Prenez n'importe quelle molécule de collagène du corps humain, peau, tendon, cartilage, os, et lisez sa séquence : tous les trois acides aminés, une glycine. Sans exception, sur plus de mille positions. Ce n'est pas une curiosité de biochimiste : c'est une contrainte géométrique, et elle a une conséquence que des chercheurs ont passé quinze ans à explorer.
Ce guide suit cette idée dans l'ordre des études : pourquoi la glycine est imposée tous les trois résidus, le modèle qui calcule que l'organisme n'en fabrique pas assez, l'expérience de laboratoire qui montre la synthèse de collagène grimper quand on en ajoute, puis les deux essais chez l'humain, faits avec de la gélatine et du collagène hydrolysé enrichis en vitamine C. Avec, à chaque étape, ce que l'étude montre et ce qu'elle ne montre pas.
Un tiers de glycine, par géométrie. La triple hélice du collagène ne laisse de place, tous les trois résidus, qu'au plus petit acide aminé. Un déficit calculé. Un modèle métabolique publié dans le Journal of Biosciences compare tous les flux connus : environ 3 g par jour fabriqués, 1,5 à 3 g apportés par l'alimentation, et un manque d'environ 10 g par jour pour couvrir tous les usages dont le collagène. Un mécanisme montré en laboratoire. Des chondrocytes cultivés avec davantage de glycine produisent 60 à 75 % de collagène de type II en plus.
Deux essais chez l'humain, faits avec de la gélatine ou du collagène hydrolysé enrichis en vitamine C : 15 g une heure avant l'effort doublent un marqueur sanguin de synthèse du collagène chez huit hommes ; 20 g par jour pendant trois semaines ramènent la force explosive à son niveau de départ chez 50 athlètes. Petits essais, sur des marqueurs ou des sportifs. La vitamine C est le cofacteur indispensable de toute la chaîne.
Pourquoi un acide aminé sur trois
Le collagène est une triple hélice : trois chaînes enroulées les unes autour des autres, si serrées qu'à chaque tour, l'une des trois passe par le centre de l'ensemble. À cet endroit, il n'y a de place pour aucune chaîne latérale. Un seul acide aminé n'en a pas : la glycine, dont le radical est un simple atome d'hydrogène. La séquence du collagène est donc une répétition stricte, glycine, X, Y, où X et Y sont le plus souvent la proline et l'hydroxyproline, qui rigidifient la chaîne. Sur plus de mille positions, pas une exception : la moindre substitution de la glycine déforme l'hélice, et c'est précisément ce qui se passe dans les maladies génétiques du collagène.
Un tiers de la protéine la plus abondante du corps, environ 30 % de toutes nos protéines, est donc fait d'un seul acide aminé. C'est de cette observation qu'est partie la question suivante : d'où vient toute cette glycine, et en a-t-on assez ?
Le modèle qui calcule un déficit
La capacité à synthétiser la glycine à partir de la sérine est contrainte par la stœchiométrie de la réaction de la glycine hydroxyméthyltransférase, qui limite la quantité de glycine produite à ne pas dépasser celle des unités à un carbone produites. Cette contrainte prédit un manque de glycine disponible en l'absence de processus compensateurs adéquats. Nous avons testé cette prédiction en comparant tous les flux rapportés de production et de consommation de glycine chez un adulte humain. L'évaluation détaillée de toutes les sources possibles montre que la synthèse à partir de la sérine représente plus de 85 pour cent du total, et que la quantité disponible par synthèse, environ 3 g par jour, ajoutée à celle de l'alimentation, de l'ordre de 1,5 à 3 g par jour, peut être significativement inférieure à la quantité nécessaire à tous les usages métaboliques, dont la synthèse du collagène, d'environ 10 g par jour pour un humain de 70 kg. Ce résultat soutient les suggestions antérieures selon lesquelles la glycine est un acide aminé semi-essentiel.
Meléndez-Hevia E, De Paz-Lugo P, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML. J Biosci 2009;34(6):853-872. DOI : 10.1007/s12038-009-0100-9
Il faut lire ce travail pour ce qu'il est : un calcul de flux, rigoureux, qui additionne toutes les sources et tous les usages connus de la glycine et constate que le compte n'y est pas. Ce n'est pas un essai clinique, et ses auteurs ne prétendent pas que ce soit un. Mais il pose une hypothèse précise et testable, la glycine est le facteur limitant de la synthèse du collagène, et c'est cette hypothèse que la même équipe est allée tester en laboratoire neuf ans plus tard.
L'expérience de laboratoire
Des chondrocytes articulaires bovins ont été cultivés sous une large gamme de concentrations de glycine, de proline et de lysine, et le collagène de type II a été mesuré toutes les 48 heures pendant 15 jours. L'augmentation des concentrations de proline et de lysine stimule la synthèse de collagène de type II à faible concentration, mais ces effets déclinent avant 1,0 millimole par litre. L'augmentation de la glycine à partir de 1,0 millimole par litre dépasse ces effets et se poursuit de façon plus persistante, de 60 à 75 pour cent. Les effets de la proline et de la lysine se situant dans la gamme physiologique alors que celui de la glycine correspond à une gamme bien plus élevée, ces résultats démontrent un déficit sévère de glycine pour la synthèse du collagène. Augmenter la glycine alimentaire pourrait être une stratégie pour aider la régénération du cartilage.
de Paz-Lugo P, Lupiáñez JA, Meléndez-Hevia E. Amino Acids 2018;50(10):1357-1365. DOI : 10.1007/s00726-018-2611-x
Elle montre un mécanisme : des cellules qui fabriquent du cartilage en fabriquent nettement plus quand on leur donne plus de glycine, et pas plus quand on leur donne plus de proline ou de lysine au-delà d'un seuil. C'est cohérent avec le modèle de 2009, et c'est ce qu'on attend si la glycine est le facteur limitant. Elle ne montre pas qu'avaler de la glycine régénère un cartilage humain : ce sont des cellules bovines, en boîte, à des concentrations choisies. Le passage à l'humain demande des essais, et il y en a, mais pas avec de la glycine seule.
Les essais chez l'humain
Huit hommes en bonne santé ont consommé 5 ou 15 g de gélatine enrichie en vitamine C, ou un placebo. Après la première boisson, du sang a été prélevé toutes les 30 minutes pour mesurer les acides aminés. Une heure après le complément, les sujets ont réalisé six minutes de corde à sauter pour stimuler la synthèse du collagène, trois fois par jour pendant trois jours. La gélatine a augmenté la glycine, la proline, l'hydroxyproline et l'hydroxylysine circulantes, avec un pic une heure après la prise. Des ligaments reconstitués traités six jours avec le sérum prélevé une heure après 5 ou 15 g de gélatine montraient une teneur en collagène accrue et une meilleure mécanique. Les sujets ayant pris 15 g de gélatine une heure avant l'effort présentaient un doublement du propeptide amino-terminal du collagène de type I dans le sang, indiquant une synthèse accrue. Ces données suggèrent qu'ajouter de la gélatine à un programme d'exercice intermittent améliore la synthèse du collagène et pourrait jouer un rôle dans la prévention des blessures et la réparation tissulaire.
Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. Am J Clin Nutr 2017;105(1):136-143. DOI : 10.3945/ajcn.116.138594
C'est l'essai qui a fait entrer la gélatine et le collagène dans la nutrition sportive, et il est instructif par son dispositif autant que par son résultat. L'équipe de Keith Baar, à l'Institut australien du sport et à l'université de Californie à Davis, a mesuré trois choses : les acides aminés du collagène montent dans le sang et culminent une heure après la prise ; ce sang fait produire plus de collagène à des ligaments cultivés ; et chez les participants eux-mêmes, 15 g pris une heure avant un effort court doublent un marqueur sanguin de synthèse. Huit personnes, trois jours, un marqueur : c'est petit, et c'est ce qui a conduit à l'essai suivant.
Cinquante athlètes masculins de 18 à 25 ans ont été répartis au hasard entre 20 g de collagène hydrolysé avec 50 mg de vitamine C et un placebo de 20 g de maltodextrine, ingérés chaque jour 60 minutes avant l'entraînement, pendant trois semaines d'un même programme de puissance musculaire. Sur les trois semaines, la vitesse maximale de développement de la force du groupe collagène est revenue à son niveau de départ, alors que celle du groupe placebo restait abaissée. Les deux groupes avaient baissé au deuxième test ; seul le groupe traité avait récupéré au troisième. L'impulsion et la vitesse de développement de la force en phase excentrique du saut étaient améliorées. Aucune différence n'a été observée sur la force maximale.
Lis DM, Jordan M, Lipuma T, Smith T, Schaal K, Baar K. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2022;32(2):65-73. DOI : 10.1123/ijsnem.2020-0313
Le second essai passe du marqueur à la fonction : la vitesse de développement de la force, qui dépend de la raideur des tendons, est préservée sous collagène et vitamine C pendant un programme intense, et pas sous placebo. Pas de gain de force maximale, qui dépend du muscle et non du tendon. Le résultat est cohérent avec l'hypothèse d'un tissu conjonctif mieux soutenu, et il reste un essai de trois semaines chez de jeunes athlètes.
Les deux essais associent la vitamine C, et ce n'est pas un détail. La synthèse du collagène passe par l'hydroxylation de la proline et de la lysine, l'étape qui stabilise la triple hélice, et cette étape exige la vitamine C. Sans elle, les chaînes se forment mais ne tiennent pas : c'est le mécanisme du scorbut. Apporter de la glycine ou du collagène sans vitamine C, c'est livrer les briques sans le mortier. Nos deux collagènes en contiennent, 80 et 120 mg par dose.
Glycine seule ou collagène
| Question | Ce que les études montrent | Nature de la preuve |
|---|---|---|
| La glycine est-elle le facteur limitant du collagène ? | Déficit calculé d'environ 10 g par jour ; synthèse de collagène de type II accrue de 60 à 75 % in vitro | Modèle métabolique et étude cellulaire |
| Un apport augmente-t-il la synthèse chez l'humain ? | Marqueur doublé avec 15 g de gélatine et vitamine C avant l'effort ; force explosive préservée avec 20 g de collagène et vitamine C | Deux essais randomisés, 8 et 50 participants, avec collagène et non glycine seule |
| La glycine seule a-t-elle des essais ? | Oui, sur le sommeil, à 3 g avant le coucher | Essais randomisés, détaillés dans notre guide de la glycine |
| Combien de glycine dans une dose de collagène ? | Environ un tiers du poids : de l'ordre de 3 g pour 10 g, 1,5 g pour 5 g | Composition du collagène, ordre de grandeur |
Le raisonnement du modèle dit que la glycine manque ; les essais disent qu'apporter du collagène hydrolysé, c'est-à-dire de la glycine avec la proline et l'hydroxyproline qui l'accompagnent dans la séquence, et de la vitamine C, augmente un marqueur de synthèse et préserve une fonction. Les deux ne se contredisent pas : ils répondent à des questions différentes. Pour la synthèse du collagène, ce sont le collagène et la vitamine C qui ont les essais ; pour le sommeil, c'est la glycine seule. Notre guide de la glycine et notre guide du collagène marin détaillent chacun leur terrain.
10 g de collagène marin de type 1 par dose, soit de l'ordre de 3 g de glycine avec la proline et l'hydroxyproline de la séquence, et 80 mg de vitamine C, le cofacteur de l'hydroxylation. En poudre, dans une boisson, une heure avant l'effort si vous suivez le protocole des essais. Trente jours par pot.
Voir le Collagène marin en poudreLes essais cités portent sur des marqueurs de synthèse et sur la force explosive chez des sportifs, pas sur une maladie articulaire. Notre Novagen, 5 g de tripeptides et 120 mg de vitamine C, est l'autre format.
Questions fréquentes
Pourquoi le collagène contient-il autant de glycine ?
Par géométrie. Le collagène est une triple hélice de trois chaînes enroulées très serré, et tous les trois acides aminés, la chaîne passe par le centre de l'hélice où il n'y a de place que pour le plus petit acide aminé qui existe : la glycine, dont la chaîne latérale est un simple atome d'hydrogène. La séquence du collagène est donc une répétition de glycine, X, Y, où X et Y sont souvent la proline et l'hydroxyproline. Un acide aminé sur trois est de la glycine, soit environ un tiers de la protéine, par nécessité structurale et non par hasard.
L'organisme fabrique-t-il assez de glycine ?
Un modèle métabolique publié dans le Journal of Biosciences répond non. Ses auteurs ont comparé tous les flux connus de production et de consommation de glycine chez un adulte de 70 kg : la synthèse à partir de la sérine, qui représente plus de 85 % de la production, fournit environ 3 g par jour, l'alimentation en apporte 1,5 à 3 g, et l'ensemble des usages métaboliques, dont la synthèse du collagène, en demanderait environ 10 g de plus. Ils en concluent que la glycine est un acide aminé semi-essentiel. C'est un calcul théorique de flux, solide dans sa méthode, mais pas un essai clinique ; il pose une hypothèse que d'autres travaux ont ensuite testée.
La glycine augmente-t-elle la synthèse de collagène ?
En laboratoire, oui, et de façon marquée. La même équipe a cultivé des chondrocytes articulaires bovins, les cellules qui fabriquent le cartilage, avec des concentrations croissantes de glycine, de proline et de lysine, et mesuré le collagène de type II produit pendant quinze jours. La proline et la lysine augmentent la synthèse à faible concentration puis plafonnent ; la glycine, à partir de 1 millimole par litre, la fait croître de 60 à 75 %, de façon persistante. Les auteurs y voient la preuve d'un déficit sévère de glycine pour la synthèse du collagène. C'est une étude in vitro sur des cellules animales : elle montre un mécanisme, pas un effet chez l'humain.
Existe-t-il des essais chez l'humain ?
Oui, avec de la gélatine ou du collagène hydrolysé, qui apportent la glycine avec la proline et l'hydroxyproline. L'essai de référence est celui de l'Institut australien du sport et de l'université de Californie à Davis, publié dans l'American Journal of Clinical Nutrition : huit hommes, en croisé et double aveugle, ont pris 5 ou 15 g de gélatine enrichie en vitamine C ou un placebo une heure avant six minutes de corde à sauter, trois fois par jour pendant trois jours. La glycine, la proline, l'hydroxyproline et l'hydroxylysine sanguines ont augmenté, avec un pic à une heure ; des ligaments reconstitués traités avec le sérum des participants ont produit plus de collagène ; et 15 g ont doublé le propeptide du collagène de type I, un marqueur sanguin de synthèse. Un second essai, chez 50 athlètes pendant trois semaines, a montré que 20 g de collagène hydrolysé et 50 mg de vitamine C avant l'entraînement ramenaient la vitesse de développement de la force à son niveau de départ, là où le groupe placebo restait en dessous.
Pourquoi la vitamine C est-elle associée dans ces essais ?
Parce que la synthèse du collagène passe par une étape que la vitamine C rend possible : l'hydroxylation de la proline et de la lysine, qui stabilise la triple hélice. Sans vitamine C, les chaînes se forment mais ne tiennent pas, c'est le mécanisme du scorbut. Les essais sur la synthèse du collagène associent donc systématiquement la vitamine C à la gélatine ou au collagène hydrolysé, et nos deux collagènes en contiennent, 80 et 120 mg par dose.
Glycine seule ou collagène : lequel choisir ?
Les essais chez l'humain sur la synthèse du collagène ont été faits avec de la gélatine ou du collagène hydrolysé, pas avec de la glycine seule : c'est donc le collagène, avec la vitamine C, qui a les données pour cette question précise. La glycine seule a ses propres données, sur le sommeil notamment, détaillées dans notre guide. Le raisonnement du modèle métabolique dit que le facteur limitant est la glycine ; les essais disent que l'apporter sous forme de collagène hydrolysé, avec proline et hydroxyproline, augmente un marqueur de synthèse. Les deux ne se contredisent pas ; ils répondent à des questions différentes.
Combien de glycine dans une dose de collagène ?
Environ un tiers du poids. Une dose de 10 g de collagène marin apporte de l'ordre de 3 g de glycine, une dose de 5 g environ 1,5 g, avec la proline et l'hydroxyproline qui l'accompagnent dans la séquence du collagène. Ce sont des ordres de grandeur fondés sur la composition du collagène, pas des valeurs mesurées sur nos produits.
Que retenir sur la glycine et le collagène ?
Que le collagène est un tiers de glycine par nécessité géométrique. Qu'un modèle métabolique calcule un déficit d'environ 10 g de glycine par jour pour en synthétiser, et qu'une étude in vitro montre une synthèse accrue de 60 à 75 % à forte concentration. Que les essais chez l'humain, faits avec de la gélatine ou du collagène hydrolysé enrichis en vitamine C avant l'effort, montrent un marqueur de synthèse doublé et une récupération de la force explosive. Que ces essais sont petits et portent sur des marqueurs ou des sportifs. Et que la vitamine C est le cofacteur indispensable de toute la chaîne.
Sources
Les études citées ci-dessous ont été identifiées via PubMed.
- Meléndez-Hevia E, De Paz-Lugo P, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML. Un maillon faible du métabolisme : la capacité de biosynthèse de la glycine ne satisfait pas le besoin pour la synthèse du collagène. Journal of Biosciences, 2009;34(6):853-872. DOI
- de Paz-Lugo P, Lupiáñez JA, Meléndez-Hevia E. Une concentration élevée de glycine augmente la synthèse de collagène par des chondrocytes articulaires in vitro. Amino Acids, 2018;50(10):1357-1365. DOI
- Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. La supplémentation en gélatine enrichie en vitamine C avant une activité intermittente augmente la synthèse du collagène. American Journal of Clinical Nutrition, 2017;105(1):136-143. DOI
- Lis DM, Jordan M, Lipuma T, Smith T, Schaal K, Baar K. La supplémentation en collagène et vitamine C augmente la vitesse de développement de la force des membres inférieurs. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 2022;32(2):65-73. DOI
