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Supplémentation en jus de betterave : nitrate et nitrite au service de la performance

L'intérêt d'une supplémentation en jus de betterave réside en réalité dans sa teneur en nitrate.

Les nitrates et nitrites auront la capacité de se transformer en monoxyde d'azote (NO) : le composé final qui joue un rôle ergogénique.

Voies de production de NO :

Il existe deux voies de production des NO. La principale est différente de celle utilisée lors d'une supplémentation en jus de betterave, pourtant il s'agit de la principale : cette voie passe par la catabolisation de l'arginine par l'enzyme NO synthase. La supplémentation en arginine a montré qu'elle augmentait les niveaux de NO. En parallèle, le nitrate inorganique (NO3 −) présent dans le jus de betterave peut également augmenter les niveaux de NO dans le corps.


Les flèches en pointillés indiquent que le NO peut être oxydé en NO2- et NO3-. Ca2+ calcium, NO oxyde nitrique, NO3- nitrate, NO2- nitrite, NOS nitric oxide synthase, SR réticulum sarcoplasmique


En plus de la betterave, il existe un certain nombre de végétaux qui permettent un apport élevé en nitrate : légumes à feuilles vertes tels que la laitue, les épinards, la roquette, le céleri, et la cresson, qui contiennent généralement plus de 250 mg (>4 mmol) de nitrate pour 100 g de poids frais.

Après avoir ingéré du nitrate (NO3 −) provenant du jus de betterave, environ 25 % de celui-ci est réduit en nitrite (NO2 −) par la NO3 − réductase produite par des micro-organismes dans la bouche. Le nitrite (NO2 −) est ensuite davantage réduit en NO dans l'estomac sous l'action des acides gastriques. Ce NO peut être absorbé dans la circulation sanguine, en particulier dans des conditions de faible teneur en oxygène augmentant la concentration de nitrite dans le plasma.

Après ingestion d'un bolus de nitrate, la concentration plasmatique de nitrate atteint un pic après 1 à 2 heures et la concentration plasmatique de nitrite atteint un pic après 2 à 3 heures, après quoi les deux diminuent progressivement pour revenir à des valeurs de base au bout d'environ 24 heures.


On observe donc un délai supplémentaire pour augmenter le taux de nitrite qui est dû au temps nécessaire de sa métabolisation à partir du nitrate.


Diverses enzymes et protéines, dont la désoxyhémoglobine, peuvent ensuite catalyser la réduction d'un électron du nitrite en NO dans le sang et d'autres tissus. Ce processus est facilité en cas de faible disponibilité en oxygène (ischémie et hypoxie) et de faible pH, permettant la production de NO là où il est le plus nécessaire. Il est intéressant de noter que ces conditions (faible pression partielle en oxygène et pH bas) peuvent exister dans le muscle squelettique pendant l'exercice.



Résultats sur la performance :

Nous avons la chance d'avoir un grand nombre d'étude sur le sujet et pouvons donc concentrer notre regard sur certaines méta-analyses.


1️⃣ Plus de 80 essais randomisés en cross-over et contrôlés par placebo, impliquant plus de 2 000 participants :

La méta-analyse a confirmé que la supplémentation en NO3− entraînait une amélioration de la performance à l'exercice par rapport à un placebo, avec une petite mais statistiquement significative taille d'effet (d=0.174, IC à 95 % [0.120–0.229], P<0.001).


2️⃣ Dans une seconde méta analyse, l'étude a révélé que l'effet ergogène n'était pas observé chez les participants ayant une condition physique aérobie modérée (moins de 45 mL·kg−1·min−1) ou une condition physique aérobie élite (65 mL·kg−1·min−1 ou plus).

Les effets physiologiques retenus :

  1. Le NO a un effet sur les fibres musculaires lisses, provoquant la dilatation des vaisseaux sanguins. Cet effet de vasodilatation augmente le flux sanguin vers les fibres musculaires, favorisant un meilleur échange gazeux et une meilleure livraison d'oxygène aux muscles.

  2. Le NO peut induire l'expression génique et améliorer la biogenèse et l'efficacité mitochondriale. Une étude de Larsen et al. a montré que la supplémentation en nitrate réduisait la conductance protonique mitochondriale, améliorant ainsi l'efficacité de la phosphorylation oxydative. Ces effets peuvent favoriser le métabolisme énergétique oxydatif, en particulier dans les efforts d'endurance où le métabolisme oxydatif prédomine.

  3. L'augmentation du flux sanguin induite par le NO semble être spécifique aux fibres musculaires de type II (rapide). La consommation de jus de betterave a été trouvée pour améliorer la libération et la recapture du calcium du réticulum sarcoplasmique dans ces fibres musculaires. Cela peut se traduire par une capacité accrue à produire de la force musculaire dans les fibres musculaires de type II. Une étude de Bailey et al. a constaté que la supplémentation en nitrate réduisait significativement la consommation d'oxygène pulmonaire lors de l'exercice à faible et forte intensité, ce qui était cohérent avec des rapports antérieurs. Cette réduction de la consommation d'oxygène était associée à une préservation de la concentration intramusculaire de phosphocréatine (PCr) et à une atténuation des augmentations de la concentration d'adénosine diphosphate (ADP) et de phosphate inorganique (Pi), en lien avec une fatigue atténuée. Les résultats ont montré que la réduction du coût en oxygène de l'exercice est due à des changements dans le métabolisme énergétique du muscle, suggérant une possible influence du NO sur l'ATPase calcique du réticulum sarcoplasmique ou l'ATPase actine-myosine. Cette réduction de coût en ATP pour la production de force musculaire pourrait expliquer la réduction de la consommation d'oxygène. De plus, cela pourrait contribuer à expliquer la tolérance accrue à l'exercice observée après la supplémentation en nitrate.

En somme, la supplémentation en nitrate semble avoir des effets bénéfiques sur l'efficacité musculaire, la gestion des substrats énergétiques et le flux sanguin musculaire, contribuant ainsi à une meilleure tolérance à l'exercice et à une réduction du coût en oxygène de l'exercice.

Cependant, on sait très peu de choses sur l'apport en nitrate qui pourrait optimiser ces effets positifs tout en minimisant les risques potentiels pour la santé. Par exemple, bien qu'il soit connu que la supplémentation d'environ 5 à 9 mmol de nitrate par jour pendant 1 à 15 jours peut avoir des effets favorables sur les réponses physiologiques à l'exercice, la relation dose-réponse n'a pas encore été établie. Il convient de souligner que 5 à 9 mmol de nitrate peuvent facilement être consommés dans le cadre de l'alimentation normale, et il n'y a actuellement aucune preuve que des apports supplémentaires en nitrate produisent de plus grands avantages.

En ce qui concerne l'effet du nitrate sur les indices de performance à l'exercice chez des volontaires en bonne santé, la littérature semble montrer de manière cohérente que la supplémentation pendant 2 à 6 jours (ou jusqu'à 15 jours) peut augmenter les indices de performance lors d'exercices à haute intensité en travail constant et d'exercices incrémentiels maximaux.



Protocole d'apport en nitrate :


1️⃣ Supplémentation en chronique :

Le muscle squelettique sert de réservoir de nitrate, avec des niveaux de nitrate largement supérieurs à ceux du sang ou d'autres organes internes. Dans l'étude qui suit, les chercheurs montrent que la concentration de nitrate est nettement plus élevée dans le muscle squelettique que dans le sang et qu'elle est encore augmentée par l'ingestion de nitrate alimentaire chez des volontaires humains. Ils montrent également que l'exercice de haute intensité entraîne une réduction du stock de nitrate dans le muscle squelettique après la supplémentation, probablement en raison de sa réduction en nitrite et en NO. Les chercheurs signalent également la présence de la sialine, un transporteur de nitrate, et de la xanthine oxydoréductase dans le muscle squelettique humain, ce qui indique que le muscle possède l'appareil nécessaire pour le transport, le stockage et le métabolisme du nitrate.


Les concentrations de nitrate et de nitrite dans le plasma et le muscle squelettique à l'état basal sont présentées ci-dessous. Les concentrations de nitrate (226 ± 213 nmol g−1) et de nitrite (5.7 ± 7.4 nmol g−1) dans le muscle squelettique étaient nettement plus élevées que dans le plasma (nitrate : 54 ± 27 nmol g−1 ; nitrite : 0.2 ± 0.2 nmol g−1 ; les deux P < 0.01). La concentration de nitrite dans le muscle était corrélée positivement à la concentration de nitrate dans le muscle (r = 0.77 ; P < 0.01), mais la concentration de nitrite dans le plasma n'était pas corrélée à la concentration de nitrate dans le plasma (r = −0.02 ; P > 0.05).


L'influence de l'ingestion d'une seule dose de nitrate alimentaire, de 12,8 mmol (794 mg), ou d'un placebo (contenant négligeable de nitrate), sur les concentrations de nitrate et de nitrite dans le plasma et le muscle est présentée ci-desosus. Deux heures après la consommation de nitrate alimentaire, la concentration de nitrate dans le plasma a augmenté d'environ 19 fois pour atteindre 1082 ± 731 nmol g−1 (n = 11 ; Fig A), et la concentration de nitrate dans le muscle a augmenté d'environ 5 fois pour atteindre 1139 ± 894 nmol g−1 (n = 13 ; Fig B), par rapport à l'état basal (P < 0,01).

Après l'ingestion de nitrate alimentaire, la concentration de nitrite dans le plasma a augmenté d'environ 3 fois pour atteindre 0,7 ± 0,6 nmol g−1, par rapport à l'état basal (P < 0,01 ; n = 11 ; Fig C). La concentration de nitrite dans le muscle a également augmenté d'environ 3 fois pour atteindre 14,2 ± 21,4 nmol g−1, bien que cette différence ne soit pas statistiquement significative (P = 0,13 ; n = 13 ; Fig D).


Deux heures après l'ingestion d'un placebo ou d'un supplément de nitrate alimentaire, les participants ont fait de l'exercice à un rythme de travail de haute intensité jusqu'à atteindre l'épuisement. Le temps jusqu'à l'épuisement de la tâche était similaire dans les conditions de placebo et de nitrate alimentaire (PLA : 396 ± 102 s vs. NIT : 389 ± 110 s ; n = 12 ; P > 0,05), et la VO2 atteinte à la fin de la séance d'exercice était également similaire dans les conditions de placebo (3,43 ± 0,63 L min−1) et de nitrate (3,43 ± 0,63 L min−1 ; n = 12 ; P > 0,05).

👉 Pas d'observation d'augmentation de la performance ici, mais des mécanismes qui peuvent l'expliquer au regard des résultats obtenus sur les méta-analyses.


La dynamique des stocks montre les concentrations de nitrate et de nitrite dans le plasma et le muscle immédiatement avant (c'est-à-dire après la prise de supplément) et immédiatement après la séance d'exercice (c'est-à-dire après l'exercice) dans les conditions de placebo et de nitrate alimentaire.

La séance d'exercice dans la condition de nitrate alimentaire (NIT) a été initiée avec des concentrations élevées de nitrate et de nitrite dans le plasma et le muscle. Dans ces conditions, la concentration de nitrate dans le muscle a été réduite d'environ 39% (n = 11 ; P < 0,05 ; Fig B), et la concentration de nitrite dans le plasma a été réduite d'environ 34% (n = 10 ; P < 0,01 ; Fig C) au cours de la séance d'exercice.


👉 Ces résultats mettent en avant l'intérêt d'une supplémentation de type "précharge" 7 à 15j avant la compétition.


2️⃣ La supplémentation aiguë :

Ce genre de méthode peut améliorer les performances en permettant de faire plus d'exercice à une intensité proche de la limite maximale d'oxygène (VO2max). Cela se fait en réduisant la quantité d'oxygène nécessaire pour atteindre une intensité donnée tout en améliorant la relation entre la puissance requise et la quantité d'oxygène disponible. Ces mécanismes permettent d'augmenter la durée pendant laquelle vous pouvez maintenir un effort intense sans atteindre votre limite maximale d'oxygène.

En plus d'améliorer l'efficacité et les performances dans divers contre-la-montre ou d'augmenter le temps d'épuisement à des intensités submaximales, la supplémentation chronique en jus de betterave peut améliorer les performances cardiorespiratoires au seuil anaérobie et aux intensités de VO2max.

Contrairement à ce que l'on peut généralement penser, ce type de supplémentation semble très bien répondre aux effort de durée relativement modéré et non spécifiquement d'endurance.


Les effets de la supplémentation aiguë sur la performance sont moins cohérents, avec certaines études montrant un effet positif et d'autres montrant aucun effet. Il est probable que l'efficacité de la supplémentation aiguë en nitrate dépendra de plusieurs facteurs tels que l'âge, la santé, l'alimentation et la condition physique/le niveau d'entraînement (y compris les proportions de types de fibres musculaires, la capillarisation et la concentration plasmatique initiale de nitrite) des sujets testés, l'intensité, la durée et la nature de la tâche d'exercice, et que l'exercice soit réalisé en normoxie ou en hypoxie. L'apport aigu en nitrate peut rapidement influencer la tonicité vasculaire et l'oxygénation des tissus périphériques, mais il peut falloir plus de temps pour permettre des changements dans les protéines mitochondriales et contractiles pour influencer la performance à l'exercice. Il est également inconnu si la supplémentation en nitrate à long terme peut soutenir, augmenter ou entraver les adaptations physiologiques à l'entraînement.


La prise de jus de betterave doit être initiée entre 2h et 2h30 précédant l'effort athlétique. Au moins 8 mmol (500mg) de NO3− sont nécessaires, ce qui peut être augmenté chez les athlètes de haut niveau d'entraînement.


3️⃣ Co-supplémentation en aiguë avec la caféine :

Cette stratégie ne semble à première vue pas la meilleure. Bien que peu d'étude se sont posées la question, leur balbutiement semblent montrer un effet moindre que lors d'une supplémentation en caféine seule.

L'option d'une supplémentation croisée, mais différée semble à priori la meilleure stratégie : pré-charge en nitrate suivi d'une supplémentation en caféine seule en pré-course.


Les formes de supplémentation les plus connues :

  • Jus de betteraves (500ml = 400mg)

  • Jus de betterave concentré (70ml = 400mg)



Profil d'effort :

La durée de l'exercice maximal continu pour laquelle le nitrate semble avoir un effet ergogène se situe entre 5 et 30 minutes. Il existe des preuves limitées indiquant que le nitrate est bénéfique pour la performance d'exercices plus longs (>40 minutes), du moins lorsqu'il est administré de manière aiguë. Cela peut être lié à la moindre intensité de tels exercices et à la réduction associée de la probabilité de développement de déséquilibres locaux entre la perfusion et le taux métabolique dans le muscle (c'est-à-dire des régions relativement hypoxiques et acides).



Les précautions et dangers :

  • La première conséquence sera la coloration violette des urines et possiblement des selles, sans conséquence.

  • Le risque le plus probable avec une supplémentation en jus de betterave réside dans sa teneur en cellulose qui pourra créer comme toutes fibres insolubles des désordres intestinaux, en particulier dans les sports sollicitant la ceinture abdominale.

  • Une consommation excessive de nitrates peut abaisser la pression artérielle à des niveaux dangereusement bas, ce qui peut provoquer des étourdissements, des évanouissements et d'autres problèmes de santé.

  • Le nitrate et nitrite ne font pas bonne pub puisqu'associé à des risque accrus de cancer (favorise la naissance de composé carcinogène : nitrosamines). Il existe seulement des données limitées sur les effets de la supplémentation en nitrate alimentaire par les athlètes sur la production de nitrosamines. Les experts estiment que la supplémentation en nitrate avec des produits à base de légumes tels que le jus de betterave est très peu susceptible de causer des dommages à la santé. Nous en expliquons les raison dans ce post : Nitrates, nitrites et cancer : y a-t-il une différence suivant leur provenance. Cependant, bien que le nitrate lui-même ne soit pas toxique en raison de sa conversion limitée et lente en nitrite, il existe la possibilité de toxicité en cas d'utilisation accidentelle ou incontrôlée de sels de nitrite. Il est donc conseillé aux athlètes souhaitant explorer les éventuelles propriétés ergogènes de la supplémentation en nitrate d'utiliser des produits à base de légumes naturels à cette fin. Adrew Jones, un expert du sujet nous livre que le Comité d'experts de l'organisation mondiale de la santé sur les additifs alimentaires a déclaré : « Dans l'ensemble, les études épidémiologiques n'ont montré aucun risque accru constant de cancer avec une consommation croissante de nitrate. Ces données, combinées aux résultats des études épidémiologiques examinées par le Comité, ne fournissent pas de preuves que le nitrate soit cancérigène pour les êtres humains. » Cependant, il est important de ne pas confondre le nitrate avec le nitrite - le premier est considéré comme sûr (et est lentement converti en nitrite dans notre corps), mais l'ingestion directe du dernier peut être toxique.


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