Pourquoi certaines personnes peuvent supporter le froid
Plonger dans un bain de glace après une séance d'entraînement est peut-être le moyen que choisissent certains athlètes professionnels pour récupérer, mais quiconque essaie de rester en forme en hiver sait que le froid peut être aussi rude que régénérant.
Une femme en exercice sur un parcours sportif Pour Matilda Hay, nageuse récréative, il n'y a pas le choix entre une piscine chauffée et la nage sauvage en eau froide. Si cette dernière a été louée pour ses bienfaits sur la santé, elle ne convient pas à tout le monde. "Quand j'ai essayé la natation sauvage, je n'ai pas pu rester longtemps dans l'eau - j'ai tenu quelques minutes avant d'en sortir en courant", dit Hay. "Pour une raison quelconque, ma sœur peut rester dans l'eau beaucoup plus longtemps que moi. Je pense simplement que nous gérons le froid différemment." Les preuves de certains des avantages de la natation en eau froide pour la santé mentale, citées dans les médias, sont également un peu minces. Elles reposent en grande partie sur l'étude de cas d'une femme de 24 ans. Alors pourquoi cette pratique est-elle si populaire ? Et Hay a-t-elle raison ? Certaines personnes sont-elles simplement plus aptes à supporter le froid que d'autres ? A ne pas manquer sur BBC Afrique : La météo réduit nos niveaux de performance. Dans le froid, nos muscles ralentissent, prennent plus de temps à se contracter et réduisent notre capacité à nous élancer dans l'action et la quantité totale de puissance générée (bien que cela puisse être atténué par un bon échauffement préalable). Les raisons de cette diminution des performances par temps froid sont un peu complexes, notamment parce que notre tolérance au froid dépend de notre génétique, de notre taux de graisse sous-cutanée (la graisse située juste sous la peau) et de notre taille. Une hypothèse est que lorsque notre corps se refroidit, la vitesse à laquelle nous libérons l'énergie dans nos cellules musculaires diminue. Mais l'exercice dans le froid a également été associé à une meilleure santé cardiaque, à un système immunitaire plus fort et à la conversion des cellules adipeuses blanches en cellules adipeuses brunes, ce qui contribue à une plus grande perte de poids. Ainsi, s'il est pratiqué en toute sécurité, il peut apporter de sérieux avantages pour la santé. Certaines personnes sont-elles nées avec de meilleures capacités à gérer le froid ? Certains d'entre nous pourraient avoir un avantage lorsqu'il s'agit de faire de l'exercice par temps froid. Une personne sur cinq est dépourvue de la protéine α-actinine-3 des fibres musculaires. Cette mutation révèle un peu de notre histoire évolutive et explique pourquoi certains athlètes modernes réussissent dans le froid, tandis que d'autres restent figés sur la ligne de départ. Parfois appelé le "gène de la vitesse", l'α-actinine-3 donne aux athlètes un avantage compétitif lorsqu'il s'agit de puissantes bouffées d'énergie et de récupération musculaire, mais il pourrait être moins utile dans d'autres situations. Tous nos muscles squelettiques sont constitués d'une combinaison de deux types de fibres : les fibres musculaires à contraction lente et les fibres musculaires à contraction rapide. "Les muscles possèdent des fibres des deux types, mais les pourcentages de chacun peuvent différer d'un muscle à l'autre et d'une personne à l'autre", explique Courtenay Dunn-Lewis, physiologiste à l'université de Pittsburgh. Les fibres musculaires à contraction lente sont responsables des actions plus lentes et aérobies. Ces fibres nous permettent de nous tenir debout, elles empêchent notre tête de tomber en avant, notre mâchoire de se relâcher, et elles nous propulsent dans des formes d'exercice plus douces comme la marche et le jogging. Si vous avez déjà essayé le yoga ou la méditation et qu'on vous a demandé de détendre consciemment tous les muscles de votre corps, vous savez peut-être que de nombreux muscles sont engagés inconsciemment en arrière-plan. Il ne s'agit pas d'une "crispation" musculaire, mais d'une fonction corporelle normale appelée tonus - le moyen pour les fibres musculaires à contraction lente de nous empêcher de nous agiter. Les fibres musculaires à contraction rapide, quant à elles, respirent en anaérobie, peuvent se contracter rapidement, mais se fatiguent plus facilement. Ces fibres ne sont sollicitées que lorsque nous devons soulever quelque chose, sauter, sprinter ou tout autre mouvement explosif qui pourrait être nécessaire lors d'un exercice anaérobie. La protéine α-actinine-3 est présente uniquement dans ces fibres musculaires à contraction rapide. "Environ 80 % des fibres musculaires d'un athlète d'élite sont soit à contraction rapide, s'il s'agit d'un athlète de puissance, soit à contraction lente, s'il s'agit d'un athlète d'endurance", explique Dunn-Lewis. "Considérez le physique long et mince d'un marathonien, dont les fibres musculaires à contraction lente prédominantes sont peut-être petites, mais elles résistent à la fatigue et fournissent une énergie durable kilomètre après kilomètre. Cette personne brûle également moins d'énergie dans une unité de temps donnée. En comparaison, un joueur de football américain ou de hockey possède principalement de grandes fibres musculaires à contraction rapide, se déplace avec puissance et rapidité, mais se fatigue assez rapidement. Les athlètes qui possèdent 80 % d'un type de fibres sont tout simplement chanceux de naissance. Pour le reste d'entre nous, les pourcentages sont plus proches de 50% de fibres à contraction rapide et 50% de fibres à contraction lente, et ce pourcentage est déterminé à la naissance. Le type de fibre est déterminé strictement par le système nerveux et, pour cette raison, ne peut être modifié par l'exercice." Seuls les athlètes de haut niveau ont des concentrations élevées de fibres musculaires à contraction rapide ou lente, en fonction de leur spécialité. Une façon de se représenter la différence entre ces deux types de fibres est de penser au poulet. La viande de cuisse de poulet est foncée parce qu'elle est plus dense en fibres musculaires à contraction lente et en myoglobine (une protéine qui se lie à l'oxygène pour l'apporter aux muscles dans le cadre de la respiration aérobie). Comme la myoglobine est riche en fer (un peu comme le sang), elle donne aux muscles une couleur rougeâtre foncée. En fait, lorsque vous coupez un steak, la substance rouge qui sort est de la myoglobine, et non du sang, dont la couleur rouge provient de l'hémoglobine. La viande de poitrine est de couleur claire car elle est plus dense en fibres musculaires à contraction rapide et donc moins dense en myoglobine. Les muscles de la poitrine des poulets ne sont nécessaires que pour de courtes et vives poussées d'activité anaérobie, lorsque les oiseaux battent des ailes, alors que leurs pattes sont plus régulièrement utilisées. Chez l'homme, la différence est moins évidente. Nos muscles sont constitués d'une combinaison de ces deux fibres en quantités plus ou moins importantes. Ces fibres jouent également un rôle important dans notre maintien au chaud. Lorsqu'il fait froid, nos fibres musculaires à contraction rapide se contractent de manière répétée et rapide - c'est ce que l'on appelle le frisson. Chaque petite contraction rapide nous réchauffe un peu en libérant de l'énergie. C'est une façon de se réchauffer qui demande beaucoup d'énergie, mais qui est rapide et efficace. "L'une des méthodes les plus efficaces pour augmenter la chaleur corporelle est la contraction musculaire", explique Mme Dunn-Lewis. "En fait, pendant l'exercice, 70 à 80 % des calories brûlées se transforment en chaleur". Pendant ce temps, nos fibres musculaires à contraction lente sont toujours subtilement engagées dans le cadre du tonus, produisant une chaleur efficace. La protéine α-actinine-3 est complètement absente chez environ 1,5 milliard de personnes dans le monde. Bien qu'ils possèdent toujours des fibres musculaires à contraction rapide, leurs muscles sont moins explosifs et sont plus denses en fibres à contraction lente, ce qui signifie qu'ils réussissent rarement dans les sports nécessitant force et explosivité, mais qu'ils réussissent dans les sports d'endurance, selon les auteurs de l'article. Bien qu'ils soient moins performants dans les mouvements anaérobies, ils peuvent utiliser l'énergie plus efficacement. Une mutation du gène codant pour l'α-actinine-3 a entraîné la perte de cette protéine chez les ancêtres des humains qui ont migré d'Afrique en Europe il y a 50 000 ans. Cette mutation génétique pourrait avoir aidé les ancêtres des Européens à faire face au climat plus froid en gaspillant moins d'énergie en frissonnant, et en s'appuyant plutôt sur la chaleur efficace de leur tonus. Les coureurs de fond pourraient s'en sortir mieux dans des conditions plus froides "[Ce génotype] tend à être observé moins fréquemment dans les groupes ethniques associés à des climats plus chauds - 1% chez les Kényans et les Nigérians, 11% chez les Éthiopiens, 18% chez les Caucasiens, 25% chez les Asiatiques", explique Dunn-Lewis. "Selon le modèle hors d'Afrique, cela suggère que ce polymorphisme génétique a augmenté lorsque les gens ont migré vers des climats plus frais." Les personnes dépourvues d'α-actinine-3 parviennent mieux à se réchauffer et, sur le plan énergétique, sont capables d'endurer un climat plus rude. Un autre aspect de notre génétique pourrait déterminer la façon dont nous gérons le froid : notre graisse. Tout comme nous avons deux grands types de fibres musculaires squelettiques, nous avons deux types de graisse - la graisse blanche et la graisse brune - dont l'un est important pour nous garder au chaud. Kristin Stanford, biologiste cellulaire, et ses coauteurs de l'université d'État de l'Ohio ont passé en revue les recherches publiées sur le rôle du tissu adipeux brun (graisse brune) dans la régulation de notre chaleur. La graisse brune est thermogénique, ce qui signifie que, comme nos fibres musculaires à contraction lente, elle nous réchauffe sans que nous ayons besoin de frissonner. Le simple fait d'être exposé au froid suffit à activer notre graisse brune, ce qui peut entraîner une perte de poids. Stanford suggère que cela pourrait être un domaine de recherche pour le traitement de l'obésité. Cependant, l'exercice physique semble avoir un effet contradictoire sur notre graisse brune. Il semble que l'exercice inhibe cette activité - peut-être parce que lorsque nous faisons de l'exercice, nous générons suffisamment de chaleur par d'autres mécanismes - bien que les auteurs soulignent que les recherches ne sont pas concluantes à ce stade. Bien que le froid puisse empêcher la combustion de la graisse brune et que nos muscles puissent avoir une vitesse de conduction nerveuse plus lente et de moins bonnes performances sportives, "en pratique, si une personne se réchauffe correctement... son corps se réchauffe assez facilement", déclare Dunn-Lewis. Ce n'est pas une raison pour ne pas faire de l'exercice dans le froid. "En fait, les meilleurs temps de marathon ont tendance à être réalisés par temps froid, car le froid aide à mieux dissiper la chaleur générée pendant l'exercice", dit-elle. "Sans le froid, le corps devrait rediriger des ressources au détriment de la performance musculaire pendant l'exercice d'endurance pour se débarrasser de la chaleur." Cependant, tous les athlètes de haut niveau ne s'en sortent pas mieux dans le froid. Le froid exacerbe l'asthme induit par l'exercice, qui touche plus de 35 % des athlètes olympiques d'hiver. L'air plus froid est moins humide, car la vapeur d'eau contenue dans l'air gèle. On pense que l'air sec déclenche une réaction inflammatoire dans les poumons et provoque une constriction des bronches. Il y a donc des raisons génétiques qui expliquent pourquoi certains d'entre nous sont plus difficiles que d'autres. Le léger avantage dont bénéficient certaines personnes porteuses de la mutation α-actinine-3 pourrait expliquer leur envie de se lever à l'aube pour nager en eau libre, alors que d'autres peinent à sortir de chez eux pour courir. Pour Matilda Hay, le lido public chauffé près de chez elle suffira pour l'instant.