composition corporelle et dépense énergétique · - la référence à un modèle de composition...
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Composition corporelleEt
Dépense énergétique
Introduction et définitionMéthodes de mesureApplications pratiques
Composition corporelle
Composition corporelle =
analyse du corps humain en « compartiments » ou « tissus » ou « composants »
Le poids ne suffit pas dans de nombreuses situationsPar exemple:
Médecine du sport et masse musculaire Perte de poids et ratio masse grasse / masse maigre Insuffisance rénale et volumes liquidiens
Introduction
Les modèles de la composition corporelle
Solides
extra-cell
Masse
cellulaire
active
Liquides
extra-cell
Masse
grasselipides
eau
protéines
glucides
minéraux
Tissu
adipeux
muscles
Tissu
osseux
organes
divers
% Poids Corporel
Constituants Tissus Compartiments
Compartiments
- Regroupent des composants corporels - fonctionnellement liés entre eux- indépendamment de leur localisation anatomique et de leur nature chimique
Le modèle à deux compartiments
Il oppose la masse grasse et la masse non grasse (abusivement nommée masse maigre)
Le modèle à 3 compartiments ou 4 compartiments
Masse grasse + Masse maigre séparée en : Masse minérale, masse cellulaire active, eau extracellulaire
Les modèles physiologiquesLes compartiments
Masse
grasse
Masse
grasse
Masse
non
grasse
Masse
maigre
Masse
min oss
Masse
min oss
Masse cell
active
Liquides
extra-cell
Masse
grasse
4 compartiments 3 compartiments 2 compartiments
Masse grasse
10 à 30 % poids corporel - (peut atteindre beaucoup plus en pathologie)Densité 0.9 g/ml
= triglycérides stockés dans les adipocytes quelle que soit leur localisation anatomique
Ce compartiment est virtuellement dépourvu d’eau
4 rôles essentiels- Réserves énergétiques de l’organisme (environ 90000 kcal pour 70kg de PC)- Isolant thermique- Protection contre les chocs- Synthèse hormonale (adipokines)
Minimum vital (environ 3%)« toxique » si trop élevé (notamment localisation viscérale)
Masse non grasse « maigre » Exclue la partie grasse
70 à 90% poids corporel Densité 1.1 g/ml
Polymorphe: eau + os + organes + musclescontient les éléments vitaux, notamment les protéines
La masse maigre est essentiellement constituée d’eau (73%)(extracellulaire + intracellulaire)
Le rapport entre l’eau et la MM (73%) définit l’hydratation de la masse maigre
Sa diminution signe un dénutrition ou une déshydratation
La de ce compartiment menace plus la santé que celle de la MG
Croit régulièrement jusqu’à la puberté (quel que soit le sexe) puis + rapidement chez le garçon Max à 20 ans puis décroissance progressive
Les modèles physiologiquesLes compartiments
Masse
grasse
Masse
grasse
Masse
non
grasse
Masse
maigre
Masse
min oss
Masse
min oss
Masse cell
active
Liquides
extra-cell
Masse
grasse
4 compartiments 3 compartiments 2 compartiments
Masse cellulaire active = Masse grasse - l’eau extracellulaire
• Ensemble des cellules des différents organes et musclesL’intensité de son métabolisme détermine les besoins énergétiques de l’organisme
(muscle squelettique, tractus digestif notamment) – 85% des variations interindividuelles son expliquées par cette masse cell active.
• Cette masse comprend:- La masse protéique (protéines de l’organisme) = 16% PC (ou MM sèche)Rôle structurel, mobilité, enzymatique, défenses immunitaires
La diminution de > 50% des protéines n’est pas compatible avec la survie correspond pourtant à une perte de poids <10% = justifie la mesure des compartiments corporels en cas de risque de dénutrition +++
- L’eau intracellulaire (40 % PC)- Le potassium
• NB les glucides stockés représentent une part négligeable de l’organisme (<1% PC)
L’eau extracellulaire 20% PC
= ensemble des liquides interstitiels et au plasmaElle constitue la masse liquidienne facilement échangeable
Elle s’ajoute à l’eau intracellulaire pour constituer l’eau corporelle totale (60% PC)
Masse minérale osseuse 5% PC
= cristaux de phosphates tricalciques du squeletteDensité 3g/mlMax entre 15 et 20 ansSa baisse signe l’ostéoporose (vieillissement, ménopause)
Méthodes de mesure des
compartiments
• Méthodes de quantification in vivo de constituants
spécifiques de l’organisme (recherche)
• Méthodes d’estimation in vivo des compartiments de
l’organisme (repose sur une mesure et une hypothèse de
modélisation)
• Méthodes de prédiction de la valeur (méthodes indirectes,
anthropométriques ou impédancemétrie bioélectrique)
• Repose sur la modification d’un signal (un rayonnement)
• Interprété grâce à un étalonnage préalable
• limite: capacité de recueillir la modification du signal (variabilité, seuil de détection…)
• Exemple: activation neutronique, émission de potassium 40…
Méthodes de quantification in vivo des constituants
Méthodes d’estimation in vivo des compartiments
Repose à la fois sur:- Une mesure corporelle (volumes, , impédances, densité)- La référence à un modèle de composition corporelle- L’acceptation d’une hypothèse permettant une estimation des compartiments
Exemple:- Mesure de l’eau totale- Modèle à deux compartiments- Hypothèse : hydratation de la masse maigre = 73 %
Limites: variations de la vérification de l’hypothèse au cours de la vie (l’hydratation varie selon l’âge et l’existence de pathologies)
La mesure de la densité corporelle
• Modèle à deux compartiments :
si une densité fixe est attribuée à chaque compartiment
0,9 g par ml pour la masse grasse
1,1 g par ml pour la masse maigre
La proportion de chacun des compartiments peut-être calculée à partir
de la densité du corps entier.
D (densité) = masse / volume
• L’équation de Siri :
% MG = 100 (4,95/D-4,50)
La mesure de la densité corporelle
• Hydrodensitométrie :
- Utilise le principe d’Archimède qui consiste à mesurer un volume en
l’immergeant dans l’eau.
- Il faut donc un équipement adapté (une cuve de taille suffisante, une
capacité à déterminer les volumes des gaz respiratoires et intestinaux).
- ne peut être utilisée chez les enfants, les malades, les personnes âgées
à mobilité réduite, les patients à coopération réduite.
• Pléthysmographie
Pléthysmographie
• La loi de Boyle-Mariote :
Le produit pression X volume est une constante.
• si un corps est introduit dans une cabine de volume connu, le régime de pression de la cabine est modifié en proportion du volume introduit.
• Durée de la mesure = 5 min
• Non traumatisant, simple pour le patient
Absorptiométrie biphotonique à rayon X (DEXA)- méthode de référence pour l’étude de la composition corporelle- permet d’accéder directement à un modèle à trois compartiments:
MG + MM + contenu minéral osseux
- Consiste à balayer l’ensemble du corps avec un faisceau de rayons X à 2 niveaux d’énergie (40 et 100 Kev)
- Apport des atténuations de ces 2 Rx fonction de la composition de la matière traversée- Calibration effectuée avec des fantômes artificiels contenant des triglycérides et du Ca- Traitement informatique des mesures physiques
Intérêts- La précision est excellente (1% près)- permet une approche régionale (bras, tronc, jambes) des trois compartiments mesurés- L’irradiation imposée au patient est faible et similaire à celle d’une radio pulmonaire.- Inadapté pour les obésités massives et les patients peu déplacables
limites- le coût et rareté des installations , l’irradiation (FE)- Ne mesure pas les compartiments hydriques
Peut être couplé à l’impédancemétrie pour mesurer 5 compartiments: MM; MG; Masse calcique, eau extracellulaire, eau intracellulaire
Mesure précise, irradiante, donne le rapport
graisse viscérale et sous-cutanée
Scanner abdominal: Mesure de la graisse viscérale par tomodensitométrie
Excès de graisse viscérale
Excès de graisse sous-cutanée
Méthodes de mesure des compartiments
• Méthodes de quantification in vivo de constituants spécifiques de l’organisme (recherche)
• Méthodes d’estimation in vivo des compartiments de l’organisme (repose sur une mesure et une hypothèse de modélisation)
• Méthodes de prédiction de la valeur (méthodes indirectes,
anthropométriques ou impédancemétrie bioélectrique)
Mesures de l’eau totale
• Hypothèse de base : modèle à 2 compartiments– MM = 73% d’eau
– MG pas d’eau
MM = eau totale /0.73
• Limites : – Œdèmes
– Obésité massive
– Perte de poids rapide
• Les volumes d’eau peuvent être déterminées– Dilution de traceur
– L’impédancemétrie est une méthode estimation
Méthodes de mesure des compartiments
• Méthodes de quantification in vivo de constituants spécifiques de l’organisme (recherche)
• Méthodes d’estimation in vivo des compartiments de l’organisme (repose sur une mesure et une hypothèse de modélisation)
• Méthodes de prédiction de la valeur (méthodes indirectes,
anthropométriques ou impédancemétrie bioélectrique)
Mesures anthropométriques
IMC
IMC [kg/m²] = Poids [kg] / (Taille [m])²
Maigreur IMC < 18,5
Poids Normal 18,5 ≤ IMC < 25
Surpoids 25 ≤ IMC < 30
Obésité I 30 ≤ IMC < 35
II 35 ≤ IMC < 40
III 40 ≤ IMC
Mesures anthropométriques
• IMC
• Répartition des graisse
- Mesure du tour de taille > 102 cm chez l’homme
> 88 cm chez la femme
- Rapport taille/hanche
Mesures anthropométriques• Hypothèse de la méthode: l’épaisseur de la graisses sous cutanée reflète la masse
grasse totale
• 4 plis mesurés du côté dominant: (utilisation d’un adiposomètre)
– Tricipital: mi distance calculée (pointe de l’olécrane-acromion) – face postérieure du bras
– Supra-iliaque: mi-distance entre le rebord inférieur des côtes et le sommet de la crête iliaque, ligne médioaxillaire . Pli formé verticalement.
– Sous-scapulaire: à 2 travers de doigt sous la pointe de l’omoplate, le pli est formé et orienté en haut et en dedans, angle de 45°avec l’horizontale
– Bicipital: mi distance calculée (pointe de l’olécrane-acromion) – face antérieure du bras
S est la somme des 4 plis (bicipital, tricipital, sous scapulaire, supra-iliaque)
Equations prédictives de la densité corporelle (DC)
selon l’âge et le sexe chez l’adulte
Mesures anthropométriques
Limites des plis cutanés
• Difficile en cas d’obésité sévère
• Pas de prise en compte du tissu adipeux de la partie basse du corps
• Mauvaise estimation de la graisse viscérale
Estimation de la masse musculaire
• Mesures anthropométriques : circonférence musculaire brachiale
– Dérivée de la circonférence brachiale et du pli cutané tricipital
– Intérêt pour l’évolution de la masse musculaire dans une situation clinique
• Estimation de la masse musculaire par excrétion de la créatinine et de la 3 methylhistidine- Créatinine = métabolite de la créatine (98% dans le muscle)- 3 méthylihistidine = acide aminé des protéines myofibrillaires qui n’est pas recyclé et est excrété directement dans les urines- excrétion urinaire/24h proportionnelle à la masse musculaireCalcul de la masse musculaire = 18 à 20 kg de muscle par g de créatinine- Compliqué (3 jours de régime sans viande ni poisson…) et peu précis
Circonférence brachiale (CB)
Bioimpédance électrique (BIA)
•un seul courant de 800 μAmp avec une fréquence de 50 kHz, et quatre électrodes de
surface autocollantes
basée sur la capacité des tissus hydratés à conduire l’énergie électrique
fonction du volume du compartiment hydro-électrolytique contenu dans le corps
liée à la résistance spécifique (r), la longueur (L), et le volume conducteur (V) :
V = r L2 / Z
L est la taille de l’individu, r est une constante déterminée lors de l’étalonnage du système, z
impédance
Variations physiologiques de la composition corporelle
En fonction du sexe
Masse grasse plus développée chez la femme = 23% vs 15% chez l’homme à 20 ansGestation, lactation
Et répartition différente
Masse maigre plus faible chez la femmeles performances sportives (VO2 max) s’égalisent si rapportées à la MM
Masse calcique plus faible chez la femme1.4 fois plus élevée chez l’homme
En fonction de l’activité physique
Masse grasse plus faible chez le sportif
Masse maigre plus élevée
Donc pas forcement de variation de poids avec l’entrainement
En fonction de l’âge (vieillissement)
Masse grasse augmente de 1g/jDès l’âge de 20 ans ♀ ou 30 ans ♂environ 3% par an
Augmentation du risque cardiovasculaire surtout si androïde
Masse maigre évolue en sens inverse
Le poids tend à rester constant
Pour lutter contre le vieillissement il faut entretenir sa Masse Musculaire (exercice)Le maintien de la MM peut se traduire par une légère prise de poids entre 30 et 70 ans (MM constante, MG augmente)
l’eau corporelle diminue égalementMais un peu plus vite que ne le laisse prévoir la baisse de MMLa constante de 73% n’est plus vrai > 70 ans
La masse osseuse diminueAvant 50 ans perte de 3.8g/an ♀Après 50 ans perte de 7.6 g/an ♀, 7 g/an ♂aggravé par déficit hormones sexuelles (ménopause)
En fonction de l’âge (enfant et adolescent)
MG et MM augmentent jusqu’à 20 ans
MM augmente plus vite chez le garçon
Hydratation MM diminue86 % H2O chez le fœtus80% à la naissance73% fin de l’adolescence
Masse osseuse augmente
Pic de calcium vers 15-20 ans environ 4.400g ♂ et 3.100 g ♀
Dépend de =facteurs génétiques activité physique pendant l’enfance (7%) alimentation riche en calcium ( 5%)
Femme enceinte
Prise de poids 10-15 kg
6 à 7 L H2O (2 à 3 L chez la mère)3 kg MG3 kg MM sèche
Surcharge extracellulaire peu prévisible
Surcharge adipeuse résiduelle parfois problématique (hygiène alimentaire pendant la grossesse ++)
Variations pathologiques
ObésitéAugmentation du poidsAugmentation de la MGAccompagnée d’une augmentation de la MM (VEC et MCA)
Déficit énergétique et DénutritionBaisse du poidsBaisse de la MG Baisse de la MM inconstanteBaisse de la MCA mais augmentation du VEC si dénutrition sévère (hypoalbuminémie)
Déshydratation extracellulaireBaisse du poidsMasse grasse constanteBaisse de la MMMCA cste, baisse du VEC
ExemplesDonnées de la composition corporelle (DEXA + impédance)
Un patient obèse a perdu du poids après un régime Baisse de la MG importante
Baisse de la MM modérée (MCA et LEC)
Baisse de la MGBaisse de la MM Baisse de la MCA, voire de la masse calciqueVEC diminué si diurétiques VEC augmenté si hypoalbuminémie = peut masquer baisse MCA
os
MCA
LEC
MG
os
MCA
LEC
MG
os
MCA
LEC
MG
os
MCA
LEC
MG
Un patient insuffisant rénal au stade préterminal dénutri a pris du poids pendant les vacances
Augmentation MGMM constante maisAugmentation MCA et baisse modérée du VEC
Conclusion: Il a suivi les conseils diététiques et fait de l’exercice
MG stableMM augmentéeMCA stable et augmentation du VEC
Conclusion: il a mangé trop de sel
os
MCA
LEC
MG
os
MCA
LEC
MG
os
MCA
LEC
MG
En pratique médicale
La notion de composition corporelle doit être intégrée dans le raisonnement et la pratique médicale
L’étude de la composition corporelle constitue un élément indispensable de l’évaluation du statut nutritionnel
Elle permet de prendre les décisions thérapeutiques les mieux adaptées, telles que le choix d’un programme d’amaigrissement ou de renutrition
la DEXA représente la méthode de choix étant donnés la précision et la qualité des renseignements obtenus
l’impédance bioélectrique peut être utilisée, en tenant compte des limites et des imprécisions de cette méthode (seuls les variations importantes doivent être prises en compte)
CONCLUSION
Profil alimentaire
Apports alimentaires
Circonstances de la prise alimentaire
Comportement alimentaire
1
2
3
Recueil de l’apport alimentaire
« Les 4 méthodes »
Carnet alimentaire - « semainier »
Intérêt secondaire : prise de conscience
Limite: influe sur la prise alimentaire
Histoire alimentaire
Apport « habituel »
De quoi sont composés les prises alimentaires ?
Rappel des 24h
Aliments/boissons consommés
Intérêt: rapide
Limite biais de mémorisation
Fréquence de consommation
Liste préétablie (nombre d’items variable)
Peut-être adapté à la pathologieEx: EPAT pour l’hypercholestérolémie
Précision
Approximation
Recueil de l’apport alimentaire
« Les 4 méthodes »
Carnet alimentaire - « semainier »
Intérêt secondaire : prise de conscience
Limite: influe sur la prise alimentaire
Histoire alimentaire
Apport « habituel »
De quoi sont composés les prises alimentaires ?
Rappel des 24h
Aliments/boissons consommés
Intérêt: rapide
Limite biais de mémorisation
Fréquence de consommation
Liste préétablie (nombre d’items variable)
Peut-être adapté à la pathologieEx: EPAT pour l’hypercholestérolémie
Précision
Approximation
Interprétation du recueil
- Répartition des prises alimentaires
- Type d’aliments consommés – boissons bues
- Quantités approximatives / nombre de parts en portions standardisées
!L’obèse sous estime ses apports (jusqu’ à 50%)
Profil alimentaire
Apports alimentaires: « les 4 méthodes »
Circonstances de la prise alimentaire
Comportement alimentaire / impulsivité / restriction cognitive
1
2
3
Circonstances des prises alimentaires
« L’ambiance » du repas (tranquille ou stressante, conviviale, devant la télévision…)
Stimuli internes liés à l’humeur: ennui, colère, angoisse
Stimuli externes : présence d’aliments
Stimuli physiologiques: faim
Grignotage ? Compulsions ?
Comportement alimentaire3 troubles du comportement alimentaire pathologique sont bien définis
L’anorexie mentale (cf. cours correspondant)
La boulimie
L’hyperphagie boulimique
1
2
3
Crise de boulimie
Une crise de boulimie répond aux 2 caractéristiques suivantes
1) absorption, en une période de temps limitée (< 2h), d’une quantité de nourriture
supérieure à ce que la plupart des gens absorberaient en une période de temps similaire et dans les
mêmes circonstances.
2) sentiment d’une perte de contrôle sur le comportement alimentaire pendant la crise.
Critères du DSM V
Critères du DSM V
TCA 4 types de troubles psychiatriques principaux à rechercher
Trouble de l’humeur et plus particulièrement dépression
Trouble anxieux
Trouble addictif
Trouble affectif (image du corps, estime de soi) et/ou de la personnalité
Evaluation de l’activité physique et de la sédentarité
Définitions
Activité physique : tout mouvement produit par les muscles
squelettiques, responsable d'une augmentation significative de la
dépense énergétique.
Comportement sédentaire : état pendant lequel les mouvements
sont réduits au minimum et la dépense énergétique est proche du
métabolisme de repos
Sports : exercices physiques se présentant sous forme de jeux
individuels ou collectifs, donnant généralement lieu à compétition,
pratiqués en observant certaines règles précises.
Evaluation de l’activité physique et de la sédentarité
Définitions
Activité physique : tout mouvement produit par les muscles
squelettiques, responsable d'une augmentation significative de la
dépense énergétique.
Comportement sédentaire : état pendant lequel les mouvements
sont réduits au minimum et la dépense énergétique est proche du
métabolisme de repos
Sports : exercices physiques se présentant sous forme de jeux
individuels ou collectifs, donnant généralement lieu à compétition,
pratiqués en observant certaines règles précises.
Les loisirs
La vie quotidienne
L’activité professionnelle
concerne
Exemple : le questionnaire IPAQévalue les APS d’endurance par rapport aux recommandations OMS
Durée de la marche active
Durée des activités d’intensité modérée (« qui vous font respirer
un peu plus vite que d’habitude »)
Durée des activités d’endurance d’intensité forte (« qui vous font
respirer beaucoup plus vite que normalement »)
Seules les séances d’au moins 10 minutes sont comptabilisées
Nombre de jours par semaine ?
Durée moyenne ?
La dépense énergétique
Les grandes fonctions (croissance, développement, maintien, reproduction...) ont un coût énergétique dont la somme est appelée dépense énergétique totale
Apports: Pour couvrir ses besoins, l’homme puise l’énergie dans le milieu extérieur ou dans ses réserves, à partir des liaisons chimiques des nutriments et la transforme en une autre énergie chimique utilisable = ATP
Dépenses: L’homme restitue l’énergie au milieu extérieur sous forme chimique (urée, créatinine par exemple) mécanique et thermique
En l’absence de variation du poids ou de la composition corporelle, les apports énergétiques sont égaux aux dépenses
introduction
Sources d’énergie
Les macronutriments (glucides, lipides, protéines) constituent l’unique source énergétique pour l’homme
DE continue vs apports alimentaires discontinuescompartiment de réserve énergétique en période inter prandialede capacité limité pour les protéines (autres fonctions) et les glucides (< 1kg) immense pour les lipides (plusieurs Kg)
Pour être utilisable, cette énergie doit être transformée en ATP, processus qui consomme de l’oxygène et produit de la chaleur.
L’oxydation des substrats par l’organisme est hiérarchisée selon un ordre inverse à la capacité qu’à l’organisme à stocker ces macronutriments:1) Glucides2) Protéines3) Lipides
l’équilibre entre les ingestions et l’oxydation des lipides, est le déterminant majeur de la balance énergétique (stockage TG)
Apports énergétiques recommandés 2000-2500 Kcal/j
15% protéines30% lipides55% glucides
Teneurs énergétiques des nutriments
Lipides 38 KJ/g 9 Kcal/g
Glucides 17 KJ/g 4 Kcal/g
Protéines 17 KJ/g 4 Kcal/g
1 Kg de graisse de réserves = 9000 Kcal
NB: ethanol = 7Kcal/g
Rappel1 kcal = 4.18 kJ
Pour mémoire
Dépenses
La dépense énergétique des 24 h se répartit en trois postes principaux d’inégale importance :
1) Le métabolisme de repos qui représente 60-75 % de la DET
2) La dépense lié à l’activité physique, variable ( 15 à 30 % DET)
3) La thermogénèse, effet thermique des aliments (10 % DET)
DER
AP
T
A ces trois postes principaux de dépense énergétique,
il faut ajouter des dépenses inhabituelles
qui, dans certaines circonstances, peuvent constituer un coût important.
- croissance (cout énergétique faible)
- réparation et cicatrisation (peut s’avérer très important, ex: brûlures étendues)
- réactions de défense contre les infections, réactions inflammatoires (ex = augmentation de 80% si péritonite)
L’ensemble de ces dépenses énergétiques constitue la dépense énergétique totale.
1) METABOLISME DE BASE (MB) ou DEPENSE ENERGETIQUE DE REPOS (DER)
Le métabolisme de base correspond à la DE minimale pour le fonctionnement et l’entretien de l’organisme (pompes ioniques, turnover de substrats, maintien de la température,…)
Il est mesuré dans des conditions standardisées (DER)- à jeun (minimum 12h)- le matin (8-10 h)- à température neutre (19-24 °C)- au repos (décubitus, silence)
-NB: La dépense énergétique pendant le sommeil est < 5 % par rapport à la DER
Contribution des différents organes au MB
Foie
Foie 25 %Cerveau 20 %Cœur 9 %Reins 7 % Muscles 25 %
Le métabolisme base varie
de façon proportionnelle au poids et à la Masse Maigre
dépend de l’âge et su sexe essentiellement par le biais de la MM
la MM explique 80 % de la variabilité de la DER Avec la mesure de la MM on peut estimer la DER pas d’équation très satisfaisante
DER = 30 Kcal/ kg MM/ 24h DER = 21MM +50
Facteurs génétiques ( 20 % restant)
Facteurs hormonaux (sympathique, thyroïde, cycle menstruel,..)
température, apports alimentaires antérieurs, stress,…
2) L’EFFET THERMIQUE DES ALIMENTS
l’énergie chimique des aliments doit être convertie en énergie utilisable
Les aliments doivent être:- digérés, c’est-à-dire transformés en substances plus simples, - puis être stockés par exemple au niveau du foie et du muscle sous forme deglycogène, ou au niveau du tissu adipeux sous forme de triglycérides.
Le coût énergétique de ces processus varie avec les voies biochimiques empruntéesreprésente environ (en % de la valeur calorique ingérée): - 5 % à 10 % pour les glucides, - 20 % à 30 % pour les protéines, - < 5 % pour les lipides.
S’ajoute une partie facultative, régulé par le SNA sympathique au niveau du muscle et du tissu adipeux brun = perte d’énergie sous forme de chaleur grâce aux protéines découplantes (UCP) de la mitochondrie.
Dépend de palatabilité du repas, qtté glucides simples, exercice physique préalable, degré d’obésité, caféine, nicotine,…
exercice
TPP
DER
3) EXERCICE PHYSIQUE
Très variable, 20-25 % dans les pays développésPeut atteindre 70 % chez sportif ou travailleur de force
Peut se mesurer en chambre calorimétrique, actimètre,..Tables d’activités
VARIABILITE DE LA DEPENSE ENERGETIQUE
extrêmement variable d’une personne à l’autre.
facteur très important à prendre compte dans la définition des besoins énergétiques individuels.
une prescription calorique généralisée n’a pas de sens: par exemple, illusoire de prescrire 1 800 kilocalories par jour à tous les patients hospitalisés ;
D’où l’interrêt de la mesure de la DE pour calculer la ration calorique nécessaire pour maintenir le poids stable
Principaux facteurs de variation de la DE
Intrinsèques Extrinsèques
DER MMâge, sexeH. Thyroïdiennesturnover protéique
Thermogenèse SNA température exttissu adipeux brun prise alimentaireétat nutritionnel substances Ө, stress
Activité physique Masse musculaire durée exercicerendement (VO2 max) intensité
VARIABILITE AVEC LA MASSE
La DE est proportionnelle au poids
La MM détermine la DE de façon beaucoup plus précise que le poids
Ceci est vrai tant pour la DE des 24 h que pour la DER
La DE est aussi corrélée à la surface corporelle (pertes de chaleur + corpulence)
DER 1000 kcal/24h/m²
Dans l’obésité (augmentation MG) augmentation DE par
- Augmentation MM (excès poids = environ 75% MG et 25 % MM)
- Cout mobilité
- Thermogenèse PP facultative
VARIABILITE AVEC L’AGE
La dépense énergétique totale diminue avec l’âge
-D’une part, le métabolisme de base diminue d’environ 2 % tous les 10 ans
à cause de la réduction de la masse maigre associée à l’âge + défaut métabolique spécifique du vieillissement?
-D’autre part, la dépense énergétique liée à l’activité physique est diminuée
réduction du temps passé en activités physiques, déficits physiques ou handicaps
Chez l’enfant = coût de la croissance
DE = 120 kcal/kg (vs 45 kcal/kg chez l’adulte)Peut atteindre 50 % de l’énergie ingérée
VARIABILITE AVEC LE SEXE
DET plus faible chez la femmeS’explique en parti par une MM plus faible
Même après prise en compte des différences de composition corporelle, la femme dépense moins d’énergie que l’homme ( < 10 %) pas d’explications satisfaisantes à cet état de fait.Varie en fonction du cycle (température, menstruations)
L'ALLAITEMENT
La valeur énergétique du lait est d’environ 0,61 kcal par g. Il en coûte environ 20 % de kcal en plus pour en assurer la synthèseSoit un cout de 600 Kcal/j pour un allaitement exclusif
La prise alimentaire moyenne au cours de l’allaitement ne suffit généralement pas à compenser son coût énergétique favorise donc en principe la perte de poids après l’accouchement
GROSSESSE
Besoins énergétiques supplémentaire d’environ 260 Kcal/24h(de 150 Kcal/j au 1er T à 300 Kcal/j au 3me T)Cout de la construction organisme nouveau + énergie en réserve pour préparer la période d’allaitement
VARIABILITE AVEC LA RATION ALIMENTAIRE
La suralimentation prolongée ou la restriction calorique durable s’accompagne de changements de la DE qui vont tendre à limiter les variations de poids
Dépense énergétique et restriction alimentaire
La diminution des apports énergétiques s’accompagne d’une perte de poids
Cette perte de poids tend à diminuer à mesure que la restriction énergétique se prolonge; jusqu’à la stabilisation du poids
Cet arrêt de la perte de poids témoigne de l’adaptation à la restriction énergétique par une diminution des dépenses énergétiques qui aboutit au rééquilibrage de la balance énergétique
La composition du poids perdu i.e. contribution MG et MM varie- Plus adiposité initiale importante, plus contribution MG sera importante - Plus déficit calorique important, plus proportion MM perdue importante
Figure 1. Evolution de la perte de poids (Δ P) sous régime restrictif en fonction du temps (ΔT).
Mécanismes:
- La perte de poids et de MM contribue donc à diminuer la DER
- ration alimentaire associée à de la thermogenèse alimentaire (au moins dans sa composante obligatoire)
- La perte de poids réduit les dépenses énergétiques dues à l’activité physique
La diminution du MB en situation de perte pondérale est plus importante que ne le voudrait les pertes tissulaires
Ceci suggère une augmentation de l’efficacité énergétique dans lequel interviendraient la diminution du tonus sympathique et de la T3
Dépenses énergétiques et alimentation hypercalorique
En situation de suralimentation prolongée on observe un gain de poids qui, au fil du temps, va s’arrêter
C’est exactement l’image en miroir de celle décrite pour la perte
L’arrêt du gain de poids témoigne également d’une augmentation de DE qui viennent rééquilibrer la balance.
Cette augmentation s’explique par:
- le gain de MM métaboliquement active
- l’augmentation de la thermogenèse PP due à l’excès de la prise alimentaire
- la majoration de DE liée à l’activité physique du à l’élévation du poids
VARIABILITE D’ORIGINE GENETIQUELe niveau de dépense énergétique est pour partie dépendant de facteurs génétiques
dépense énergétique de reposEnviron 10 % des différences inter-individuelles du niveau de DER La DER peut varier jusqu’à 500 kcal/jour d’une famille à l’autre (contre 100 kcal/jour d’un individu à l’autre au sein d’une même famille)
thermogenèse alimentaire les différences de réponses thermogéniques liées au patrimoine génétiquereprésentent environ 35 à 50 kcal/jourfacteurs génétiques interviennent également dans l’adaptation de la DE en réponse à des déséquilibres alimentaires (UCP)
coût énergétique de l’activité physiqueIl existe un déterminisme génétique du niveau d’activité physique Et du coût énergétique de postures et activités courantes
LE CONCEPT DE QUOTIENT RESPIRATOIRE (QR)
La transformation de l’énergie chimique contenue dans les macronutriments en ATP, passe par des réactions de phosphorylation oxydative qui vont consommer de l’oxygène et produire du gaz carbonique
QR= VCO2/VO2
rapport entre la quantité de gaz carbonique produit par l’oxydation totale d’un substrat sur la quantité d’oxygène nécessaire à cette oxydation complète
varie en fonction du substrat considéré, QR =1 pour les glucides0,7 pour les lipides 0,8 pour les protides
Chez l’homme, le calcul du QR à partir de la mesure de la VCO2 et de laVO2 informe sur la nature des substrats oxydés.
Plus le QR se rapproche de 1 , plus l’organisme utilise les glucidesPlus le QR se rapproche de 0,7, plus l’organisme utilise les lipides (jeûne)
Glucides C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 HO2
QR (CO2/O2) = 1
Protéines C72H112 N2 O22S + 77 O2 63 CO2 + …QR (CO2/O2) = 0.82
LipidesC16H32O2 + 23 O2 16 CO2 + 16 HO2
QR (CO2/O2) = 0.70
Variabilité familiale du QR
Les familles qui ont un QR bas
-oxydent une plus grande quantité de lipides par 24 heures
- constituent moins de réserve et prendront moins de poids
- ont une proportion de fibres de type I dans le muscle plus importante (fibres à contraction lente, résistantes, sollicitées pendant les efforts d’endurance et équipées pour oxyder facilement les acides gras)
Les méthodes de mesurede la dépense énergétique
LA CALORIMETRIE DIRECTE
Dans cette méthode, on considère qu’il y a égalité entre production de chaleur et dépense d’énergie de l’individu.
La réalisation de la mesure nécessite une enceinte de taille réduiteet hermétique (chambre de lavoisier) ou une combinaison calorimétrique
Permet la quantification des différentes composantes de la perte de chaleur:
DER
Activité physique
thermogénèse PP
Peu utilisée en raison de la tolérabilité et du nombre réduit d’institutions disposant de l’équipement nécessaire
LA CALORIMETRIE INDIRECTECette méthode repose sur l’équivalence entre l’énergie utilisée dans l’organisme et l’oxydation des nutriments
Il est donc possible d’utiliser la consommation globale d’oxygène comme témoin de la dépense d’énergie (E O2 = 20 kcal/l).
La mesure des échanges gazeux respiratoires (consommation d’oxygène, et production de gaz carbonique) peut être réalisée sous une cagoule ventilée (canopy).
Doit être corrigée par l’excrétion d’azote (urée)Surtout utilisé pour mesurer la DERPermet aussi de mesurer le QR
Formule de BEN PORAT
DER = 3.913 x VO2 + 1.093 x VCO2 – 3.341 N2
(Kcal/24h) (ml/min) (g/24h)
LES METHODES INDIRECTES de mesure de la dépense liée à l’activité physique
Enregistrement de la fréquence cardiaque = basée sur la relation linéaireétroite existant entre la fréquence cardiaque et la dépense énergétique, pour des activités physiques d’intensité croissantePeut être utilisée dans des études épidémiologiques
La méthode des accéléromètres permet de quantifier et d’enregistrer l’intensité de mouvement selon un ou trois axes au cours d’une activité physique, et de le convertir en dépense d’énergie
La méthode factorielle permet d’évaluer les dépenses énergétiques journalières d’un individu à partir de l’enregistrement du type et de la durée des activités pratiquées et du coût énergétique unitaire de chaque activité
LA METHODE A L’EAU DOUBLEMENT MARQUEE
-permet de déterminer la dépense énergétique totale dans les conditions habituelles de vie
-consiste à faire ingérer au sujet un mélange d’eau marquée sur l’oxygène (18O) et sur l’hydrogène (deutérium) = mesure de leur élimination dans les urines
- La différence de vitesse d’élimination de l’oxygène et du deutérium dépend de la production de CO2 et permet le calcul de la production de CO2 et de la DE
- simple et non agressive mais nécessite des méthodes d’analyse en spectrométrie de masse très onéreux qui limitent son emploi à des activités de recherche
ESTIMATION LA DEPENSE ENERGETIQUE
1) Il est possible de réaliser les estimations de la DER à partir de données anthropométriques simples
-2 équations sont proposées pour estimer le métabolisme de base à partir du poids (P), de la taille (T) et de l’âge (A) en fonction du sexe
Equations de Harris et Benedict :Femmes MB = 2,741 + 0,0402 P + 0,711 T – 0,0197 AHommes MB = 0,276 + 0,0573 P + 2,073 T – 0,0285 A
Equations de Black :Femmes MB = 0,963 . P0,48 . T 0,50 . A-0,13Hommes MB = 1,083 . P0,48 .T 0,50 . A-0,13
avec MB en MJ.j-1, P = poids en kg, T = taille en m et A = âge en années
Les variations entre mesurée et théorique peuvent expliquer certaines variations pondérales
DE = 1.4 DER : malade hospitalisé
DE = 1.55 DER : activité légère
DE = 1.8 DER : activité modérée
DE = 2.1 DER : activité importante
2) la DE totale peut être estimée en multipliant la DER par un facteur traduisant l’intensité de l’activité physique d’une personne. Ce facteur a pu être déterminé pour de nombreuses activités de la vie quotidienne, sédentaire, professionnelle ou sportive (tables).
Applications
Estimation des apports alimentaire en pratique clinique
- Régime hypocalorique
- Renutrition en milieu hospitalier
-Médecine du sport
En recherche:
- causes de l’obésité,
- survie dans des situations extrêmes, ..