Transcript File - L2 Bichat 2012-2013

Composition corporelle
Et
Dépense énergétique
Introduction et définition
Méthodes de mesure
Applications pratiques
[email protected]
Composition corporelle
Introduction
La composition corporelle correspond à l’analyse du corps
humain en « compartiments » ou « masse » regroupant des
éléments qui ont une fonction physiologique commune
indépendamment de leur localisation anatomique ou de leur
nature chimique
Ceux-ci ont un intérêt particulier en fonction de la discipline
médicale considérée. 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 liquidiens
Les modèles de la composition corporelle
% Poids Corporel
lipides
Tissu
adipeux
Masse
grasse
Liquides
extracellulaire
eau
muscles
organes
protéines
glucides
minéraux
Masse
cellulaire
active
divers
Tissu
osseux
Solides
EC
Les modèles physiologiques
Les compartiments
Masse
grasse
Masse
grasse
Masse
grasse
Liquides
extracellulaire
Masse
maigre
Masse
cellulaire
active
Solides
EC
Masse
minérale
Masse
maigre
Compartiments
Regroupent des composants corporels
fonctionnellement liés entre eux
indépendamment de leur localisation anatomique
ou 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
Masse grasse :
correspond aux triglycérides stockés dans les adipocytes quelle que soit
leur localisation anatomique
10 à 30 % poids corporel
(peut atteindre beaucoup plus en pathologie)
Densité 0.9 g/ml
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%)
Mais « toxique » si trop élevé (notamment localisation viscérale)
Masse maigre :
Exclue la partie grasse
Polymorphe: correspond à la somme de l’eau, des os, des organes, muscles
contient les éléments vitaux, notamment les protéines
70 à 90% poids corporel
Densité 1.1 g/ml
La masse maigre est essentiellement constituée d’eau (73%)
(extracellulaire + intracellulaire)
Si bien que sa diminution signe un dénutrition ou une déshydratation
La  de ce compartiment menace plus la santé que celle de la MG
Le rapport entre l’eau et la MM (73%) définit l’hydratation de la masse
maigre
Masse minérale osseuse
5% PC
correspond aux cristaux de phosphates tricalciques du squelette
Densité 3g/ml
Sa baisse signe l’ostéoporose (vieillissement, ménopause)
L’eau extracellulaire
20% PC
Correspond à l’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 cellulaire active
MM moins l’eau extracellulaire
Correspond à l’ensemble des cellules des différents organes et muscles
L’intensité de son métabolisme détermine les besoins énergétiques de
l’organisme
Cette masse comprend:
- les protéines de l’organisme = masse protéique 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)
-NB les glucides stockés représente une part négligeable de l’organisme
(<1% PC)
Exemple
Homme 40 ans bonne santé
PC
MG
ECF
ICF
MIN
PROT
Densité corporelle (1.05)
70kg
10 kg
18L
26 L
4 kg
11 kg
14.3 %
25.7 %
37.1 %
5.7 %
15.7 %
Mesure des compartiments
Séparation des composants de l’organisme en fonction de leurs propriétés
chimiques réalisées sur des cadavres :
eau, lipides, protéines, glucides, minéraux...
Données limitées mais servant de référence aux méthodes d’étude indirectes
Ces mesures indirectes ont une agressivité, précision, complexité variables
repose à la fois sur:
- une mesure corporelle (densité, volumes, impédances)
- la référence à un modèle de composition corporelle
- l’acceptation d’une hypothèse permettant une estimation des compartiments
(hydrat MM 73 %)
Méthodes de « recherche »
Quantification in vivo de constituants spécifiques de l’organisme
activation neutronique (Ca, azote, carbone, ..) pour  os, protéines, graisses
émission de potassium 40 pour la MM, RMN pour la mesure de la graisse
 Mesure de la densité corporelle (Densité = masse / volume)
- hydrodensitométrie
consiste à mesurer un volume en l’immergeant dans l’eau (principe d’Archimède )
- pléthysmographie
Pression *Volume = constante (loi de Boyle-Mariote ):
corps introduit dans une cabine de volume connu 
pression de la cabine modifié en proportion du volume introduit
Hypothèse = densité fixe attribuée à chaque compartiment 
proportion de chaque compartiment calculée à partir de la densité du corps entier (D)
Densité MG = 0,9 g par ml
Densité MM = 1,1 g par ml
L’équation de SIRI permet de calculer le pourcentage de masse grasse :
% MG = 100 (4,95/D-4,50)
 Prédiction de la MG par la mesure des PLIS CUTANÉS
hypothèse = épaisseur de la graisse sous-cutanée reflète la MG totale de l’organisme.
Les 4 sites de mesure des plis cutanés : bicipital , tricipital , sous-scapulaire, supra-iliaque
Equations prédictives de la densité corporelle (d),
en fonction de l’âge et du sexe
d = c-m x log (somme des 4 plis)
simple mais nécessite un opérateur entraîné, en défaut dans pop particulières, obésité
 Estimation de la MM par la mesure de l’eau totale par dilution de traceur
Ingestion qtté connue d’eau marquée (isotopes stables : deutérium, oxygène 18 ou eau
tritiée )  concentration plasmatique permet de calculer volume de distribution
repose sur l’hypothèse que MM contient une proportion fixe d’eau (73 %).
MG dépourvue d’eau  MM = EAU TOTALE/0,73
 Estimation de la masse musculaire par excrétion de la créatinine et de la
3 methylhistidine
présent dans le muscle, excrétion urinaire/24h proportionnelle à la masse musculaire
calcul de la masse musculaire = 18 à 20 kg de muscle par g de créatinine
Compliqué et peu précis
Méthodes utilisées en clinique
 impédancemétrie bioélectrique simple et peu couteuse
- basée sur la capacité des tissus hydratés à conduire l’énergie électrique
- L’impédance (Z) d’un corps est liée à:
- la résistance spécifique (r), constante déterminée lors de l’étalonnage du système
- la longueur (L), ou taille de l’individu
- le volume conducteur (V) ou volume du compartiment hydro-électrolytique corporel
V = r L2/Z
- 2 électrodes au niveau du poignet, et 2 au niveau de la cheville homo-latérale.
- Le courant est appliqué pendant quelques secondes, et la mesure de Z est lue
- Le plus souvent, un seul courant de 800 μAmp avec une fréquence de 50 kHz (indolore)
-Les mesures avec plusieurs fréquences permettent une approche des  secteurs hydriques,
les membranes cellulaires se comportant comme une capacité électrique
Quand le courant a une fréquence > 50 kHz, le volume mesuré est assimilé à l’eau totale
Quand cette fréquence est < 5 kHz, le volume mesuré correspond à l’eau extracellulaire
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)
- rapport 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
- La précision est excellente
- 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.
limites
- le coût et rareté des installations , l’irradiation (FE)
- Ne mesure pas les compartiments hydriques
Peut être couplé à l’impédencemétrie pour mesurer 5 compartiments:
MM; MG; Masse calcique, eau extracellulaire, eau intracellulaire
 LA TOMODENSITOMÉTRIE COMPUTÉRISÉE
La graisse péri-viscérale intra-abdominale intervient dans le déterminisme des
complications métaboliques et cardio-vasculaires de l’obésité.
En pratique clinique, on mesure le tour de taille pour estimer l’adiposité abdominale
La tomodensitométrie permet de réaliser des coupes anatomiques abdominales
et d’identifier dans un plan horizontal les tissus en fonction de leur densité qui
atténue les rayons X.
Elle ne fournit pas une mesure de la masse grasse viscérale (en kg) mais un calcul
des surfaces des tissus adipeux profonds et superficiels.
On peut ainsi décrire un rapport d’adiposité viscérale sur adiposité sous-cutanée
La méthode est rapide (quelques minutes si on se limite à une seule coupe) et la
précision est bonne.
Variations physiologiques
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
La 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 fœtus
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 enceinte
Prise 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 pathologiques
Obésité
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
Patiente obèse
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 VEC)

Baisse de la MG
Baisse de la MM
Baisse de la MCA, voire de la masse calcique
VEC diminué si diurétiques
VEC augmenté si hypoalbuminémie = peut masquer baisse MCA
MG
MG
LEC
MCA
os
MG
MG
LEC
LEC
MCA
MCA
os
os
LEC
MCA
os
Un patient insuffisant rénal au stade préterminal
dénutri a pris du poids pendant les vacances

Augmentation MG
MM constante mais
Augmentation MCA et baisse modérée du VEC
Conclusion: Il a suivi les conseils diététiques et fait de l’exercice

MG stable
MM augmentée
MCA stable et augmentation du VEC
Conclusion: il a mangé trop de sel
MG
LEC
MG
MG
LEC
LEC
MCA
MCA
os
MCA
os
os
CONCLUSION
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)
La dépense énergétique
introduction
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
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
15% protéines
30% lipides
55% glucides
2000-2500 Kcal/j
Rappel
1 kcal = 4.18 kJ
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
Pour mémoire
AP
Dépenses
T
DER
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)
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
Cerveau
Cœur
Reins
Muscles
Foie
25 %
20 %
9%
7%
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 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):
TPP
- 5 % à 10 % pour les glucides,
DER
- 20 % à 30 % pour les protéines,
- < 5 % pour les lipides.
exercice
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,…
thermogenèse adaptative
bAR
Glucose
TG
pyruvate
AGL
H+
ATP
synthase
NADH/NAD
FADH/FAD
krebs
H+
ATP
H+
UCP
H+
chaleur
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
MM
âge, sexe
H. Thyroïdiennes
turnover protéique
Thermogenèse
SNA
tissu adipeux brun
état nutritionnel
température ext
prise alimentaire
substances Ө, stress
Activité physique
Masse musculaire
rendement (VO2 max)
durée exercice
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
1999
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)
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
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’accouchement
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
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 HO2
QR (CO2/O2) = 1
Protéines
C72H112 N2 O22S + 77 O2 63 CO2 + …
QR (CO2/O2) = 0.82
Lipides
C16H32O2 + 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 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 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 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 (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 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
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).
DE = 1.4 DER : malade hospitalisé
DE = 1.55 DER : activité légère
DE = 1.8 DER : activité modérée
DE = 2.1 DER : activité importante
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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