne permettent pas une bonne récupération. Connaître les mécanismes hormonaux mis en jeu permet de ne pas entrer dans la tentation de substituer les variations hormonales, les compenser peut être assimilé à du dopage. Un principe : respecter la physiologie et l’accompagner.

Une hormone, la vitamine D, mérite toute l’attention des médecins du sport du fait de ses actions ubiquitaires surtout aux niveaux musculaire, osseux, immunitaire.

La vitamine D, une hormone à prendre en compte 

On parle beaucoup de la vitamine D, ce n’est pas une hormone à la mode ! 

La vitamine D, de par son métabolisme, ressemble plus à une hormone stéroïde, car se liant à des récepteurs spécifiques dans l’ensemble de l’organisme, de plus, il existe une production endogène contrairement à la définition d’une vitamine. Les médecins du sport ont été intéressés par le fait qu’il existe des récepteurs de la vitamine D (VDR) au sein du muscle squelettique (1). Des études récentes montrent que les niveaux de vitamine D sont en corrélation avec l’efficacité musculaire via une action mitochondriale. Il existe peu d’études sur le statut des athlètes français, aussi il n’y a pas de consensus actuel sur un dosage systématique ou réservé à certaines disciplines, ni sur une supplémentation généralisée ou ciblée, ni sur un taux sanguin cible. 

La carence en vitamine D est très fréquente chez le sportif 

Épidémiologie dans les pays ensoleillés

Chez des athlètes s’entraînant dans des pays ensoleillés (2), on note un taux insuffisant chez 63 % des sportifs. En moyenne, 80 % des athlètes qui pratiquent des sports d’intérieur ont une carence, par exemple 67 % pour le taekwondo et 94 % pour les danseurs (qui ont en plus des carences d’apport) contre 48 % pour ceux qui pratiquent leur sport en extérieur.

• Au Moyen-Orient (3) : 81 % des athlètes masculins en bonne santé ont une déficience avec un dosage de vitamine D inférieur à 20 ng/ml. La densité osseuse a été retrouvée perturbée dans 50 % des cas.

• En Tunisie (4) : sur 150 athlètes de haut niveau, 14,7 % avaient un taux inférieur à 10 ng/ml, 55,3 % entre 10 et 20 ng/ml, 21 % entre 20 et 30 ng/ml. 

Il semble que ces personnes qui présentent une carence soient de mauvais synthétiseurs. 

Épidémiologie en France

Le déficit en vitamine D est extrêmement fréquent en France (5). Selon l’étude nationale nutrition santé 2006-2007 :

• 79 % des hommes et 81 % des femmes ont une insuffisance en vitamine D avec un taux sanguin inférieur à 30 ng/ml ;

• 36 % des hommes et 49 % des femmes, un taux inférieur à 20 ng/ml ; 

• 4 % des hommes et 6 % des femmes, une carence avec un taux inférieur à 10 ng/ml. 

Il existe peu d’études sur la fréquence du déficit en vitamine D en milieu sportif français. Chez les gymnastes de haut niveau (6), trois dosages de vitamine D répartis sur l’année montrent une prévalence de l’insuffisance en vitamine D chez 45 % des athlètes, particulièrement en hiver et en automne, 25 % avaient une insuffisance aux trois dosages. 

Un mauvais statut en vitamine D se détériore les mois d’hiver

Une étude chez des athlètes d’élite irlandais (7) a montré qu’en absence de supplémentation en vitamine D la prévalence chez les athlètes de l’insuffisance en vitamine D passait de 35 % avant l’hiver à 74 % en avril ou mai. D’où l’importance d’évaluer le statut de vitamine D à l’automne. 

Penser aux athlètes handisports

En Suisse, sur 72 athlètes de haut niveau (8), pratiquant en fauteuil roulant avec un âge moyen de 32 ± 13 ans, de différentes disciplines, 73,2 % avaient une insuffisance/déficit en vitamine D avec une nette prépondérance chez les sportifs pratiquants à l’intérieur. La préconisation des auteurs est de faire une supplémentation systématique dans ce groupe de sportifs. 

La vitamine D et la fonction musculo-squelettique

Un effet sur la performance

Dans l’étude de Close (9), comparativement au placebo, la compensation de la déficience en vitamine D
(5 000 UI par jour) a entraîné une augmentation du temps de sprint et de la performance du saut en hauteur. Les auteurs concluent qu’une concentration en vitamine D inadéquate est préjudiciable à la performance musculo-squelettique chez les athlètes, ce qui est concordant avec la découverte des récepteurs VDR présents dans les cellules musculaires.

Une carence corrélée à une instabilité musculaire

Vingt-cinq judokas d’élite polonais (10) avec un âge moyen de 21 ans ont été dépistés avec un taux de
25 (OH) abaissé chez 80 % d’entre eux. La supplémentation a permis de montrer une corrélation positive avec la force du poignet gauche, la puissance musculaire évaluée par le saut vertical et le travail des extenseurs du genou. 

La correction de la carence améliore la fonction oxydative mitochondriale

Dans le muscle squelettique, on note une amélioration significative de la récupération de la phosphocréatine après la prise d’une dose fixe de vitamine D pendant 10 à 12 semaines, la phosphocréatine permettant le stockage d’énergie dans le muscle pour répondre à des besoins énergétiques rapides et intenses. Le demi-temps de récupération de la phosphocréatine évaluée de manière non invasive par spectroscopie par résonance magnétique du phosphore 3 a diminué de 34,4 à 27,8 s (p < 0,001) (11). Tous les participants ont rapporté une diminution de la fatigue et une meilleure efficacité musculaire corrélée avec l’amélioration des taux sériques de vitamine D. 

Compenser les carences

Le taux adéquat

Les carences en vitamine D doivent être corrigées avec le maintien d’un taux adéquat par la suite. Pour certains, le seuil de 30 ng/ml est recommandé, chez le sportif, comme pour la population générale ; pour d’autres, 50 ng/ml. 

Le dosage

En raison de l’effet de la vitamine D sur le système osseux et la fonction musculaire, il semble raisonnable de faire un dosage chez l’athlète en début d’hiver pour évaluer son statut et prévoir la fréquence et le niveau de la complémentation si elle est nécessaire. 

La fréquence de la compensation

Certains sports, handisports, sports en salle ou à risque de restriction alimentaire, doivent être systématiquement compensés. Le choix de la fréquence de la compensation, journalière, hebdomadaire ou mensuelle, doit être adapté à la capacité de l’observance de l’athlète. Par exemple, on peut proposer une dose de charge à 100 000 UI de vitamine D3 toutes les 2 semaines durant 2 mois (quatre doses), suivie de 2 000 UI par jour. 

La fonction thyroïdienne 

Lors des efforts, les modifications des hormones thyroïdiennes sont un modèle d’un système adaptatif d’épargne bien réglé pour ces hormones ubiquitaires. 

Variation du taux des hormones thyroïdiennes selon l’intensité de l’effort 

L’exercice physique intense a une action directe sur la fonction thyroïdienne (12).

L’étude

L’étude de Cilogu a été faite au cours d’un test d’effort mené sur un vélo ergomètre chez 60 athlètes masculins âgés de 20 à 26 ans en bonne santé avec une fonction thyroïdienne de base normale. Des prélèvements hormonaux ainsi que le taux de lactate ont été faits lors des différentes intensités de l’effort : faible, modérée, haute intensité. 

Résultats

Les résultats montrent que les valeurs de la TSH s’accroissent régulièrement avec l’augmentation de l’intensité de l’effort. Les taux de T4 et T4 libre augmentent en continu, mais avec moins d’intensité à partir de 70 % de la fréquence cardiaque maximale, moment auquel les taux de T3 totale et T3 libre commencent à chuter. Les modifications hormonales ont perduré jusqu’à 15 minutes après l’arrêt de l’exercice d’intensité maximale. 

Les résultats de cette étude montrent que l’exercice effectué au seuil anaérobie (70 % de la fréquence cardiaque maximale, taux de lactate 4,59 ± 1,75 mmol/l) provoque les changements les plus importants dans la quantité de toutes les valeurs hormonales. Alors que le taux de T4, fT4 et TSH a continué d’augmenter à 90 % de la fréquence cardiaque maximale, le taux de T3 et fT3 a commencé à baisser.

Interprétation

L’augmentation de la TSH est le reflet de la sollicitation des sécrétions hypophysaires en réponse physiologique à la demande énergétique, vasculaire et métabolique de l’effort, surtout s’il est pratiqué intensivement, cette sollicitation hypophysaire est retrouvée pour plusieurs lignées hormonales. 

Exercices intenses versus exercices d’endurance

L’étude

En 2012, l’étude très détaillée et riche en physiologie hormonale thyroïdienne de Hackney (13) a comparé les effets sur la fonction thyroïdienne de sportifs de haut niveau des exercices physiques intenses (exercices fractionnés) versus des exercices d’endurance. 

Résultats

Les exercices fractionnés de haute intensité sont responsables d’un frein hyperthyroïdien transitoire complexe qui met en jeu les différentes hormones thyroïdiennes. Dans le groupe effectuant les exercices de haute intensité, même 12 heures après l’arrêt de la session, on constate une baisse significative de la T3 libre (hormone active importante sur le métabolisme et le système cardio-vasculaire, dérivée de la T4 par action d’une désiodase à action périphérique) avec un taux de rT3 significativement plus élevé (hormone dérivée de la T4 métaboliquement peu active). Le cortisol est un élément important de ce processus puisqu’il existe une corrélation positive entre l’élévation du cortisol plasmatique et le dosage de la rT3, l’augmentation du cortisol inhibe la 5’-désiodase spécifique, responsable de la conversion T4/T3.

Parallèlement, on observe une augmentation de la rT3 et de la T2, par action de la 5’-désiodase spécifique qui catalyse les réactions de la T4 en rT3 et de la T3 en T2, ce qui aboutit à l’action de deux hormones biologiquement peu actives, la rT3 et la T2, ce qui, associé à la baisse de la T3 libre active, induit un climat moins hyperthyroïdien lors de l’exercice intense. 

Interprétation

Il s’agit d’une sorte de court-circuit hormonal pour épargner l’organisme d’un climat hyperthyroïdien sur un organisme déjà très sollicité par l’effort intensif. La baisse de la T3 active permet d’épargner la masse musculaire déjà spoliée par l’activité physique intense. C’est également une façon de garder la tête calme et de limiter le dynamisme pour éviter de passer dans la phase d’hyperexcitation puis d’épuisement.

Attention à l’hyperthyroïdie induite par l’exercice intense

Il faut s’opposer à la notion d’hypothyroïdie induite par l’exercice intense que l’on peut voir dans la littérature et sur certains sites internet. Compenser la baisse de la T3 active par un apport exogène d’hormones peut être assimilé à un dopage qui peut entraîner des répercussions surtout sur le plan cardiovasculaire avec :

• la possibilité d’hypertrophie cardiaque et de troubles du rythme cardiaque, 

• la destruction de protéines musculaires, 

• une anxiété avec déséquilibre neuro-végétatif. 

Le risque est de retarder la récupération avec la possibilité de déclencher en raison du déséquilibre une véritable pathologie thyroïdienne à terme. Il faut prendre en compte la possible automédication de compléments alimentaires à base d’iode ou de produits pour stimuler la production hormonale thyroïdienne. Le mieux est de laisser le système récupérer, d’autant que ces modifications n’ont aucune répercussion clinique. La période de récupération de retour à la normale du système thyroïdien ne survient qu’après la baisse du taux du cortisol plasmatique. Le temps de récupération avec repos, évacuation du stress, limitation des excitants doit être respecté. 

Cas des régimes restrictifs hypocaloriques

En dehors de cette adaptation à l’intensité de l’effort, le syndrome de basse T3 peut aussi être retrouvé chez les athlètes qui suivent des régimes hypocaloriques très restrictifs ou qui ont des troubles du comportement alimentaire restrictifs avec carences en zinc, fer, sélénium, iode. Cette régulation systémique est transitoire, elle se normalise quand le climat est plus favorable. 

Dosages et traitement

De ces études, on comprend bien que tout bilan thyroïdien basal doit être effectué à distance d’un entraînement. Bien entendu, il faudra traiter toute pathologie thyroïdienne vraie comme une thyroïdite, une hypothyroïdie ou une hyperthyroïdie même fruste. En cas de suspicion clinique d’une dysthyroïdie, il faut savoir répéter les dosages hormonaux si les anomalies sont frustes. Les modalités du traitement et le maintien de l’activité physique doivent être discutés avec l’endocrinologue et le cardiologue. 

Exercice musculaire et axe somatotrope

L’hormone de croissance (GH) est produite par les cellules somatotropes au niveau du lobe antérieur de l’hypophyse. La production de GH est pulsatile, à raison de 6 à 12 pulses par 24 heures. Elle agit au niveau de ses organes cibles :

• soit de façon directe, 

• soit par l’intermédiaire de la stimulation d’un facteur de croissance, l’insulin-like growth factor-I (IGF-I). 

Effets de l’exercice musculaire

Les variations de la sécrétion de GH au cours de l’exercice musculaire sont liées à des variations sécrétoires (pulses sécrétoires hypophysaires). L’exercice musculaire représente le stimulus physiologique le plus puissant de la sécrétion de GH qui varie selon l’intensité de l’effort. Elle est surtout sécrétée lors d’exercices musculaires intenses. Pour des intensités d’exercices modérées, on note une augmentation modérée de sécrétion de GH. Pour un effort bref, plus l’intensité de l’exercice est élevée plus la réponse de la GH est importante. Pour les sports d’endurance, le taux diminue.

Actions de l’hormone de croissance

La GH est une hormone à forte activité anabolisante. Elle :

• agit sur la croissance du squelette et des organes, 

• maintient l’homéostasie calcique, la lipolyse avec induction de l’hydrolyse des triglycérides en acides gras libres et glycérol,

• améliore la disponibilité du glucose, 

• régule la masse maigre en l’augmentant par accroissement de transport des acides aminés dans les cellules et leur incorporation dans la synthèse des protéines et du collagène, 

• participe au système immunitaire. 

Elle agit en stimulant la production hépatique d’IGF-1, responsable de la croissance des organes et des os. 

Production

Sa production est au plus haut dans l’enfance et l’adolescence et décline avec l’âge. La sécrétion endogène diminue avec l’âge, mais garde une meilleure réponse à l’effort chez le sujet âgé entraîné chez qui elle participe à la stimulation de la neurogenèse cérébrale et à la prévention du vieillissement cognitif.

Il y a une régulation fine entre sa sécrétion et l’inhibition de sa sécrétion au niveau des cellules de l’hypothalamus. Deux hormones hypothalamiques règlent finement cette sécrétion :

• la GH-RH la stimule, 

• la somatostatine l’inhibe. 

Les stimulants naturels

Les stimulants naturels de la sécrétion de GH sont :

• l’exercice surtout intense, 

• le stress, 

• l’ingestion de protéines, 

• l’hypoglycémie 

• et le sommeil profond. 

Les inhibiteurs

Les inhibiteurs de la sécrétion de GH comprennent :

• l’IGF-1, 

• l’hyperglycémie, 

• les acides gras libres 

• et les glucocorticoïdes. 

Après un repas riche en lipides (500 cal = fast-food bigMac et une part de frites), le pic de sécrétion de GH est fortement abaissé. 

Pour évaluer la fonction somatotrope, tous ces facteurs doivent être pris en compte avec le dosage de l’hormone de croissance.

Attention à son abus

Son abus est assez fréquent même s’il existe des doutes sur une réelle efficacité. On le retrouve surtout chez les haltérophiles, les joueurs de baseball, et semble utilisée chez les tout jeunes futurs athlètes pour stimuler la croissance. Il existe beaucoup de proposition de vente pour des compléments alimentaires en contenant sur Internet. Il faut mettre en garde le sportif sur de possibles effets néfastes. 

Dopage

L’abus croissant de l’utilisation de l’hormone de croissance par les athlètes, en vue d’augmenter la masse musculaire, a nécessité de l’inscrire sur le tableau des substances dopantes. Elle est difficile à détecter, car l’hGH recombinante est identique à la forme principale sécrétée par l’hypophyse. Le dépistage réside dans la mesure de l’IGF-1 en suivi longitudinal et le dosage de la forme 20 kDa de l’hGH avec recherche de la diminution du rapport hGH 20 kDa/hGH 22 kDa qui semble représenter un index fiable d’une prise récente d’hGH exogène. 

Le déficit

Se pose le difficile problème de l’athlète porteur d’un déficit qui est très rare et résulte à l’âge adulte d’un traumatisme cérébral (commotion cérébrale ou choc direct), d’un syndrome de Sheehan ou d’une irradiation de l’hypophyse et la tige pituitaire. De possibles déficits en GH sérique et d’IGF-1 ont été signalés chez des boxeurs actifs ou retraités, des résultats similaires chez les kick-boxers et les boxeurs, ce qui conduit à une surveillance chez les athlètes en exercice qui pratiquent des sports de contact et qui ont été victimes de commotion et chez les retraités de ces sports. 

La deuxième partie de cette mise au point sera consacrée au cortisol, à la fonction gonadique et à l’insuline.