Sommaire
Introduction
La beta alanine est un acide aminé non proteogénique très répandu dans le milieu sportif sous forme de supplémentation (1).
Celle-ci est utilisée principalement à des fins d’améliorations des performances sportives, de santé ou encore des fonctions cognitives (2,3,4).
Cependant, il est difficile de trouver les mécanismes physiologiques qui sous-tendent ces améliorations, les spécificités relatives aux activités physiques et à la la santé que cette supplémentation prétend améliorer ainsi que la posologie adéquate à prendre.
Ainsi, cet article mettra en avant les mécanismes physiologiques s’opérant autour de la beta alanine, une revue autour de sa supplémentation et ses effets démontrés sur les performances sportives, cognitives et la santé.
Mécanismes physiologiques derrière la supplémentation en beta alanine
Le premier mécanisme physiologique derrière les effets ergogéniques d’une supplémentation en beta alanine est que cette dernière peut se combiner avec un autre acide aminé : l’histidine.
La combinaison de la beta alanine avec l’histidine forme un dipeptide connu sous le nom de Carnosine (voir figure ci-dessous) (5).
La carnosine tient un rôle important dans le muscle squelettique car fait office de pouvoir tampon auprès des ions hydrogènes.
De plus, lors d’une supplémentation en beta alanine, la carnosine en excès va pouvoir accepter des ions hydrogènes à des niveaux supérieurs à la normale, amplifiant le mécanisme de pouvoir tampon.
Cette propriété est bénéfique lors de l’exercice car elle permet de diminuer l’acidose liée à l’effort et, par extension, de retarder la fatigue lors des exercices à haute intensité (6).
En effet, plus l’intensité de l’exercice augmente, plus la production de l’actate et l’élévation d’ions hydrogènes vont diminuer le pH à l’intérieur du muscle (7)
Cette diminution du pH a notamment pour conséquences d’altérer certains processus métaboliques, de diminuer la formation des ponts d’actine et de myosine et d’altérer la contraction musculaire (6,8,9).
Également, il a été observé que l’acidose provoquée par l’exercice à haute intensité pouvait interférer avec la resynthèse de la phosphocréatine et diminuer l’affinité avec la phosphofructokinase (10,11,12,13).
Dès lors, un niveau élevé de carnosine peut permettre de diminuer cette baisse du pH lors de l’exercice, de retarder l’apparition de la fatigue et d’améliorer ainsi ses performances lors d’exercices à haute intensité.
La supplémentation en beta alanine, une nécessité ?
Comme vu précédemment, la beta alanine permet la création de carnosine en se liant avec l’histidine.
De manière endogène, la production en beta alanine est très faible et ne permet pas d’avoir une concentration élevée de carnosine dans le muscle (14,15).
De manière exogène, la beta alanine peut être apportée par la nutrition, avec de la viande ou du poisson : par exemple, pour 150 g de blanc de poulet, on compte environ 800mg de beta alanine (5).
Cependant, les recherches mettant en avant les bénéfices d’une supplémentation en beta alanine ont été réalisées avec des dosages compris entre 1,6 g et 6,4g/jour (16,17,18,19).
Ainsi, la façon la plus efficiente d’augmenter sa concentration musculaire en carnosine est de prendre la beta alanine sous forme de supplémentation afin de pouvoir atteindre facilement ce dosage quotidiennement.
La figure ci-dessous mets en évidence les processus de synthèse de la carnosine dans le muscle squelettique et le cerveau :
Dose réponse d’une supplémentation en beta alanine et synthèse de la carnosine
Même s’il a été observé que la prise de beta alanine permettait d’augmenter la concentration en carnosine, seuls 8% arrivent dans le muscle avec une supplémentation de 6 g par jour.
D’ailleurs, une supplémentation plus élevée jusqu’à 12 g par jour diminue cette rétention de la beta alanine dans le muscle à seulement 5,3% ; cette diminution étant sans doute liée à une saturation des transporteurs (20).
Dès lors, il est intéressant de se questionner sur la relation dose-réponse d’une supplémentation en beta alanine et sur la concentration en carnosine dans le muscle.
A ce propos, une relation linéaire existe entre la dose de beta alanine consommée et l’augmentation de la concentration en carnosine dans le muscle squelettique (21).
En effet, une équipe de chercheurs a mis en évidence qu’une supplémentation en beta alanine à 3,2 g/jour pendant 4 semaines avait permis d’augmenter le contenu en carnosine dans les fibres musculaires I et II deux fois plus qu’avec 1,6 g/jour (21).
Ce résultat rejoint celui d’une autre étude ayant démonté qu’une supplémentation en beta alanine de 2 semaines permet d’augmenter le contenu en carnosine de 20 à 30%, tandis qu’une supplémentation de 4 semaines permet de l’augmenter de 40 à 60% (19).
A ce propos, des études ont souligné qu’une supplémentation en beta alanine pendant 24 semaines pouvait augmenter la concentration en carnosine de 59 % à 200 % par rapport aux valeurs de départ (1).
De façon intéressante, après 6 mois de supplémentation en beta alanine à 6,4 g/jour, bien qu’elle ait ralenti, aucun plateau n’a été observé concernant l’élévation de la concentration en carnosine dans le muscle (22).
Egalement, cette étude souligne que l’élévation la plus rapide se fait jusqu’à 4 semaines de supplémentation, avant de ralentir progressivement.
Enfin, il apparaît qu’une fois la supplémentation arrêtée, la concentration en carnosine dans les muscles ne diminue pas instantanément mais jusqu’à 20 semaines selon la durée de la prise (21,23).
Effets d’une supplémentation en beta alanine sur les performances physiques
Comme mentionné en début de cet article, la carnosine formée par la beta alanine va avoir un pouvoir tampon limitant ainsi l’acidose induite par l’exercice.
En outre, il a été démontré que la carnosine permet d’améliorer la contraction musculaire en augmentant le flux entrant d’ions Ca2+ dans le sarcomère mais également de diminuer le temps de relaxation musculaire lors des contractions (24,25,26,27).
Ces propriétés sont très intéressantes car améliorent les performances pour les exercices à haute intensité.
A cet égard, une équipe de chercheurs a relevé toutes les études portant sur l’effet d’une supplémentation en beta alanine sur la performance selon le type d’exercice, et a reporté sur un schéma les effets obtenus (voir figure ci-dessous).
Celui-ci indique qu’une supplémentation en beta alanine semble avoir davantage d’effets sur des efforts entre 60 secondes et 25 minutes, ce qui représente un large choix d’activités physiques et, par conséquent, fait de la beta alanine un supplément très intéressant pour la performance.
Effets d’une supplémentation en beta alanine sur les performances tactiques
Les militaires en opérations sont souvent confrontés à des temps de sommeil très faibles ainsi qu’une fatigue physique et cognitive extrême.
A ce propos, une équipe de chercheurs rapportent qu’une supplémentation en beta alanine (6 g/jour pendant 4 semaines) peut améliorer la puissance des membres inférieurs, les performances psychomotrices, le pic de puissance lors d’un saut, la précision de la visée et la rapidité à tirer au fusil durant des entrainements militaires (2).
De plus, cette même équipe a observé une augmentation significative de la concentration intramusculaire en carnosine corrélée (r = .633) à une amélioration de la fatigue, un temps plus faible au sprint sur 50 mètres et une amélioration des fonctions cognitives (3).
Ainsi, ces résultats mettent en évidence que la prise de beta alanine peut améliorer les performances des militaires sur le terrain.
Effets d’une supplémentation en beta alanine sur la composition corporelle
Parmi les études portant sur le changement de la composition corporelle suite à une supplémentation en beta alanine seule, la plupart n’ont mis en évidence aucune différence significative concernant la masse ou la composition corporelle (5,28,29,30,31,32).
Cependant, des études ayant investigué l’effet d’une supplémentation en beta alanine couplée à l’entrainement (lutte, football américain, HIIT) ont mis en exergue une augmentation significative de la masse maigre avec beta alanine comparativement à un placebo (33,34).
Ces résultats ont été attribués au fait que la beta alanine permet d’améliorer en premier lieu le pouvoir tampon et par extension d’augmenter le volume des entrainements.
Ainsi, la prise de beta alanine, couplée à certains types d’entrainements, peut augmenter la masse maigre.
Effets d’une supplémentation en beta alanine sur la santé
Plusieurs études ont mis en évidence qu’une augmentation de la concentration en carnosine pouvait avoir des effets bénéfiques sur plusieurs maladies associées à l’âge : diminuer la sensibilité à l’insuline chez les personnes ayant un diabète de type 2 (35) ou encore améliorer les symptômes neurologiques chez les patients ayant la maladie de Parkinson (36).
De plus, une élévation de la concentration intra musculaire en carnosine ou une supplémentation en beta alanine ont entrainé une amélioration de la qualité de vie des personnes âgées (4,37), de la mémoire épisodique (38,39), des fonctions cognitives (40) et une diminution des symptômes de la schizophrénie (41).
Également, certaines recherches tendent à des résultats prometteurs quant à un effet protecteur contre le cancer du colon (42,43,44).
Enfin, chez les rongeurs, d’une supplémentation en carnosine en est résultée une diminution de la maladie rénale, une amélioration de la fonction rénale, une diminution des triglycérides plasmatiques et des plaques d’athéroscléroses chez les souris diabétiques (45,46,47).
Partant, ces études mettent en évidence un rôle santé de l’élévation de la concentration en carnosine dans le corps.
Conclusion
Nous avons vu à travers cet article les différents bénéfices liés à une supplémentation en beta alanine tant sur la performance que sur la santé.
En cela, la beta alanine est un supplément de choix à intégrer afin de profiter du pouvoir tampon qu’elle peut procurer via l’élévation de carnosine et ainsi augmenter ses performances dans l’activité physique que l’on pratique.
Concernant le choix de la beta alanine, je recommande celle de nutrimuscle car elle présente un certificat de qualité ainsi qu’un brevet Carnosyn.
Axel NIERDING
Pour approfondir
L’objectif de ce manuel sur les suppléments nutritionnels pour athlètes est d’assister les sportifs dans la sélection des compléments alimentaires appropriés parmi la variété disponible. Ces choix sont destinés à améliorer leurs paramètres biologiques personnels et, par conséquent, à renforcer leurs performances sportives. Vous y trouverez des informations claires et appuyées par une abondante base de données scientifiques pour vous guider dans cette démarche.
Références
- Blancquaert L, Everaert I, Derave W. Beta-alanine supplementation, muscle carnosine and exercise performance. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2015;18:63–70.
- Hoffman JR, Landau G, Stout JR, Dabora M, Moran DS, Sharvit N, Hoffman MW, Ben Moshe Y, McCormack WP, Hirschhorn G, Ostfeld I. β-Alanine supplementation improves tactical performance but not cognitive function in combat soldiers. J Int Soc Sports Nutr 2014;11:15.
- Hoffman JR, Landau G, Stout JR, Hoffman MW, Shavit N, Rosen P, Moran DS, Fukuda DH, Shelef I, Carmom E, Ostfeld I. β-Alanine ingestion increases muscle carnosine content and combat specific performance in soldiers. Amino Acids 2015;47:627–36.
- Lombardi C, Carubelli V, Lazzarini V, Vizzardi E, Bordonali T, Ciccarese C, Castrini AI, Cas AD, Nodari S, Metra M. Effects of oral administration of orodispersible levo-carnosine on quality of life and exercise performance in patients with chronic heart failure. Nutrition 2015;31:72–8.
- Harris RC, Tallon MJ, Dunnett M, Boobis L, Coakley J, Kim HJ, Fallowfield JL, Hill CA, Sale C, Wise JA. The absorption of orally supplied beta-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids 2006;30:279–89.
- Hobson RM, Saunders B, Ball G, Harris RC, Sale C. Effects of beta-alanine supplementation on exercise performance: a meta-analysis. Amino Acids 2012;43:25–37.
- Derave W, Everaert I, Beeckman S, Baguet A. Muscle carnosine metabolism and beta-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med 2010;40:247–63.
- Cady EB, Jones DA, Lynn J, Newham DJ. Changes in force and intracellular metabolites during fatigue of human skeletal-muscle. J Physiol London 1989;418:311–25.
- Fabiato A, Fabiato F. Effects of Ph on myofilaments and sarcoplasmic-reticulum of skinned cells from cardiac and skeletal-muscles. J Physiol London 1978;276:233–55.
- Harris RC, Edwards RH, Hultman E, Nordesjo LO, Nylind B, Sahlin K. The time course of phosphorylcreatine resynthesis during recovery of the quadriceps muscle in man. Pflugers Arch 1976;367:137–42.
- Gaitanos GC, Williams C, Boobis LH, Brooks S. Human muscle metabolism during intermittent maximal exercise. J Appl Physiol 1993;75:712–9.
- Spriet LL, Lindinger MI, Mckelvie RS, Heigenhauser GJF, Jones NL. Muscle glycogenolysis and H+ concentration during maximal intermittent cycling. J Appl Physiol 1989;66:8–13.
- Trivedi B, Danforth WH. Effect of pH on kinetics of frog muscle phosphofructokinase. J Biol Chem 1966;241:4110–4.
- Fritzson P. The catabolism of C14-labeled uracil, dihydrouracil, and beta-ureidopropionic acid in rat liver slices. J Biol Chem 1957;226:223–8.
- Fritzson P, Pihl A. The catabolism of C14-labeled uracil, dihydrouracil, and beta ureidopropionic acid in the intact rat. J Biol Chem 1957;226:229–35.
- Hoffman JR, Stout JR, Harris RC, Moran DS. β-Alanine supplementation and military performance. Amino Acids 2015;47:2463–74.
- Kendrick IP, Harris RC, Kim HJ, Kim CK, Dang VH, Lam TQ, Bui TT, Smith M, Wise JA. The effects of 10 weeks of resistance training combined with beta-alanine supplementation on whole body strength, force production, muscular endurance and body composition. Amino Acids 2008;34:547–54.
- Kendrick IP, Kim HJ, Harris RC, Kim CK, Dang VH, Lam TQ, Bui TT, Wise JA. The effect of 4 weeks beta-alanine supplementation and isokinetic training on carnosine concentrations in type I and II human skeletal muscle fibres. Eur J Appl Physiol 2009;106:131–8.
- Stellingwerff T, Decombaz J, Harris RC, Boesch C. Optimizing human in vivo dosing and delivery of beta-alanine supplements for muscle carnosine synthesis. Amino Acids 2012;43:57–65.
- Church DD, Hoffman JR, Varanoske AN, Wang R, Baker KM, La Monica MB, Beyer KS, Dodd SJ, Oliveira LP, Harris RC, Fukuda DH, Stout JR. Comparison of two beta-alanine dosing protocols on muscle carnosine elevations. J Am Coll Nutr 2017:1–9.
- Stellingwerff T, Anwander H, Egger A, Buehler T, Kreis R, Decombaz J, Boesch C. Effect of two beta-alanine dosing protocols on muscle carnosine synthesis and washout. Amino Acids 2012;42:2461–72.
- Saunders B, de Salles Painelli V, de Oliveira LF, da Eira Silva V, da Silva RP, Riani L, Franchi M, Goncalves LS, Harris RC, Roschel H, Artioli GG, Sale C, Gualano B. Twenty-four weeks of beta-alanine supplementation on carnosine content, related genes, and exercise. Med Sci Sports Exerc 2017;49:896–906.
- Baguet A, Reyngoudt H, Pottier A, Everaert I, Callens S, Achten E, Derave W. Carnosine loading and washout in human skeletal muscles. J Appl Physiol 2009;106:837–42.
- Swietach P, Leem CH, Spitzer KW, Vaughan-Jones RD. Pumping Ca2+ up H+ gradients: a Ca2+-H+ exchanger without a membrane. J Physiol London 2014;592:3179–88.
- Swietach P, Youm JB, Saegusa N, Leem CH, Spitzer KW, Vaughan-Jones RD. Coupled Ca2+/H+ transport by cytoplasmic buffers regulates local Ca2+ and H+ ion signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110:E2064–73.
- Dutka TL, Lamboley CR, McKenna MJ, Murphy RM, Lamb GD. Effects of carnosine on contractile apparatus Ca2+ sensitivity and sarcoplasmic reticulum Ca2+ release in human skeletal muscle fibers. J Appl Physiol 2012;112:728–36.
- Dux L. Muscle relaxation and sarcoplasmic reticulum function in different muscle types. Rev Physiol Biochem Pharmacol 1993;122:69–147.
- Hill CA, Harris RC, Kim HJ, Harris BD, Sale C, Boobis LH, Kim CK, Wise JA. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids 2007;32:225–33.
- Hoffman JR, Ratamess NA, Faigenbaum AD, Ross R, Kang J, Stout JR, Wise JA. Short-duration beta-alanine supplementation increases training volume and reduces subjective feelings of fatigue in college football players. Nutr Res 2008;28:31–5.
- Stout JR, Cramer JT, Zoeller RF, Torok D, Costa P, Hoffman JR, Harris RC, O’Kroy J. Effects of beta-alanine supplementation on the onset of neuromuscular fatigue and ventilatory threshold in women. Amino Acids 2007;32:381–6.
- del Favero S, Roschel H, Solis MY, Hayashi AP, Artioli GG, Otaduy MC, Benatti FB, Harris RC, Wise JA, Leite CC, Pereira RM, de Sa-Pinto AL, Lancha-Junior AH, Gualano B. Beta-alanine (carnosyn) supplementation in elderly subjects (60-80 years): effects on muscle carnosine content and physical capacity. Amino Acids 2012;43:49–56.
- Kresta JY, Oliver JM, Jagim AR, Fluckey J, Riechman S, Kelly K, Meininger C, Mertens-Talcott SU, Rasmussen C, Kreider RB. Effects of 28 days of beta-alanine and creatine supplementation on muscle carnosine, body composition and exercise performance in recreationally active females. J Int Soc Sports Nutr 2014;11:55.
- Kern BD, Robinson TL. Effects of beta-alanine supplementation on performance and body composition in collegiate wrestlers and football players. J Strength Cond Res 2011;25:1804–15.
- Smith AE, Walter AA, Graef JL, Kendall KL, Moon JR, Lockwood CM, Fukuda DH, Beck TW, Cramer JT, Stout JR. Effects of beta-alanine supplementation and high-intensity interval training on endurance performance and body composition in men; a double-blind trial. J Int Soc Sports Nutr 2009;6:5.
- de Courten B, Jakubova M, de Courten MP, Kukurova IJ, Vallova S, Krumpolec P, Valkovic L, Kurdiova T, Garzon D, Barbaresi S, Teede HJ, Derave W, Krssak M, Aldini G, Ukropec J, Ukropcova B. Effects of carnosine supplementation on glucose metabolism: pilot clinical trial. Obesity 2016;24:1027–34.
- Boldyrev A, Fedorova T, Stepanova M, Dobrotvorskaya I, Kozlova E, Boldanova N, Bagyeva G, Ivanova-Smolenskaya I, Illarioshkin S. Carnosine increases efficiency of DOPA therapy of Parkinson’s disease: a pilot study. Rejuvenation Res 2008;11:821–7.
- Banerjee S, Ghosh TK, Poddar MK. Carnosine reverses the aging-induced down regulation of brain regional serotonergic system. Mech Ageing Dev 2015;152:5–14.
- Hisatsune T, Kaneko J, Kurashige H, Cao Y, Satsu H, Totsuka M, Katakura Y, Imabayashi E, Matsuda H. Effect of anserine/carnosine supplementation on verbal episodic memory in elderly people. J Alzheimers Dis 2016;50:149–59.
- Rokicki J, Li L, Imabayashi E, Kaneko J, Hisatsune T, Matsuda H. Daily carnosine and anserine supplementation alters verbal episodic memory and resting state network connectivity in healthy elderly adults. Front Aging Neurosci 2015;7:219.
- Szczesniak D, Budzen S, Kopec W, Rymaszewska J. Anserine and carnosine supplementation in the elderly: effects on cognitive functioning and physical capacity. Arch Gerontol Geriatr 2014;59:485–90.
- Chengappa KN, Turkin SR, DeSanti S, Bowie CR, Brar JS, Schlicht PJ, Murphy SL, Hetrick ML, Bilder R, Fleet D. A preliminary, randomized,double-blind, placebo-controlled trial of L-carnosine to improve cognition in schizophrenia. Schizophr Res 2012;142:145–52.
- Gaunitz F, Hipkiss AR. Carnosine and cancer: a perspective. Amino Acids 2012;43:135–42.
- Iovine B, Oliviero G, Garofalo M, Orefice M, Nocella F, Borbone N, Piccialli V, Centore R, Mazzone M, Piccialli G, Bevilacqua MA. The antiproliferative effect of l-carnosine correlates with a decreased expression of hypoxia inducible factor 1 alpha in human colon cancer cells. PLoS One 2014;9:e96755.
- Shen Y, Yang J, Li J, Shi X, Ouyang L, Tian Y, Lu J. Carnosine inhibits the proliferation of human gastric cancer SGC-7901 cells through both of the mitochondrial respiration and glycolysis pathways. PLoS One 2014;9:e104632.
- Brown BE, Kim CH, Torpy FR, Bursill CA, McRobb LS, Heather AK, Davies MJ, van Reyk DM. Supplementation with carnosine decreases plasma triglycerides and modulates atherosclerotic plaque composition in diabetic apo E(-/-) mice. Atherosclerosis 2014;232:403–9.
- Menini S, Iacobini C, Ricci C, Blasetti Fantauzzi C, Pugliese G. Protection from diabetes-induced atherosclerosis and renal disease by dcarnosine- octylester: effects of early vs late inhibition of advanced glycation end-products in Apoe-null mice. Diabetologia 2015;58:845–53.
- Peters V, Riedl E, Braunagel M, Hoger S, Hauske S, Pfister F, Zschocke J, Lanthaler B, Benck U, Hammes HP, Kramer BK, Schmitt CP, Yard BA, Koppel H. Carnosine treatment in combination with ACE inhibition in diabetic rats. Regul Pept 2014;194–195:36–40.
