La L-citrulline et les performances musculaires : ce que révèle une étude sur le muscle squelettique concernant l'endurance à l'effort

La L-citrulline est un acide aminé non essentiel qui s'impose de plus en plus comme une alternative à la L-arginine pour stimuler la production d'oxyde nitrique — avec un véritable avantage biochimique : contrairement à l'arginine administrée par voie orale, qui est fortement dégradée par le métabolisme de premier passage dans l'intestin et le foie avant de pouvoir agir, la citrulline contourne ce goulot d'étranglement et est convertie en arginine au niveau systémique, ce qui en rend une plus grande quantité disponible pour augmenter effectivement les taux d'oxyde nitrique. Une étude publiée en 2018 dans la revue *Molecular Nutrition & Food Research* a examiné le mécanisme à l'origine de l'effet de la citrulline sur les performances physiques, tant chez des animaux vivants que sur des cellules musculaires en culture.

Pourquoi la citrulline a-t-elle un avantage sur l’arginine ?

La citrulline est insipide, inodore et non hygroscopique (elle n’absorbe pas l’eau présente dans l’air), ce qui lui confère des avantages pratiques en termes de manipulation et d’appétence — l’arginine, en revanche, a tendance à être extrêmement amère et très hygroscopique. Plus important encore, plusieurs études ont montré que la supplémentation en citrulline améliore plus efficacement les performances physiques que l’arginine elle-même, bien que le mécanisme exact à l’origine de cet effet sur les muscles squelettiques n’ait pas été entièrement élucidé avant cette étude.

Conception de l’étude

Des souris ont reçu quotidiennement par voie orale une supplémentation en citrulline (250 mg/kg) pendant 15 jours, tout en effectuant un exercice de nage avec charge tous les deux jours ; le poids musculaire, les marqueurs sanguins et l’expression génique ont ensuite été mesurés. Une série d’expériences parallèles a consisté à traiter directement des cellules musculaires de souris en culture (myotubes C2C12) avec de la citrulline afin d’isoler le mécanisme cellulaire.

Effets de la citrulline sur le tissu musculaire

Augmentation de la masse musculaire

Les souris ayant reçu un supplément de citrulline présentaient une masse musculaire du gastrocnémien et du biceps fémoral significativement plus élevée que les souris témoins, même si le poids corporel global des deux groupes ne présentait pas de différence significative — l’effet était spécifique au tissu musculaire et ne correspondait pas à une prise de poids générale.

Meilleure réponse métabolique à l’effort

Après l’effort, le groupe ayant reçu de la citrulline présentait des taux de lactate sanguin plus faibles et des taux de glucose sanguin plus élevés que le groupe témoin — un profil compatible avec un métabolisme énergétique plus efficace pendant l’effort, puisque l’accumulation de lactate est un marqueur de l’activation de la voie anaérobie induisant la fatigue.

Le mécanisme du PGC-1α

Principale conclusion : la supplémentation en citrulline a entraîné une régulation à la hausse significative de l’expression de la PGC-1α — une protéine régulatrice clé de la biogenèse mitochondriale, du métabolisme oxydatif et de la croissance musculaire — tant au niveau génétique qu’au niveau protéique, dans le gastrocnémien et le biceps fémoral. Cette régulation à la hausse s’est accompagnée d’une expression accrue du VEGFα et de l’IGF-1, deux facteurs importants respectivement pour l’angiogenèse (formation de nouveaux vaisseaux sanguins) et la croissance musculaire, tous deux régulés par le PGC-1α.

Confirmation du lien avec l’oxyde nitrique

Lors des expériences en culture cellulaire, la citrulline a augmenté l’expression de la PGC-1α dans les cellules musculaires de manière dose-dépendante ; or, lorsque les chercheurs ont ajouté un inhibiteur de la synthase de l’oxyde nitrique (bloquant la production de NO), l’augmentation de la PGC-1α induite par la citrulline a été supprimée. Cela confirme que l’effet de la citrulline sur le PGC-1α s’exerce bel et bien par le biais d’une production accrue d’oxyde nitrique, et non par une voie sans rapport avec celui-ci.

Conclusion

Cette étude retrace un mécanisme complet — de la supplémentation en citrulline à l’augmentation de la production d’oxyde nitrique, en passant par la régulation à la hausse de PGC-1α, jusqu’à une augmentation mesurable de la masse musculaire et une amélioration du métabolisme à l’effort — dans un modèle animal contrôlé. Les souris ayant reçu une supplémentation en citrulline ont également nagé plus longtemps avant l’épuisement que les souris témoins, bien que cette différence spécifique n’ait pas atteint le seuil de signification statistique compte tenu de la taille de l’échantillon de cette étude. Les auteurs précisent que ces travaux mécanistiques, menés sur des souris et des cellules musculaires, doivent encore être confirmés par des essais cliniques chez l’homme.

Références
[1] Villareal, M.O. ; Matsukawa, T. ; Isoda, H. « L-Citrulline Supplementation-Increased Skeletal Muscle PGC-1α Expression Is Associated with Exercise Performance and Increased Skeletal Muscle Weight. » Mol. Nutr. Food Res. 2018, 62, 1701043. https://doi.org/10.1002/mnfr.201701043