L'eau enrichie en hydrogène combat la fatigue liée à l'exercice via une nouvelle voie métabolique

La fatigue induite par l'exercice est un facteur limitant universel de la performance et, lorsqu'elle devient chronique, contribue au déclin lié au vieillissement, à la neuropathie et aux maladies cardiovasculaires. Si les antioxydants font l'objet d'études depuis longtemps en tant que contre-mesures, les données cliniques restent contradictoires et des risques de surdosage existent. L'hydrogène moléculaire a émergé comme une alternative plus sûre, mais son mécanisme cellulaire précis est demeuré insaisissable — jusqu'à présent.

Cette étude a établi un modèle murin de fatigue induite par l'exercice en soumettant des souris mâles C57BL/6 à 4 semaines de nage forcée lestée. Les animaux ont été répartis en groupes témoin, fatigue et eau riche en hydrogène (HRW, >1,5 ppm). La HRW était administrée ad libitum via une eau générée par nanobulles, stockée dans des sachets en aluminium et renouvelée toutes les 8 heures afin de maintenir la concentration en hydrogène. Les évaluations comportementales comprenaient un test d'épuisement sur tapis roulant et une épreuve sur rotarod. Les biomarqueurs sériques (BUN, lactate, créatine kinase, MDA, SOD, glutathion peroxydase) ont été mesurés, et les tissus du gastrocnémien et du foie ont été soumis à des analyses histologiques et immunohistochimiques.

Les souris traitées par HRW ont présenté une endurance sur tapis roulant et des performances sur rotarod significativement améliorées par rapport au groupe fatigue. Les marqueurs sériques de fatigue — l'azote uréique sanguin, le lactate et la créatine kinase — ont été notablement réduits, et l'histologie du muscle gastrocnémien a révélé moins de lésions. De manière cruciale, la métabolomique par spectrométrie de masse à temps de vol quadripolaire UHPLC a révélé que la fatigue supprimait les niveaux d'itaconate et que la HRW les restaurait en surexprimant IRG1 (immunoresponsive gene 1), l'enzyme responsable de la biosynthèse de l'itaconate à partir de l'intermédiaire du cycle TCA, le cis-aconitate. L'élévation de l'itaconate a ensuite activé l'axe antioxydant Nrf2/HO-1, réduisant les marqueurs du stress oxydatif, dont COX-2.

La validation in vitro a utilisé des myotubes murins C2C12 différenciés traités soit avec un inhibiteur d'IRG1 (IRG1-IN, 5 μM), soit avec l'analogue de l'itaconate perméable aux cellules, le 4-octyl itaconate (4-OI, 250 μM), dans un milieu riche en hydrogène. Les analyses par Western blot et qPCR ont confirmé que la HRW surexprimait Nrf2 et HO-1, et que cet effet était modulé par l'activité d'IRG1 et la disponibilité en itaconate. Les dosages des ROS mitochondriaux (MitoSOX), des ROS totaux et du potentiel de membrane mitochondrial (JC-1) ont en outre confirmé le rôle protecteur de la HRW sur les mitochondries.

Ces résultats établissent un nouvel axe de signalisation IRG1-itaconate/Nrf2/HO-1 comme base mécanistique des effets anti-fatigue de l'hydrogène, reliant l'immunométabolisme à la physiologie de l'exercice. Cette étude ouvre des perspectives thérapeutiques potentielles pour les sportifs, les populations vieillissantes et les patients souffrant de pathologies associées à la fatigue, même si des essais chez l'humain sont nécessaires pour confirmer la pertinence translationnelle.