Un régime cétogène améliore l’adaptation à l’exercice aérobie et favorise le remodelage mitochondrial musculaire chez des souris mâles hyperglycémiques

Pourquoi glycémie et exercice ne font pas toujours bon ménage

On dit souvent aux personnes ayant un taux de sucre élevé que l’exercice aérobie améliorera leur forme et protégera leur cœur. Pourtant, beaucoup constatent que, même en s’entraînant régulièrement, leur endurance et leur « capacité moteur » ne s’améliorent pas autant qu’on l’attendrait. Cette étude chez la souris explore une hypothèse audacieuse : un régime très pauvre en glucides et riche en graisses, dit cétogène, pourrait-il aider l’organisme à mieux répondre à l’entraînement aérobie lorsque la glycémie est chroniquement élevée ?

Glycémie élevée, gains de forme réduits

En cas de diabète ou de prédiabète, l’organisme baigne dans un excès de glucose. Des travaux antérieurs ont montré que, dans ce contexte, la réponse normale à l’entraînement aérobie est atténuée : la consommation d’oxygène maximale (VO2peak), indicateur solide de santé et de longévité, progresse à peine malgré des séances régulières. Les chercheurs ont utilisé des souris mâles présentant une hyperglycémie modérée, obtenue par un médicament qui endommage partiellement les cellules productrices d’insuline sans provoquer de maladie grave. Ces animaux imitent des personnes dont la glycémie est élevée mais qui peuvent rester actives. La question clé était de savoir si un changement d’alimentation — sans ajout de médicaments — pouvait restaurer leur capacité à gagner en forme aérobie grâce à l’entraînement.

Histoire de deux régimes

Après induction de l’hyperglycémie, l’équipe a réparti les souris en deux groupes alimentaires. Un groupe est resté sur une alimentation standard riche en glucides, qui maintenait leur glucose élevé. L’autre groupe est passé à un régime cétogène : environ 90 % des calories provenant des graisses, presque pas de glucides, le reste en protéines. En moins d’une semaine, le régime cétogène a fait redescendre la glycémie dans la fourchette normale et a augmenté les corps cétoniques, carburants alternatifs dérivés des graisses. Fait important, cette baisse de glucose s’est produite alors que les taux d’insuline restaient bas et que les souris gardaient une mauvaise tolérance à une charge de sucre aiguë, ce qui montre que c’est bien le régime, et non un apport d’insuline supplémentaire, qui était responsable de l’effet.

Entraîner un organisme hyperglycémique

Puis, pour chaque régime, des souris sont restées sédentaires ou ont suivi un entraînement en courant volontairement dans des roues pendant huit semaines. Tous les groupes d’entraînement ont parcouru des distances similaires, de sorte que toute différence de résultat reflétait la physiologie et non l’effort fourni. L’exercice, comme prévu, a amélioré plusieurs marqueurs de santé dans chaque groupe : la composition corporelle a évolué vers plus de masse maigre et le contrôle glycémique s’est quelque peu amélioré globalement. Mais lorsque les chercheurs ont mesuré le VO2peak sur tapis roulant, un schéma frappant est apparu. Les souris hyperglycémiques nourries avec l’alimentation standard n’ont montré que de faibles gains de VO2peak avec l’entraînement. En revanche, les souris hyperglycémiques sous régime cétogène ont retrouvé des améliorations robustes du VO2peak, atteignant ou dépassant les niveaux des témoins normoglycémiques. Curieusement, leur temps réel jusqu’à l’épuisement n’a pas augmenté autant, suggérant que la forme physiologique et la performance peuvent être dissociées selon la disponibilité des carburants.

Comment les muscles se remodèlent avec un carburant cétogène

Pour comprendre pourquoi le régime cétogène modifiait la réponse à l’entraînement, l’équipe a disséqué les tissus musculaires et examiné leur chimie et leur structure. Chez les souris alimentées en cétogène, les muscles brûlaient beaucoup plus de graisses et beaucoup moins de glucose, au repos comme pendant l’exercice. Les niveaux de protéines qui transportent les acides gras dans les cellules musculaires et jusqu’aux mitochondries ont fortement augmenté, tandis que les protéines impliquées dans la captation et la dégradation du glucose ont diminué. Au microscope électronique, les muscles des souris cétogènes présentaient des mitochondries plus nombreuses et plus volumineuses — les organites qui transforment l’oxygène et le carburant en énergie — ainsi que des signes d’une augmentation de la mitophagie et de la fusion, processus qui recyclent et restructurent ces centrales. De façon cruciale, combiné à l’exercice, le régime cétogène a restauré deux caractéristiques des muscles hautement aérobies qui étaient atténuées par l’hyperglycémie : une proportion plus élevée de fibres lentes oxydatives et un réseau plus dense de minuscules vaisseaux sanguins (capillaires). Ces deux traits corrélaient fortement avec le VO2peak, ce qui suggère qu’ils font le lien entre alimentation, entraînement et condition physique.

Qui pourrait en bénéficier — et comment

Les chercheurs ont aussi testé le régime cétogène sur des souris à glycémie normale. Chez ces animaux, le régime a tout de même orienté le muscle vers l’utilisation des graisses et a légèrement augmenté le VO2peak chez les souris sédentaires, mais il n’a pas amplifié les gains supplémentaires d’entraînement. Ce contraste suggère que le bénéfice majeur du cétogène apparaît lorsqu’il corrige un problème — une hyperglycémie chronique — qui empêche autrement l’organisme de s’adapter à l’exercice. Parallèlement, les souris cétogènes avaient des réserves de glycogène musculaire et hépatique plus faibles et ne réussissaient pas aussi bien les tests d’endurance sauf si des glucides étaient réintroduits brièvement, indiquant qu’une approche strictement cétogène peut limiter la performance le jour de l’effort malgré une capacité aérobie de fond améliorée.

Que cela signifie pour les personnes ayant une glycémie élevée

Pour le grand public, la conclusion est que, dans ce modèle murin, un régime cétogène strict a transformé l’hyperglycémie d’un obstacle en un problème résolu pour l’entraînement aérobie. En normalisant la glycémie, en augmentant les cétones et en remodelant le muscle pour qu’il brûle efficacement les graisses et accepte un meilleur flux sanguin, le régime a permis à l’exercice de faire ce qu’il sait faire de mieux : construire un système cardio-respiratoire plus fort et plus endurant. Ces résultats ne prouvent pas que toutes les personnes atteintes de diabète ou de prédiabète devraient adopter un régime cétogène — des études chez l’humain, la sécurité à long terme et les préférences individuelles sont essentielles. Mais les travaux mettent en évidence un principe important : lorsque la glycémie est chroniquement élevée, adapter l’alimentation pour abaisser le glucose peut être essentiel pour obtenir tous les bénéfices de santé et de forme offerts par l’exercice aérobie.

Citation: Pattamaprapanont, P., Nava, R.C., Grover, R. et al. A ketogenic diet enhances aerobic exercise adaptation and promotes muscle mitochondrial remodeling in hyperglycemic male mice. Nat Commun 17, 1656 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69349-5

Mots-clés: régime cétogène, exercice aérobie, hyperglycémie, muscle squelettique, VO2peak