[PDF] Composition corporelle Et Dépense énergétique

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Composition corporelle Et Dépense énergétiqueIntroduction et définition Méthodes de mesure Applications pratiques

Connaître les méthodes d'évaluation de la dépense énegétique Connaître les méthodes d'évaluation de la composition corporelle Connaître les modèles de représentation de la composition corporelleObjectifs de coursConnaître les déterminants de la dépense énergétique et de la composition corporelle Connaître les méthodes d'évaluation des apports alimentaires

Composition corporelle

Composition corporelle = analyse du corps humain en " compartiments » ou " tissus » ou " composants » Le poids ne suffit pas dans de nombreuses situations Par exemple: ❖ Médecine du sport et masse musculaire ❖ Perte de poids et ratio masse grasse / masse maigre ❖ Insuffisance rénale et volumes liquidiensIntroduction

Les modèles de la composition corporelleSolides extra-cellMasse cellulaire activeLiquides extra-cellMasse grasselipideseauprotéinesglucidesminérauxTissu adipeuxmusclesTissu osseuxorganesdivers% Poids CorporelConstituantsTissusCompartiments

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 physiologiques Les compartimentsMasse grasseMasse grasseMasse non grasseMasse maigreMasse min ossMasse min ossMasse cell activeLiquides extra-cellMasse grasse4 compartiments3 compartiments2 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 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 + muscles contient 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 physiologiques Les compartimentsMasse grasseMasse grasseMasse non grasseMasse maigreMasse min ossMasse min ossMasse cell activeLiquides extra-cellMasse grasse4 compartiments3 compartiments2 compartiments

Masse cellulaire active = Masse maigre - l'eau extracellulaire •Ensemble des cellules des différents organes et muscles L'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 plasma Elle 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 squelette Densité 3g/ml Max entre 15 et 20 ans Sa 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: M G + 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

Mesure précise, irradiante, donne le rapport graisse viscérale et sous-cutanéeScanner abdominal: Mesure de la graisse viscérale par tomodensitométrie Excès de graisse viscéraleExcès 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 : -OEdèmes -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 anthropométriquesIMC IMC [kg/m²] = Poids [kg] / (Taille [m])²

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'adulteMesures 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 musculaire Calcul 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 autocollantesbasée 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 ans Gestation, lactation Et répartition différente ❖ Masse maigre plus faible chez la femme les performances sportives (VO2 max) s'égalisent si rapportées à la MM ❖ Masse calcique plus faible chez la femme 1.4 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/j Dès 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 également Mais un peu plus vite que ne le laisse prévoir la baisse de MM L a constante de 73% n'est plus vrai > 70 ans ❖ La masse osseuse diminue Avant 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 diminue 86 % H2O chez le foetus 80% à la naissance 73% 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 enceintePrise de poids 10-15 kg 6 à 7 L H2O (2 à 3 L chez la mère) 3 kg MG 3 kg MM sèche Surcharge extracellulaire peu prévisible Surcharge adipeuse résiduelle parfois problématique (hygiène alimentaire pendant la grossesse ++)

Variations pathologiquesObésité Augmentation du poids Augmentation de la MG Accompagnée d'une augmentation de la MM (VEC et MCA) Déficit énergétique et Dénutrition Baisse du poids Baisse de la MG Baisse de la MM inconstante Baisse de la MCA mais augmentation du VEC si dénutrition sévère (hypoalbuminémie) Déshydratation extracellulaire Baisse du poids Masse grasse constante Baisse de la MM MCA cste, baisse du VEC

Exemples Données 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) ☹ Baiss e de la MG Baisse de la MM Baisse de la MCA, voire de la masse calcique VEC diminué si diurétiques VE C augmenté si hypoalbuminémie = peut masquer baisse MCA osMCALECMGosMCALECMGosMCALECMGosMCALECMG

Un patient insuffisant rénal au stade préterminal dénutri a pris du poids pendant les vacances ☺ Augmentation MG MM constante mais Au gmentation MCA et baisse modérée du VEC Conclusion: Il a suivi les conseils diététiques et fait de l'exercice ☹ MG stable MM augmentée MC A stable et augmentation du VEC Conclusion: il a mangé trop de sel osMCALECMGosMCALECMGosMCALECMG

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 alimentaireApports alimentaires Circonstances de la prise alimentaire Comportement alimentaire 123

Recueil de l'apport alimentaire

" Les 4 méthodes »Carnet alimentaire - " semainier » Intérêt secondaire : prise de conscience Limite: influe sur la prise alimentaireHistoire alimentaire Apport " habituel » De quoi sont composés les prises alimentaires ?Rappel des 24h Aliments/boissons consommés Intérêt: rapide Limite biais de mémorisationFréquence de consommation Liste préétablie (nombre d'items variable) Peut-être adapté à la pathologie Ex: EPAT pour l'hypercholestérolémiePrécisionApproximation

Recueil de l'apport alimentaire

" Les 4 méthodes »Carnet alimentaire - " semainier » Intérêt secondaire : prise de conscience Limite: influe sur la prise alimentaireHistoire alimentaire Apport " habituel » De quoi sont composés les prises alimentaires ?Rappel des 24h Aliments/boissons consommés Intérêt: rapide Limite biais de mémorisationFréquence de consommation Liste préétablie (nombre d'items variable) Peut-être adapté à la pathologie Ex: EPAT pour l'hypercholestérolémiePrécisionApproximationInterprétation 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 alimentaireApports alimentaires: " les 4 méthodes » Circonstances de la prise alimentaire Comportement alimentaire / impulsivité / restriction cognitive 123

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: faimGrignotage ?Compulsions ?

Comportement alimentaire3 troubles du comportement alimentaire pathologique sont bien définisL'anorexie mentale (cf. cours correspondant) La boulimie L'hyperphagie boulimique123

Crise de boulimieUne 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 sédentaritéDéfinitionsActivité 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 reposSports : 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 sédentaritéDéfinitionsActivité 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 reposSports : 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 professionnelleconcerne

Exemple : le questionnaire IPAQ

évalue les APS d'endurance par rapport aux recommandations OMSDurée 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 dépensesintroduction

Sources d'énergie Les macronutriments (glucides, lipides, protéines) constituent l'unique source énergétique pour l'homme DE continue vs apports alimentaires discontinues compartiment de réserve énergétique en période inter prandiale de 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) Glucides 2) Protéines 3) 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% protéines 30% lipides 55% 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/gRappel 1 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) DERAPT

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 % Coeur 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 D ER = 30 Kcal/ kg MM/ 24h D ER = 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 de glycogène, ou au niveau du tissu adipeux sous forme de triglycérides. Le coût énergétique de ces processus varie avec les voies biochimiques empruntées représente 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,...exerciceTPP DER

3) EXERCICE PHYSIQUE Très variable, 20-25 % dans les pays développés Peut 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 M M âge, se xe H. Thyroïdiennes turnover protéique Thermogenèse SNA tempéra tur e e xt tis su adipeux brun prise alimentaire état nutritionnel substances Ө, stress Activité physique Masse musculaire durée exercice re nde ment (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 Ce ci 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) DE R ≅ 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 femme S'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 synthèse Soit 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'accouchementGROSSESSE 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 GENETIQUE Le niveau de dépense énergétique est pour partie dépendant de facteurs génétiques dépense énergétique de repos Environ 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 génétique représentent environ 35 à 50 kcal/jour facteurs génétiques interviennent également dans l'adaptation de la DE en réponse à des déséquilibres alimentaires (UCP) coût énergétique de l'activité physique Il 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 glucides 0,7 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 la VO2 informe sur la nature des substrats oxydés. Plus le QR se rapproche de 1 , plus l'organisme utilise les glucides Plus le QR se rapproche de 0,7, plus l'organisme utilise les lipides (jeûne)

Glucides C

6 H 12 O 6 + 6 O 2 →6 CO 2 + 6 HO 2

QR (CO

2 /O 2 ) = 1 Protéines C 72
H1 12 N 2 O 22

S + 77 O

2 →63 CO 2 + ... QR (CO 2 /O 2 ) = 0.82 Lipides C 16 H 32
O 2 + 23 O 2 →16 CO 2 + 16 HO 2

QR (CO

2 /O 2 ) = 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 mesure de 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 réduite et 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 INDIRECTE Cette 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 DER Permet aussi de mesurer le QRFormule 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 linéaire étroite existant entre la fréquence cardiaque et la dépense énergétique, pour des activités physiques d'intensité croissante Peut 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 (18

O) 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 sexeEquations de Harris et Benedict : Femmes MB = 2,741 + 0,0402 P + 0,711 T - 0,0197 A Hommes 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-0,13 Hommes 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 importante2) 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, ..

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