Estelle Peyen hydratation

SPORT : HYDRATATION ET MINERAUX

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1.TENEUR ET RÔLE DE L’EAU DANS L’ORGANISME

L’eau est le nutriment essentiel pour l’être humain. Il lui est possible de survivre 1 à 2 mois sans manger mais pas plus de 7 jours sans boire ! L’intégralité des réactions chimiques du corps humain se produit en milieu aqueux.

L’eau est le principal constituant du corps humain puisqu’elle représente près de 70% (voire davantage) du poids corporel d’un individu. Par ailleurs, la teneur en eau dans nos différents organes est variable :

–          Plasma sanguin :                             90%

–          Sang :                                                   81-83%

–          Reins :                                                  81-82%

–          Cœur                                                    79%

–          Poumons :                                         78%

–          Cerveau :                                            75-76%

–          Muscle :                                              75%

–          Intestins :                                           75%

–          Peau :                                                  70-72%

–          Squelette :                                         20-22%

–          Tissu adipeux :                                 10%

L’eau corporelle totale est constituée par :

  •  l’eau (ou liquide) intracellulaire : 2/3 (de l’eau totale)
  •  l’eau extracellulaire : 1/3, qui comprend le plasma et le liquide intersticiel.

Ainsi, 2/3 de l’eau corporelle est dans les cellules !

La proportion d’eau pour un individu varie selon son sexe, son âge et son état physiologique (œdèmes, déshydratation, euhydratation…).

Par conséquent, en moyenne, le pourcentage d’eau corporelle sera plus élevé chez un homme que chez une femme car la masse musculaire est plus importante pour un homme. Ce pourcentage évolue avec l’âge : très élevé pour un nourrisson (75%) et plus bas pour une personne âgée (50%). Chez une personne obèse, ce pourcentage est également plus bas.

Les rôles de l’eau dans notre organisme sont multiples :

  • permet le déroulement de réactions chimiques dans l’organisme
  • entre dans la composition des tissus et organes,
  • permet le transport des nutriments et de l’oxygène par le sang vers les cellules qui en ont besoin, et élimination des déchets métaboliques,
  • assure la régulation thermique grâce à la transpiration et le maintient d’une température constante dans le corps,
  • au niveau du tube digestif, l’eau facilite le transit intestinal et la digestion des aliments….

2. BILAN HYDRIQUE

 

Le corps humain ne sait pas stocker l’eau, qui est régulièrement éliminée au cours de la journée au travers de différents mécanismes : respiration, excrétion, transpiration. Par conséquent, nous sommes fortement dépendants de nos apports en eau.

Le besoin hydrique de base est d’environ 2,5L/j (30-35mL/kg/j). Il varie selon l’âge, l’intensité et la durée d’une activité physique ainsi que les conditions climatiques (chaleur et humidité relative de l’air). Une perte de poids corporel (pc) en eau (soit un état de déshydratation) entraîne des désagréments voire des troubles graves pouvant engager le pronostic vital, par conséquent il faut veiller à adapter ses apports hydriques à ses besoins.

besoins hydriques selon les individus
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La teneur en eau de notre corps est maintenue constante par un bilan hydrique :

schéma balance hydrique
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Dans le schéma présenté ci-dessus, nous comprenons qu’au repos ou sans activité physique élevée, nos pertes en eau sont essentiellement dues à nos pertes urinaires alors qu’en situation d’activité physique soutenue, ces pertes hydriques sont avant tout causées par des pertes sudorales.

A l’exercice, les pertes urinaires sont diminuées :

EXERCICE

 ⇓

DESHYDRATATION

LIBERATION D’HORMONES (ALDOSTERONE, ARGININE-VASOPRESSINE)

EPARGNE HYDROSODEE RENALE (↓ DEBIT URINAIRE)

 La logique à retenir est simple :

  •  si entrées = sorties alors la balance est nulle, et nous sommes en situation d’euhydratation,
  • si entrées > sorties, nous sommes en situation d’hyperhydratation,
  • si entrées < sorties, nous sommes en situation d’hypohydratation.
schéma états d'hydratation
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Le but étant de maintenir un état d’euhydratation, quelque soit la situation dans laquelle nous nous trouvons. Notre ration d’eau quotidienne est alors assurée par les aliments solides (30%), par les boissons (60%), et par l’eau endogène ou métabolique (10%) qui résulte de dégradations métaboliques produites dans notre corps.

une alimentation équilibrée et riche en fruits et légumes permet une bonne hydratation quotidienne
une alimentation équilibrée et riche en fruits et légumes permet une bonne hydratation quotidienne

Une bonne hydratation nécessite d’avoir une alimentation équilibrée et riche en végétaux car ils contiennent jusqu’à 80% d’eau voire d’avantage (exemple : laitue, asperge, orange, pastèque…) et de consommer régulièrement tout au long de la journée de l’eau ou autre boisson (thé, infusion, lait, jus de fruits, sodas…) en surveillant les apports en sucres.

3. STOCKAGE THERMIQUE ET RISQUES MEDICAUX

 

Les pertes hydriques augmentent avec l’intensité de l’exercice. Par exemple, les pertes en eau par ventilation :

  • à 50% VO2max, pertes en eau =  0,06L/h
  • à 75-80% VO2max , pertes en eau = 0,15L/h     (Melin, 1991)

Lors d’un exercice physique, l’énergie chimique (extraite des protides, lipides, glucides) est convertie en énergie mécanique (25%) et en chaleur (75%). Par conséquent, il est vital pour l’organisme d’évacuer cet excédent de chaleur afin d’éviter une hyperthermie (température corporelle > 40°C).

Au cours de l’exercice, la température centrale augmente ainsi que les pertes sudorales. En parallèle, le débit métabolique augmente avec la dépense énergétique, entraînant ainsi une production accrue d’eau métabolique par les cellules. A cela s’ajoute d’autres paramètres tels que :

  • la chaleur ambiante : son augmentation entraîne des adaptations cardiovasculaires et circulatoires ainsi qu’une hausse du débit sudoral, et perturbe l’élimination de la chaleur par le corps (les transferts de chaleur se faisant du plus chaud vers le plus froid),
  • l’humidité de l’air : plus elle est élevée moins l’évaporation de la sueur est bonne. Or c’est l’évaporation de la sueur qui permet l’évacuation de chaleur : environ 580 kcal/L de sueur évaporée (1).Une sueur qui ruisselle est sans efficacité aucune sur l’élimination de la chaleur !
  • les dimensions corporelles de l’individu : plus il est lourd plus il dépense de l’énergie pour un même exercice et donc il dégage davantage de chaleur. En revanche, sa surface corporelle étant plus importante, les échanges avec le milieu extérieur sont également plus grands, et donc la production et l’élimination de la sueur sont accrues. Ceci, à condition que la masse adipeuse ne soit pas importante : un taux de masse grasse élevé limite l’évacuation de la chaleur, un peu comme un isolant thermique.

Aussi, la mise en jeu de tous ces paramètres au cours d’un exercice, va favoriser les risques voire la survenue d’une déshydratation. Et ceci, d’autant plus que l’intensité et la durée de l’exercice vont augmenter !

La sueur est hypotonique comparée au plasma. La sueur contient près de 99% d’eau ainsi que des minéraux. Toutefois, sa composition n’est pas absolument identique pour tous : elle peut varier d’un individu à un autre, selon l’activité physique (nature, durée, intensité), l’environnement, le niveau d’entraînement, l’alimentation…

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Du fait de l’hypotonicité de la sueur, des pertes sudorales entraînent une hyperosmolalité du plasma avec diminution du volume plasmatique. L’élévation de l’osmolalité plasmatique induit une baisse conséquente du volume d’eau intracellulaire. Par conséquent, la déshydratation affecte tous les espaces liquidiens de l’organisme et se traduit par une perte d’eau corporelle totale ainsi que de minéraux.

La déshydratation peut présentée différents stades de gravité, bien évidement liés aux volumes de pertes sudorales. Ces pertes sudorales peuvent être évaluées pour un individu en effectuant une double pesée : l’individu est pesé avant et après un exercice afin de déterminer ses pertes hydriques au cours de ce même exercice. En multipliant par 1,5 à 2 fois le poids perdu en eau, nous obtenons le volume de boisson qu’il doit absorber lors de son effort. Ces pertes hydriques sont alors exprimées en % de poids corporel (pc).

Par exemple : un individu est pesé à 70kg avant un effort puis à 68kg à la fin de sa séance. Il a donc perdu 2kg d’eau soit 2/70 = 2,85% de son poids corporel. Il doit donc absorber 2kg x 1,5 soit 3 L de boisson au cours de sa séance (voire finir sa boisson dans la continuité de sa séance), par prises fractionnées.

De façon simplifiée, nous pouvons déjà retenir les niveaux de pertes hydriques suivant :

  • Sensation de soif : perte de -1% de pc
  • Déshydratation modérée : perte de -2% de pc
  • Déshydratation aiguë : perte de -4% de pc

Plus précisément, nous pouvons citer par ordre croissant de gravité, les risques médicaux liés à une déshydratation :

 1. Le syndrome de déshydratation

La soif est un signal tardif de l’état de déshydratation : il faut donc intervenir avant la sensation de soif!(car à ce stade on a déjà perdu 1% de pc). D’autre part, la sensation de soif disparaît avant que le déficit ne soit réellement corrigé.

Par conséquent, LA SOIF N’EST PAS UN INDICATEUR PRECIS et ne permet pas de restaurer correctement les pertes hydrominérales!!

Il faut noter que la soif correspond à une déshydratation intracellulaire. Or pour le sportif, la déshydratation est en premier lieu extracellulaire, aussi il est impératif pour lui de boire avant d’avoir soif, afin de corriger le mieux possible ses pertes hydriques.

Ici, les capacités physiques sont altérées en premier lieu, puis les capacités intellectuelles. Pour ce stade, la déshydratation peut être jusqu’à un niveau modéré (perte de 2% de pc).

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Sur cette figure nous comprenons par exemple, qu’une perte de 2% de pc entraîne une diminution de 20% de la capacité physique. Cette relation est linéaire et proportionnelle.

Par ailleurs, lorsqu’une déshydratation est égale ou supérieure à 4% du pc, les risques pour la santé sont très élevés et les conséquences peuvent être mortelles :

 2. La syncope de chaleur

Il s’agit d’un malaise dû à une instabilité circulatoire, causée par une réduction du volume sanguin central, la demande périphérique étant alors importante. En effet, le débit sanguin cutané augmente afin de permettre le transfert de chaleur des muscles vers la peau, puis de la peau vers le milieu ambiant. L’individu peut alors être sujet à une hypotension orthostatique.

Les troubles associés sont : des nausées, vertiges, troubles de la vision, suivis d’une perte de connaissance brève et limitée (la récupération se fait alors dès la mise en position allongée). Cela se produit généralement à la suite d’un exercice prolongé en ambiance chaude.

 3. L’épuisement à la chaleur

Le métabolisme hydrosodé est altéré, en particulier par des pertes sudorales importantes, après plusieurs jours de forte chaleur. Des efforts physiques réalisés dans ces conditions aggravent la déshydratation.

L’épuisement est complet, il est à la fois physique et psychique. On observe les malaises suivants : fatigue, faiblesse, manque d’énergie, étourdissements, maux de têtes, nausées, pouls rapide, transpiration excessive, insomnie/agitation nocturne inhabituelle.

 4. Le coup de chaleur

Il s’agit d’une défaillance aiguë de la thermorégulation centrale. L’individu est alors en situation d’urgence médicale extrême et son pronostic vital peut être engagé ! Sa prise en charge nécessite une hospitalisation en soins intensifs. Par conséquent, cette situation est la plus redoutée en raison de sa gravité.

 Il faut distinguer :

  • Le coup de chaleur “classique”, d’ambiance : il survient en dehors de tout effort et touche préférentiellement les âges extrêmes (enfants en bas âge, personnes âgées), lors de situations particulières : vagues de chaleur, canicules, véhicules fermés exposés en plein soleil….
  • Le coup de chaleur d’exercice (ou hyperthermie maligne d’effort) : où l’hyperthermie d’effort (>41°C) est associée à des désordres neurologiques centraux (démarche ébrieuse, confusion, désorientation, dyesthésie des extrémités, perte de connaissance) et à une rhabdomyolyse d’effort. Ainsi, même si le muscle est atteint prioritairement, les lésions tissulaires peuvent également s’étendre au foie, rein et système nerveux central (avec des séquelles neurologiques) (1). Ce coup de chaleur survient généralement chez des individus sains, sportifs, pendant ou au décours d’une épreuve sportive prolongée et en ambiance plus ou moins favorable.

4. REHYDRATATION ET SPORT

 

En moyenne, un adulte ingère 2L d’eau/jour. 90% de cette eau est absorbée dans l’intestin proximal (10% au niveau du colon), puis rejoint la circulation pour être redistribuée dans tout l’organisme. Les minéraux contenus dans l’eau sont absorbés dans la partie distale de l’intestin. Il est intéressant de savoir que l’eau ingérée est détectée au bout de 5 minutes au niveau cellulaire : ce qui reflète une absorption intestinale très rapide ! Si l’on considère une consommation moyenne quotidienne de 2L d’eau, il faut noter que ces 2L vont rester près de 10 jours dans le corps : par conséquent, ce n’est pas l’eau bue le matin que nous éliminons dans la journée.

Ainsi, le processus d’hydratation peut se décomposer en 3 étapes, qui peuvent être impactées par la nature même de la boisson ingérée :

 1.Le comportement dipsique : la prise spontanée ou obligée de boisson

Ce comportement est inadapté pendant l’effort, car le plus souvent le sportif ne boit qu’avec l’apparition de la soif, donc déjà partiellement déshydraté.

Il faut donc inscrire dans ses habitudes, le fait d’emporter avec soi une boisson lors de chaque entraînement, et de boire régulièrement par petites gorgées tout au long de sa séance. D’autre part, il est essentiel d’être euhydraté au début de son exercice !

Pour favoriser la prise de boisson à l’effort, il est nécessaire de choisir une boisson agréable en goût (eau aromatisée avec un sirop par exemple, jus de fruit dilué…) et à température fraîche (15°C).

 

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2. La vidange gastrique (vitesse d’évacuation de l’estomac)

Plusieurs facteurs peuvent influer cette étape :

  • Le volume des prises : il est à adapter à l’intensité/durée de l’effort et aux conditions climatiques (voir l’article « La gourde du sportif : comment préparer soi-même sa boisson sport »).La vitesse maximale de vidange gastrique est de 20-25mL.min-1. Le débit augmente de façon linéaire jusqu’à un remplissage gastrique de 0,6-1L (Costill et Saltin, 1974 ; Mitchell et Voss, 1991).
  • La concentration de la boisson : une densité énergétique trop élevée ralentit la vidange gastrique par rapport à l’eau seule.
  • L’intensité de l’effort : un effort réalisé à plus de 70% VO2max entraîne une diminution de la vidange gastrique (Neufer et al., 1989)
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Moins la boisson est concentrée, meilleure est la vidange gastrique.

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La figure nous montre qu’il vaut mieux privilégier des apports glucidiques fractionnés et réguliers plutôt que d’absorber une même quantité totale de glucides en une seule prise, pour une meilleure vidange gastrique.

 3. L’absorption intestinale

Elle est favorisée par des boissons hypo/isotoniques, car l’hypertonicité d’une boisson peut  entraîner des troubles digestifs (douleurs, diarrhées…) susceptibles d’aggraver la déshydratation.

Nous l’avons vu, il est impératif de bien s’hydrater et de boire avant d’avoir soif car cela favorise un état de déshydratation qui peut empirer au cours de l’effort. Une telle situation est plus ou moins préjudiciable à l’état de santé ainsi qu’à la performance sportive.

Des pertes hydriques importantes sont souvent sources de troubles digestifs :

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Les activités aérobies sont plus impactées par la déshydratation (que celles anaérobies).

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La déshydratation a peu d’effet sur la VO2max mais diminue surtout l’endurance maximale aérobie (délai d’épuisement en minutes, au cours d’un exercice effectué à un % donné de la PMA ou de VO2max). La fréquence cardiaque (FC) est augmentée pour permettre une adaptation du débit cardiaque (le volume d’éjection systolique (VES) étant diminué) nécessaire à la perfusion des muscles sollicités par l’effort ainsi qu’à l’élévation du débit sanguin cutané (dissipation de la chaleur par la peau). En situation de déshydratation, il est difficile de compenser une baisse du volume sanguin, et la FC atteint alors ses limites maximales plus rapidement (Melin et al., 1988 ; 1994).

A titre d’exemple, une perte hydrique de 5% de pc entraîne :

  • ↓ débit cardiaque : de -4%
  • ↓ VES : de -15%
  • ↓ durée d’un exercice sous maximal :  de-40%
  •  ↑ FC :  de+10%          (1)

Ici, nous observons l’effet néfaste de la déshydratation sur la vitesse de course (sur 1500m, 5000m et 10000m) bien que la VO2max soit maintenue. Lors de cette expérience, les coureurs sont placés en ambiance modérée, et leur déshydratation est induite par une prise de diurétique :

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Ici, une perte hydrique représentant 2% de pc, amène une baisse de la vitesse de course de près de 3% sur le 1500m et de plus de 6% sur le 5000m et 10000m.

Une augmentation des pertes hydriques entraînera nécessairement une diminution accrue de la performance, lors d’activités aérobies.

Le tableau suivant reprend l’ensemble des effets de la déshydratation sur les paramètres physiologiques et la performance :

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Ainsi, les préjudices causés à l’organisme par la déshydratation sont nombreux, et se réhydrater au cours de l’effort ne suffit pas toujours à compenser cela ! C’est pourquoi, lorsque l’on a des objectifs de performances sportives, il faut toujours être convenablement hydraté au début de la séance d’entraînement/épreuve sportive, et prendre une boisson de l’effort si l’exercice physique et l’ambiance climatique le requièrent.

différences selon niveaux d'entrainement copy
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Exemples de pertes hydriques lors de course en conditions thermiques standard (2):

  • 6km : 0,5 à 0,7L
  • 8km : 0,6 à 0,9L
  • 10km : 0,8 à 1L
  • 15km : 1,1 à 1,2L
  • 30km : 1,2 à 2L
  • 50km: 2,5 à 3,5L

Plus un sportif est entraîné, plus le débit sudoral est élevé, et moins la sueur est concentrée. Son niveau d’entraînement et sa capacité d’adaptation à la chaleur impactent le débit sudoral.

Exemples de pertes en eau :

  • Coureur peu entrainé lors d’un footing :          0,5-1L/h
  • Marathonien de HN :                                                   1,5-2,5L/h
  • Footballeur/tennisman professionnel :           3-4L/h
  • Sports de combats :                                                      1,5L/h

Il est par ailleurs intéressant de se poser la question de la déshydratation pour les plongeurs. Qu’en est-il ? En immersion, les pertes ne sont pas cutanées MAIS urinaires : la pression hydrostatique agit sur le système vasculaire. A titre d’exemple, des pertes de 1,8L d’urines chez des plongeurs immergés pendant 6h ont été observées, avec une perte associée de 6-8g de NaCl. Cette perte hydrominérale en immersion n’entraîne pas le plus souvent de sensation de soif ! Il faut donc rester vigilant et bien s’hydrater avant et après des efforts en immersion.

Pour compenser les pertes en eau et électrolytes (minéraux), il faut donc absorber une boisson adaptée (voir l’article « La gourde du sportif : comment préparer soi-même sa boisson sport »). Avant toute chose, il ne faut pas négliger l’effet propre de l’eau, qui est fondamental quant au maintien de la capacité physique. La figure suivante le montre, la FC des sujets ayant absorbé de l’eau pure étant maintenue plus basse que celle des sujets hydratés par une solution salée ou ceux non hydratés.

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Par ailleurs, il faut noter que des apports sodés sont sans effets sur la performance physique par rapport à des apports hydriques seuls (Maughan et al., 1989). Cependant, une adjonction en NaCl permet la rétention d’eau intracellulaire (Gisolfi, 1996) et limite la baisse du volume plasmatique lors de l’exercice (Ryan et al., 1989). De plus, il est nécessaire de compenser les pertes en sodium, afin d’éviter une hyponatrémie (natrémie < 130mmol.L-1) lors d’efforts de longue durée. Cette situation peut se présenter lors de courses durant plusieurs heures, et lorsque le coureur ingère beaucoup d’eau (4-5L) avec de faibles quantités de sel (il faut prévoir 1-1,5g de NaCl.L-1 ). Les conséquences de cette hyponatrémie sont graves : troubles de la conscience, crises convulsives, coma… Il faut noter, que certains médicaments (anti-inflammatoires non stéroïdiens) peuvent favoriser la survenue d’hyponatrémies.

Une boisson de récupération sodée permet de restaurer l’homéostasie hydro-électrolytique.

Il est à noté que des ajouts de sels de potassium (K) ne sont pas nécessaires lors d’une pratique sportive régulière, les pertes sudorales étant faibles. Toutefois, une boisson de l’effort contenant 0,4g de K.L-1, est conseillée dans des situations d’efforts prolongés et répétés, car l’élimination du potassium est alors majorée : pertes sudorales et urinaires (l’aldostérone favorisant l’excrétion rénale du potassium plutôt que celle du sodium).

Les activités aérobies étant davantage impactées par une déshydratation, il semble logique d’ajouter des glucides dans la boisson, afin de maintenir une intensité d’effort sur une longue durée.

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Une boisson glucidique optimale est plus efficace si elle est composée d’un mélange de glucides d’IG très élevé (plutôt que d’un seul type de glucide) : glucose et fructose ou saccharose (Adopo et al., 1994), à priori dans les proportions suivantes : 50 à 75% de glucose + 25 à 50% de fructose (Coombes et Hamilton, 2000). L’ajout  de maltodextrines (polymères de glucose) dans une boisson présente l’intérêt d’apporter davantage de glucose sans augmenter l’osmolarité de la boisson. La boisson contient alors entre 4 et 8% de glucides.

Ainsi, une boisson de l’effort doit contenir de l’eau, du sel et des glucides, en fonction de la durée/intensité de l’exercice et des conditions climatiques. Il est tout à fait possible et simple de réaliser soi-même une boisson de l’effort (voir l’article « La gourde du sportif : comment préparer soi-même sa boisson sport »).

Enfin, certaines activités physiques/sportives, sont plus à risque de déshydratation :

  • Sports à catégorie de poids (judo, boxe…) : bien souvent pour être au poids, les athlètes jouent sur leurs apports hydriques afin de perdre du poids en eau peu de temps avant la pesée officielle. Ils peuvent alors se priver d’eau, prendre des diurétiques, favoriser les saunas pour transpirer… Ces méthodes, pratiquées de façon systématiques et répétitives, risquent fort d’altérer leurs performances, si elles ne sont pas à risque pour leur santé sur le long terme.
  • Activités en altitude (alpinisme…) : l’hyperthermie maligne d’effort étant parfois confondue avec le mal des montagnes, la gravité de la déshydratation s’en trouve minimisée par le pratiquant ou son entourage. Le pronostic vital du sportif peut être mis en jeu.

De la même façon, certaines conduites doivent être limitées voire évitées : s’entraîner aux heures les plus chaudes, ne pas boire de toute la journée… alors que d’autres méritent d’être systématiquement mises en place : toujours prévoir une bouteille d’eau dans son sac de sport, se protéger du soleil (casquette, lunettes, T-shirt, crème solaire…), se rafraîchir régulièrement (par exemple, se passer de l’eau sur le visage et les bras…)….

BIBLIOGRAPHIE

(1)ANC pour la population française – 3ème édition- Editions TEC & DOC, Paris, 2001.

(2)Nutrition et bioénergétique du sportif, Bases fondamentales. N.BOISSEAU – Collection STAPS – Editions MASSON, Paris, 2005.

(3)Physiologie du sport et de l’exercice. W.L. KENNEY, J.H. WILMORE, D.L. COSTILL- 5ème édition – Collection Sciences et Pratiques du sport – Editions De Boeck, Bruxelles, 2013.

(4)Sports and Exercise Nutrition. W.D. Mc ARDLE, F.I. KATCH, V.L. KATCH – 4ème édition – International Edition, 2013.

(5)Physiologie du sport .H. MONOD, R.FLANDROIS, H.VANDEWALLE – 6ème édition 2003.

 (6)Nutrition du sportif. X.BIGARD, C-Y GUEZENNEC, 2ème édition 2007.

 

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