Activité physique et diabète

Au cours des dernières années, l’augmentation de la sédentarité, l’inactivité physique et la modification des comportements alimentaires ont hissé l’obésité au titre d’épidémie mondiale.

Véritable problème planétaire, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) dénombre près de 2 milliards de personnes en surpoids dans le monde, dont plus de 650 millions en situation d’obésité (OMS, 2016).

Définie comme étant une accumulation anormale ou excessive de tissu adipeux pouvant nuire à la santé, l’obésité entraîne des conséquences métaboliques graves telle que la résistance à l’insuline (RI) menant in fine, au diabète de type 2 (DT2) (Guilherme et al., 2008).

Conjointement au développement de l’obésité, l’incidence du DT2 a quadruplé depuis 1990 avec près de 540 millions de personnes atteintes dans le monde en 2021 (ATLAS, 2021).

Cependant, ces chiffres sont aisément sous-estimés puisque que près de 30 % de la population n’est pas diagnostiquée en lien avec le caractère progressif et insidieux de celui-ci (INSERM, 2019).

Appelé diabète non insulinodépendant, le DT2 touche principalement les personnes après 45 ans, sédentaires, en surpoids ou obèses, et représente près de 90 % de la population diabétique dans le monde.

Cliniquement défini par plusieurs critères disponibles dans le Tableau 1, le DT2 est caractérisé par une RI centrale et des tissus périphériques (CJD, 2018).

Tableau1. Diagnostique clinique du diabète

Parmi ces tissus, il a été observé que l’altération de la captation du glucose chez les personnes atteintes de DT2 était étroitement liée à la RI du tissu musculaire squelettique (DeFronzo et al., 1985).

En effet, ce dernier compte pour près de 80 % de la captation totale de glucose dans le corps et est au centre des pathologies associées à une RI (Abdul-Ghani & DeFronzo, 2010).

Enfin, diachroniquement, la RI s’amplifie tandis que la sécrétion de l’insuline par les cellules β du pancréas diminue (Kahn et al., 1993).

De fait, apparaît une hyperglycémie persistante et néfaste associée notamment à des dysfonctions macro et microvasculaires graves (Hwang & Lee, 2016).

La résistance à l’insuline et l’hyperglycémie qui en résulte sont associées aux dysfonctions vasculaires (Shamoon et al., 1993).

Plus précisément, cela contribue au processus d’athérosclérose, au développement de l’hypertension artérielle et ipso facto aux maladies cardiovasculaires (MCV), particulièrement chez les personnes âgées (Ormazabal et al., 2018).

En outre, l’hyperinsulinémie et l’hyperglycémie conduisent à un stress oxydant, autrement dit à un déséquilibre entre la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et d’espèces anti-oxydantes et ce, en faveur des ROS (Betteridge, 2000).

Ces ROS, en plus de perturber le signal insulinique, vont favoriser une rigidité artérielle en interagissant avec le monoxyde d’azote (NO), avec pour conséquence de rendre celui-ci indisponible pour assurer les rôles qu’il endosse (Loader et al., 2015).

En effet, le NO joue un rôle central dans la régulation de l’homéostasie vasculaire endothéliale en agissant comme un puissant vasodilatateur avec des propriétés à la fois antiathérogène, antithrombotique et antifibrolytique (Green et al., 2011).

De plus, l’hyperglycémie chronique favorise les réactions de glycation et la production de produits de glycation avancée (AGEs). Ces réactions entraînent l’activation de la voie de signalisation AGEs/RAGE (Receptor for Advanced End Products) participant à la dysfonction endothéliale en promouvant la perméabilité vasculaire, un déséquilibre de la vasomotricité ainsi que l’adhésion de monocytes, en plus d’accroître l’expression de gènes pro-inflammatoires (Loeser et al., 2005; Wautier et al., 2014).

Par ailleurs, l’activation du récepteur RAGE induit également sa propre synthèse via une boucle de régulation positive à l’origine d’un état inflammatoire perpétuel déjà rapporté chez les personnes atteintes de DT2 (Bierhaus & Nawroth, 2009).

En effet, les individus ayant un DT2 présentent une inflammation chronique de bas grade. Celle-ci est caractérisée chez certains individus par une concentration circulante accrue de cytokines pro-inflammatoires dans le sang, dont le TNF-α (Facteur de Nécrose Tumorale α), IL-1β (Interlekukine 1 β), IL-6 (Interleukine 6), IL-1ra (Interleukin 1 Receptor Antagonist) (Knudsen & Pedersen, 2015), et par une augmentation de l’infiltration des macrophages (Mφs) dans les tissus (Pickup, 2004).

Ces éléments semblent provoquer des dysfonctions vasculaires importantes tout en augmentant la RI qui, associées à un état pro-thrombotique, ont pour effet l’exacerbation de l’athérosclérose et de la rigidité artérielle (Peters et al., 2015).

Fait intéressant, en contexte de DT2, les femmes âgées représentent une population d’intérêt, car elles sont plus à risque de développer des complications vasculaires et des MCV comparativement aux hommes (Shalev et al., 2005), notamment en raison d’une dysrégulation accrue de la réponse immune (Ormazabal et al., 2018).

En effet, un plus grand nombre de femmes diabétiques deviennent aveugles (10 % vs 6 %) et celles-ci sont 2,07 fois plus à risque de décéder d’une MCV (Hu, 2003).

Enfin, un lien de causalité a été établi par l’United Kingdom Prospective Diabetes Study (UKPDS) entre le contrôle glycémique, évalué par l’hémoglobine glyquée (HbA1c), et les complications survenant lors du diabète.

En cela, Stratton et al., ont mis en exergue que toute réduction de 1 % de l’HbA1c était associée à une réduction du risque d’infarctus du myocarde et de complications macro-vasculaires de 14 % et 37 %, respectivement (Stratton, 2000).

Comme le présente la Figure 3, outre un mauvais contrôle glycémique évalué avec l’HbA1c, il est suggéré qu’une importante variabilité glycémique (mesurée avec un moniteur de glucose en continu ; MGC) est un déterminant indépendant du risque de MCV chez les individus ayant un DT2, les exposant à un risque accru de mort prématurée (Lu et al., 2018).

La variabilité glycémique correspond à la mesure des fluctuations entre les valeurs hautes (pics) et basses (nadir) de la glycémie au cours d’une période de temps donnée (Nusca et al., 2018).

Cette variabilité peut être évaluée sur une période de 24 heures et comprend deux dimensions principales à savoir l’amplitude et le temps (Kovatchev, 2017).

La variabilité glycémique quotidienne est liée aux complications macro-vasculaires car elle accélère le stress oxydatif (Monnier et al., 2018) et favorise la relâche de cytokines pro-inflammatoires dans la circulation systémique (Esposito et al., 2002).

Par conséquent, celle-ci est désormais envisagée comme une composante principale à prendre en considération chez les patients atteints de DT2 (Nusca et al., 2018).

Cependant, malgré une littérature abondante autour de ce sujet, aucun consensus n’a été établi quant à un indice de référence permettant sa mesure (Monnier et al., 2018).

Parmi les indices existants, l’écart-type (SD) et le coefficient de variation (CV) glycémique, représentant respectivement la dispersion autour de la moyenne et le rapport de cette dispersion à la moyenne, font partie des plus utilisés dans la littérature.

D’autres indices, plus pertinents et basés sur des calculs mathématiques plus complexes, tels que le Mean Amplitude of Glycemic Excursion (MAGE) et le Continuous Overall Net Glycemic Action (CONGA) sont aussi abondamment utilisés.

À ce titre, le MAGE permet de mesurer toutes différences entre pics et nadirs consécutifs supérieurs à 1 SD de la valeur glycémique moyenne et offre ainsi une quantification discriminante des fluctuations majeures par l’exclusion des plus faibles. Quant au CONGA(n), développé spécialement pour le MGC, il permet de mesurer la différence glycémique entre une valeur à un instant t et celle d’une valeur obtenue n heures auparavant, et requiert un tracé glycémique de 24 heures.

Également, le TIR (Time In Range) qui correspond au temps passé dans différents seuils de glycémie (e.g., Hyperglycémie >10 mmol/L, Normoglycémie [10 ;3,9 mmol/L], Hypoglycémie <3,9 mmol/L) est utilisé et permet de rajouter une dimension temporelle à des mesures hautes ou basses de glycémie (Bergenstal et al., 2013) (Voir Figure 4).

Ces indices concernant l’évaluation de la variabilité glycémique intra-journalière sont importants puisqu’il a été observé que l’HbA1c à lui seul n’était pas suffisant pour prédire les complications liées au DT2 (Monnier et al., 2008).

En effet, il a été mis en évidence que les oscillations de la glycémie au cours de la journée sont plus délétères qu’une hyperglycémie constante sur la fonction endothéliale et le stress oxydant (Monnier et al., 2006).

Par conséquent, outre les traitements médicamenteux classiques (i.e., antidiabétiques oraux comme la Metformine, et insulinothérapie), les recherches convergent vers des interventions non-médicamenteuses permettant d’améliorer la variabilité glycémique des patients atteints de DT2.

Parmi les interventions favorisant l’amélioration de la variabilité glycémique chez les personnes atteintes de DT2, l’activité physique est considérée comme une pierre angulaire de la prise en charge.

D’ailleurs, l’OMS recommande de réaliser au moins 150 minutes d’activité physique type aérobie d’intensité modérée par semaine pour les personnes atteintes de DT2 (OMS, 2020).

En cela, elle met en avant les bénéfices de l’activité physique concernant la réduction du taux de mortalité, des MCV, de l’incidence du DT2 ainsi qu’un meilleur contrôle du poids chez ces personnes (OMS, 2020).

Outre la perte de masse grasse qu’elle peut engendrer, il a été observé que l’activité physique induit des bénéfices supplémentaires sur la glycémie (e.g., tolérance au glucose et sensibilité à l’insuline accrues, contrôle glycémique long terme) indépendamment de cette dernière (Gaesser et al., 2011).

À ce propos, deux méta-analyses mettent en avant que l’activité physique permet une amélioration du contrôle de la glycémie par la baisse de HbA1c chez les personnes atteintes de DT2 (Avery et al., 2012; Plotnikoff et al., 2013).

Également, une vaste étude menée sur plus de 3000 individus durant près de 3 ans a mis en évidence que l’activité physique, et les changements du mode vie qu’elle engendre, était plus efficace que la Metformine quant à l’amélioration du contrôle de la glycémie chez les patients atteints de DT2 (Knowler et al., 2002).

Ces effets bénéfiques de l’activité physique aérobie sur la glycémie sont liés au fait que la contraction musculaire stimule le transport du glucose via un mécanisme dit insulino-indépendant.

En effet, contrairement à la voie de l’insuline altérée en situation de DT2, la contraction musculaire stimule le transport du glucose ainsi que la translocation des transporteurs du glucose (GLUT4) dans les muscles squelettiques et ce, indépendamment de l’insuline (Ploug et al., 1984).

Brièvement, lors de la contraction musculaire, le ratio AMP/ATP augmente et induit l’activation de l’AMP-activated protein kinase (AMPK), impliquée dans le captage du glucose (Mu et al., 2001).

Également, la libération de calcium par le réticulum sarcoplasmique lors des contractions musculaires facilite l’activation de molécules impliquées dans le transport du glucose (e.g., TBC1D1, TBC1D4) (Cartee, 2015; Q. Li et al., 2014).

Enfin, l’augmentation de calcium intracellulaire et l’activité de l’AMPK augmentent l’expression de GLUT4 (Rose et al., 2006).

Par ailleurs, ce captage du glucose par le muscle squelettique durant l’exercice peut être augmenté d’un facteur 50 selon l’intensité et la durée de celui-ci (James et al., 1985).

Cependant, malgré les bénéfices susmentionnés de l’activité physique, les recommandations actuelles, souvent chronophages et autour d’exercices aérobie continus d’une durée d’environ 45 minutes, souffrent d’un fort manque d’adhésion à long terme de la part des personnes âgées atteintes de DT2 (Mumu et al., 2014).

De par ce constat, la recherche s’est orientée vers des méthodes d’entrainements alternatives favorisant la compliance chez ces personnes, tel que l’exercice par intervalles à haute intensité (HIIT) (Jung et al., 2015).

Défini comme un entrainement fractionné comprenant des épisodes courts (< 60 secondes) à longs (e.g., 2 à 4 minutes) de haute intensité (≤100 % VO2 max/Pmax), espacés par des périodes de récupération d’intensité faible à modérée ou inactives (Billat, 2001), le HIIT est présent dans les récentes recommandations pour les personnes atteintes de DT2.

Depuis 2018, Diabète Canada recommande le HIIT, avec des intervalles courts (i.e., 30 secondes à 1 minute), comme méthode alternative d’entrainement pour ces personnes (Ivers et al., 2019).

D’ailleurs, le HIIT semble permettre des adaptations à la fois mitochondriales et vasculaires et ce, avec un temps de pratique inférieur à l’entrainement aérobie continu (Gibala et al., 2006).

En cela, le HIIT représente une stratégie efficiente à mettre en place chez des populations n’adhérant pas à l’entraînement continu (Jelleyman et al., 2015).

En effet, en plus d’une adhérence accrue, plusieurs revues et méta-analyses s’accordent sur l’intérêt du HIIT concernant l’amélioration du contrôle de la glycémie à long terme (i.e., HbA1C) et de l’hyperglycémie postprandiale (Little et al., 2011; Little & Francois, 2014).

D’ailleurs, une récente méta-revue (umbrella review) recense des effets supplémentaires tels qu’une amélioration de la fonction cardiaque, de la fonction vasculaire, de la composition corporelle, des marqueurs inflammatoires ainsi qu’une baisse des niveaux d’anxiété et de dépression avec un programme d’entraînement de type HIIT (Martland et al., 2020).

Fait intéressant, en discriminant la population étudiée (i.e., pathologique et asymptomatique), les effets d’un entraînement de type HIIT sont plus prononcés concernant la perte de poids chez la population pathologique (Jelleyman et al., 2015).

Cependant, bien que le niveau de preuve concernant les bénéfices susmentionnés du HIIT sur du long terme en contexte de DT2 soit élevé, des divergences demeurent dans la littérature quant aux effets aigus d’une modalité en HIIT ainsi que sur la durée des intervalles nécessaires pour retrouver ces bénéfices.

En effet, certains auteurs n’observent aucun effet d’une séance de HIIT avec intervalles courts (6 x 1 min) sur la glycémie postprandiale et sur 24h ou encore la variabilité glycémique chez des femmes âgées ayant un DT2 (Marcotte-Chénard et al., 2021).

Pourtant, d’autres auteurs rapportent un effet sur la glycémie sur 24h et la variabilité glycémique en réponse à une séance de HIIT avec intervalles courts (15 x 1 min) (Terada et al., 2016).

De fait, il est possible qu’il existe un volume minimal de HIIT pour induire des bénéfices cliniques. D’ailleurs, il a récemment était démontré qu’un HIIT de type Wisløff avec intervalles longs (4 x 4 min) favorise des améliorations plus conséquentes de la glycémie à jeun comparativement à un HIIT avec des intervalles courts (10 x 1 min)  après 12 semaines chez des jeunes individus (23-35 ans) ayant un prédiabète (RezkAllah & Takla, 2019).

Si les deux protocoles de HIIT ont permis de diminuer l’HbA1c et la glycémie à jeun après 12 semaines, le protocole à intervalles longs a eu un effet plus prononcé sur ces variables (-26,1 % vs -14,5 % pour HbA1c ; -17,8 % vs -13,2 % pour glycémie à jeun).

En conclusion, l’activité physique continue ou de type HIIT permet des effets bénéfiques sur le contrôle glycémique pour la population diabétique.

Toutefois, si elle offre une voie prometteuse concernant les interventions non-médicamenteuses pour la population diabétique, des travaux complémentaires doivent être réalisés afin de pouvoir prétendre prescrire ces activités physiques de manière personnalisée selon les profils.