BCAA 4.1.1

1. Qu’est ce que les acides aminés ?

Tous nos tissus, des organes à la peau, en passant par les cheveux, les ongles, sont fabriqués à partir de protéines. Elles servent également à la synthèse des enzymes, des hormones et évidemment 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 qui pourront être absorbés par l’intestin et passer dans le sang afin d’être amenés dans les différents tissus. Les acides aminés sont donc 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 eux, 20 acides aminés sont dits standards, car codés directement par un codon de l'ADN nucléaire, dont 8 sont considérés comme indispensables ou essentiels chez l’homme (EAA : Essential Amino Acids). Ils sont essentiels dans le sens où le corps ne sait pas les synthétiser tout seul ou en quantité suffisante, et ils doivent donc être apportés par l’alimentation. Il s’agit de : la leucine, l’isoleucine, la valine, la phénylalanine (avec la tyrosine), la méthionine (avec la cystéine), la lysine, la thréonine et le tryptophane. L’histidine et l’arginine sont dits semi-essentiels car seuls les nouveau-nés ne savent pas les synthétiser en quantité suffisante. Le tableau 1 résume les besoins des adultes par acide aminé (en mg par kilo de poids corporel et par jour). On remarque que les protéines végétales ont en moyenne un acide aminé limitant, c'est-à-dire un acide aminé essentiel dont le taux dans l’aliment est le plus faible par rapport à la protéine dite de référence.

 Tableau 1 : besoin des adultes en acides aminés et teneurs de différentes sources de protéines [1,3]

mg/kg/jour = besoins quotidiens en milligrammes par kilo de poids corporel par jour

 Complète/Lait/Pois/Riz/Soja/Whey = milligrammes d’acides aminés par gramme de protéine (mg/g)

2. Les BCAA c’est quoi ?

Parmi ces acides aminés essentiels, il y en a trois qui sont dits à chaîne latérale ramifiée, ou acides aminés branchés (acronyme BCAA : Branched-Chain Amino Acids). Il s’agit de la leucine, de l'isoleucine et de la valine qui collectivement représentent 40% à 45% des besoins en acides aminés essentiels de notre organisme, et sont présents en grande quantité dans les tissus musculaires (14 à 18% de l’ensemble des acides aminés des protéines musculaires).

La masse musculaire chez l’être humain représente environ 40% du poids corporel chez un adulte sain, les protéines musculaires représentent donc un très large réservoir de BCAA dans le corps. D’un autre côté, les animaux, dont l’homme, ont aussi une réserve d’acides aminés libres qui circulent dans le sang et dont le niveau semble rester constant. Cette réserve est très faible en comparaison du contenu des protéines musculaires. La concentration totale des BCAA dans le sang humain (0,3 à 0,4 mM) est par contre plus élevée en comparaison des autres acides aminés, à l’exception de la glutamine. [4]

Des trois acides aminés branchés, la leucine occupe une place particulière du fait d’être l’activateur principal d’une protéine connue sous le nom de mTOR, qui a une action importante sur la synthèse de protéines musculaires, et qui est également un acide aminé exclusivement cétoformateur (susceptible d'être converti en corps cétoniques) [5,6] alors que la valine est glucoformateur (peut être converti en glucose) et l’isoleucine est les 2 en même temps. L’isoleucine est capable de stimuler la synthèse protéique musculaire, mais dans une moindre mesure que la leucine. Elle a par contre la particularité d’augmenter l’absorption du glucose et son utilisation pendant l’effort. 

3. Pour la construction musculaire

Pour un bon développement musculaire, il est nécessaire d’avoir toutes les briques, à savoir tous les acides aminés essentiels. Comme le résument des experts dans une synthèse du sujet parue dans  l’International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, c’est pour cette raison que dans un objectif de construction musculaire, les protéines entières sont supérieures aux acides aminés libres, qui eux sont supérieurs aux seuls BCAA, qui seront plus efficaces que la seule leucine. [7]

BCAA et leucine ne peuvent qu’initier le métabolisme de la synthèse protéique musculaire mais la réponse sera limitée en l’absence d’une quantité suffisante des autres acides aminés. Pour prendre une métaphore, la leucine est comme un chef de chantier qui va dire à son équipe d’aller construire un bâtiment, mais derrière, il faut tout le matériel, le béton, les poutres en métal, etc., pour construire l’immeuble. Pour les muscles, il faut de même l’ensemble des acides aminés, qui seront apportés par les protéines complètes ou les EAA. Dans le contexte d’un apport en protéines supérieur ou égal à 1,6 g / kilo de poids corporel / jour, il n’y a pas d’effet notable sur l’hypertrophie musculaire à se supplémenter en leucine ou BCAA seuls chez des sujets jeunes, les apports en acides aminés branchés étant suffisant via le reste de l’alimentation.

Mais il y a 3 situations où la prise d’EAA riches en BCAA va avoir un intérêt particulier :

• Dans le contexte d’une restriction calorique : chez des personnes qui cherchent à maintenir voire à prendre de la masse musculaire tout en perdant du gras en déficit calorique. La prise d’EAA pourra permettre de stimuler l’anabolisme sans augmenter les calories.
• Chez les seniors : plus on vieillit, plus la synthèse de protéine musculaire devient moins efficace. Ce phénomène de sarcopénie s’accélère grandement après 50 ans, et nécessite d’augmenter légèrement ses apports en protéines pour compenser. C’est pour cela que le rôle en particulier de la leucine a été étudié dans ce cadre. Un apport plus important en EAA, notamment en leucine, pourrait avoir un effet positif sur la masse musculaire chez des personnes âgées, qui ont aussi souvent des problèmes pour manger assez de protéines. [8,9]
• Chez les végétaliens / vegans : les sources de protéines végétales sont en moyenne beaucoup plus pauvres en leucine. Il est donc nécessaire pour les sportifs et surtout les pratiquants de musculation suivant ce modèle alimentaire d’augmenter un peu, de 10 à 20%, les quantités de protéines quotidiennes recommandées pour les omnivores. Malgré tout, les apports en certains acides aminés essentiels, notamment la leucine, peuvent rester insuffisants. Ils pourront donc aussi bénéficier d’une prise supplémentaire d’EAA riches en BCAA.

4. Pour la récupération

Les courbatures, en anglais DOMS (« Delayed onset muscle soreness »), sont des douleurs musculaires d'apparition retardée, qui sont en général les plus fortes entre 24 et 72h après l’effort, et qui sont principalement dues aux microtraumatismes dans le muscle soumis à un gros effort. Cela n’est pas nécessairement négatif, puisque ce sont ces microlésions qui vont permettre au muscle de se reconstituer et de s’adapter. Mais si elles deviennent trop importantes, elles peuvent limiter la progression en rendant difficile l’enchaînement des entraînements.

Plusieurs études ont étudié l’effet d’une prise de BCAA sur les courbatures, essentiellement sur des hommes jeunes, en les soumettant à différents efforts pour noter ensuite leur niveau de courbature, et en utilisant des marqueurs sanguins de dommage musculaire comme la créatine kinase ou le lactate déshydrogénase, et en leur faisant prendre des BCAA avant et parfois après l’effort. On observe en moyenne des niveaux de courbature ressentie et de créatine kinase inférieurs le lendemain de l’effort chez ceux ayant pris des BCAA comparé à un placebo. [10-12]

Du côté de la supplémentation globale en EAA, une étude a fait prendre à des sportifs amateurs 4 g d’EAA riches en leucine 2 fois par jour, pendant les 4 jours suivant une séance de musculation intense. La récupération a été meilleure avec les EAA comparé au placebo, indépendamment de la synthèse protéique musculaire. [13]

5. Contre la fatigue

Troisième intérêt des acides aminés essentiels pour les sportifs, la réduction de la fatigue centrale liée à l’effort. Pendant un effort physique, la fatigue et la diminution des performances peuvent venir de différents endroits : les muscles peuvent avoir vidé leurs réserves énergétiques, ils peuvent aussi envoyer un signal au système nerveux pour éviter un risque de blessure ou bien cela peut venir directement du cerveau. Dans le monde de la physiologie du sport, il y a ce qu’on appelle l’hypothèse de la fatigue centrale, qui ne fait pas encore totalement consensus même si elle est partagée par de très nombreux experts.

figure 1 : principe de l’hypothèse de la fatigue centrale

Cette hypothèse repose sur le fait que lors d’un effort prolongé, notre corps va notamment libérer des acides gras pour s’en servir comme source d’énergie. Une partie de ces acides gras va se lier à l’albumine, qui est la principale protéine dans le sang. Sauf que l’albumine se lie aussi normalement au tryptophane, un acide aminé essentiel que l’on trouve dans les protéines. Plus d’albumine qui se lie aux acides gras, cela entraîne plus de tryptophane qui circule librement, et qui va pouvoir passer dans le cerveau. Le tryptophane étant un précurseur de la sérotonine, c’est une cause pour laquelle on peut se retrouver avec une plus grande quantité de sérotonine pendant l’effort, sachant que la sérotonine est un neurotransmetteur qui peut augmenter cette sensation de fatigue. [14]

Les acides aminés branchés utilisent les mêmes transporteurs que le tryptophane pour passer dans le cerveau, pour traverser la barrière hémato-encéphalique. En théorie, augmenter ses apports en BCAA pourrait diminuer la quantité de tryptophane passant dans le cerveau, et donc de sérotonine produite, diminuant ainsi cette sensation de fatigue.

En pratique, plusieurs travaux ont trouvé un effet positif, en testant différentes formulations. Une étude a comparé d’un côté la prise de BCAA avec de l’arginine, un autre acide aminé, et de l’autre côté, la prise d’un placebo, et a observé effectivement une légère amélioration sur la sensation de fatigue. [15] Dans une autre étude, un groupe de jeunes adultes non sportifs a suivi pendant 9 semaines un programme d’entraînement à haute intensité de cyclisme, en prenant avant chaque séance un complément contenant 3,2 g de BCAA ou un placebo. Le groupe BCAA a vu son niveau de fatigue post-entraînement diminuer, ainsi que le temps avant fatigue pendant les séances. Cela est certainement dû à la prise de BCAA qui a empêché une augmentation du ratio tryptophane/BCAA après l’effort, contrairement au groupe placebo. [16]

La prise d’EAA riches en BCAA peut donc avoir un intérêt pour diminuer la fatigue pendant des efforts longs, principalement d’endurance, ainsi que des séances de musculation durant plus d’une heure. Les pratiquants de sports demandant de maintenir une excellente coordination main/pied-œil comme certains sports collectifs pourront aussi bénéficier de cette baisse de sérotonine.

Il y a évidemment de nombreux autres paramètres qui peuvent entrer en jeu dans la fatigue : le manque de sommeil, le manque de réserves énergétiques à cause d’une mauvaise alimentation en amont de l’effort, le stress, etc. Et pour chaque situation, d’autres actifs pourront avoir un intérêt pour diminuer cette fatigue, comme certaines plantes adaptogènes (rhodiola, ashwagandha).

6. Les BCAA peuvent-ils avoir une utilité dans d’autres situations ?

Quelques travaux existent sur les effets d’une supplémentation en EAA ou en BCAA pour certaines problématiques de santé.

La cirrhose est une forme sévère de maladie du foie impliquant des dommages permanents et de nombreux problèmes de santé en découlent. Les BCAA pourraient aider au métabolisme de l’ammoniaque, un composé qui peut atteindre des niveaux toxiques chez les personnes souffrant de cirrhose. De plus, la cirrhose entraîne souvent une réduction de la masse musculaire. De nombreuses études ont donc cherché à déterminer l’intérêt des BCAA chez les patients atteints de cirrhose.

Une méta-analyse regroupant 20 études cliniques et près de 1300 personnes en a fait la synthèse. Une supplémentation en BCAA, avec des dosages allant de 5 à 30 g, aurait montré des effets positifs sur la masse musculaire, le taux d’albumine (signe de problèmes hépatiques), avec une réduction du nombre de complications sévères. [17]

Du côté du sommeil, les traumatismes crâniens, ou traumatisme cranio-cérébral (TCC), sont courants chez les soldats ayant servi en mission sur le terrain. Les personnes souffrant de TCC ont également souvent des problèmes de réveil nocturne et des troubles du sommeil, qui perturbent leurs fonctions cognitives et au final leur qualité de vie. Des études précliniques chez les souris ont montré que les BCAA pourraient agir sur ces troubles du sommeil en agissant sur les précurseurs des neurotransmetteurs associés aux TCC. Pour confirmer cette hypothèse chez l’homme, des vétérans souffrant de TCC ont été répartis en 3 groupes : 2x30 g / jour de BCAA, 2x30 g / jour de protéines de riz (pauvres en BCAA) et un placebo. Le groupe prenant des BCAA a noté une amélioration de son sommeil, avec une diminution du temps d’endormissement. [18] Il s’agit donc d’une piste intéressante également pour tous les sportifs soumis à des chocs répétés et qui sont touchés par les TCC (boxe, rugby, etc.).

7. BCAA 4.1.1 ou 2.1.1 : quel est le ratio idéal ?

L’un des critères de choix principaux pour les BCAA est le ratio entre les trois acides aminés branchés. Les besoins standards en acides aminés pour l’être humain donnent un ratio de 2:1:1 pour la leucine, l’isoleucine et la valide. Mais il s’agit des quantités destinées à des sédentaires ou au maintien de la masse musculaire. La dose optimale de leucine pour activer l’enzyme mTOR, qui permet d’augmenter la synthèse de protéines musculaires, semble être de minimum 3 g par prise. La quantité minimale de BCAA par prise pour obtenir des bienfaits étant d’environ 5 g, cela nous donne naturellement un ratio de 4.1.1.

8. Dans quelles situations prendre des EAA ?

Prendre des acides aminés essentiels libres en plus de ceux apportés par l’alimentation peut donc avoir un intérêt pour plusieurs cas de figure :

• Pour tous les sportifs en phase de déficit calorique 
• Pour ceux qui veulent avoir une source d’acides aminés  facile à digérer juste avant ou pendant un entraînement, et éviter ainsi tout trouble digestif
• Pour les seniors et les vegans ayant besoin d’augmenter leur apport en leucine notamment
• Pour tous les sportifs souffrant régulièrement de courbatures et ne voulant pas être handicapés dans leurs entraînements 
• Pour les sportifs, principalement d’endurance, ayant des entraînements longs et sujets à de la fatigue diminuant leurs performances

9. Pourquoi acheter les BCAA en poudre de Nutri&Co ?

Pour vous proposer le meilleur pour votre pratique sportive, répondant à tous les critères cités, nous avons donc fait le choix : 

• Des BCAA enrichis en EAA pour apporter l’ensemble des acides aminés essentiels, briques indispensables au développement musculaire
• Un apport de 3,44 g de leucine par dose, un dosage optimal pour initier l'anabolisme musculaire, notamment chez les personnes n’en consommant pas suffisamment (seniors, vegans)
• Un ratio 4.1.1 Leucine/Isoleucine/Valine dont 3,44 g de leucine, les proportions optimales pour stimuler la construction musculaire
• De la vitamine B6 pour renforcer l’effet sur la réduction de la fatigue des BCAA
• Une composition sans additif controversé ni édulcorant de synthèse, grâce à ses délicieux arômes naturels de pêche, de citron ou de fruits rouges, et un édulcorant 100% végétale issu de stévia

Références

1. Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation. Protein and amino acid requirements in human nutrition. World Health Organ Tech Rep Ser. 2007;(935):.
2. Gorissen SHM, Crombag JJR, Senden JMG, et al. Protein content and amino acid composition of commercially available plant-based protein isolates. Amino Acids. 2018;50(12):1685-1695. doi:10.1007/s00726-018-2640-5
3. USDA Food Composition Databases
4. Shimomura Y, Yamamoto Y, Bajotto G, et al. Nutraceutical effects of branched-chain amino acids on skeletal muscle. J Nutr. 2006;136(2):529S-532S. doi:10.1093/jn/136.2.529S
5. Holmes HC, Burns SP, Chalmers RA, Bain MS, Iles RA. Ketogenic flux from lipids and leucine, assessment in 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA lyase deficiency. Biochem Soc Trans. 1995;23(3):489S. doi:10.1042/bst023489s
6. Yeh YY. Ketone body synthesis from leucine by adipose tissue from different sites in the rat. Arch Biochem Biophys. 1984;233(1):10-18. doi:10.1016/0003-9861(84)90596-4
7. Plotkin DL, Delcastillo K, Van Every DW, Tipton KD, Aragon AA, Schoenfeld BJ. Isolated Leucine and Branched-Chain Amino Acid Supplementation for Enhancing Muscular Strength and Hypertrophy: A Narrative Review. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2021 May 1;31(3):292-301. doi: 10.1123/ijsnem.2020-0356. Epub 2021 Mar 18. PMID: 33741748.
8. Kim HK, Suzuki T, Saito K, Yoshida H, Kobayashi H, Kato H, Katayama M. Effects of exercise and amino acid supplementation on body composition and physical function in community-dwelling elderly Japanese sarcopenic women: a randomized controlled trial. J Am Geriatr Soc. 2012 Jan;60(1):16-23. doi: 10.1111/j.1532-5415.2011.03776.x. Epub 2011 Dec 5. Erratum in: J Am Geriatr Soc. 2012 Mar;60(3):605. PMID: 22142410.
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11. Rahimi MH, Shab-Bidar S, Mollahosseini M, Djafarian K. Branched-chain amino acid supplementation and exercise-induced muscle damage in exercise recovery: A meta-analysis of randomized clinical trials. Nutrition. 2017 Oct;42:30-36. doi: 10.1016/j.nut.2017.05.005. Epub 2017 May 18. Erratum in: Nutrition. 2017 Dec 22;: PMID: 28870476.
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13. Waskiw-Ford M, Hannaian S, Duncan J, Kato H, Abou Sawan S, Locke M, Kumbhare D, Moore D. Leucine-Enriched Essential Amino Acids Improve Recovery from Post-Exercise Muscle Damage Independent of Increases in Integrated Myofibrillar Protein Synthesis in Young Men. Nutrients. 2020 Apr 11;12(4):1061. doi: 10.3390/nu12041061. PMID: 32290521; PMCID: PMC7231404.
14. MacLean DA, Graham TE. Branched-chain amino acid supplementation augments plasma ammonia responses during exercise in humans. J Appl Physiol (1985). 1993 Jun;74(6):2711-7. doi: 10.1152/jappl.1993.74.6.2711. PMID: 8365971.
15. Gervasi M, Sisti D, Amatori S, Donati Zeppa S, Annibalini G, Piccoli G, Vallorani L, Benelli P, Rocchi MBL, Barbieri E, Calavalle AR, Agostini D, Fimognari C, Stocchi V, Sestili P. Effects of a commercially available branched-chain amino acid-alanine-carbohydrate-based sports supplement on perceived exertion and performance in high intensity endurance cycling tests. J Int Soc Sports Nutr. 2020 Jan 20;17(1):6. doi: 10.1186/s12970-020-0337-0. PMID: 31959202; PMCID: PMC6971972.
16. Chang CK, Chang Chien KM, Chang JH, Huang MH, Liang YC, Liu TH. Branched-chain amino acids and arginine improve performance in two consecutive days of simulated handball games in male and female athletes: a randomized trial. PLoS One. 2015 Mar 24;10(3):e0121866. doi: 10.1371/journal.pone.0121866. PMID: 25803783; PMCID: PMC4372381.
17. Konstantis G, Pourzitaki C, Chourdakis M, Kitsikidou E, Germanidis G. Efficacy of branched chain amino acids supplementation in liver cirrhosis: A systematic review and meta-analysis. Clin Nutr. 2022 Jun;41(6):1171-1190. doi: 10.1016/j.clnu.2022.03.027. Epub 2022 Apr 1. PMID: 35500317.
18. Elliott JE, Keil AT, Mithani S, Gill JM, O'Neil ME, Cohen AS, Lim MM. Dietary Supplementation With Branched Chain Amino Acids to Improve Sleep in Veterans With Traumatic Brain Injury: A Randomized Double-Blind Placebo-Controlled Pilot and Feasibility Trial. Front Syst Neurosci. 2022 May 4;16:854874. doi: 10.3389/fnsys.2022.854874. PMID: 35602971; PMCID: PMC9114805.

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