Parmi les trois acides aminés à chaîne ramifiée — la leucine, l’isoleucine et la valine —, la leucine et l’isoleucine ont fait l’objet d’études assez approfondies concernant leur rôle dans la synthèse des protéines musculaires et la régulation mitochondriale. La valine a, en comparaison, fait l’objet de peu d’attention spécifique, bien qu’elle soit tout aussi répandue. Une étude publiée en 2024 dans la revue *Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry* s’est donné pour objectif de combler cette lacune en examinant l’effet direct de la valine sur la fonction mitochondriale et le stress oxydatif dans les cellules musculaires.
Pourquoi les mitochondries sont-elles importantes dans ce contexte ?
Les mitochondries produisent l'ATP qui alimente la quasi-totalité des processus cellulaires ; elles jouent également un rôle central dans l'oxydation des acides gras, la survie cellulaire et l'apoptose. Le dysfonctionnement mitochondrial est lié au stress oxydatif et aux lésions cellulaires dans un large éventail de maladies métaboliques — et dans le muscle squelettique en particulier, une production excessive d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) peut déclencher des signaux de lésions musculaires. Comprendre ce qui favorise un bon fonctionnement mitochondrial dans les cellules musculaires est directement pertinent pour la santé musculaire, et ne constitue pas seulement une curiosité biochimique en aval.
Résultats de l’étude
La valine a augmenté la biogenèse mitochondriale
Le traitement à la valine a induit une régulation à la hausse de l’expression de PGC-1α et PGC-1β — les principaux régulateurs transcriptionnels de la biogenèse mitochondriale (le processus de création de nouvelles mitochondries saines) — ainsi que des gènes associés (mitofusine-1, mitofusine-2, Fis1) qui régissent la dynamique et le fonctionnement mitochondriaux.
La valine a augmenté le rendement mitochondrial réel
Grâce à la respirométrie haute résolution, le traitement à la valine a considérablement augmenté le taux de consommation d’oxygène au niveau de la respiration basale, de la capacité respiratoire maximale et de la capacité respiratoire de réserve — des mesures fonctionnelles réelles du travail de production d’énergie que les mitochondries sont capables d’accomplir, et non pas seulement des changements au niveau de l’expression génique. La production totale d’ATP a également augmenté de manière significative sous traitement à la valine, notamment par le biais de la phosphorylation oxydative (la principale voie de production d’énergie des mitochondries) plutôt que par la glycolyse.
La valine a protégé contre les dommages liés au stress oxydatif
Lorsque les cellules musculaires ont été exposées au peroxyde d’hydrogène (H₂O₂) pour induire un stress oxydatif, le prétraitement à la valine a considérablement réduit l’augmentation des espèces réactives de l’oxygène (ERO) qui en a résulté : les cellules traitées uniquement au H₂O₂ présentaient un taux d’ERO de 55,6 %, tandis que celui des cellules prétraitées à la valine avant l’exposition au H₂O₂ est tombé à 28,8 %, soit environ la moitié. La valine a également bloqué l’augmentation induite par le H₂O₂ du 4-HNE, un marqueur des dommages oxydatifs subis par les membranes cellulaires, et a rétabli la production d’ATP que le H₂O₂ avait inhibée.
Un rôle distinct de celui de la leucine et de l’isoleucine
Les chercheurs soulignent qu’il s’agit de l’une des premières études à isoler spécifiquement l’effet de la valine sur la fonction mitochondriale, indépendamment des autres BCAA — la plupart des recherches antérieures sur les BCAA se sont concentrées sur la leucine et l’isoleucine, ou ont testé les trois acides aminés ensemble. Il est à noter que, contrairement à la leucine et à l’isoleucine, la valine n’a pas semblé, dans cette étude, aggraver la sensibilité à l’insuline, une préoccupation qui a été soulevée concernant la supplémentation en BCAA en général dans certains contextes de recherche.
Conclusion
Cette étude in vitro met en évidence un mécanisme clair et à plusieurs volets propre à la valine : elle stimule la biogenèse mitochondriale, augmente la capacité respiratoire réelle de production d’ATP et protège de manière significative les cellules musculaires contre les dommages liés au stress oxydatif lorsqu’ils surviennent. En tant qu’étude in vitro, elle établit ce mécanisme de manière convaincante, mais ne confirme pas en soi le même effet dans le tissu musculaire vivant — les auteurs la présentent comme un argument en faveur du rôle spécifique, jusqu’alors peu étudié, de la valine dans la protection mitochondriale.
Références
[1] Sharma, S. ; Zhang, X. ; Azhar, G. ; Patyal, P. ; Verma, A. ; KC, G. ; Wei, J.Y. « La valine améliore la fonction mitochondriale et protège contre le stress oxydatif. » Biosci. Biotechnol. Biochem. 2024, 88, 168–176. https://doi.org/10.1093/bbb/zbad169
