L-Glutamine

En tant qu’acide aminé libre le plus abondant dans l’organisme, la glutamine joue un rôle important dans de nombreuses fonctions. 

Elle est une source d’énergie majeure pour les cellules du système immunitaire, et sa consommation augmente de manière importante lors d’un catabolisme plus élevé ou d’une augmentation de l’activité immunitaire. 

La glutamine participe aussi à la régulation de l’intégrité de la barrière intestinale, en particulier des jonctions serrées. Enfin elle participe aussi à la production de glycogène et à la régulation des niveaux d’ammoniac dans le sang.

La vitamine B2 contribue : 

• au maintien des muqueuses normales, notamment des muqueuses intestinales,
• à protéger les cellules contre le stress oxydatif,
• à réduire la fatigue,
• au fonctionnement normal du système nerveux,
• au maintien de globules rouges normaux,
• au maintien d'une vision normale,
• à un métabolisme énergétique normal,
• au maintien d'une peau normale.

La vitamine B6 contribue :

• au fonctionnement normal du système immunitaire,
• au métabolisme normal des protéines et du glycogène,
• au fonctionnement normal du système nerveux,
• à des fonctions psychologiques normales,
• à un métabolisme énergétique normal,
• à réduire la fatigue.

Tous nos tissus sont fabriqués à partir de protéines, de la peau aux organes, en passant par les muqueuses, les cheveux, les ongles, etc. Elles servent également à la synthèse des enzymes, des hormones ou des muscles. Les protéines sont des longues chaînes d’acides aminés, tels des colliers de perles, enroulées en pelote. 

La digestion va dégrader ces liaisons et libérer les acides aminés (AA) ainsi que des petits peptides (bloque de quelques acides aminés) mais dans une moindre proportion (10-30% vs. 90 à 70% pour les AA une fois passé dans le plasma sanguin).  Ces AA pourront ensuite être absorbés par l’intestin et passer dans le sang afin d’être amenés dans les différents tissus. Les acides aminés sont en résumé les briques de base qui forment les protéines. 

Il existe environ 500 acides aminés différents, dont 22 acides aminés dits protéinogènes, c’est-à-dire qui servent de base pour la construction des protéines et sont communs à tous les êtres vivants. Parmi ces derniers, 20 acides aminés sont dits standards, car codés directement par un codon de l'ADN nucléaire, dont 9 sont considérés comme essentiels chez l’homme car notre organisme ne sait pas les synthétiser tout seul ou en quantité suffisante, et ils doivent donc être apportés par l’alimentation. 

Certains acides aminés, comme la glutamine, sont eux considérés comme conditionnellement essentiels (ou semi essentiels), car ils peuvent être synthétisés par notre organisme, mais leurs besoins peuvent être accrus dans certains cas comme certaines pathologies, demandant alors une augmentation des apports. [1,3]

La glutamine est l’acide aminé libre le plus abondant dans le corps humain, essentiellement dans les muscles et le plasma. Elle a de nombreux rôles biologiques tels que transporter l’azote entre les tissus avec l’alanine, agir comme précurseur du glutathion et des nucléotides ou participer au métabolisme de la néoglucogenèse. Elle peut également stimuler la production de citrulline et de glycine. [3]

En-dehors de la synthèse endogène, la glutamine peut se trouver dans certains aliments, en particulier la viande (bœuf : 1,23 g pour 100 g), le poisson, les œufs, les produits laitiers ainsi que certains produits végétaux (tofu, maïs, riz). [4]

Un adulte en bonne santé de 70 kg a un stock d’environ 70 à 80 g de glutamine dans son organisme. Les niveaux sanguins chez les personnes en bonne santé sont typiquement compris entre 500 et 750 µmol/L le matin à jeun. Les concentrations musculaires sont régulées autour de 20 µmol/kg et environ 50 µmol/L par heure sont relâchés dans le plasma dans un état non à jeun. Cela vient du fait que les muscles sont un lieu essentiel de la synthèse de glutamine via l’enzyme glutamine synthétase. Ces niveaux plasmatiques sont réduits lorsque l’organisme est malade, la glutamine étant utilisée dans de nombreux processus métaboliques. [3]

Bien que le glucose soit un métabolite vital, et le carburant principal pour un grand nombre de cellules de notre organisme, les cellules du système immunitaire telles que les lymphocytes, les neutrophiles et les macrophages utilisent la glutamine à des taux similaires voire supérieurs au glucose en conditions cataboliques, comme une septicémie, le rétablissement suite à des brûlures ou une opération chirurgicale, de la malnutrition, ainsi que des efforts physiques à haute intensité ou volume. [5,6] 

Cette hypothèse a été confirmée tout d’abord par les travaux du biochimiste Eric Newsholme de l’Université d’Oxford dans les années 1980, qui a développé le concept de l’immunométabolisme. [7] Par la suite, la glutamine a été considérée comme un “carburant” pour le système immunitaire, des concentrations trop faibles pouvant entraîner des complications cliniques importantes en diminuant les fonctions des cellules immunitaires. [8]

De nos jours, la glutamine est couramment utilisée en nutrition clinique pour les patients avant et après des opérations, ainsi que chez des athlètes professionnels pour restaurer les fonctions immunitaires, même si certaines questions subsistent sur le sujet.

Figure 1 : production et utilisation de la glutamine en bonne santé (A) et en condition catabolique (B). [3]

Si on regarde dans le détail le métabolisme de la glutamine, la consommation de glutamine par les cellules immunitaires augmente fortement lors d’un catabolisme élevé ou d’une infection, mais cet acide aminé voit aussi son utilisation augmentée par d’autres tissus comme le foie, ce qui peut entraîner un déficit en glutamine. Retrouvez à ce sujet notre article sur la glutamine et le foie

De plus, l’un des lieux majeurs de la synthèse de glutamine, les muscles, réduisent leur contribution au maintien de la concentration plasmatique de glutamine (figure 1). Cet effet, selon la situation, peut significativement contribuer à détériorer les infections et d’autres pathologies, ou augmenter le risque d’une nouvelle infection. [3]

Dans les cellules immunitaires, le glucose serait converti en grande partie en lactate (glycolyse), alors que la glutamine serait convertie en glutamate, aspartate et alanine via une oxydation partielle, un processus appelé la glutaminolyse. Cette conversion unique jouerait un rôle clé dans le bon fonctionnement des cellules du système immunitaire.

A l’inverse, la dégradation de la glutamine, et donc la formation d’ammoniac et d’aspartate, entraînerait la synthèse de purines et de pyrimidines de l’ADN et l’ARN. L’expression de nombreux gènes du système immunitaire dépend de la disponibilité en glutamine. Cette dernière jouerait un rôle par exemple dans la prolifération des cellules immunitaires via l’action de certaines protéines telles que les kinases ERK et JNK, qui activent les facteurs de transcription des gènes liés à cette prolifération. Une concentration appropriée en glutamine entraînerait l’expression de marqueurs clés de la surface des lymphocytes, tels que CD25, CD45RO et CD71, et la production de cytokines, comme IL-6, TNF-α et IFN-γ. 

Ainsi, la glutamine agirait comme un substrat énergétique pour les leucocytes et joue un rôle essentiel dans la prolifération de ces cellules, les processus de réparation des tissus et les voies de signalisation intracellulaires associées à la reconnaissance des pathogènes. [3,9,10]

La paroi de l’intestin est constituée d'une barrière dont le rôle est de limiter l’accès du contenu de l’intestin (la “lumière intestinale”) comme des bactéries ou des aliments non digérés, au milieu intérieur et à la circulation sanguine. Cette fonction de barrière est physiquement assurée par une couche de cellules épithéliales solidement reliées entre elles par des jonctions serrées (figure 2). Ces cellules sont également recouvertes d’un mucus formé de mucines, des protéines sécrétées par un autre type de cellules, les cellules caliciformes. [11]

figure 2 : représentation des jonctions serrées- crédit : Wikimedia Commons

Cette barrière n’est pas absolue pour laisser passer les molécules qui doivent être absorbées, tout en bloquant les macromolécules non désirées (antigènes alimentaires, fragments de bactéries). Une plus grande perméabilité, via des jonctions serrées qui se dégradent, augmente les risques de pathologies intestinales (ulcères gastro-duodénaux, diarrhées infectieuses, syndrome de l’intestin irritable, maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, maladie cœliaque, etc.), voire d’allergie ou d’autres infections.

La glutamine participerait à la régulation de l’intégrité et la trophicité (l'ensemble des mécanismes qui concourent à la nutrition et à la croissance des cellules) de cette surface intestinale. De nombreuses études in vivo l’ont observé sur modèle animal, où une supplémentation en glutamine, parfois en conjonction avec des probiotiques, aurait montré sa capacité à diminuer la perméabilité intestinale et à augmenter l’épaisseur de la muqueuse intestinale et la hauteur des villosités intestinales. 

Cette régulation de la barrière intestinale inclut des réponses inflammatoires et oxydatives qui pourraient augmenter la perméabilité intestinale en dégradant les jonctions serrées. Un déficit ou une carence de glutamine exacerberait la production de cytokines pro-inflammatoires par les cellules épithéliales, alors qu’une supplémentation pourrait les limiter ainsi que diminuer les réponses oxydatives selon des données in vitro et in vivo, ce qui pourrait limiter l’altération de la barrière intestinale. [12]

La glutamine pourrait aussi favoriser le maintien de l’intégrité de cette barrière en améliorant le métabolisme des protéines. Le renouvellement cellulaire et protéique au niveau des muqueuses intestinales est très important. Ce renouvellement protéique au niveau de la muqueuse duodénale est ainsi estimé à environ 50 % par jour chez l’homme, bien plus que dans les autres tissus comme les muscles ou le foie. Les données précliniques suggèreraient qu’un manque ou une carence en glutamine dégrade ce renouvellement des protéines, et deux études sur des nourrissons auraient observé une amélioration de l’intégrité intestinale avec une supplémentation en glutamine. [13,14]

Des études cliniques récentes soulignent que la glutamine pourrait être intéressante pour les personnes souffrant de syndrome de l’intestin irritable avec des diarrhées fréquentes et une perméabilité intestinale accrue, cette dernière semblant pouvoir contribuer aux diarrhées et aux douleurs abdominales. [15-17]

Enfin, la glutamine pourrait aussi participer à la santé intestinale via ses effets sur le microbiote. Des données in vitro suggèrent que la glutamine pourrait avoir une influence sur le métabolisme des acides aminés des bactéries. [18] Chez des souris, une supplémentation orale en glutamine a été associée à un changement dans les populations de bactéries intestinales. [19] Chez des patients en surpoids ou obèses, une supplémentation de 30 g par jour pendant 14 jours pourrait également modifier le microbiote en réduisant le ratio Firmicutes / Bacteroidetes. [20]

En tant qu’acide aminé le plus abondant, les sportifs s’intéressent à la glutamine depuis longtemps. Mais son premier intérêt vient d’abord de cet effet évoqué sur le système immunitaire. 

Les efforts de haute intensité et de courte durée ont tendance à ne pas modifier voire à augmenter les niveaux plasmatiques de glutamine, suggérant qu’une supplémentation en glutamine n’aurait pas de bénéfice à court terme sur ce type d’exercice. Mais à l’inverse, les efforts d’endurance de 2 heures ou plus ont tendance à diminuer les niveaux de glutamine. 

On a observé qu’une supplémentation en glutamine ou une augmentation de l’apport en protéines pouvait stopper ce déclin et potentiellement réduire les dommages aux cellules immunitaires associés à des exercices cardiovasculaires prolongés. La baisse du taux de glutamine dans le sang pourrait aussi supprimer la libération par les muscles d’interleukine-6, une cytokine qui régule l’inflammation. Ces résultats seraient donc en accord avec l’hypothèse que les efforts cardiovasculaires prolongés pourraient supprimer des fonctions immunitaires en perturbant la différenciation des leucocytes. Du côté des études cliniques, les résultats sont par contre mitigés, en raison notamment d’une grande variété dans leur qualité et les dosages utilisés. [3,21-23]

Du côté de la masse musculaire, la glutamine est intimement liée à l’homéostasie musculaire et la synthèse de protéines musculaires dans les études in vitro, en réduisant l'oxydation de la leucine et en augmentant le dépôt de la leucine, ce qui augmenterait ses effets sur les cellules musculaires. [24] Mais à ce jour, les études faisant prendre de la glutamine à des personnes en bonne santé ont échoué à confirmer cet effet même avec un dosage important (900 mg par kilo de masse maigre). [25]

Par contre, la glutamine pourrait être plus intéressante pour les sportifs d’endurance via plusieurs mécanismes. Une supplémentation de 70 mg par kilo de poids corporel a ainsi amélioré légèrement les performances chez des personnes en bonne santé lors de courses de 120 minutes, via une baisse de l’ammoniac. [26] La prise de 2 g de glutamine aurait aussi montré sa capacité à augmenter les niveaux sanguins de bicarbonate dans des études in vivo, ce qui pourrait en théorie améliorer aussi les performances des efforts d’endurance. [27]

La glutamine participerait aussi à la production de glycogène, ayant une influence significative dans le cycle de Krebs et la néoglucogenèse, étant le substrat principal de la néoglucogenèse rénale. De plus, la glutamine stimulerait directement la synthèse de glycogène via l'activation de glycogène synthétase, possiblement par un mécanisme de gonflement des cellules et comme source de carbone. [21,28]

Cet effet a été testé pour la première fois en 1995, où des cyclistes ayant fait des efforts intenses pendant 90 minutes ont reçu 30 minutes après une perfusion soit de glutamine, soit d’alanine et de glycine, soit d’une solution saline. La concentration musculaire en glutamine a bien entendu augmenté dans le premier groupe, diminué avec l’alanine+glycine et est restée identique avec la solution saline. Deux heures après l’effort, la quantité de glycogène musculaire était plus élevée dans le groupe glutamine comparée aux 2 autres. [29]

Une autre étude a par la suite à nouveau évalué les effets de la glutamine sur des participants après avoir suivi un protocole d’exercices destinés à vider leurs réserves de glycogène. Ils ont ensuite bu une boisson contenant soit 18,5% de glucose, soit 18,5% de glucose + 8 g de glutamine, soit 8 g de glutamine. Deux heures après l’effort, la glutamine seule avait autant augmenté le glycogène musculaire que le glucose seul, démontrant l’effet possible de la glutamine sur la synthèse de glycogène. [28] D’autres travaux ont montré des résultats plus mitigés par la suite, mais en raison certainement d’une trop grande variation dans les protocoles et les dosages. [21]

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