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1

UNIVERSITÉ DE LA RÉUNION

École Doctorale " Sciences Technologie Santé »

THÈSE

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ DE LA RÉUNION

Discipline : Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives

Présentée par

Nathan CARON

ESTIMATION DE LA DÉPENSE ÉNERGÉTIQUE CHEZ DES PATIENTS DIABÉTIQUES DE TYPE 2 À L"AIDE D"UN CAPTEUR " INTELLIGENT » Sous la direction de Georges Dalleau et Nicolas Peyrot

Soutenue publiquement le 6 décembre 2017

JURY M. Georges DALLEAU, PU, Université de la Réunion Directeur

M. Francis DEGACHE,

PU, Université de Lausanne Examinateur

Mme Isabelle FOCK-BASTIDE MCF-HDR, Université de la Réunion Examinateur M. Nicolas PEYROT, MCF-HDR, Université de la Réunion Co-directeur M. Pierre PORTERO, PU, Université de Paris-Est Créteil Rapporteur Mme Anne VUILLEMIN, PU, Université de Nice Rapporteur 2 3

À ma mère, mon frère et ma sœur

Pour être toujours auprès de moi tout en étant si loin

À mes amis

Pour leur soutien malgré la distance

À Mélina

Pour tout l'amour et la joie qu'elle m'apporte

Au moment où j'ai le moins de temps à lui consacrer 4

REMERCIEMENTS

Ce travail

de thèse n'aurait pas pu arriver à son terme sans la contribution de plusieurs personnes que je souhaite remercier : Le Professeur Anne Vuillemin et le Professeur Pierre Portero, pour l'honneur qu'ils m'ont

fait en acceptant d'être les rapporteurs de ce travail de thèse, et plus particulièrement à Pierre,

pour mon titre d'Accompagnateur en Moyenne Montagne. Ainsi que Madame Isabelle Fock-Bastide et le Professeur Francis Degache, pour avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse

Mes plus

sincères remerciements vont au Professeur Georges Dalleau et à Nicolas Peyrot,

pour avoir dirigé ce travail, pour leur aide dans chacune des étapes de cette thèse, pour la

confiance qu'ils m'ont accordée il y a bientôt quatre ans quand je suis arrivé à la Réunion et

pour m'avoir transmis leur passion pour la recherche ; À Madame Chantal Verkindt, pour son aide en tant que membre de l'équipe, membre de mon comité de suivi de thèse et en tant que membre du clan des APA ;

À Teddy, pour sa gentillesse et son aide depuis que je suis arrivé et pour nos échanges sportifs

au squash qui mon permis de souffler de temps en temps et de garder la forme À Claire, pour ses encouragements, sa bonne humeur et toutes ces pauses café qui me permettent quotidiennement de décompresser et d'échanger. Au Docteur Pholsena ainsi qu'à toute l'équipe de la maison du Diabète au tampon pour leur aide dans le recrutement des sujets.

Aux participants, qui ont accepté de me donner un peu de leur temps et de leur énergie lors des

expérimentations.

Cette thèse a été financée par une

Allocation Régionale Recherche versée par la Région Réunion et par des Fonds Européen de Développement Régional (FEDER). 5 6 " Mesure ce qui est mesurable, et rend mesurable ce qui ne peut être mesuré »

Galilée (1564-1642)

7

Table des matières

PREAMBULE 1

INTRODUCTION 6

CHAPITRE 1 : CADRE THEORIQUE 11

LA DEPENSE ENERGETIQUE CHEZ L"HOMME

12

1. Métabolisme basal

14

1.1. Effet de l'âge 15

1.2. Effet de la variation du poids 17

1.2.1. Influence de la perte de poids 18

1.2.2. Influence de la prise de poids 19

2. Thermogenèse

20

3. Dépense énergétique liée à l"activité

24

METHODES DE MESURE DE LA DEPENSE ENERGETIQUE

29

1. Les méthodes de référence pour la mesure de la dépense énergétique

30

1.1. La calorimétrie directe 30

1.2. La calorimétrie indirecte 31

1.3. La méthode de l"eau

doublement marquée 34

2. Les méthodes d'évaluation de la dépense énergétique basale

36

2.1. Les méthodes objectives 36

2.2. Les méthodes d"estimation par équation

37

3. Les méthodes d'estimation de la dépense énergétique liée à l'activité physique 41

3.1. Les méthodes subjectives

41

3.2. Les méthodes objectives 46

3.2.1. Les méthodes basées sur la fréquence cardiaque 46

3.2.2. Les transducteurs de chaleur 50

3.2.3. Le Géo-Positionnement Satellitaire 52

3.2.4. L"actimétrie 55

8

3.2.4a. Les podomètres 56

3.2.4b. L"accélérométrie 58

3.2.5. L"Actiheart 64

3.2.6. Le SenseWear Armban

d 66

3.2.7 La centrale inertielle 69

LA DEPENSE ENERGETIQUE CHEZ LA PERSONNE DIABETIQUE DE TYPE 2 72

1. Le métabolisme basal 74

1.1. Influence du diabète sur le métabolisme basal 74

1.2. Estimation de la dépense énergétique basale chez des sujets diabétiques 76

2. Thermogenèse

80

3. Dépense énergétique liée à l"activité physique

82
3.1.

Évaluation de la quantité d'activité physique chez les patients diabétiques de type 2 83

3.2. Influences des facteurs biomécaniques et métaboliques

85

3.3. Estimation de la dépense énergétique chez des sujets diabétiques 88

CHAPITRE 2 : PROBLEMATIQUE DE RECHERCHE 93 CHAPITRE 3 : PRESENTATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE 99 ÉTUDE 1 : ÉTUDE DU PATTERN D"ACTIVITE CHEZ DES PATIENTS DIABETIQUES DE

TYPE 2 100

Introduction

101

Matériels & Méthodes 102

1.

Population

102
2 . Outils de mesure 103
2 .1. Carnet de report d'activités 103 2 .2. Questionnaire d"activité physique 104 2 .3. Capteur intelligent 105 3 . Protocole expérimental 106

4. Traitement des données 106

9

4.1. Données d'activités 106

4.2. Données mécaniques 107

5. Analyse statistique 107

Résultats 108

Discussion 111

Résumé

116
ÉTUDE 2 : ÉTUDE DE LA DEPENSE ENERGETIQUE ET DES METHODES D"ESTIMATION CHEZ DES PATIENTS DIABETIQUES DE TYPE 2 118

Méthodologie générale 119

1. Population

119

2. Protocole expérimental 120

3. Outils de

mesure 121

3.1. Données métaboliques 121

3.2. Données mécaniques 121

1

ère

partie -- Coût énergétique de la marche chez les patients diabétiques de type 2 123

Introduction

124

Méthodologie spéc

ifique 125

1. Analyse de la marche 125

2. Analyse statistique 126

Résultats 127

Discussion 130

Résumé

134
2

ème

partie -- Estimation de la dépense énergétique à partir d"une équation validée 136

Introduction

137

Méthodologie spécifique

138

1. Traitement des données 138

1.1. Données métaboliques 138

1.2. Données mécaniques 138

10

2. Analyse statistique 140

2.1. Première partie : Groupe témoin 141

2.2. Deuxième partie : Groupe DT2 141

Résultats 142

1. Première partie : Groupe témoin 142

2. Deuxième

partie : Groupe DT2 145

Discussion 147

Résumé

153
3

ème

partie -- Développement d"une nouvelle équation d"estimation de la dépense énergétique chez les patients diabétiques 155

Introduction

156

Méthodologie spécifique

157

1. Traitement des données 157

2. Analyse statistique 157

2.1. Phase de régression linéaire multiple 157

2.2. Phase de validation croisée 158

Résultats 158

1. Régression linéaire multiple 159

2. Validation croisée 160

Discussion 162

Résumé

167

CHAPITRE 4

: CONCLUSION & PERSPECTIVES 169

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

176

LISTE DES FIGURES

209

LISTE DES TABLEAUX

210

LISTE DES EQUATIONS 211

11 12

Liste des abréviations

AGL Acide gras libre

AH

Actiheart

ANOVA Analyse de variance

ANCOVA Analyse de covariance

AP Activité physique

AP lég Activité physique d'intensité légère APmod Activité physique d'intensité modérée

APséd Activité physique sédentaire

APvig Activité physique d'intensité vigoureuse

Bpm Battement par minute

DE Dépense énergétique

DEAP Dépense énergétique liée à l'activité physique

DT2 Diabète de type 2

ESE

Erreur standard d'estimation

FC Fréquence cardiaque

FC max Fréquence cardiaque maximale FC repos Fréquence cardiaque de repos

GPS Géo-positionnement satellitaire

HbA1c Hémoglobine glyquée

IMC Indice de masse corporelle

IPAQ International physical activity questionnaire

KAL-X LifeCheck KAL-X Sensor®

MAQ

Modifiable activity questionnaire

FM Masse de tissu adipeux

FFM Masse de tissu non lipidique

QR Quotient respiratoire

RMSE Root mean square error

SWA SenseWear Armband

TPP fa Thermogenèse postprandiale facultative

TPPob Thermogenèse postprandiale obligatoire

1 3

2 Production de dioxygène

VM Vecteur magnitude

2 Consommation d'oxygène

2 max Consommation maximale d'oxygène

14

Préambule

1

Préambule

Préambule

2 La relation entre l"AP et la santé est aujourd"hui bien documentée dans la littérature

scientifique. En effet, il a été montré que la pratique d"une AP régulière présente un intérêt

majeur dans le traitement et la prévention des risques de maladies chroniques tels l"obésité,

l"hypertension artérielle ou encore le diabète (van Baak, 1999). Toutefois, de nombreuses questions persistent sur l"allure de la courbe de la relation entre cette quantité d"AP (la dose) et ses répercussions sur la santé (réponse) (Figure 1). D"un point de vue historique, cette relation dose/réponse a d"abord été observée dans de nombreuses études épidémiologiques utilisant des questionnaires pour codifier le niveau d"AP (Schoenborn, 1986; Poehlman et al., 1991; Ford et al., 1995; Dunstan et al., 2004;

Dunstan et al.,

2005). En effet, plusieurs de ces études ont permis de mettre en avant qu"un

comportement sédentaire était néfaste pour la santé (e.g. une relation linéaire entre le temps

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