Pourquoi les humains n’ont pas besoin de glucides alimentaires pour prospérer

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Lorsque l’on discute de la restriction des glucides, deux arguments fallacieux liés aux besoins énergétiques du cerveau et à la durabilité d’un régime cétogène sont souvent invoqués contre l’utilisation d’un régime cétogène bien formulé en médecine thérapeutique pratique :

1. Le cerveau humain brûle 600 kcal par jour, ce qui se traduit par un besoin en glucose de 150 grammes par jour pour répondre à ses besoins énergétiques, et
2. Personne ne peut suivre un régime cétogène à long terme.

Dans la littérature médicale évaluée par les pairs au cours des 5 dernières décennies, ces arguments contre la sécurité et la durabilité de la cétose nutritionnelle ont été prouvés faux à maintes reprises, plus récemment avec les résultats à 2 ans de notre étude de l’Indiana University Health¹.

Nous avons abordé les composants nécessaires d’un régime cétogène bien formulé que la plupart des gens peuvent suivre pendant des années s’ils sont correctement informés et soutenus. Le sujet spécifique que nous voulons aborder ici est la façon dont le cerveau et le corps peuvent fonctionner aussi bien, voire mieux, dans le cadre d’un régime avec peu ou pas de glucides alimentaires par rapport au « régime sain » pauvre en graisses et riche en glucides généralement promu.’

La science publiée a montré que les cétones qui sont produites à partir soit des graisses alimentaires, soit des triglycérides stockés dans nos réserves de tissu adipeux, sont un excellent carburant pour le cerveau. De plus, nous savons maintenant que ces cétones produites par le foie ont également de multiples effets bénéfiques sur le cœur, les reins et d’autres organes qui semblent se traduire par une meilleure longévité²,³,⁴. De plus, de nouvelles recherches ont mis en évidence que les muscles squelettiques, même ceux des athlètes de compétition, ne dépendent pas uniquement d’un apport élevé en glucides alimentaires pour la reconstitution du glycogène et la performance⁵.

Pourtant, jusqu’à il y a 5 ans, nous avions du mal à comprendre le ou les mécanismes de ces effets bénéfiques supplémentaires. Désormais, nous savons pourquoi cette physiologie longtemps décriée peut jouer un rôle dominant dans notre santé et notre bien-être. Outre le fait que les cétones sont un carburant plus propre (c’est-à-dire produisant moins de radicaux libres) que le glucose lorsqu’elles sont utilisées par le cerveau et d’autres organes, la cétone primaire, le bêta-hydroxybutyrate, peut également fonctionner comme un signal pour activer les gènes qui régulent nos défenses contre le stress oxydatif et l’inflammation³.

Comment le corps déplace sa source d’énergie primaire des glucides vers les graisses et les cétones est tout sauf simple. Ce processus, que nous avons nommé  » céto-adaptation « , commence en quelques jours mais prend un temps considérable pour se développer pleinement. Et même lorsqu’il est terminé, le résultat n’est pas une exclusion absolue du glucose de l’approvisionnement en carburant de l’organisme. Au contraire, le besoin et l’utilisation du glucose sont considérablement réduits, tandis que les voies qui récupèrent les produits du glucose partiellement métabolisé (par exemple, le pyruvate et le lactate) pour les recycler en carburant et autres intermédiaires métaboliques bénéfiques deviennent plus finement ajustées. Le résultat est le maintien de niveaux normaux de glucose sanguin et de glycogène musculaire qui peuvent être maintenus sans la nécessité d’un apport alimentaire en glucides.

Rôle physiologique des glucides

La croyance que le cerveau et le système nerveux central ont besoin de glucides pour fonctionner correctement est souvent soutenue par la logique circulaire selon laquelle le cerveau utilise du glucose donc il a besoin de glucose, et il en a besoin parce qu’il en utilise. La faille dans cet argument est que le cerveau n’a en fait pas besoin de glucose. Il fonctionne en fait très bien avec des cétones. En d’autres termes, le besoin présumé de glucose par le cerveau est un besoin conditionnel qui repose sur les sources de carburant dictées par le choix du régime alimentaire. Un régime supprimant les cétones (c’est-à-dire tout régime fournissant >30% de l’énergie à partir des apports combinés de glucides et de protéines) oblige essentiellement le cerveau à compter sur le glucose comme carburant.

Il est vrai que certaines cellules du corps ont besoin de glucose. Par exemple, les globules rouges, certaines parties du rein et les cellules épithéliales qui recouvrent le cristallin de l’œil sont principalement glycolytiques car elles sont dépourvues de mitochondries et dépendent donc du glucose pour fonctionner. C’est aussi partiellement vrai pour les fibres musculaires à contraction rapide (qui ont moins de mitochondries que les muscles à contraction lente) utilisées pour les exercices de haute intensité comme l’haltérophilie et le sprint. Mais dans tous ces cas où le glucose est décomposé en lactate, le corps a ensuite un choix – les cellules avec des mitochondries peuvent oxyder davantage le lactate en CO2 et en eau, ou le corps peut recycler ce lactate en glucose.

Preuve que le cerveau peut fonctionner sur les cétones

L’expérience la plus simple qui démontre la capacité du cerveau à fonctionner sur les cétones est l’observation que les humains peuvent tolérer le jeûne total avec une fonction mentale normale pour des durées de 30 à 60 jours. Il est intéressant de noter qu’au cours d’une privation prolongée de nourriture, la masse musculaire et d’autres structures importantes du corps perdent progressivement leur masse et leur fonction. Le cerveau, en revanche, est totalement protégé contre le catabolisme de la famine qui épuise le reste de l’organisme. Des études élégantes qui ont mesuré les niveaux de glucose et de cétones dans le sang artériel entrant dans le cerveau par rapport à ces carburants dans la veine jugulaire sortant du cerveau, ont indiqué que les cétones sont en fait capables de fournir la grande majorité de l’énergie du cerveau. Mais parce que même une famine prolongée ne réduit pas le niveau de glucose sanguin en dessous de la gamme « basse normale », ces observations ne prouvaient pas qu’il n’y a pas un besoin faible mais significatif en glucose pour le cerveau adapté à la cétone.

Cette question a été abordée directement il y a plusieurs décennies lorsque deux groupes de recherche éminents ont entrepris des expériences similaires pour évaluer la fonction mentale chez des patients adaptés à la famine dont la glycémie était réduite à des niveaux très bas par une perfusion d’insuline⁶,⁷.

Les deux études ont impliqué des patients sévèrement obèses qui avaient été soumis à des jeûnes totaux sous observation continue en milieu hospitalier pendant 30 à 60 jours. Dans l’étude de Drenick et al, 9 participants dont le BOHB (bêta-hydroxybutyrate) sanguin était compris entre 7 et 8 mM ont reçu un bolus unique d’insuline suffisant pour faire baisser transitoirement les valeurs de glycémie à une moyenne de 36 mg/dl (les valeurs de certains patients allant jusqu’à 9 mg/dl). Bien qu’ils aient provoqué une hypoglycémie profonde à des niveaux normalement associés au coma ou à la mort, aucun de ces patients n’a présenté de symptômes associés à l’hypoglycémie. De plus, les mesures des catécholamines urinaires qui sont indicatives de la réponse de stress contre-régulatrice de l’organisme à l’hypoglycémie n’étaient pas élevées, malgré ces valeurs de glycémie brèves mais profondément basses.

Dans l’autre étude rapportée par Cahill et Aoki⁷, 3 hommes obèses adaptés à un jeûne prolongé ont reçu de l’insuline par une perfusion lente et constante pendant 24 heures. Dans ce cas, la glycémie a diminué progressivement, pour finalement atteindre une valeur moyenne de 25 mg/dl, tandis que le BOHB sanguin est resté dans la fourchette 4-6 mM. Avec cette méthode d’administration d’insuline, les valeurs de glycémie inférieures à 36 mg/dl ont été maintenues pendant 10 à 12 heures, mais là encore, les patients n’ont présenté aucun signe clinique d’hypoglycémie ou de réponse hormonale contre-régulatrice.

Ce que ces deux études spectaculaires (mais risquées) ont démontré, c’est la preuve évidente d’une fonction cérébrale normale en l’absence virtuelle de glucose lorsque suffisamment de cétones sont disponibles. Cela nous offre une perspective unique : lorsque l’on consomme un régime riche en glucides, la source prédominante de carburant pour le cerveau est le glucose, non pas parce qu’il est nécessaire, mais parce que l’autre source d’énergie naturelle et très efficace du cerveau a été fermée. Mais dans des conditions de cétose nutritionnelle constante, le cerveau s’adapte à la présence de cétones en augmentant leur absorption et leur oxydation, protégeant ainsi les fonctions cognitives et du SNC⁶.

Il convient de noter que ces études montrant une puissante neuro-protection par les cétones dans des conditions d’hypoglycémie profonde ont impliqué de petits groupes de patients avec des cétones sanguines dans la gamme 4-8 mM, alors que les valeurs de cétose nutritionnelle ont tendance à être plus faibles – c’est-à-dire, dans l’intervalle 1-4 mM. Nous ne disposons pas des résultats d’études humaines similaires sur l’hypoglycémie induite volontairement, et les normes éthiques modernes empêchent de manière appropriée de telles recherches. Cependant, dans le cadre de la prise en charge de nombreux patients atteints de diabète de type 2 et prenant des médicaments hypoglycémiants, nous avons observé de nombreux cas d’hypoglycémie modérée sans les symptômes attendus lorsque les valeurs sanguines de BOHB se situent dans la plage de la cétose nutritionnelle. Il faut également noter que le cerveau favorise les cétones par rapport au glucose, comme l’indique l’absorption préférentielle des cétones même lorsque le glucose est élevé⁸. Cela semble également être le cas dans le cœur.

Essentiels de l’adaptation cétonique-conservation et récupération du glucose

Il est important de se rappeler que ce n’est pas parce que l’on ne consomme pas de glucides alimentaires que le corps est complètement dépourvu de glucose. Que l’on fasse un jeûne total pendant des semaines⁶,⁷ ou que l’on suive un régime cétogène uniquement à base de viande et de graisse pendant un mois⁹,¹⁰, les valeurs de glycémie restent dans la fourchette normale tant au repos que pendant l’exercice. Cela se produit parce que l’organisme est tout à fait capable de synthétiser tout le glucose dont il a besoin à partir de divers précurseurs gluconéogènes, tout en limitant strictement son taux d’oxydation des glucides.Il existe au moins cinq sources de ces précurseurs du glucose :

1. la dégradation des muscles pour fournir des acides aminés à la gluconéogenèse;
2. la dégradation des protéines alimentaires pour fournir des acides aminés à la gluconéogenèse,
3. le glycérol libéré par l’hydrolyse du triglycéride du tissu adipeux ou du triglycéride alimentaire ;
4. recyclage du lactate et du pyruvate provenant de la glycolyse ; et
5. acétone produite par la dégradation spontanée de l’acétoacétate en acétone qui peut être utilisée pour la gluconéogenèse.

Cette dernière source est un peu surprenante, car il s’agit en fait d’une petite mais importante voie de production de glucose à partir d’acides gras¹¹. Les conditions et les quantités fournies par ces différentes sources de gluconéogenèse sont présentées dans le tableau suivant.

Ce que ce tableau démontre clairement, c’est que, que ce soit au cours d’un jeûne total ou d’un régime cétogène sans aliments contenant des glucides, les substrats gluconéogènes nouveaux ou recyclés permettent de générer entre 100 et 200 g/j de glucose. Si l’on ajoute à cela jusqu’à 50 g/j de glucides alimentaires dans le cadre d’un régime cétogène bien formulé, on comprend pourquoi la cétose nutritionnelle est bien tolérée dans une variété de conditions difficiles.

L’autre moitié obligatoire de cette équation d’équilibre est la capacité de l’organisme à limiter strictement son utilisation nette de glucose comme carburant oxydatif. L’étendue de cette conservation peut être appréciée à partir des données de calorimétrie indirecte d’adultes céto-adaptés au repos et pendant un exercice d’endurance. Chez les individus non entraînés et très entraînés, cet indicateur de l’utilisation totale du carburant corporel montre qu’environ 90 % de l’énergie du corps est fournie par les graisses ou les cétones dérivées des graisses⁵,⁹,¹⁰.

Les leçons des athlètes à faible teneur en glucides

Peut-être que la situation perçue comme la plus difficile pour une personne suivant un régime cétogène est la capacité à maintenir les réserves de glucose/glycogène lors d’un exercice prolongé et de haute intensité. Pendant la majeure partie du siècle dernier, le paradigme accepté a été que le glycogène musculaire initial d’une personne est positivement corrélé avec la capacité à maintenir la performance d’endurance pendant un exercice d’intensité modérée à élevée¹²,¹³. Cependant, même avec un glycogène musculaire « optimisé » obtenu par une stratégie de régime riche en glucides, un athlète d’endurance a un pic de glycogène corporel total d’environ 2000 kcal seulement. Tenter simultanément d’entraîner les muscles à utiliser davantage de graisses et de réduire sa dépendance au glycogène afin d’augmenter ses performances crée une sorte d’oxymore métabolique. En effet, les niveaux d’insuline très élevés induits par la charge en glucides suppriment en fait la libération et l’oxydation des acides gras adipeux.

Pour approfondir cette question et évaluer les limites de l’oxydation des graisses humaines pendant l’exercice, une équipe de recherche des Pays-Bas a étudié 300 adultes, examinant leur oxydation maximale des graisses pendant l’exercice¹⁴. Ils ont rapporté que le taux maximal d’oxydation des graisses pour le meilleur brûleur de graisse individuel de ce groupe (qui comprenait un certain nombre d’athlètes très entraînés) était de 0,99 gramme de graisse par minute. Cependant, bien avant cela, l’un d’entre nous a signalé que des coureurs cyclistes adaptés à la cétose pendant seulement 4 semaines étaient capables de brûler des graisses à 1,5 gramme de graisse par minute¹⁰. D’après les biopsies musculaires prélevées avant et après l’étude, après l’adaptation cétonique, ces coureurs cyclistes étaient capables d’effectuer la même quantité de travail en utilisant seulement un quart de la quantité de glycogène musculaire. C’était la première étude qui déconnectait clairement le glycogène musculaire de la performance d’endurance chez les athlètes céto-adaptés.

Cependant, la meilleure démonstration de cette déconnexion a été récemment publiée par le groupe de Jeff Volek⁵. Nous avons recruté 20 ultra-coureurs de compétition, dont 10 suivaient un régime traditionnel riche en glucides et les 10 autres suivaient un régime cétogène depuis au moins 6 mois (durée moyenne du régime 22 mois). Le groupe ayant suivi le régime cétogène a déclaré un apport quotidien moyen en glucides de 64 grammes et présentait un taux sérique moyen de BOHB à jeun de 0,6 mM.

Après les tests de base, on a demandé à ces coureurs d’effectuer une course de 3 heures sur un tapis roulant au pas de course – essentiellement un marathon en salle. Étonnamment, les deux groupes avaient des niveaux de glycogène musculaire similaires avant la course, et ils ont également mobilisé des quantités similaires (environ 80 %) de leur glycogène pendant 3 heures sur le tapis roulant. Mais les tests de calorimétrie indirecte (mesurant la consommation d’O2 et la production de CO2) ont indiqué que près de 90 % de l’utilisation énergétique nette du coureur cétogène provenait des graisses. Ce résultat indique clairement que la mobilisation du glycogène n’est pas synonyme d’oxydation des glucides dans l’état cétogène. Au contraire, les réserves de glycogène peuvent être optimisées et disponibles pour la fonction musculaire anaérobie (c’est-à-dire glycolytique), puis recyclées quantitativement en glucose par le foie. Un exemple encore plus étonnant de la capacité à maintenir un glycogène musculaire normal tout en consommant très peu de glucides pendant des jours répétés d’exercice exhaustif a été rapporté chez des chiens de traîneau entraînés¹⁵,¹⁶.

Pourquoi certains experts prétendent encore que nous avons besoin de glucides alimentaires

En plus des arguments couramment énoncés mais erronés en faveur des glucides alimentaires que nous avons abordés ci-dessus – à savoir, que le cerveau et certains autres tissus sont des brûleurs obligatoires de glucides et que les glucides sont nécessaires à l’exercice – il existe un certain nombre d’autres raisons souvent utilisées pour soutenir l’idée que nous devons consommer des glucides au-dessus des niveaux qui facilitent la cétose nutritionnelle.

La débâcle du régime des protéines liquides. Avec la publication du livre « The Last Chance Diet » en 1976, un régime profondément défectueux avec des insuffisances manifestes en électrolytes et en minéraux a été promu auprès du public, ce qui a entraîné plus de 60 cas de mort subite signalés au CDC dans les quelques années suivantes. Plutôt que d’identifier la véritable cause sous-jacente, l’opinion des experts était que les cétones étaient toxiques pour le cœur¹⁷,¹⁸. Bien que nous ayons publié de multiples études rigoureuses démontrant un excellent maintien du rythme et de la fonction cardiaques lorsque des électrolytes et des minéraux adéquats sont fournis pendant la cétose nutritionnelle⁵,⁹,¹⁰,¹⁹, cette conclusion erronée reste communément admise par de nombreux médecins et scientifiques à ce jour. Cela étant, il n’y a absolument aucun fondement scientifique à l’affirmation selon laquelle les glucides alimentaires sont nécessaires pour prévenir l’accumulation de niveaux dommageables de cétones (alias  » sous-produits toxiques du métabolisme des graisses « ).

Le mythe de la fatigue surrénale. Dans l’expérience clinique générale et dans certaines recherches publiées, les régimes pauvres en glucides mal formulés sont compris pour causer des maux de tête, de la fatigue, une intolérance à l’exercice (alias « grippe cétonique ») et une déplétion adrénergique (20). Cette étude de DeHaven – l’étude de Yale sur la dinde – a été abordée dans notre précédent article de blog. En bref, ils ont administré à des femmes obèses, pendant 4 à 6 semaines, un régime exclusivement protéiné contenant des quantités très limitées de sodium et de potassium. L’altération du métabolisme des protéines et l’hypotension profonde qui en ont résulté étaient dues à des carences électrolytiques manifestes, et non à une cétose nutritionnelle comme le prétendent les auteurs. Ces résultats et d’autres présentés où les sujets n’ont pas reçu de remplacements adéquats d’électrolytes ont été utilisés pour peindre une image de stress physiologique qui peut être apporté par un régime cétogène, malgré de nombreuses études indiquant qu’il n’y a pas de réponse accrue des catécholamines chez les sujets céto-adaptés⁶,⁷.

Dysfonctionnement thyroïdien secondaire à la cétose nutritionnelle. Dans le contexte de l’observation commune d’une altération de l’énergie et de la tolérance à l’exercice lorsque la cétose nutritionnelle est combinée à des apports inadéquats en électrolytes, il est tentant de mettre cela sur le compte d’une fonction thyroïdienne altérée. Cependant, cette conclusion courante ne résiste pas à un examen scientifique de base. Oui, le taux sanguin de l’hormone thyroïdienne active T3 chute généralement de 30 à 40 % au cours des premières semaines d’un régime cétogène bien conçu, mais cela ne s’accompagne d’aucun signe ou symptôme d’hypothyroïdie clinique. Comme nous l’avons expliqué dans notre précédent article intitulé « Votre thyroïde a-t-elle besoin de glucides alimentaires ? », ce changement est dû à une réduction marquée de la résistance de l’hormone thyroïdienne (similaire à l’amélioration simultanée de la résistance à l’insuline) pendant la cétose nutritionnelle. Il s’agit donc d’une réponse saine et non d’un signe de dysfonctionnement endocrinien.

Les habitudes de sommeil sont perturbées par un régime cétogène. De nombreuses personnes rapportent qu’elles dorment moins lorsqu’elles sont en cétose nutritionnelle. Nous avons récemment abordé cette question dans une étude menée auprès de nos patients dans le cadre de l’étude Indiana University Health. Nous avons constaté que la qualité globale du sommeil, les perturbations du sommeil et les paramètres de dysfonctionnement diurne étaient tous significativement améliorés. En outre, la proportion de patients signalant un mauvais sommeil était significativement réduite après 1 an²¹. Une explication partielle du mécanisme de ces avantages pourrait être que la réponse respiratoire du cerveau à l’accumulation de CO2 est améliorée pendant la cétose nutritionnelle²².

Nous avons besoin de plus de fibres alimentaires que ce qui est possible avec un régime cétogène. En plus de favoriser la santé du côlon, il existe maintenant des preuves solides que les acides gras à chaîne courte (AGCC) produits par la fermentation colique des fibres améliorent également la santé du cerveau. Il est vrai que la combinaison d’un apport très élevé en fibres et d’une restriction adéquate des glucides pour maintenir une cétose nutritionnelle est difficile à obtenir sans l’utilisation de suppléments de fibres purifiées. Mais ce que nous soulignons dans notre article de blog sur les fibres, c’est que la production de bêta-hydroxybutyrate peut fournir beaucoup plus d’AGCS au cerveau qu’un régime très riche en fibres combiné à un microbiome optimisé. Ainsi, le niveau modéré de fibres que l’on peut atteindre avec un régime cétogène bien formulé avec de vrais aliments devrait être plus que suffisant pour maintenir la santé des organes dans tout le corps.

Conclusions

Le besoin de glucides alimentaires est souvent un sujet de malentendu et de désinformation. Bien que certains tissus spécifiques de l’organisme aient certains besoins en glucose, ces besoins sont facilement satisfaits par des sources gluconéogènes à l’intérieur de l’organisme sans qu’il soit nécessaire de consommer des glucides alimentaires. Certaines personnes affirment avoir un  » besoin  » comportemental de pain, mais ce besoin disparaît rapidement après quelques semaines d’adaptation à la cétose. La fatigue, le stress, les troubles cognitifs et la baisse des performances qui sont souvent invoqués pour justifier la nécessité de consommer des glucides sont plutôt attribuables à une mauvaise mise en œuvre d’un régime cétogène bien conçu, à un remplacement inadéquat des électrolytes et/ou à un temps d’adaptation cétonique insuffisant. Lorsqu’il est utilisé correctement, un régime cétogène peut être un outil thérapeutique sûr et durable, ainsi qu’un moyen d’aider à promouvoir le bien-être et la performance.

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