Science & Sports (2012) 27, 111—114

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www.sciencedirect.com

NOTE BRÈVE

La baisse de la glycémie à l’exercice en plateau chezle diabétique insuliné est déterminée par la glycémiede départ et l’insulinémieTwo parameters statistically explain blood glucose decrease duringexercise at steady state in type 1 diabetics: Pre-exercise blood glucoseand insulinemia

J.-F. Bruna,b,∗, B. Martib, C. Fédoua,b, A. Farréc, E. Renardc, J. Placec,J. Merciera,b

a U1046, Inserm, université de Montpellier-1, université de Montpellier-2, 3400 Montpellier, Franceb Équipe d’exploration métabolique (CERAMM), département de physiologie clinique, 34295 Montpellier cedex 5, Francec Service d’endocrinologie, hôpital Lapeyronie, CHU de Montpellier, 34295 Montpellier cedex 5, France

Recu le 17 avril 2011 ; accepté le 20 septembre 2011Disponible sur Internet le 5 décembre 2011

MOTS CLÉSExercice ;Hypoglycémie ;Diabète de type 1 ;Insuline ;Oxydation desglucides

RésuméIntroduction. — Les hypoglycémies d’effort du diabétique insuliné demeurent difficiles à pré-dire. Nous avons voulu déterminer lors d’un exercice à plateau de 30 minutes, le rôle desniveaux glycémiques et insulinémiques de départ, ainsi que celui de l’oxydation des glucidesdéterminée par l’activité musculaire, dans la décroissance de la glycémie.Méthodes. — Vingt-trois diabétiques de type 1 (âge 22—67 ans, poids moyen : 68,6 ± 2,03 kg ;taille moyenne : 168 ± 1,45) traités par basal-bolus ou pompe à insuline ont réalisé un exerciceà plateau sur ergocycle à 50 % de leur Pmax (soit 30 à 120 watts) avec suivi de la glycémie, del’insulinémie libre et calorimétrie d’effort.Synthèse des faits. — La glycémie de départ G0 (comprise entre 1,11 et 4,22 g/L, soit enmoyenne 2,23 ± 0,95 g/L) baisse en moyenne de —0,95 ± 0,26 g/L, baisse retrouvée dans chez21 sujets (91 % des cas). L’oxydation des glucides est fortement corrélée au travail totaleffectué (en kJ) (r = 0,875 p < 0,001) mais ne prédit cependant pas l’évolution de la glycémie.L’évolution de la glycémie est corrélée négativement (et non positivement) à la glycémie ini-

tiale (r = —0,525 p < 0,01), de sorte que plus G0 est élevé plus la glycémie baisse. L’insulinémieau début du test est comprise entre 6 et 66 �U/mL et les sujets dont l’insulinémie était infé-rieur à 25 �U/ml ne baissaient leur glycémie que dans 67 % des cas (moyenne —0,51 ± 0,24),tandis que si l’insulinémie excède 25 �U/mL la glycémie baisse toujours, de 0,5 à 2,8 g/l

∗ Auteur correspondant.Adresse e-mail : j-brun@chu-montpellier.fr (J.-F. Brun).

0765-1597/$ – see front matter © 2011 Publié par Elsevier Masson SAS.doi:10.1016/j.scispo.2011.09.004

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(moyenne —1,7 ± 0,42). Une analyse multivariée montre que la glycémie de départ (r = —0,671)et l’insulinémie de départ (r = —0,524) sont deux variables contribuant de facon indépendanteà la baisse de la glycémie.Conclusion. — Ces données confirment que lors de ces exercices prolongés à plateau, l’oxydationdes glucides ne prédit pas la baisse de glycémie. Cette baisse de la glycémie est d’autant plusmarquée que la glycémie basale est élevée, et apparaît déterminée, en analyse multivariée,par le niveau d’insuline au début du test.© 2011 Publié par Elsevier Masson SAS.

KEYWORDSExercise;Hypoglycemia;Type-1 diabetes;Insulin;Carbohydrateoxidation

SummaryIntroduction. — Exercise hypoglycaemia in type-1 diabetics remains hard to predict, because theprecise mechanisms governing blood glucose changes during exercise in these patients remainincompletely understood. We previously demonstrated that a pre-exercise blood glucose valueG0 > 250 mg/dL does not mean as commonly believed that exercise will exacerbate hyperglyce-mia, and that the rate of carbohydrate oxidation at exercise (glucose pulse) does not predicthypoglycemia. In this study, we aimed at defining the role of insulin levels in this process.Methods. — Twenty-three type-1 diabetics (age 22—67 years, average weight: 68.6 ± 2.03 kg,average height: 168 ± 1.45) treated with basal-bolus or insulin pump underwent a steady stateexercise at 50% of theoretical maximal power output (30 to 120 watts) with monitoring of bloodglucose, free insulin and exercise calorimetry.Summary of facts. — Pre-exercise blood glucose G0 (ranging between 111 and 422 mg/dL, ave-raging 2.23 ± 0.95 g/L) decreased on average by —0.95 ± 0.26 g/L and this decrease occurred in21 subjects (91% of cases). This change in blood glucose is negatively correlated (not positively)to G0 (r = —0.525 P <0.01), so that the higher is G0, the deeper the blood glucose falls. Theoxidation of carbohydrates is strongly correlated to the total work performed (kJ) (r = 0.875P < 0.001) but does not predict changes in blood glucose. Insulin levels at the beginning of thetest ranges between 6 and 66 �U/mL. Subjects whose pre-exercise free insulin was less than25 U/mL lowered their blood glucose in 67% cases (mean -0.51 ± 0.24) while if preexercise freeinsulin exceeds 25 �U/mL glucose always decreases, from 0.5 to 2.8 g/L (mean —1.7 ± 0.42). Amultivariate analysis shows that preexercise blood glucose (r = —0,671 P = 0.0098) and preexer-cise free insulin (r = —0.524 P = 0.033) are two variables contributing independently to lowerblood glucose.Conclusion. — These data confirm that during prolonged steady state exercise, carbohydrateoxidation does not predict the decrease in blood glucose. This decrease is more pronouncedwhen basal blood glucose is high, challenging the common belief that G0 > 250 mg/dL counterin-dicates exercise in diabetics since it will exacerbate hyperglycemia. This decrease also appearsin multivariate analysis to be determined by free insulin levels at the beginning of exercise.© 2011 Published by Elsevier Masson SAS.

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Glucides (mg/min) = 4,585 VCO — 3,2255 VO

. Introduction

es hypoglycémies d’effort du diabétique insuliné sont unroblème fréquent, limitant chez ces patients la pratiqueu sport alors même que celui-ci leur est conseillé sur lelan médical. Malgré l’existence d’un certain nombre deonseils traditionnels visant à en prévenir l’apparition, ellesemeurent difficiles à prédire. Nous pensons que les méca-ismes précis qui déterminent l’évolution de la glycémie

l’effort chez ces patients restent en fait insuffisammentéfinis. Nous avons précédemment montré [1] l’absence deien fondé de deux mythes : le fait qu’une glycémie avantxercice excédant 2,5 g/L doit contre-indiquer l’exercicear dans ce cas l’exercice exacerberait l’hyperglycémie [2] ;t celui que l’oxydation des glucides (« glucose pulse » [3]),rédit l’hypoglycémie (Fig. 1).

Ce travail vise à préciser ces données et à définir le rôle

es niveaux d’insulinémie, information qui manquait dansotre travail précédent.

. Patients et méthode

près consentement éclairé, 23 diabétiques de type 1 (âge2—67 ans, poids moyen : 68,6 ± 2,03 kg ; taille moyenne :68 ± 1,45) traités par basal-bolus ou pompe à insulinent réalisé, deux heures précisément après un petit déjeu-er standardisé, un exercice à plateau sur ergocycle. Cetxercice était effectué à 50 % de leur puissance maximalehéorique selon les formules prédictives de Wasserman (soit0 à 120 watts) avec suivi de la glycémie, de l’insulinémieibre et calorimétrie d’effort. La calorimétrie d’effort estéalisée lors du palier d’exercice à état stable. À cinq, dix,0 et 30 minutes on relève sur quatre minutes les valeursoyennées de VO2 et de VCO2. À partir de ces valeurs, nouséterminons la part respective d’oxydation des glucides etes lipides en appliquant la théorie de la calorimétrie indi-ecte qui utilise les formules suivantes [4] :

2 2

Lipides (mg/min) = —1,7012 VCO2 + 1,6946 VO2

Glycémie à l’effort chez le diabétique insuliné

r=-0,52 5 p<0,01

-300-250-200-150-100-50050100

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glycémie de départ mg/dl

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Figure 1 Principales corrélations observées lors de l’étude.En haut : corrélation entre la quantité de glucides oxydés sur45 minutes et l’abaissement de la glycémie lors de l’exerciceà plateau ; en bas : corrélation négative entre la glycémie dedépart et l’abaissement de la glycémie lors de l’exercice à

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4

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edecegd(admie. C’est au contraire lors que la glycémie est inférieureà 2,5 g/L que cet exercice la fait, modérément, monter.

plateau.

3. Résultats

La glycémie de départ G0 (comprise entre 1,11 et 4,22 g/L,soit en moyenne 2,23 ± 0,95 g/L) baisse en moyenne de—0,95 ± 0,26 g/L, baisse retrouvée chez 21 sujets (91 % descas).

L’évolution de la glycémie est corrélée négative-ment (et non positivement) à la glycémie de départ(r = —0,525 p < 0,01), de sorte que plus G0 est élevé plus laglycémie baisse (Fig. 1).

L’oxydation des glucides est fortement corrélée au tra-vail total effectué (en kJ) (r = 0,875 p < 0,001) mais ne préditcependant pas l’évolution de la glycémie à laquelle elle esttotalement décorrélée (Fig. 1).

L’insulinémie au début du test est comprise entre 6 et66 �U/ml et les sujets dont l’insulinémie était inférieurà25 �U/mL ne baissaient leur glycémie que dans 67 % des cas(moyenne —0,51 ± 0,24) tandis que si l’insulinémie excède25 �U/mL la glycémie baisse toujours, de 0,5 à 2,8 g/L(moyenne —1,7 ± 0,42).

Une analyse multivariée montre que la glycémie dedépart (r = —0,684) et l’insulinémie de départ (r = —0,591)

Td

Tableau 1 Analyse de régression multiple pas à pas sélectionnant

Variables du modèle Coefficient r

Constante 167,222

Glycémie basale —0,796 —0,671

Insuline basale —2,953 —0,524

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ont deux variables contribuant de facon indépendante à laaisse de la glycémie (Tableau 1).

. Discussion

os résultats confirment donc que ces exercices prolongés plateau de puissance moyenne sont bien un modèle stan-ardisé d’exercice hypoglycémiant, faisant baisser dans 91 %es cas la glycémie, qui baisse en moyenne de 0,95 g/l. Deuxéterminants majeurs de cette diminution de la glycémieont mis en évidence : la glycémie basale et l’insulinémie auébut du test, avec une valeur seuil à 25 �U/mL qui se des-ine, au-dessus de laquelle cet exercice sera constammentypoglycémiant.

Ce travail s’inscrit dans la perspective de développer unexploration à l’effort adaptée aux diabétiques insulinés etermettant de conseiller ces patients dans la pratique duport. Il complète donc notre précédent travail qui montraitue lors de ces exercices prolongés à plateau l’oxydationes glucides ne prédit pas la baisse de glycémie, et queette baisse de la glycémie est d’autant plus marquée quea glycémie basale est élevée.

Il se confirme donc bien que le « glucose pulse »débit d’oxydation des glucides déterminé par l’activitéusculaire) [3] n’est pas un prédicteur de la baisse de la

lycémie. Cette observation souligne l’importance majeuree la production hépatique de glucose dans le contrôle dea glycémie à l’exercice chez les diabétiques. Il est logiquee penser qu’au niveau du bilan global des flux d’hydratese carbone, cette oxydation des glucides par le muscleoue un rôle quantitativement important et détermine unextraction accrue de glucides du courant sanguin, mais visi-lement, au cours d’un test de 30 min à 50 % de la Pmax,elle-ci est totalement masquée par un apport de glucoseui est selon toute logique de provenance hépatique. De laorte, le travail effectué ne permet aucunement de prédirea décroissance de la glycémie.

Nous confirmons aussi que le niveau glycémique de départst le déterminant majeur, comme déjà observé précé-emment, de cette décroissance de la glycémie, ce quist un peu paradoxal si l’on considère le précepte trèslassique selon lequel, au-delà de 2,5 g/L, un exercicest forcément hyperglycémiant et détériorera l’équilibrelycémique. Visiblement, si c’est un exercice prolongée puissance moyenne hors de tout contexte « stressant »compétition. . .), la glycémie baisse, et cela reste vrai bienu-dessus de 2,5 g/L puisque des valeurs de 2,5 à 4,22 g/Le glycémie de départ déterminent une baisse de la glycé-

out cela ne doit pas, bien sur, faire renoncer à la pru-ence lorsqu’un diabétique entreprend une activité sportive

les deux déterminants de la baisse de glycémie à l’exercice.

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n condition d’hyperglycémie, mais le dogme du seuil de,5 g/L est à l’évidence très fortement relativisé.

Enfin, l’élément nouveau est que cette décroissance gly-émique est déterminée, en analyse multivariée, par leiveau d’insuline au début du test. Cette donnée est trèsogique et était attendue. Cependant, cette corrélation estoins forte que celle de la décroissance glycémique avec la

lycémie de départ. L’insulinémie en analyse univariée nerésente qu’une tendance non significative (r = —0,337) à laorrélation avec la décroissance glycémique. L’insulinémiee départ et la glycémie de départ présentant une tendance

la corrélation négative (r = —0,278) une analyse de régres-ion partielle, si l’on neutralise la variable « glycémie deépart », aboutit à une meilleure corrélation (r = —0,591)ntre l’insulinémie de départ et la décroissance glycémique.

. Conclusion

es données confirment que lors d’un exercice prolongé àlateau d’intensité égale à 50 % de la puissance maximalehéorique, l’oxydation des glucides ne prédit pas la baisse delycémie. Cette baisse de la glycémie s’avère d’autant plusarquée que la glycémie basale est élevée, ce qui confirmeue le seuil théorique de contre-indication de l’exercice au-essus de 2,5 g/L est un concept plutôt théorique qui ne doit

as être pris au pied de la lettre (même s’il a le mérite’inciter à une certaine prudence toujours utile). Cetteaisse apparaît déterminée, en analyse multivariée, par leiveau d’insuline au début du test, ce qui était logiquement

[

J.-F. Brun et al.

ttendu. Le dosage de l’insulinémie thérapeutique dans leT1 n’étant pas couramment effectué, la suite logique dee travail consistera à élaborer des algorithmes basés sur lechéma insulinique pour prédire l’effet de l’insuline injectéeur l’évolution de la glycémie.

éclaration d’intérêts

es auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts enelation avec cet article.

éférences

1] Brun JF, Traverso M, Fédou C, Renard E, Mercier J. Deux mythesconcernant l’exercice chez le diabétique de type 1 : le seuilhyperglycémique de 2, 5 g/L de contre-indication à l’effort et le« glucose pulse ». (Reassessing two myths about exercise in type1 diabetics : the hyperglycemic threshold at 250 mg/dL coun-terindicating exercise, and the ‘‘glucose pulse’’.). Sci Sports2009;24:108—10.

2] Iafusco D. Diet and physical activity in patients with type1 diabetes. Acta Biomed 2006;77(Suppl. 1):41—6.

3] Francescato MP, Cattin L, Geat M, Tosoratti E, Lazzer S, NoaccoC, et al. Glucose Pulse: a simple method to estimate the amountof glucose oxidized during exercise in type 1 diabetic patients.Diabetes Care 2005;28:2028—30.

4] Brun JF, Romain AJ, Mercier J. Maximal lipid oxidationduring exercise (Lipoxmax): from physiological measurementsto clinical applications. Facts and uncertainties. Sci Sports2011;26(2):57—71.