Novembre 2004

HYPERHYDRATATION DU SPORTIF
Dr Nicole FELLMANN
Maître de Conférences, Praticien Hospitalier
Laboratoire de Physiologie - Biologie du sport -Clermont-Ferrand

Modification des compartiments liquidiens par l'exercice physique Mécanismes responsables de l'hyperhydratation Significations physiologiques de l'hyperhydratation Stratégies "hyperhydratantes" Conclusion Bibliographie

Préserver le potentiel hydrique au cours d'un effort prolongé, et en particulier dans une ambiance chaude, est essentiel pour la performance et la santé de l'homme comme de l'animal.

L'entraînement physique, surtout s'il est pratiqué en ambiance chaude, induit une adaptation physiologique en augmentant les volumes liquidiens, notamment le volume plasmatique, et probablement dans les secteurs interstitiels et intracellulaires, plus difficiles à explorer ; d'où une amélioration de la fonction cardiovasculaire, de la thermorégulation et de l'activité métabolique cellulaire.

De nombreuses stratégies nutritionnelles visant à renforcer l'expansion physiologique des compartiments liquidiens chez le sportif ont été mises au point. Cependant leurs résultats sont discordants et soulèvent l'hypothèse de la nécessité d'une hyperhydratation pour obtenir une performance optimale.

Modification des compartiments liquidiens par l'exercice physique

L'eau totale représente environ 60% de la masse corporelle, soit 42 litres d'eau pour un sujet de 70 kg. Elle se répartit en eau intracellulaire (40% de la masse corporelle) et en eau extracellulaire (20% de la masse corporelle), qui se répartit elle-même pour 20% dans le volume plasmatique et 80% pour l'eau interstitielle.

	Répartition de l'eau totale corporelle
	60 % de la masse corporelle (42 l chez un sujet de 70 kg)

	Eau intracellulaire (40 %)						Eau extracellulaire (20 %)
							Vol. plasmatique = 20 %		Eau interstitielle = 80 %

Plusieurs méthodes permettent actuellement d'évaluer ces différents compartiments hydriques. Les plus utilisées s'appuient sur la mesure des espaces de diffusion de différents indicateurs ingérés.

L18O et le deutérium 2H2 (isotopes stables) permettent de calculer l'eau totale à partir de prélèvements d'urine.
Le bromure de potassium permet de calculer l'eau extracellulaire à partir de prélèvements sanguins.

Une méthode plus récente, la bioimpédancemétrie, non invasive, d'utilisation plus facile et bien validée dans des conditions précises d'utilisation, permet la mesure de l'eau totale et de l'eau extracellulaire.

La mesure du volume plasmatique peut être obtenue à partir de l'espace de diffusion du bleu Evans. Ses variations relatives peuvent également être déterminées par la mesure de l'hématocrite et de l'hémoglobine, à condition que la masse globulaire du sujet ne change pas.

Ces différentes méthodes permettent donc d'étudier l'état d'hydratation de l'organisme et de mesurer les variations induites dans certaines situations.

Volume d'eau totale en situation d'entretien physique régulier

Dans cette situation, le sportif soumis à un entraînement physique régulier présente un volume d'eau total supérieur à celui d'un sédentaire de même poids.

Ceci s'explique par l'existence d'une masse musculaire plus développée (la masse maigre contient habituellement 73 % d'eau) ainsi que par celle d'un volume sanguin total plus élevé (100 ml/kg) (1,8,13), lié à la fois à l'augmentation de la masse globulaire et à celle du volume plasmatique. L'expansion du volume plasmatique varie, selon les études de 10 à 20 %. L'osmolalité plasmatique et la protidémie restent constantes et identiques à celles d'un sujet sédentaire. Ces modifications physiologiques s'observent aussi bien chez le sujet jeune que chez le sujet âgé. (11) L'arrêt de l'entraînement s'accompagne d'un retour rapide à la situation initiale de pré-entrainement, ce qui prouve le rôle essentiel du stimulus "exercice" dans l'hypervolémie chronique du sujet entraîné.

Volume d'eau totale en situation aiguë

En situation aiguë, la réponse à l'effort est essentiellement modulée par 3 facteurs : la durée, la répétition et l'intensité des épreuves.

La réalisation d'une épreuve physique de type "endurant" (par exemple course à pied, vélo ou ski de fond), surtout si elle est prolongée, est capable d'induire une augmentation du volume plasmatique supplémentaire chez les sujets entraînés en endurance qui présentent déjà une hypervolémie chronique.

De nombreuses études rapportent, qu'après un marathon, le volume plasmatique est diminué puis retrouve son niveau initial dès les premières heures ou le premier jour de la récupération. De plus, il existe un phénomène de surcompensation, 24 à 48 heures après l'épreuve qui se traduit par un volume plasmatique supérieur à celui de pré-compétition, de 10 à 25 % suivant les études. Un minimum de 3 à 4 jours est nécessaire pour retrouver la valeur de pré-exercice. La rétention d'eau semble d'autant plus importante que la durée de l'épreuve est prolongée. Pour une course à pied de 24 heures ininterrompues, le dVP (variation du volume plasmatique) est de plus 24 %. (2)

Lorsqu'une série d'épreuves prolongées est répétée durant plusieurs jours successifs, l'accumulation d'eau dans le secteur plasmatique débute dès le premier jour, se poursuit les jours suivants, pour atteindre une forte élévation du VP, avec un maximum entre le 4ème et le 5ème jour (+ 33 % au 5ème jour d'une épreuve ultra-endurante de 7 jours (4) et jusqu'à 39 % à l'issue d'un triathlon de 72 heures ininterrompues (3 x 24 h). Au-delà de cette période, le VP se maintient à un niveau constant. Un minimum de 7 jours est nécessaire pour retrouver le niveau de pré-compétition.

Contrairement aux résultats obtenus pour le milieu extracellulaire, les observations concernant le secteur intracellulaire sont contradictoires :

Dans cette épreuve, la rétention dans tous les secteurs était d'autant plus importante que l'exercice avait été intense, ce qui prouve l'intervention d'un facteur intensité. (4)

Mécanismes responsables de l'hyperhydratation

Au niveau extracellulaire

Au niveau extracellulaire, trois facteurs seraient responsables de l'hypervolémie : d'une part une entrée d'albumine via la circulation lymphatique, et une stimulation de la synthèse hépatique en albumine (9), et d'autre part une rétention d'électrolytes, en particulier de l'ion sodium, sous l'action hormonale du système rénine-angiotensine-aldostérone, stimulé par l'activation du système sympathique.

L'hormone antidiurétique ne semble pas essentielle dans l'expansion du compartiment extra cellulaire (2). Le rôle du facteur natriurétique atrial reste à définir. Cependant d'autres facteurs hormonaux sont certainement impliqués. En effet, une hypervolémie peut persister alors que les taux d'aldostérone ont retrouvé leur niveau pré-exercice (2).
D'autre part, les sujets entraînés présentent au repos des concentrations plasmatiques en aldostérone, ADH et facteur natriurétique identiques à celles des sédentaires, alors que leur volume sanguin est plus élevé. Ceci implique une diminution de la sensibilité des volorécepteurs mis en jeu dans la circulation hydrique des sujets entraînés (5).

Au niveau intracellulaire

Au niveau intracellulaire, dans l'hypothèse d'une hypohydratation, la réduction du volume d'eau intracellulaire pourrait être la conséquence d'une sortie d'eau vers le secteur interstitiel par osmose due à la rétention de Na+ extra cellulaire. Cependant, l'absence de mécanismes permettant de contrebalancer cette déshydratation cellulaire alors que l'épreuve se prolonge pendant plusieurs jours reste difficile à comprendre.

En situation d'hyperhydratation intracellulaire, les mécanismes restent encore à préciser. Une production et une accumulation de composés hyperosmotiques (peptides) ou des modifications de la perméabilité membranaire engendrée par l'exercice peuvent être envisagés.

Significations physiologiques de l'hyperhydratation

L'hydratation adaptée au cours de l'exercice limite la dégradation des fonctions cardiocirculatoire et thermorégulatrice. Bien plus, l'hyperhydratation peut induire des réponses favorables au niveau de l'organisme.

Au niveau extracellulaire

L'augmentation du VP s'accompagne d'une amélioration des fonctions cardio-vasculaires au repos et à l'exercice, avec augmentation du volume d'éjection systolique et de la fraction de raccourcissement ventriculaire, augmentation du débit cardiaque pour une même fréquence cardiaque, et par conséquent, amélioration de la performance (11).

L'augmentation du liquide extracellulaire peut également faciliter la thermorégulation par augmentation du débit sudoral.

Au niveau intracellulaire

Des études portant sur la cellule hépatique (6) et musculaire (7,10,14) montrent que le niveau d'activité métabolique et l'expression génique sont modulés par des variations du volume cellulaire de très faible amplitude.

Une "hyperhydratation" de la cellule favorise l'activité anabolique (stimulation de la protéosynthèse et de la glycogenèse, et simultanément inhibition de la protéolyse, de la glycogénolyse et de la glycolyse). Cet effet serait d'autant plus intéressant en période de récupération pour les sportifs ultra endurants que les épreuves prolongées et répétées sont responsables d'effets cataboliques importants.

La déshydratation cellulaire produit des effets diamétralement opposés à ceux de l'hyperhydratation.

Stratégies "hyperhydratantes"

Amplifier l'état d'hyperhydratation peut présenter un intérêt, surtout pour les sujets qui pratiquent un sport ultra endurant, en particulier en ambiance chaude et humide, car le risque de déshydratation est encore plus important.

Dans ce but, il est recommandé de boire 500 ml d'eau deux heures avant une compétition prolongée. Cependant l'effet attendu est atténué par une réponse rénale rapide avec élimination par voie urinaire de la majeure partie de l'eau ingérée. C'est pourquoi, depuis quelques années, l'ingestion d'eau avant et même pendant l'exercice s'il est prolongé, est parfois associée à celle de glycérol (12). Cette solution à forte osmolarité joue le rôle d'une éponge en facilitant la rétention d'eau essentiellement dans le secteur extracellulaire, et, à un moindre degré, dans le secteur intracellulaire (à l'exception du tissu cérébral et de l'œil, pour lesquels il n'y a pas hyperhydratation). L'ingestion de glycérol diminue l'excrétion urinaire d'eau.

Malgré une théorie séduisante, les résultats obtenus par hyperhydratation sont très disparates (11). Pour certains auteurs, l'hyperhydratation augmente le débit sudoral, améliore la thermorégulation (élévation moins importante de la température centrale) et la fonction cardio-vasculaire (diminution de la fréquence cardiaque pour un exercice de même intensité). Cependant d'autres études ne retrouvent aucun de ces bénéfices.

Ces dernières observations amènent plusieurs remarques :

• l'ingestion régulière de glycérol n'est peut-être pas sans danger : les conséquences de sa prise chronique ne sont pas connues et le problème d'un dopage éventuel se pose,
• il existe un hématocrite optimal, compromis entre une viscosité suffisamment faible pour une meilleure circulation et une capacité de transport en oxygène maximale,
• l'entraînement seul permettrait d'atteindre le volume sanguin optimal, comme l'ont démontré récemment des recherches menées sur un groupe de cyclistes très entraînés (15).

Pour conclure

L'entraînement physique, surtout de type endurant, ainsi que les épreuves de très longue durée, induisent toujours une rétention d'eau importante dans le secteur extracellulaire, et plus spécialement dans le plasma. Quel que soit le sens de la variation du secteur intracellulaire observé, l'eau corporelle totale augmente.

En pratique, cette rétention d'eau doit être prise en compte lors de l'établissement d'un bilan énergétique lorsque la variation du poids corporel intervient dans la mesure. En effet l'absence de variation de masse corporelle sur une période déterminée permet d'affirmer que les apports énergétiques ont compensé totalement les pertes dans la mesure où le contenu en eau reste inchangé. Dans les situations "d'hyperhydratation" comme celles décrites chez les sportifs en période de compétition, un bilan hydrique sera nécessaire pour que cette méthode soit correcte.

D'autre part, toutes les méthodes utilisant un degré d'hydratation de la masse maigre constant pour la détermination de la composition corporelle comme la méthode des plis cutanés, la densitométrie et l'impédancemétrie, risquent de surestimer la masse maigre en cas de rétention d'eau intra- et/ou extracellulaire et par conséquent de sous-estimer la masse grasse.

Bibliographie

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