Développement Musculaire : hypertrophie

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Aspect physiologique et principe général

L’hypertrophie est l’augmentation de la taille et de la quantité des protéines contractiles myofibrillaires en série et/ou parallèle et de leurs nombres de sarcomères qui peuvent être associés à une augmentation de divers éléments non contractiles et des fluides. De manière générale, pour provoquer l’hypertrophie, la stimulation de la synthèse protéique se doit d’être supérieure à sa dégradation pour permettre l’augmentation de la CSA.

Différents phénomènes physiologiques interviennent, par l’entraînement en résistance, pour initier et favoriser l’hypertrophie musculaire. D’un point de vue physiologique, l’hypertrophie sera initiée par les effets de stimulation mécanique causées par l’entraînement à résistance, valorisées par différentes voies de signalisation… 

Les voies de signalisation

On observe que des voies de signalisation essentielles (figure 1) permettent, en synergie, de favoriser la synthèse de protéine par l’exercice. Celles du Akt/mammalian target of rapamycin (akt-mTOR) considérée comme le régulateur de la croissance musculaire, aussi bien pour les athlètes confirmés que pour les débutants (1) et la voie de l’AMPK (5’-adenosine monophosphate-activated protein kinase).

Cependant, cette dernière voie joue un rôle inhibiteur à la voie de l’akt-mTOR, également associée aux voies dépendantes du calcium (CA2+) altérant les propriétés musculaires. Par exemple en augmentant la biogenèse mitochondriale. Les exercices de type ’endurance’ favorisent grandement l’activation de la voie de l’AMPK. La figure, ci-dessous, permet d’observer, par simplification, les différentes cascades favorisant ou non la synthèse protéique.

Figure 1: Schéma simplifié des diverses cascades de signalisation intracellulaires pertinentes aux processus cataboliques et anaboliques, à la suite de l’entraînement à résistance. Les cases grises claires représentant les processus anaboliques et les cases grises foncées les processus cataboliques.

Schéma copiée/collée des travaux de Schoenfeld Brad J. Potential Mechanisms for a Role of Metabolic Stress in Hypertrophic Adaptations to Resistance Training. Sports Med (2013) 43:179–194 DOI 10.1007/s40279-013-0017-1

Les hormones

Les propriétés de peptide et d’hormones protéiques (PH) sont reconnues pour favoriser les réponses anaboliques (2). Les trois principales, qui permettront en fonction des paramètres de l’exercice d’amplifier leurs concentrations, sont : la testostérone (T), les hormones de croissance (GH) et le facteur de croissance endogène à l’insuline (IGF-1). Aussi, le rôle de l’insuline est à prendre en considération, compte-tenu de son importance dans le transport de ces hormones aux tissus musculaires.

• La testostérone est une hormone dérivé du cholestérol synthétisé, ayant des effets anaboliques aussi bien sur les tissus musculaires, que sur les récepteurs neuronaux du système nerveux (reconstruction des nerfs et augmentation de leurs tailles et de la quantité de neurotransmetteurs libérés…). En plus de ce rôle anabolique, elle permet de diminuer la protéolyse. Pour comprendre son importance, il a été démontré que l’administration supplémentaire de testostérone améliore la masse musculaire et la force, et ce, même sans entraînement à résistance (3). Ce qui me paraît peu raisonnable et en dehors de l’éthique sportive. Il faut considérer que même si la production de testostérone peut-être influencée par l’exercice à résistance, d’après Brad J. Schoenfield, elle est premièrement affectée par le sexe, l’âge, le statut d’entraînement et la nutriton des athètes. Ce qui favorise certains profils d’athlètes dans l’objectif d’augmentation de leurs volumes musculaires.

• Pour l’hormone de croissance, de la superfamille des polypeptidiques, son action serait d’agir sur les tissus musculo-squelettiques en favorisant la lipolyse et la synthèse des protéines. Sa réponse semble être fonction de la taille des groupes musculaires entraînés ; plus ils sont larges et plus le taux de GH augmente (3). Même si les actions de la GH restent complexes, elle est principalement produite durant le sommeil, et son effet anabolique serait dû indirectement via la conversion du GH en IGF-1 déclenché dans le foie, par la voie IGF-1-Akt-mTOR. 

• Quant au facteur de croissance endogène à l’insuline (IGF-1), hormone peptidique avec une double action bénéfique sur les muscles, permettant d’augmenter les effets anaboliques et d’inhiber les effets cataboliques. Sa production serait amplifiée par les stress mécaniques de l’entraînement à résistance.

Bertrand Louboutin, Mars 2024

Bibliographie :

1. Joy, J.M., Gundermann, D.M., Lowery, R.P. &al. Phosphatidic acid enhances mTOR signaling and resistance exercise induced hypertrophy. Nutr Metab (Lond) 11, 29 (2014). https://doi.org/10.1186/1743-7075-11-29

2. Finka Julius, Brad Jon Schoenfeld & Koichi Nakazato (2017): The role of hormones in muscle hypertrophy. The Physician and Sportsmedicine. DOI: 10.1080/00913847.2018.1406778

3. Schoenfeld Brad J. Potential Mechanisms for a Role of Metabolic Stress in Hypertrophic Adaptations to Resistance Training. Sports Med (2013) 43:179–194 DOI 10.1007/s40279-013-0017-1

4. Schoenfeld Brad J. Science and Development of Muscle Hypertrophy. Human Kinetics 2021. ISBN 9781492597674, 1492597678

5. Tavi Pasi and Hakan Westerblad. The role of in vivo Ca2+ signals acting on Ca2+–calmodulin-dependent proteins for skeletal muscle plasticity. J Physiol 589.21 (2011) pp 5021–5031

6. Thibaudeau C. The Black Book of Training Secrets. Québec: self published; 2003

1. Legeard Emmanuel. Force Entraînement Musculation. Edition Amphora, Juin 2005. ISBN - 2-85180-678-5