Réparation musculaire

Des muscles sains sont une partie importante d’une vie saine, même à un âge plus avancé. Mais avec l’usure due à l’utilisation quotidienne et permanente, une réparation musculaire continue s’impose au sein de tout notre organisme. Nos muscles sont obligés à se réparer constamment pour garder leur forme et pouvoir assurer leur activité parfaite.

Ce n’est qu’au cours des dernières années que la recherche scientifique a commencé à comprendre le fonctionnement et le déroulement exact de la réparation musculaire au niveau cellulaire. Une équipe de recherche japonaise a réussi à prouver maintenant que le glucose (sucre) disponible au sein de notre organisme semble avoir une influence décisive sur ce processus vital.

Ces chercheurs de l’Université de Tokyo suggèrent que de faibles taux de glucose peuvent favoriser la réparation musculaire. Dans une étude récente, l’équipe a découvert que les cellules satellites des muscles squelettiques, qui jouent un rôle clé dans la réparation musculaire, fonctionnent mieux dans les environnements à faible taux de glucose. 

La réparation musculaire fonctionne mieux avec de faibles taux de glucose – contrairement à l’opinion scientifique conventionnelle

Une thèse largement répandue en biologie et soutenue par la plupart des médecins et nutritionnistes est que les cellules de mammifères, dont l’homme, se développent mieux lorsqu’il y a du glucose (sucres) pour alimenter leurs activités. Cela est particulièrement valable pour les muscles et les cellules musculaires qui sont de grands consommateurs en glucose.

Les chercheurs de l’Université de Tokyo présentent maintenant des preuves suggérant que des cellules musculaires spécifiques qui sont importantes pour la régénération musculaire fonctionnent mieux lorsque peu de glucose est disponible. Il s’agit donc d’une hypothèse qui est complètement opposée ä l’idée scientifique jusque-là.

Le fonctionnement musculaire, selon la science AVANT cette nouvelle étude japonaise

Composition des muscles

Tissus musculaires
Tissu musculaire lisse

Les muscles (ou le tissu musculaire) représentent 40 à 50 % du poids corporel de l’être humain de sexe masculin.

Le tissu musculaire est composé de myocytes qui sont des cellules contractiles. Ces myocytes sont riches en microfilaments d’actine et de myosine, acteurs principaux de la contraction musculaire, propriété essentielle de ce tissu unique.

Toutes ces cellules musculaires ont besoin constamment et sans interruption de l’énergie pour garantir leur survie. Cette énergie est fournie par l’ATP, ou adénosine triphosphate.

L’ATP nous fournit l’énergie nécessaire pour la vie

Métabolisme des glucides
Le métabolisme des glucides est un processus complexe composé de deux phases qui produisent de l’ ATP.

Le rôle principal de l’ ATP (adénosine-triphosphate) est de fournir l’énergie nécessaire aux réactions chimiques des cellules. C’est un nucléotide (molécule organique qui est l’élément de base d’un acide nucléique tel que l’ADN ou l’ARN) servant à stocker et transporter l’énergie. 

L’ ATP est la réserve d’énergie de la cellule. Chez l’humain, l’ ATP constitue la seule énergie utilisable par le muscle. L’ ATP est un élément clé de la contraction musculaire, sans lequel nous serions incapables d’effectuer le moindre mouvement.

Le glucose se transforme en énergie

Glucides
Quelques aliments contenant des glucides naturels

Notre métabolisme énergétique est un processus très complexe. 

Sans rentrer dans les détails biochimiques très compliqués, la plupart des glucides (simples ou complexes) contiennent des molécules de glucose. Elles peuvent être présentes comme constituants uniques, comme amidon ou combiné avec d’autres sucres simples (oses), par exemple dans le saccharose (sucre de table).

Dans notre intestin, plus précisément dans la lumière du duodénum de l’intestin grêle, la plupart des sucres et des amidons que nous ingérons (glucides) sont hydrolysés et donnent donc essentiellement du glucose. Il existe quelques exceptions qui sont métabolisées différemment, comme, par exemple, le fructose ou les fibres. C’est la raison pour laquelle ces deux composants n’augmentent pas la glycémie post-prandiale, une information importante surtout pour les personnes atteintes du diabète ou pré-diabète.

Le glucose est la molécule qui peut passer dans le sang et être utilisée comme carburant direct pour notre organisme. 

Et les lipides (graisses) dans tout cela ?

Bonnes graisses
Quelques aliments contenant de bonnes graisses

Les lipides (graisses) sont la source d’énergie la plus concentrée de notre organisme, avec 9 kcal/g (4 kcal/g pour les glucides).  La quasi-totalité des lipides que nous ingérons est transformée en triglycérides et est ainsi stockée au niveau du tissu adipeux.

De même que la dégradation du glucose permet une production d’énergie dans la cellule, sous forme d’ATP, la dégradation des acides gras (des lipides) permet aux cellules d’obtenir l’énergie nécessaire à leur survie. La dégradation des lipides permet donc ainsi la synthèse d’une énergie utilisable par la cellule (ATP).

Cette dégradation des lipides s’appelle « lipolyse » et est l’équivalent métabolique de la dégradation du glucose.  Les acides gras libres après la lipolyse sont oxydés dans les mitochondries et convertis en énergie.

Tout généralement, on peut retenir que l’énergie cellulaire peut être produite à partir du glucose ou à partir des acides gras.

Notre corps dispose donc de plusieurs sources d’ATP

Notre organisme est donc bien préparé pour produire de l’ ATP à partir de diverses sources. Il peut utiliser autant le glucose que les acides gras, avec un processus métabolique différent.

L’énergie venant des glucides est rapidement disponible aux cellules (surtout musculaires et neuronales), mais également rapidement utilisée. Par contre, celle venant des lipides est plus constante et plus lente, mais pas toujours disponible dans un effort ponctuel comme un effort physique intense ou pendant le sport.

Les cellules satellites sont indispensables pour la réparation musculaire squelettique 

Selon les chercheurs, les cellules satellites des muscles squelettiques sont un type particulier de cellules souches situées entre les deux couches de fibres musculaires: le sarcolemme et la lame basale. 

Ces couches enveloppent les cellules musculaires dans les fibres musculaires individuelles. 

Si ces cellules sont endommagées, les cellules satellites se multiplient et fusionnent avec les cellules endommagées afin de les régénérer. Ce processus aide non seulement à réparer les dommages, mais aide également à maintenir la masse musculaire.

Les cellules satellites se reproduisent moins bien dans les environnements riches en sucre et bloquent ainsi la réparation musculaire

Dans l’étude actuelle, les chercheurs dirigés par le professeur Yasuro Furuichi, le professeur Yasuko Manabe et le professeur Nobuharu L. Fujii ont examiné comment les cellules satellites des muscles squelettiques se multiplient à l’extérieur du corps. 

Ils ont constaté que les milieux de croissance avec des concentrations de glucose plus élevées avaient un effet négatif sur le taux de croissance des cellules satellites. Au lieu de cela, il était préférable que les cellules se multiplient dans des milieux à faible teneur en glucose.

Selon l’équipe de recherche, il s’agit d’un résultat surprenant, car le glucose est converti en adénosine triphosphate (ATP), vecteur d’énergie universel, qui est le carburant d’une grande partie de l’activité cellulaire.

En revanche, d’autres cellules se reproduisent mieux que les cellules satellites dans des milieux riches en glucose, ce qui indique que les cellules satellites se reproduisent différemment des autres cellules. 

Le groupe de travail n’a pu faire pousser une culture pure de cellules satellites des muscles squelettiques que dans des environnements à faible teneur en sucre, sans que d’autres cellules se multiplient également.

Les résultats de la recherche pourraient représenter une base importante pour la médecine régénérative. Le groupe de travail arrive à la conclusion que ces cellules souches musculaires spéciales semblent puiser leur énergie d’une source complètement différente. Malheureusement, jusqu’à présent, on ne sait pas de quel type d’énergie il s’agit. Les lipides ne sont pas à exclure.

Cause de la fonte musculaire dans le diabète

Dans le même temps, les chercheurs soupçonnent que c’est à l’origine de la perte de masse musculaire plus rapide que l’on peut observer chez les personnes atteintes de diabète. 

L’équipe tente actuellement de déchiffrer le processus sous-jacent. Identifier la source d’énergie pourrait contribuer grandement à comprendre comment les muscles peuvent être maintenus plus longtemps.

Pourquoi y a-t-il une fonte musculaire chez les personnes atteintes du diabète ?

Le diabète est une maladie qui se traduit par une augmentation du taux de glucose (sucre) dans le sang (hyperglycémie). L’insuline est une hormone produite par le pancréas intervenant dans la régulation du glucose sanguin. Elle permet au glucose contenu dans l’alimentation d’être utilisé comme énergie par les cellules du corps humain, et bien sûr également par les muscles. Dans cette logique, elle intervient indirectement aussi dans la réparation musculaire. Chez la personne diabétique, soit la production d’insuline par le pancréas est insuffisante (diabète de type 1), soit l’insuline est inefficace (diabète de type 2).

Un des grands problèmes du diabétique de type 2 est l’insulinorésistance ou résistance à l’insuline. Lors d’apports en sucre élevés durant des années, les cellules du corps deviennent moins sensibles ou même résistantes aux effets de l’insuline.

Le diabète de type 2 entraine très souvent une atrophie musculaire. Ce lien de cause à effet est dû aux dysfonctionnements du tissu adipeux de ces patients, entraînant à une baisse d’expression des protéines de contraction musculaire.

Mais c’est surtout l’insulinorésistance qui est la cause métabolique majeure derrière la perte musculaire et le manque de réparation musculaire. L’insuline facilite le passage du sucre sanguin en excédent vers les cellules où il pourra être utilisé (muscle, cerveau) ou stocké (cellules graisseuses : adipocytes). L’insuline contrôle et régularise ainsi le taux de glucose dans le sang.

Mais, en cas d’insulinorésistance, les muscles « n’entendent pas les coups sur la porte » (puisqu’ils sont résistants), et le pancréas est notifié qu’il a besoin de fabriquer davantage d’insuline (ce qui augmente le taux d’insuline dans le sang et provoque un coup plus fort sur la porte). Comme résultat de ce processus biochimique, la cellule musculaire ne reçoit plus assez de carburant, et elle cesse de se développer.

 

Cette étude japonaise pourrait changer la vue scientifique sur le déroulement de ce processus biochimique chez les diabétiques et ouvrir la voie à d’autres possibilités (alimentaires ou médicamenteuses) qui pourraient éviter, ou au moins, ralentir cette perte musculaire (atrophie musculaire) pathologique.

 

L’étude a été récemment publiée dans la revue ” Frontiers in Cell and Developmental Biology “.

 

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Sources :

Excess Glucose Impedes the Proliferation of Skeletal Muscle Satellite Cells Under Adherent Culture Conditions (anglais), par Yasuro Furuichi, Yuki Kawabata, Miho Aoki, Yoshitaka Mita, Nobuharu L. Fujii et Yasuko Manabe, Department of Health Promotion Sciences, Graduate School of Human Health Sciences, Tokyo Metropolitan University, Tokyo, Japan

Sources / Crédits images:

  • Pixabay, libre de droits
  • Tissu musculaires : CreativeCommons, CC BY-SA 3.0, by Rollroboter.jpg