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Acide lactique

Acide lactique

Formule linéaire

C3H6O3

Synonymes

Acide 2-hydroxypropanoïque, acide 2-hydroxypropionique

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L'acide lactique est un acide organique et une molécule chirale composée de deux isomères optiques, l'acide L-lactique et l'acide D-lactique. Chez les mammifères, la base conjuguée de l'acide lactique, le lactate, est produite à partir du pyruvate par fermentation du glucose et est un sous-produit d'un processus appelé glycolyse1. Il est produit dans plusieurs organes, notamment les muscles squelettiques, l'intestin, le cerveau, la peau et les globules rouges. Au cours d'un exercice anaérobie, la majeure partie du lactate est produite dans les muscles squelettiques et l'intestin2. À l'inverse, l'organisme peut être exposé à l'acide D-lactique par le biais d'aliments contaminés ou du microbiote au cours de certaines maladies.

Le lactate a fait l'objet d'une attention considérable en raison de son rôle dans la régulation du métabolisme du glucose, le maintien de l'homéostasie redox et la modulation du métabolisme des acides gras. L'acidose lactique (trop d'acide lactique dans le sang) est une conséquence potentielle d'un exercice physique intense et, par conséquent, le coupable des courbatures. Toutefois, l'accumulation d'acide lactique peut également être due à plusieurs maladies et troubles, notamment le diabète, le cancer, les maladies du foie ou l'insuffisance cardiaque3.

Lorsque les conditions aérobies ne sont pas réunies pour la production d'énergie, la glycolyse est nécessaire pour la dégradation du glucose. Alors que le lactate a eu la mauvaise réputation d'être un déchet, des recherches récentes ont suggéré qu'il participe activement au métabolisme du glucose et constitue une source d'énergie supplémentaire lorsque le taux de sucre dans le sang est bas4. De nouvelles recherches ont démontré que le lactate et l'acide lactique jouent un rôle important dans la physiologie des mammifères et qu'ils interviennent dans plusieurs problèmes de santé.

Acide lactique et santé métabolique

Les troubles métaboliques tels que l'obésité et le diabète de type 2 ont un impact profond sur le métabolisme du glucose. Compte tenu du lien étroit entre la régulation du glucose et le lactate, il n'est pas surprenant que ces troubles métaboliques aient également un effet important sur l'homéostasie du lactate. Les premières études ont démontré que les personnes obèses présentaient des taux de lactate basaux plus élevés5, qui ont depuis été associés à la résistance à l'insuline6. Des données plus récentes ont démontré que des niveaux élevés de lactate déclenchent des voies moléculaires liées à l'inflammation dans les tissus adipeux, augmentant les cytokines pro-inflammatoires circulantes qui, à leur tour, entraînent une résistance à l'insuline dans les organes périphériques7.

Acide lactique et exercice

Le lactate et l'acide lactique étaient autrefois considérés comme des composés nocifs associés aux courbatures après un exercice intense, tel que l'entraînement par intervalles de haute intensité (HIIT). Cependant, des recherches récentes suggèrent que le lactate joue un rôle plus complexe dans la régulation de l'intersection entre le métabolisme énergétique, la santé métabolique et l'activité physique. Par exemple, une étude a examiné les effets de l'entraînement au sprint sur le métabolisme énergétique des diabétiques de type 1. Les résultats ont révélé que si les diabétiques de type 1 présentent des niveaux de lactate plus élevés avant l'exercice, ces individus ont montré des réponses de contre-régulation appropriées à la déstabilisation métabolique (par exemple, baisse du lactate, diminution de la dégradation de l'ATP, diminution des taux glycolytiques). Ainsi, malgré un contrôle métabolique déficient chez les diabétiques de type 1, l'exercice de haute intensité peut améliorer la capacité oxydative du muscle squelettique8.

D'autres études ont démontré que le lactate n'est pas seulement une source d'énergie importante pour divers types de cellules, mais qu'il peut également participer à la régénération des fibres musculaires. Par exemple, il augmente non seulement l'expression des gènes impliqués dans la régénération des mitochondries9, mais aussi les cellules proliférantes et les myotubes dans les muscles10. Dans l'ensemble, le lactate semble avoir des effets à la fois bénéfiques et néfastes, et ces résultats dépendent largement des conditions de santé et de l'état physiologique.

Acide lactique, microbiome intestinal et intestin

Au-delà du muscle squelettique, le lactate peut également être produit par le microbiome intestinal. Le microbiome intestinal se compose de bactéries saines et nocives, et nombre de ces bactéries produisent des métabolites qui ont des effets généraux sur l'organisme. L'intestin contient également des bactéries capables de produire du lactate (par exemple, Lactobacillus et Bifidobacterium). Grâce à d'autres microbes intestinaux, le lactate peut être converti en une variété d'acides gras à chaîne courte (AGCC) qui sont essentiels au maintien du métabolisme énergétique11.

L'effet bénéfique des bactéries productrices d'acide lactique a été étudié chez des personnes souffrant de problèmes intestinaux (par exemple, constipation et diarrhée). Il est intéressant de noter qu'une supplémentation en yaourt fabriqué à partir de bactéries lactiques d'origine végétale a entraîné une diminution du cholestérol à lipoprotéines de basse densité, une amélioration de la santé intestinale et une amélioration de la fonction hépatique12. D'autres ont démontré que le lactate et les AGCS (par exemple, le butyrate) confèrent ces effets bénéfiques en diminuant les réponses pro-inflammatoires dans les cellules épithéliales intestinales et les cellules myéloïdes13.

L'acide lactique et le foie

En tant qu'élément essentiel de la régulation du glucose, le lactate a également un impact sur la fonction et la santé du foie. Lorsque les muscles libèrent du lactate, celui-ci est acheminé avec le pyruvate vers le foie pour la glucogenèse14. Les personnes souffrant de lésions hépatiques développent souvent une acidose lactique qui finit par avoir des effets néfastes sur le corps humain.

Le foie est l'organe clé pour l'élimination du lactate, et la recherche a démontré que les foies malades n'éliminent pas efficacement le lactate15. Il en résulte des niveaux élevés d'acide lactique qui conduisent finalement à une septicémie, à une hémorragie gastro-intestinale et à une insuffisance hépatique16. Il est intéressant de noter que d'autres rapports impliquant un entraînement de résistance par intervalles de haute intensité chez la souris ont démontré que ce type d'exercice intensif améliore la glycogénèse en augmentant la clairance du lactate et le seuil de lactate17.

Acide lactique et système cardiovasculaire

Il a été démontré que les taux de lactate et l'acidose lactique sont des marqueurs efficaces de la santé cardiovasculaire et des indicateurs de complications après une chirurgie cardiaque. Par exemple, des rapports ont montré que des niveaux élevés de lactate chez les patients après une chirurgie cardiaque étaient significativement associés à des résultats néfastes, ce qui suggère que le lactate sanguin pourrait être un marqueur utile pour le suivi de l'état post-chirurgie cardiaque18. En outre, d'autres ont démontré que l'augmentation de la clairance du lactate est associée à une diminution de la mortalité précoce chez les patients ayant subi un arrêt cardiaque19.

Acide lactique et neurosciences

Le lactate est également important pour le maintien du métabolisme énergétique au sein du système nerveux central (SNC). Ceci est particulièrement évident en cas d'ischémie cérébrale, un mécanisme majeur qui se produit lors d'une lésion cérébrale. Lorsque le cerveau est endommagé, le manque d'oxygène induit une glycolyse considérable, ce qui entraîne l'accumulation de lactate et l'acidose lactique20. L'acidose lactique dans le SNC entraîne finalement un gonflement et la mort des neurones21.

Il est important de noter que le lactate joue un rôle protecteur dans le SNC. Les astrocytes, un type de cellule important dans le cerveau, convertissent le glycogène en lactate et le transfèrent aux neurones voisins. Cela permet aux neurones de retarder l'épuisement de l'ATP pendant les périodes d'exercice intense ou d'hypoglycémie22. À l'instar du rôle du lactate dans d'autres organes, l'homéostasie du lactate dans le cerveau est essentielle au maintien d'un métabolisme énergétique régulier, et l'excès de lactate finit par avoir des effets néfastes.

Acide lactique et développement de médicaments

L'acidité de l'acide lactique (pH 4,2) a été utilisée pour maintenir un environnement acide dans les produits pharmaceutiques. Il s'agit notamment de l'un des ingrédients actifs du Phexxi(R), un contraceptif non hormonal approuvé par la FDA. Les essais de phase III du Phexxi ont démontré qu'il était sûr et efficace (taux de grossesse de %4,1-13,65), et des essais de phase III sont en cours pour évaluer son efficacité dans le traitement des maladies sexuellement transmissibles23.

Acide lactique et cosmétiques

L'acide poly-L-lactique (PLLA) est un polymère biocompatible dérivé de l'acide lactique. Il a fait l'objet d'applications considérables dans le domaine des cosmétiques et des soins de la peau, en particulier pour corriger la perte de volume associée au vieillissement, et il est approuvé par la FDA pour la lipoatrophie faciale associée au VIH. Chez les patients infectés par le VIH, le PLLA est sûr et a des effets durables, bien que certains effets secondaires incluent la formation de nodules et d'hématomes24. Pour les soins cosmétiques de la peau, des rapports sur des participants séronégatifs ont indiqué une excellente correction du volume avec une faible formation de nodules25.

L'acide lactique dans la recherche

En août 2023, il y a plus de 300 000 citations pour "acide lactique" et "lactate" dans des publications de recherche (à l'exclusion des livres et des documents) sur Pubmed. Le nombre considérable de publications établissant un lien entre ce métabolite et un large éventail de fonctions physiologiques (dont plusieurs sont abordées ici) suggère que tout programme de recherche cherchant à mieux comprendre la santé métabolique, gastro-intestinale et neurologique peut bénéficier d'une analyse quantitative de l'acide lactique ou du lactate. Compte tenu des nombreux effets de l'acide lactique et du lactate sur le corps humain, la recherche préclinique peut également bénéficier de la quantification de l'acide lactique pour une compréhension globale des biomarqueurs, du diagnostic et du suivi des maladies.

Références

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  2. Wishart, DS, Guo, A, Oler, E, et al. HMDB 5.0 : the Human Metabolome Database for 2022. Nucleic Acids Res 2022 ;(50):D622-D631.
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