Exercice et longévité : VO2max, force, mitochondries

Aucune molécule connue n’a l’effet de l’exercice physique sur l’espérance de vie. La capacité cardiorespiratoire et la force musculaire sont, dans les grandes cohortes, parmi les prédicteurs les plus puissants de la mortalité, devant la plupart des facteurs de risque classiques. Ce guide explique pourquoi, ce qui se passe dans les mitochondries et le cerveau quand on s’entraîne, ce que les études ont mesuré, et comment articuler un complément riche en antioxydants comme N43 avec un entraînement sérieux, sans en gommer les adaptations.

Les bases

Deux capacités qui prédisent la durée de vie.

La capacité cardiorespiratoire se mesure par la consommation maximale d’oxygène, ou VO2max : la quantité d’oxygène que l’organisme peut extraire et utiliser par minute et par kilogramme lors d’un effort maximal. Elle dépend du cœur, qui pompe, du sang, qui transporte, et des muscles, qui consomment. Elle décline d’environ 10 % par décennie après trente ans chez les sédentaires, et ce déclin s’accélère après soixante-dix ans, comme l’a montré Fleg et al., 2005, dans Circulation, sur la cohorte de Baltimore. Le seuil où les gestes quotidiens deviennent difficiles se situe autour de 15 à 18 ml/kg/min ; un adulte sédentaire de soixante ans en est souvent plus proche qu’il ne le croit.

La force musculaire est la seconde capacité. Elle se mesure simplement par la force de préhension, au dynamomètre, et prédit la mortalité avec une précision surprenante : dans l’étude PURE de Leong et al., 2015, dans The Lancet, portant sur près de 140 000 adultes de dix-sept pays, chaque baisse de 5 kg de force de préhension était associée à une mortalité toutes causes supérieure de 16 %, un lien plus fort que celui de la pression artérielle systolique. La force est un indicateur de la masse musculaire, mais aussi de la qualité du système nerveux qui la commande. Les deux capacités, endurance et force, reposent sur des adaptations distinctes et se travaillent séparément ; leur perte conjointe est le cœur de ce que nous décrivons dans le guide sur la sarcopénie.

Les chiffres

Ce que disent les grandes cohortes.

Mandsager et al., 2018, dans JAMA Network Open, ont analysé 122 007 patients ayant passé un test d’effort sur tapis roulant à la Cleveland Clinic entre 1991 et 2014, suivis en médiane 8,4 ans. La mortalité toutes causes diminuait régulièrement avec le niveau de capacité cardiorespiratoire, sans plafond : le groupe « élite », au-dessus du 97,7e percentile pour l’âge et le sexe, faisait encore mieux que le groupe « haut ». Les personnes les moins en forme avaient un risque de décès comparable ou supérieur à celui associé au tabagisme, au diabète ou à la maladie coronarienne. Il s’agit d’une association, dans une population hospitalière, mais son ampleur et sa constance sont remarquables.

Du côté de la quantité d’activité, Arem et al., 2015, dans JAMA Internal Medicine, ont réuni six cohortes et 661 000 adultes : par rapport à l’inactivité, atteindre le minimum recommandé était associé à une mortalité inférieure de 20 % ; la faire trois à cinq fois était associé à une mortalité inférieure de 39 % ; au-delà, le bénéfice plafonnait sans s’inverser, même à dix fois la dose. Lee et al., 2012, dans The Lancet, ont estimé que l’inactivité physique était responsable d’environ 9 % des décès prématurés dans le monde. Les recommandations de l’Organisation mondiale de la santé de 2020 en découlent : 150 à 300 minutes d’activité modérée ou 75 à 150 minutes d’activité soutenue par semaine, plus deux séances de renforcement musculaire. Selon les enquêtes de Santé publique France, une large part des adultes n’atteint pas ce seuil.

Le mécanisme

Mitochondries : l’exercice comme signal de construction.

L’effet le plus profond de l’entraînement se joue dans les mitochondries. Dès 1967, John Holloszy, dans le Journal of Biological Chemistry, montrait qu’un entraînement d’endurance de douze semaines doublait la teneur en enzymes mitochondriales du muscle de rat. Le mécanisme est aujourd’hui connu : la contraction fait fluctuer le calcium, l’AMP et le NAD⁺ dans la fibre, ce qui active l’AMPK et les sirtuines, lesquelles déclenchent le coactivateur PGC-1α, chef d’orchestre de la biogenèse mitochondriale. La cellule fabrique de nouvelles mitochondries, remplace les anciennes par mitophagie et affine le réseau. C’est l’exemple le plus concret de la façon dont un stress ponctuel et répété construit une résilience durable, le principe d’hormèse.

Ce mécanisme reste opérant tard dans la vie. Robinson et al., 2017, dans Cell Metabolism, ont comparé douze semaines d’entraînement par intervalles à haute intensité, de musculation ou des deux, chez des adultes jeunes et de plus de 65 ans. Chez les plus âgés, les intervalles ont augmenté la capacité respiratoire mitochondriale d’environ 69 % et relancé la synthèse des protéines mitochondriales et ribosomales, jusqu’à effacer une partie des différences d’expression génique entre jeunes et vieux. La musculation, elle, a surtout augmenté la masse et la force. Les auteurs en concluent que les deux modalités sont complémentaires et que l’aptitude des mitochondries à répondre au signal ne disparaît pas avec l’âge ; elle attend d’être sollicitée.

Le cerveau

L’hippocampe qui reprend du volume.

L’exercice agit aussi sur le cerveau, et l’étude la plus citée en la matière est Erickson et al., 2011, dans PNAS. Cent vingt adultes de 55 à 80 ans, sédentaires mais en bonne santé, ont été répartis entre un programme de marche aérobie de quarante minutes trois fois par semaine et des étirements, pendant un an. Le volume de l’hippocampe antérieur a augmenté d’environ 2 % dans le groupe marche, alors qu’il a diminué d’environ 1,4 % dans le groupe témoin, ce qui revient à inverser un à deux ans de perte liée à l’âge. L’augmentation était corrélée aux taux sanguins de BDNF, le facteur neurotrophique dérivé du cerveau, et s’accompagnait de meilleures performances de mémoire spatiale.

Le BDNF est le lien le plus étudié entre muscle et neurone : sa sécrétion augmente pendant et après l’effort, surtout en endurance, et il soutient la survie des neurones, la plasticité synaptique et la neurogenèse de l’hippocampe adulte. D’autres messagers ont été décrits depuis, comme l’irisine ou la cathepsine B, produits par le muscle en contraction. Les méta-analyses d’essais randomisés chez les plus de 50 ans convergent vers un effet modeste mais reproductible de l’exercice sur les fonctions exécutives et la mémoire, indépendant de l’état cognitif initial. Nous en parlons dans le guide sur le vieillissement cognitif.

Antioxydants et entraînement

Le paradoxe de Ristow : quand la vitamine C efface le signal.

L’exercice produit des espèces réactives de l’oxygène, et l’intuition voudrait qu’on les neutralise par des antioxydants. Ristow et al., 2009, dans PNAS, ont testé cette idée chez quarante jeunes hommes entraînés pendant quatre semaines, la moitié recevant 1 000 mg de vitamine C et 400 UI de vitamine E par jour. Chez les non-supplémentés, l’entraînement améliorait la sensibilité à l’insuline et induisait dans le muscle les gènes PGC-1α, PPARγ et les enzymes antioxydantes endogènes, superoxyde dismutase et glutathion peroxydase. Chez les supplémentés, ces adaptations étaient abolies. La conclusion des auteurs est devenue célèbre : les radicaux libres produits par l’effort sont le signal qui déclenche l’adaptation, et les supprimer supprime le bénéfice. C’est le paradoxe de l’hormèse appliqué au stress oxydatif.

Des travaux ultérieurs ont nuancé le tableau. Paulsen et al., 2014, dans The Journal of Physiology, ont suivi 54 adultes pendant onze semaines d’endurance avec 1 000 mg de vitamine C et 235 mg de vitamine E : les marqueurs de biogenèse mitochondriale étaient atténués, mais le VO2max progressait autant dans les deux groupes. Bjørnsen et al., 2016, dans le Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, ont observé que les mêmes doses réduisaient les gains de masse maigre et de force de certains muscles chez des hommes âgés en musculation. Le message est cohérent : à doses élevées, prises autour de la séance, vitamine C et E émoussent une partie des adaptations, sans annuler la performance. La question, pour un complément comme N43, est celle des doses et du moment.

Les études, une par une

Les essais et cohortes de référence.

Les résultats les plus solides proviennent de cohortes immenses pour la mortalité, et d’essais randomisés plus petits pour les mécanismes. Voici ceux qui structurent ce guide.

Blair et al., 1989, JAMAPlus de 13 000 adultes de l’Aerobics Center Longitudinal Study, testés sur tapis roulant et suivis huit ans. La mortalité toutes causes était bien plus élevée dans le quintile le moins en forme, et la plus grande partie du bénéfice s’obtenait en passant du quintile le plus bas au suivant. Première grande démonstration du rôle de la condition physique mesurée.
Mandsager et al., 2018, JAMA Network Open122 007 patients, test d’effort, suivi médian de 8,4 ans. Association inverse continue entre capacité cardiorespiratoire et mortalité, sans plafond observé chez les plus entraînés. Limite : population hospitalière, mesure unique de la forme.
Erickson et al., 2011, PNAS120 adultes de 55 à 80 ans, un an de marche aérobie contre étirements. Augmentation d’environ 2 % du volume hippocampique antérieur, corrélée au BDNF sérique et à la mémoire spatiale. Limite : un seul site, effectif modéré.
Ristow et al., 2009, PNAS40 jeunes hommes, quatre semaines d’entraînement, 1 000 mg de vitamine C et 400 UI de vitamine E ou rien. Les antioxydants abolissent l’amélioration de la sensibilité à l’insuline et l’induction des défenses antioxydantes endogènes. Limite : jeunes hommes, doses très élevées, pas de placebo strict.
Robinson et al., 2017, Cell Metabolism72 adultes jeunes ou de plus de 65 ans, douze semaines d’intervalles, de musculation ou des deux. Les intervalles augmentent la capacité mitochondriale de 49 % chez les jeunes et de 69 % chez les plus âgés. Limite : durée courte, marqueurs de laboratoire plutôt que résultats cliniques.
Werner et al., 2019, European Heart Journal124 adultes sédentaires, six mois d’endurance continue, d’intervalles ou de musculation. L’activité télomérase et la longueur des télomères leucocytaires augmentaient dans les deux groupes d’endurance, pas en musculation. Limite : effectif modeste, mesure sanguine seulement.

Idées reçues

Cinq affirmations à corriger.

Le sport est un domaine où l’expérience personnelle tient souvent lieu de preuve. Quelques mises au point.

« Il est trop tard pour commencer après soixante ans »Les mitochondries des septuagénaires répondent à l’entraînement, l’hippocampe reprend du volume à 70 ans, et Fiatarone a montré des gains de force chez des nonagénaires. Le bénéfice relatif est même plus grand chez ceux qui partent de plus bas.
« Trop de sport use le cœur »Les cohortes ne montrent pas de surmortalité chez les plus actifs, jusqu’à dix fois la dose recommandée. Le débat sur la fibrose myocardique ou la fibrillation atriale des marathoniens de longue date concerne des volumes extrêmes et reste ouvert ; il ne concerne pas la population générale.
« Marcher suffit »La marche apporte l’essentiel des bénéfices cardiovasculaires et métaboliques, mais elle n’entretient ni la force ni la masse musculaire. Le renforcement deux fois par semaine est une recommandation à part entière, pas une option.
« Les antioxydants protègent le sportif »À doses élevées et au moment de la séance, vitamine C et E atténuent les adaptations mitochondriales et insuliniques. Les antioxydants alimentaires, à doses nutritionnelles, n’ont pas montré cet effet.
« Il faut souffrir pour progresser »La majorité du volume des athlètes d’endurance se fait à intensité modérée, où l’on peut parler. L’intensité élevée est un complément, à petites doses, pas la règle.

Dans la formule N43

N43 et le sport : timing, doses, ce qui a du sens.

N43 contient 1 000 mg de vitamine C, la dose exacte de l’étude de Ristow, mais seulement 15 mg de vitamine E, soit plus de quinze fois moins que les 400 UI de cette même étude. La dose de vitamine C est donc dans la zone où un effet d’émoussement a été observé, et il serait malhonnête de le passer sous silence. La solution est simple et découle de la pharmacocinétique : le pic plasmatique de vitamine C survient deux à trois heures après la prise et les taux reviennent vers leur valeur de base en six à huit heures. Prendre N43 le matin et s’entraîner en fin d’après-midi ou en soirée sépare les deux. Pour ceux qui s’entraînent le matin, la prise après la séance, plutôt qu’avant, est l’option la plus prudente. Nous détaillons les modalités dans comment prendre N43.

Vitamine C — 1 000 mg, vitamine E — 15 mgÀ distance de la séance, ces doses couvrent les besoins accrus du sportif sans interférer avec le signal de l’effort. La vitamine C contribue à un métabolisme énergétique normal et à réduire la fatigue ; elle contribue aussi au maintien d’une fonction normale du système immunitaire pendant et après un exercice physique intense, une allégation autorisée par le règlement (UE) 432/2012 à partir de 200 mg par jour.
Magnésium — 200 mg, potassium — 200 mgLe magnésium contribue à une fonction musculaire normale et à l’équilibre électrolytique ; le potassium contribue à une fonction musculaire normale. Les pertes sudorales en font des nutriments de fond pour qui s’entraîne régulièrement.
Taurine — 1 000 mgUne méta-analyse de Waldron et al., 2018, dans Sports Medicine, rapporte une amélioration modeste des performances d’endurance avec des doses uniques de 1 à 6 g. Détails dans le guide sur la taurine.
Nicotinamide riboside, CoQ10, acétyl-L-carnitineTrois actifs du métabolisme mitochondrial. Aucun n’a démontré d’amélioration de la performance chez l’adulte entraîné ; leur logique est celle du terrain sur le temps long, pas celle de l’ergogène.
Ce que N43 ne contient pasNi créatine, ni bêta-alanine à dose ergogénique, ni protéines. Ces compléments du sportif ont leur propre littérature ; la créatine est traitée dans le guide créatine et longévité.

Ce qu’on ne sait pas encore

Les limites, dites franchement.

L’effet de l’exercice sur la mortalité est établi par des cohortes, pas par des essais randomisés de plusieurs décennies, impossibles à mener. La causalité inverse, où la maladie précoce réduit l’activité, explique une partie des associations ; les analyses qui excluent les premières années de suivi la réduisent sans l’éliminer. On ne sait pas non plus quelle est la dose minimale efficace pour chacun, ni comment la génétique module la réponse : dans l’étude HERITAGE, certains participants n’ont presque pas amélioré leur VO2max après vingt semaines, d’autres de 40 %.

Sur les antioxydants, les essais sont petits, courts et concernent des doses fortes. On ignore si 1 000 mg de vitamine C pris à distance de la séance conservent un effet d’émoussement, et si un émoussement des marqueurs moléculaires se traduit par une différence fonctionnelle à long terme, puisque le VO2max progressait normalement chez Paulsen. La séparation temporelle que nous recommandons est une précaution raisonnée, pas une garantie. Enfin, le rôle de l’exercice sur les horloges épigénétiques et les télomères humains repose sur quelques essais qui demandent réplication.

Références

Les sources de ce guide.

Les sources sur lesquelles repose ce guide, citées avec leur portée réelle.

Mandsager et al., 2018, JAMA Network OpenAssociation inverse continue entre capacité cardiorespiratoire et mortalité chez 122 007 patients, sans plafond.
Erickson et al., 2011, PNASUn an de marche aérobie augmente le volume hippocampique d’environ 2 % chez des adultes de 55 à 80 ans.
Ristow et al., 2009, PNASVitamine C 1 000 mg et vitamine E 400 UI abolissent les adaptations insuliniques et antioxydantes à l’entraînement.
Paulsen et al., 2014, The Journal of PhysiologyMêmes suppléments, onze semaines : biogenèse mitochondriale atténuée, VO2max inchangé.
Leong et al., 2015, The LancetÉtude PURE : la force de préhension prédit la mortalité mieux que la pression artérielle systolique.
Arem et al., 2015, JAMA Internal Medicine661 000 adultes : bénéfice maximal entre trois et cinq fois la dose recommandée, sans surmortalité au-delà.
Robinson et al., 2017, Cell MetabolismL’entraînement par intervalles augmente la capacité mitochondriale de 69 % chez les plus de 65 ans.
Fleg et al., 2005, CirculationLe déclin du VO2max s’accélère avec chaque décennie après soixante-dix ans.
Holloszy, 1967, Journal of Biological ChemistryL’entraînement d’endurance double la teneur en enzymes mitochondriales du muscle.

Questions fréquentes

Ce que l’on nous demande.

Quel type d’exercice est le meilleur pour la longévité ?

Les deux. L’endurance entretient la capacité cardiorespiratoire, le prédicteur de mortalité le plus puissant ; le renforcement entretient la force et la masse musculaire, qui prédisent l’autonomie. L’OMS recommande 150 à 300 minutes d’activité modérée par semaine et deux séances de renforcement. La meilleure activité reste celle que l’on maintient des années.

Combien de minutes de sport par semaine pour vivre plus longtemps ?

L’essentiel du bénéfice apparaît dès 150 minutes hebdomadaires d’activité modérée, et il continue de croître jusqu’à trois à cinq fois cette dose. Au-delà, le gain plafonne sans s’inverser. Pour un sédentaire, passer de rien à quinze minutes par jour est le pas qui compte le plus.

Le VO2max, ça se mesure comment ?

De façon précise, par un test d’effort avec analyse des gaz expirés en laboratoire ou en centre médico-sportif. De façon approximative, par les montres connectées, qui l’estiment à partir de la vitesse et de la fréquence cardiaque, ou par des tests de terrain comme le test de Cooper. L’estimation suffit pour suivre une progression.

Peut-on encore augmenter son VO2max après 60 ans ?

Oui. Les études d’entraînement chez les seniors montrent des gains de 10 à 25 % en quelques mois, et les mitochondries des plus de 65 ans répondent aux intervalles au moins autant que celles des jeunes. Le point de départ est plus bas, la marge est donc plus grande.

Les antioxydants empêchent-ils de progresser à l’entraînement ?

À doses élevées prises autour de la séance, la vitamine C et la vitamine E atténuent certaines adaptations moléculaires, comme l’a montré Ristow en 2009. La performance mesurée progressait néanmoins dans l’étude de Paulsen. Les antioxydants alimentaires n’ont pas cet effet. La précaution raisonnable est de séparer la prise et la séance de plusieurs heures.

Quand prendre N43 quand on fait du sport ?

Le matin, comme d’habitude, si l’on s’entraîne l’après-midi ou le soir : la vitamine C sera revenue vers sa valeur de base. Si l’on s’entraîne le matin, prendre N43 après la séance plutôt qu’avant. Il n’y a pas lieu de sauter la prise les jours d’entraînement.

L’exercice fait-il grandir le cerveau ?

Une année de marche aérobie régulière a augmenté le volume de l’hippocampe d’environ 2 % chez des adultes de 55 à 80 ans, contre une perte de 1,4 % chez les témoins. L’effet passe par le BDNF, un facteur de croissance des neurones sécrété pendant l’effort. Les bénéfices sur la mémoire sont modestes mais reproductibles.

La force de préhension est-elle vraiment un marqueur de longévité ?

Dans l’étude PURE, chaque baisse de 5 kg de force de préhension était associée à une mortalité supérieure de 16 %. Elle reflète la masse musculaire, la commande nerveuse et l’état général. Se mesurer au dynamomètre coûte quelques euros et donne un repère fiable à suivre dans le temps.

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Ces guides ont une visée pédagogique et ne remplacent pas un avis médical. N43 Longevity est un complément alimentaire : il ne se substitue pas à une alimentation variée et équilibrée ni à un mode de vie sain. Tenir hors de portée des enfants. Ne pas dépasser la dose journalière recommandée.