La vía mTOR en la hipertrofia muscular

La voie mTOR dans l'hypertrophie musculaire

En abordant un sujet controversé comme la mTOR et l’hypertrophie, nous analysons la théorie et concluons par l’exposé de Roberto Castellano.

Avant de parler de la voie mTOR, rappelons que pour parvenir à l’hypertrophie, tout se résume à activer les cellules satellites. Pour cela, nous disposons de trois mécanismes : l’entraînement, l’alimentation et les hormones (le système endocrinien).

Roberto Castellano nous explique que lorsqu’un entraînement est effectué, il provoque des lésions, ce qui déclenche une réponse immunitaire.

C’est un point critique qui n’est pas toujours pris en compte : si le système immunitaire ne fonctionne pas correctement, on ne se développe tout simplement pas, et l’organisme est également beaucoup plus vulnérable aux maladies.

L’entraînement provoque une réponse immunitaire, qui entraîne une inflammation et induit un afflux sanguin vers le tissu endommagé.

Ce transport sanguin sert à éliminer les déchets, car lorsque les muscles sont endommagés, les macrophages doivent s’y rendre pour éliminer les débris des cellules endommagées, évacuer l’acide lactique, etc.

Ce n’est qu’une fois le processus inflammatoire terminé que l’hypertrophie peut se produire ; c’est précisément pourquoi entraîner un groupe musculaire plusieurs jours de suite est inutile, car le processus de récupération nécessaire à l’hypertrophie n’a pas le temps de s’achever.

La mTOR : qu’est-ce que c’est ?

C’est une protéine kinase, responsable du métabolisme cellulaire au niveau de l’hypertrophie, mais elle est également impliquée dans les tumeurs.

C’est pourquoi ce qui est à la mode n’est pas toujours le meilleur choix ; dans le domaine médical, la mTOR est précisément étudiée parce qu’elle peut provoquer certaines pathologies, comme le cancer par exemple.

Toutefois, selon une étude publiée dans la revue Frontiers – Physiology en 2017, le maintien de la masse musculaire squelettique est régulé par l’équilibre entre les processus anaboliques et cataboliques (1)

  • La cible de la rapamycine chez les mammifères (mTOR) joue des rôles essentiels dans la synthèse des protéines.
  • Les découvertes récentes ont continué à affiner notre compréhension du rôle de mTOR dans le maintien de la masse musculaire squelettique.

D’une certaine manière, cette protéine contrôle la signalisation anabolique et catabolique de la masse musculaire squelettique, ce qui entraîne la modulation de l’hypertrophie et de l’atrophie musculaires.

mTOR et les cellules satellites

Au cours de la myogenèse, les cellules souches satellites sont induites à proliférer et à se différencier en précurseurs myogéniques. La myogenèse est le processus qui forme les cellules du tissu musculaire, et elle est essentielle à l’hypertrophie.

mTOR, un régulateur clé de la synthèse des protéines, de la prolifération cellulaire et du métabolisme énergétique ; toutefois, pour comprendre son rôle, il faut déterminer sa fonction dans les cellules souches musculaires (cellules satellites) et la régénération du muscle squelettique.

Dans une étude de 2015, menée en laboratoire, il a été observé que la régénération du muscle squelettique après une lésion (comme celle provoquée par un entraînement) était gravement compromise en l’absence de mTOR (2).

  • La méthode scientifique a révélé qu’un plus grand nombre de myofibres nécrotiques infiltrées par le colorant bleu d’Évans étaient présentes, ainsi qu’une quantité et une taille réduites de myofibres régénérées chez ces rongeurs.
  • Afin d’analyser le mécanisme cellulaire, les myoblastes primaires dérivés de cellules satellites qui se développaient sur des myofibres individuelles ou adhéraient à des plaques de culture ont été analysés.

Dans cette méthode, les myoblastes des rongeurs modifiés présentaient une cinétique de prolifération et de différenciation défectueuse par rapport aux myoblastes issus de compagnons de portée.

Ces résultats suggèrent que la mTOR est essentielle au fonctionnement des cellules satellites et à la régénération du muscle squelettique en contrôlant l’expression des gènes myogéniques.

La mTOR : acides aminés et glucides

Le renouvellement des protéines dans la cellule musculaire est un processus complexe qui englobe à la fois la synthèse et la dégradation des protéines.

L’augmentation de la masse musculaire nécessite une synthèse accrue des protéines musculaires ainsi qu’une réduction de leur dégradation et, sur le plan nutritionnel, cela exige une consommation adéquate de macronutriments.

Plus précisément, certains macronutriments permettent une synthèse accrue des protéines musculaires en activant la mTOR, ce qui favorise la croissance musculaire.

Récemment, plusieurs études scientifiques ont attiré l’attention sur l’activation de la mTOR par les acides aminés essentiels, en particulier la leucine.

  • Dans la première étude, Walker et al.2 ont démontré que la consommation d’acides aminés essentiels, notamment de la leucine, augmentait l’activité de la mTOR.
  • Fait intéressant, cette étude a également confirmé que la consommation de plus grandes quantités d’acides aminés essentiels augmentait les réserves cellulaires d’acides aminés.
  • Une plus grande quantité d’acides aminés essentiels dans la cellule musculaire stimule la voie de signalisation de l’insuline, activant ainsi la mTOR.

Cependant, d’autres études, comme celles menées par Wilson et ses collaborateurs, montrent qu’il faut ajouter des glucides et que, puisqu’ils constituent la source d’énergie privilégiée des cellules musculaires, ils amélioreront l’environnement anabolique.

Fait intéressant, l’utilisation préférentielle des glucides par la cellule musculaire produit de l’énergie cellulaire (ATP).

  • Dans ce scénario, l’AMPK, le capteur de détection de l’énergie cellulaire, sera désactivée par la production d’ATP.
  • Puisque l’AMPK active la mTOR en l’inhibant, désactiver l’AMPK stimulera également l’activité de la mTOR.

La mTOR : et les lipides ?

Les acides gras oméga-3 à longue chaîne stimulent la synthèse des protéines musculaires par l’activation de la mTOR.

Les dernières recherches de Gingras et al.5 présentent les acides gras oméga-3 à longue chaîne comme des activateurs spécifiques de cette protéine kinase et de la synthèse des protéines musculaires par l’intermédiaire de la voie de signalisation de l’insuline.

Ainsi, il a été établi que les acides gras oméga-3 à longue chaîne améliorent la voie de signalisation reliant la synthèse des protéines, mTOR et l’insuline.

Cela se produit en réduisant l’inflammation dans tout l’organisme, qui s’est révélée provoquer une insensibilité à l’insuline.

Ils ont également montré que la consommation d’oméga-3 à longue chaîne entraînait une augmentation de 108 % de l’incorporation des acides aminés dans la synthèse des protéines musculaires, à condition qu’ils soient consommés quelques heures après l’entraînement, mais pas à la fin d’une séance d’entraînement.

De même que certains macronutriments stimulent l’activité de mTOR et la synthèse des protéines musculaires, d’autres macronutriments inhibent sa signalisation et la synthèse des protéines musculaires.

Une étude de Rivas et al.7 a confirmé que la consommation d’une alimentation riche en graisses déclenche une insensibilité à l’insuline, ce qui entraîne une diminution de la signalisation de cette voie et de la synthèse des protéines musculaires.

L’inhibition de mTOR découle du rétrocontrôle négatif au sein de la voie de signalisation de l’insuline. La consommation chronique d’une alimentation riche en graisses la suractive, ce qui active à son tour fortement la molécule S6K.

Une molécule S6K hyperactive produit des signaux inhibiteurs au sein de la cascade de signalisation de l’insuline, ce qui diminue la sensibilité à l’insuline ainsi que l’activation de la mTOR et la synthèse des protéines.

La mTOR : régime alimentaire restrictif

La mTOR intègre plusieurs signaux internes et externes afin de réguler de nombreuses activités cellulaires, notamment la traduction de l’ARNm, la synthèse des protéines, la prolifération et la croissance cellulaires, l’autophagie, la lipogenèse et la thermogenèse

À cet égard, elle exerce ses activités biologiques dans les cellules de mammifères en formant deux complexes distincts :

  • Le complexe mTOR1 (mTORC1)
  • Le complexe mTOR2 (mTORC2).

Dans tous les cas, les deux complexes diffèrent par leurs composants, leur régulation, leur fonction et leur sensibilité à la rapamycine.

Plus précisément, l’activité de mTORC1 est stimulée par les facteurs de croissance, les hormones et d’autres facteurs.

Elle est également régulée par des nutriments tels que le glucose et les acides aminés ; il faut donc tenir compte de l’alimentation.

Ainsi, tout comme les acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA), tels que la leucine et l’arginine, sont de puissants activateurs de mTORC1, la limitation énergétique, comme la privation de glucose et la faim, inhibe fortement l’activation de mTORC1 en stimulant l’AMPK par privation d’énergie.

L’AMPK est un autre capteur critique de l’énergie cellulaire qui supprime l’activité de mTORC1.

Conclusions

Comme nous pouvons le voir sur cette illustration, mTOR est liée à la synthèse des protéines et à la croissance cellulaire par différentes voies.

Cela signifie qu’elle influence indirectement l’hypertrophie. C’est un peu comme le moteur d’une voiture, nécessaire à son déplacement, mais qui a encore besoin d’autres « voies » comme le volant, les systèmes de refroidissement, l’embrayage, etc. ; cela doit être clair.

L’exercice de résistance (avec des poids ou des accessoires) active mTOR et, puisque l’entraînement stimule les gains musculaires, il existe un lien avec l’hypertrophie.

mTOR est associée non seulement à la synthèse des protéines, mais aussi à leur dégradation (effet catabolique).

L’étude de Goodman, réalisée en 2014, démontre qu’elle est inversement liée à ce processus, ce qui prévient le catabolisme (3).

Pour conclure, Roberto Castellano nous explique dans une vidéo comment s’effectue l’activation de la voie mTOR et sa relation avec l’hypertrophie.

Références

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