Les effets de la vitamine D sur les muscles

la vitamine D est une vitamine extrêmement polyvalente, jouant un rôle prépondérant dans des secteurs de la santé totalement différents. Tandis que ces dernières années, la recherche sur la vitamine D s’est particulièrement concentrée sur le système immunitaire et la santé osseuse, les effets positifs de la vitamine D sur les muscles jouit désormais d’un regain d’intérêt.

Cet article vise à élucider les interrogations suivantes :

• Pourquoi la vitamine D est-elle importante pour les sportifs ?
• Comment la vitamine D améliore-t-elle la puissance musculaire et l’endurance ?
• Quel taux sanguin de vitamine D permet des performances optimales ?
• Pourquoi l’assimilation de compléments de vitamine D est-elle particulièrement judicieuse pour les sportifs ?
• Pourquoi la vitamine D est-elle également essentielle pour les personnes âgées ?

Les débuts de la recherche sur la vitamine D et les muscles : les rayons UV

La recherche relative aux relations existantes entre la vitamine D, les muscles et les performances sportives a débuté peu de temps après la découverte de cette vitamine. Dans les années 40, des essais réalisés à l’aide de lampes UV, autrefois utilisées dans le traitement du rachitisme, ont apporté des résultats impressionnants.

Ainsi, dès 1938, des essais réalisés en Russie ont indiqué une augmentation des performances d’environ 7% en matière de course sprint, grâce à l’exposition à la lumière UV. [1] Des essais similaires effectués en 1944 en Allemagne en matière de bicyclette ergométrique ont même montré un accroissement des performances égal à 13%. [2] En 1945 aux USA, une amélioration de 19% des conditions physiques cardio-vasculaires a été recensée. [3]

Cette hypothèse a été explicitement formulée pour la première fois en 1952 par le scientifique allemand Ronge, qui a conduit une expérimentation au sein d’une école. Au cours de cette expérimentation, une classe entière s’est vue exposée quotidiennement à des rayons UV artificiels, tandis qu’une seconde classe a fait office de groupe de contrôle. Les performances physiques ont été testées à l’aide d’une bicyclette ergométrique et ont été sensiblement distinctes : tandis que les sujets appartenant au groupe de contrôle ont montré d’énormes fluctuations saisonnières de leurs performances physiques en fonction de la saison, les personnes appartenant à la classe ayant bénéficié d’un rayonnement UV, ont affiché des performances constamment croissantes, même en période hivernale. Les écarts étaient tellement importants à la fin de l’année que l’ensemble des sujets du groupe traité a montré des performances de 56% supérieures à celles affichées par le groupe de contrôle. [4] Au cours d’une contre-expérimentation, il a administré 250.o00 UI de vitamine D aux enfants du groupe de contrôle, afin d’homogénéiser les performances des sujets appartenant à ce groupe, avec celles des sujets du groupe axant bénéficié des rayons UV. Ronge est parvenu à la conclusion que la vitamine D produite par les rayons solaires devait être responsable de l’amélioration des performances.

Dans le même temps, Spellerberg a également indiqué des observations similaires, qu’il a présenté au Comité Olympique. [5]

Les années qui suivirent, divers autres essais réalisés avec de la lumière UV sont parvenus a des résultats identiques en tous points. [6, 7]

Les performances varient en fonction de la saison

Cette hypothèse est défendue par différentes observations. D’une part, des recherches se sont concentrées sur le fait de déterminer si les performances affichées par les sportifs présentaient des fluctuations selon la saison. Si la vitamine D exerce effectivement une influence aussi considérable sur les performances, celles-ci devraient alors être sensiblement décuplées en période estivale par rapport à la période hivernale, durant laquelle le taux de vitamine D chute rapidement.

En effet, une telle fluctuation saisonnière a pu être observée au cours de plusieurs études. [8, 9] Il a d’ailleurs été déterminé que les performances atteignent le niveau maximal au mois de septembre, tandis qu’elles se trouvent au plus bas au mois de février, ces valeurs sont en parfaite adéquation avec le tracé saisonnier du taux de vitamine D.

Les études systématiques réalisées jusqu’à présent sur le sujet sont trop peu nombreuses, bien que ce sujet ait été récemment de nouveau abordé, ce qui a permis de confirmer une nouvelle fois le tracé saisonnier des performances précédemment décrit.[10]

Carence en vitamine D et faiblesse musculaire

Les années qui suivirent, toutes ces observations ont également été confirmées par la découverte selon laquelle le rachitisme, maladie résultant d’une carence en vitamine D, ne nuit pas seulement à la santé osseuse, mais elle en traîne également des faiblesses musculaires, qui peuvent être améliorées grâce à l’assimilation de vitamine D. [11, 12]

En outre, les faiblesses musculaires s’accompagnent de tout un éventail de pathologies, si bien qu’à cette période, personne n’a pu prouver si les faiblesses musculaires étaient directement provoquées par une carence en vitamine D ou bien globalement par la maladie.

En 2010, des essais effectués sur des rats ont démontré que les faiblesses musculaires sont principalement déclenchées par une carence en phosphate résultant directement d’une carence en vitamine D. [13]

Carence en vitamine D et perte musculaire

Toutefois, il n’en est pas de même en ce qui concerne la myopathie que pour les cas de faiblesse musculaire. Des essais réalisés sur les rats, dont les récepteurs de vitamine D ont été mis en sourdine, ont prouvé qu’un développement anormal de la musculature et une perte musculaire croissante apparaissaient indépendamment des autres paramètres sanguins tels que le calcium et le phosphate.[14]

D’après ces découvertes, la vitamine D est donc directement impliquée dans la formation et la préservation des muscles, indépendamment des cofacteurs connus, comme le calcium et le phosphate.

Les récepteurs de vitamine D dans les cellules musculaires

L’hypothèse selon laquelle la vitamine D joue directement un rôle essentiel au sein des muscles, a fait un retour fracassant grâce à la découverte attestant la présence de récepteurs de vitamine D au sein des cellules musculaires. [15–17]

Cependant, cette découverte a été remise en question quelques temps après, puisque les résultats obtenus sont sensiblement différents en fonction des procédés et des méthodes de mesures utilisés. [18]

Jusqu’à aujourd’hui, un aspect n’a toujours pas été élucidé, à savoir si les cellules musculaires de l’organisme humain disposent de récepteurs de vitamine D à chaque stade de leur développement, et quel rôle ceux-ci peuvent jouer au sein des cellules musculaires. De récentes recherches ont avancé que les récepteurs de vitamine D ne seraient vraisemblablement présents que dans les stades cellulaires précoces et dans les myoblastes (cellule “prédécesseur” des muscles), tandis qu’ils ne seraient absolument pas présents dans les cellules musculaires entièrement développées. [19]

Vitamine D et régénération musculaire

Il apparaît que la vitamine D influence principalement la régénération musculaire, au cours de laquelle elle veille à la stabilité du pool des dites cellules-satellites. Les cellules-satellites sont des cellules “précurseur” des muscles (myoblastes) qui entourent les fibres musculaires et sont aptes à stimuler la régénération des fibres musculaires, par exemple suite à une perte ou une blessure musculaire. [20, 21]

L’étude la plus récente sur ce sujet, réalisée en 2017, est parvenue à la conclusion suivante :

„Pour conclure, il est possible d’affirmer que la vitamine D exerce une action promyogène sur les cellules-satellites, qui sont responsables de la reconstruction musculaire suite à une blessure ou à détérioration musculaire. Nous croyons que cette étude fournit une justification mécanique en faveur d’une remise à niveau des réserves de vitamine D lors de chaque pathologie […] caractérisée par une perte de la masse musculaire, mais également en cas de carence en vitamine D chez les adultes d’un certain âge présentant une perte de leur force et de leur masse musculaire due à l’âge, ainsi qu’un taux de perte accru.“ [22]

Vitamine D et production énergétique dans les muscles

Une étude intéressante datant de 2015 est parvenue à déterminer un tout nouveau moyen par le biais duquel la vitamine D favorise les performances musculaires. En effet, l’hormone active de la vitamine D, le calcitriol, augmente l’assimilation de l’oxygène par les mitochondries présentes dans les tissus musculaires. [23]

Une étude ultérieure, visant à déterminer l’action de la vitamine D en cas de fatigue et de faiblesse chronique, avait d’ores et déjà révélé cet effet produit par la vitamine D sur les mitochondries. [24]

Une étude d’intervention réalisée sur des rameurs a démontré qu’une dose équivalant à 6000 UI par jour entraîne une augmentation significative de l’assimilation maximale d’oxygène, ainsi qu’une sensible diminution des paramètres inflammatoires et réparateurs. [25]

Vitamine D : détente et régénération musculaire

La faculté de repos de la musculature constitue un facteur décisif pour tous les athlètes, qui s’entraînent régulièrement en atteignant leur degré de performance maximale.

La musculature réagit à un entraînement intense ainsi qu’aux infimes dommages musculaires qui en résultent, à travers la réparation des malformations et le remodelage de la musculature, en vue de s’adapter à l’intensité des performances mises en oeuvre durant l’entraînement. C’est durant cette phase de repos que se déroule le développement musculaire souhaité, mais le niveau de performance est simultanément sensiblement réduit et le risque de dommages musculaires est considérablement accru.

Au cours d’essais sur les animaux [26], mais également lors de petites études réalisée sur l’être humain, la vitamine D a entraîné une réduction significative du temps de repos nécessaire, mais elle a également permis la préservation de la puissance musculaire. Lors de l’étude réalisée sur des sujets humains, une dose quotidienne de 4000 UI a été comparée avec un médicament placebo. Tandis que le taux de puissance maximum observée chez les sujets du groupe placebo suite à une sollicitation musculaire maximale a diminué de plus de 30%, la capacité de performance des sujets appartenant au groupe ayant assimilé de la vitamine D a seulement diminué de 6%. [27]

Ainsi, la vitamine D est particulièrement intéressante pour les sportifs de haut niveau et les athlètes qui s’entraînent en vue d’un développement musculaire conséquent et suivent ainsi un entraînement intensif intransigeant.

Vitamine D : force et puissance

La puissance globale est également nettement améliorée grâce à la vitamine D. Lors d’une étude réalisée en 2013, la capacité en saut et en sprint de footballeurs professionnels a été mise à l’épreuve. Le groupe d’essai s’est vu administrer 5000 UI de vitamine D par jour, tandis que le groupe de contrôle a reçu un médicament placebo. Huit semaines plus tard, le groupe d’essai, ayant assimilé de la vitamine D, a affiché des performances considérablement supérieures. [28]

Une étude réalisée sur des danseuses de ballet est parvenue à des conclusions identiques : une fois encore, le groupe d’essai ayant quotidiennement assimilé 2000 UI de vitamine D a indiqué des performances sensiblement décuplées.

Toutefois, il existe également des données contradictoires. En effet, suite à une étude réalisée sur de jeunes hommes souffrant d’une carence sévère en vitamine D, même des doses de 10.000 UI de vitamine D par jour n’ont pu apporter aucune amélioration de leurs performances.[29]

Les conclusions des études sur le sujet sont donc particulièrement complexes. Suite à l’établissement d’une moyenne parmi l’ensemble des études réalisées jusqu’à présent sur le sujet, une mêta-étude effectuée en 2017 est parvenue à la conclusion que la vitamine D3 déploie bel et bien des effets positifs sur la puissance musculaire des athlètes.[30] Les mêta-études incluant un nombre plus important de sujets testés ont observés des résultats similaires, même si ceux-ci n’étaient pas toujours totalement flagrants.[31]

Et pourtant, il existe certains mécanismes à ce jour connus, qui confortent la thèse du rôle joué par la vitamine dans l’augmentation de la force.

La vitamine D optimise l’assimilation du calcium par les cellules musculaires

La vitamine D améliore probablement l’assimilation du calcium par les cellules musculaires, entraînant ainsi un accroissement de la capacité de contraction. [32–34] Des études cellulaires ont démontré que la vitamine D active différents canaux à travers lesquels le calcium peut se répandre dans les muscles. Le calcium joue un rôle essentiel lors de la contraction musculaire.

La vitamine D optimise l’assimilation du phosphate dans les cellules musculaires

Le phosphate constitue un minéral essentiel à la production du vecteur énergétique ATP au sein des cellules musculaires. Des études réalisées sur les animaux ont indiqué que la vitamine D pouvait sensiblement améliorer l’assimilation du phosphate dans les cellules musculaires, ainsi que la production d’ATP. [35]

La vitamine D régule les protéines de contraction

La contraction musculaire constitue un processus complexe, au cours duquel des protéines spécifiques présentes dans les muscles s’emboîtent provisoirement les unes dans les autres, pour ainsi raccourcir le muscle. Les deux principales protéines responsables de ce processus sont l’actine et la myosine. D’après de récentes études, la vitamine D régule les deux protéines et exerce ainsi une influence directe sur la capacité de contraction musculaire.[36]

La vitamine D entraîne un accroissement des cellules musculaires de type II

En outre, selon certaines études, la vitamine D provoque un accroissement du nombre de cellules musculaires blanches de type II, celles-ci sont décisives pour la puissance maximale sur le court terme, elles sont par exemple produites massivement lors des séances de bodybuilding. [37]

La vitamine D et la testostérone

La testostérone représente l’une des hormones les plus essentielles pour le développement musculaire. Une carence en testostérone entraîne un développement musculaire insuffisant provoquant un stockage des graisses dans l’organisme.

Le taux de vitamine D présente une étroite corrélation avec le taux de testostérone. En effet, une carence en vitamine D s’accompagne fréquemment d’une carence simultanée en testostérone, et le taux de testostérone affiche de fortes fluctuations saisonnières, exactement comme le taux de vitamine D. [38]

Un supplément de 3000 UI de vitamine D augment également le taux de testostérone, tel que l’indique une étude réalisée sur des hommes en parfaite santé. [39]

Les effets que provoque cette relation de corrélation sur le développement musculaire n’ont jusqu’à présent pas fait l’objet de véritables recherches. De légères fluctuations du taux de testostérone n’influencent pratiquement pas le développement musculaire, tandis que le rétablissement du taux de testostérone à un niveau optimal peut entraîner un accroissement significatif de la masse musculaire. [40]

La vitamine D pour les personnes âgées

Les effets déployés par la vitamine D sur les muscles ne sont pas seulement importants pour les athlètes, ils jouent également un rôle prépondérant chez les personnes âgées. En effet, chez les personnes âgées, la faculté de production de vitamine D diminue considérablement. À l’âge de 70 ans, cette faculté est réduite de presque 80% par rapport au début de l’âge adulte, car la concentration de la forme préliminaire 7-déhydrocholestérol diminue fortement, tout comme l’activité des enzymes de la vitamine D. [41]

Ce contexte donne lieu a l’existence de multiples études recherchant les effets de la vitamine D sur les muscles du squelette des personnes âgées, et tout particulièrement sur le risque de chute que présentent celles-ci.

À cette occasion, il a été démontré que la probabilité de chute augmente en adéquation avec la diminution du taux de vitamine D, mais qu’elle également particulièrement élevée en cas de carence en vitamine D. [42]

Des études recherchant quels sont effets de la vitamine D sur le risque de chute des personnes âgées, sont toutefois parvenues à des résultats extrêmement mitigés. [43–46] Des doses mensuelles particulièrement élevées ne semblent pas déployer les effets désirés. [47–49] À l’instar des autres domaines, l’organisme est ici astreint à un apport quotidien et l’intervalle du dosage pourrait donc expliquer ces écarts. Outre la vitamine D, le calcium joue également un rôle important dans ce domaine.

Quelle quantité de vitamine D est nécessaire aux muscles ?

Un taux sain et optimal de vitamine D compris entre 40 et 60ng/ml représente également un taux idéal pour la fonction musculaire. [50]

La dose nécessaire pour atteindre ce taux dépend largement de l’exposition individuelle au soleil.  Outre la vitamine D, il faut également consommer l’un de ses principaux cofacteurs la vitamine K2, puisque celle-ci veille à assurer une assimilation optimale du calcium. Les personnes âgées ont la plupart du temps également besoin de calcium supplémentaire.

Les recommandations suivantes peuvent servir de valeurs indicatives concernant le dosage quotidien.

Été : 1000 – 2000 UI de vitamine D3 + 150 – 200 µg de vitamine K2 MK7 all-trans
Hiver : 2000 – 5000 UI de vitamine D3 + 150 – 200 µg de vitamine K2 MK7 all-trans
Personnes âgées : 4000 UI de vitamine D + 200 µg de vitamine K2 MK7 all-trans + 1000 mg de calcium

Résumé sur la vitamine D et les muscles

Selon les avancées des études actuelles, la vitamine D joue un rôle prépondérant dans le reconstruction, la fonction et la régénération des muscles. Chez les athlètes et les sportifs tout particulièrement, la vitamine D constitue un nutriment essentiel permettant de préserver les performances, d’éviter les fluctuations saisonnières, mais également de développer les muscles.

Chez les personnes âgées, la vitamine D est cruciale pour préserver la force musculaire et ainsi éviter le risque de chute.

À l’instar de nombreux autres domaines, un apport quotidien en vitamine D semble être la condition permettant une efficacité optimale de celle-ci.

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