SOUTENANCE UNIVERSITE PARIS VAL-DE-MARNE FACULTE DE MEDECINE DE CRETEIL ****************** ANNEE 2008 N THESE POUR LE DIPLOME D'ETAT

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1 1 SOUTENANCE UNIVERSITE PARIS VAL-DE-MARNE FACULTE DE MEDECINE DE CRETEIL ****************** ANNEE 2008 N THESE POUR LE DIPLOME D'ETAT DE DOCTEUR EN MEDECINE Discipline : Médecine Générale Présenté(e) et soutenu(e) publiquement le à Par Deborah BRAKA-HASSAN Né(e) le 28 septembre 1977 à PARIS IVe TITRE : Intérêt des différentes méthodes de mesure de la composition corporelle en médecine générale PRESIDENT DE THESE : Pr OPPERT LE CONSERVATEUR DE LA BIBLIOTHEQUE UNIVERSITAIRE DIRECTEUR DE THESE : Dr LLORET-LINARES Signature du Président de thèse Cachet de la bibliothèque universitaire

2 2 Remerciements : M. le Professeur Jean-Michel Oppert, Qui me fait l honneur de présider ce jury de thèse. Vous avez été à l origine de ce travail, vous m avez assisté et encouragé, veuillez trouver ici l expression de mon profond respect et de ma sincère reconnaissance. Mme le Docteur Celia Lloret-Linares, Qui m a fait l honneur d accepter la direction de cette thèse. Merci pour votre participation active, pour la disponibilité et la confiance que vous m avez accordée, votre exigence toujours bienveillante et vos encouragements. Veuillez trouver ici l expression de ma gratitude et de mon profond respect. Les membres du jury, Qui me font l honneur d assister à ma soutenance et de sacrifier de leur temps précieux. Veuillez trouver ici l expression de mon profond respect. Mesdames les techniciennes, Marianne et Sophie, Qui ont eut la gentillesse de m accueillir, de m enseigner le fonctionnement des machines, et de recueillir les données. Veuillez trouvez ici l expression de ma gratitude. Mme le Docteur Martine Boucher, Qui m a ouvert les portes de son cabinet et qui chaque jour me pousse à poursuivre ma formation, à être rigoureuse dans ma pratique. Merci pour votre gentillesse et votre esprit de compagnonnage.

3 3 A ma famille, A mon époux, le Docteur David HASSAN qui a su m épauler et me guider. Merci pour chaque jour passé à tes côtés et pour chaque jour à venir. A mes enfants, Théo et Camille, mon amour et la princesse merci de rendre la vie si belle. A mes parents Danièle et Raymond BRAKA, je vous remercie du plus profond de mon cœur, vous m avez soutenu durant toutes mes études et vous continuez chaque jour d être présent dans ma vie, je vous aime. A mes sœurs le Docteur Isabelle ABOUDARAM et le Docteur Valérie NAIM, plus que des grandes sœurs, vous êtes mes amies, mes confidentes, mes chéries. Vous êtes très précieuses pour moi. A mes beaux-frères le Docteur Alain ABOUDARAM et Maître Fréderic NAIM, merci de rendre mes sœurs heureuses, je vous adore. A mes tantes, tata Mimi et tata Ida, merci pour tout l amour que vous me portez je vous aime profondément. A mon oncle le Docteur Roland Levy et ma tante Michelle Levy, merci pour votre gentillesse et votre soutien, je tiens énormément à vous. A la mémoire de Fortunée Braka et de Lucien Levy, je suis convaincu que de là où vous êtes vous continuez de veillez sur nous. A mes beaux parents Jean-Pierre et Martine Hassan, merci de m avoir accueilli avec tant de gentillesse dans votre famille. A celles qui ont accepté de devenir mes «mamies», Emma Halfon et Janine Hassan.

4 4 A mes belles sœurs et leurs époux, Laura et Fabrice Cohen, Stephanie et Ronald Riahi, j ai trouvé en vous de sincères compagnons de vie. A mes cousins et cousines pour la relation si privilégiée que j entretiens avec chacun de vous: Bernard et Françoise Abitbol, Sandrine Rouimi et Michaël Abitbol, Laureen Abitbol, Louise, David et Graziella Sebban, Lisa Aim, le Docteur Stephane Aïm, Samuel, Joanne et Gilles Bouaziz, Hugo et Alexandre, Paule et Franck Bouaziz, Marine et Sacha, les Docteurs Charles Emmanuel et Odile Levy, Maître Dorothée Levy-Journo, le Docteur Philippe Journo, notre petit dernier, Arthur, et à ceux à venir A mes neveux et nièces adorés : Antoine et Julien, Chloé, Victoria et Fiona, Ethan, et à ceux à venir (encore) A Lise Abravanel, ma meilleure amie, merci de m avoir encouragée toutes ces années. A Hélène Lasry, mon amie de toujours A Marie Laure, Constance, Robert, qui ont su rendre ses études agréables. Ses années de Fac n auraient jamais été les mêmes sans vous. A Alexandre Lasry, Virginie Gabay, Nathanaële et Roy Halfon, Karen et Michaël Kimche, Julien Goldman et Margaux sa promise, Amine et Juliette Ketem, Stephan et Géraldine Octernaud, Jean-Laurent et Carole Dulman, merci pour votre soutient.

5 5 Intérêt des différentes méthodes de mesure de la composition corporelle en médecine générale Liste des illustrations...7 Liste des documents annexés...7 I. INTRODUCTION 8 I.A Intérêt de la mesure de la composition corporelle..10 I.B Modèles d analyse de la composition corporelle I.B.a Définition d un modèle à 2 compartiments...12 I.B.b Définition d un modèle à 3 compartiments...16 I.B.c Définition d un modèle à 4 compartiments...17 I.B.d Autres méthodes I.C Description des 3 méthodes d analyses de la composition corporelle comparées.19 I.C.a DEXA (dual energy X-ray absorptiometry ou absorptiométrie biphotonique) / Description de la méthode et principes / Avantages / Comparaison à une méthode de référence UWW (underwater weighing ou hydrodensitométrie)..20 4/ Contre-indications et limites I.C.b BOD POD / Description de la méthode et principes / Avantages / Comparaison avec des méthodes de références : DEXA et UWW / Contre-indications et limites I.C.c Impédancemétrie / Description de la méthode et des principes / Avantages..34 3/ Comparaison à d autres méthodes (DEXA et UWW)..34 4/ Contre-indications et limites.34

6 6 II. MATERIEL ET METHODE...36 II.A Matériel. 36 II.A.a La population étudiée 36 II.A.b Evaluation de la composition corporelle 37 II.A.c Données respiratoires II.B Méthodes II.B.a Recueil de données.39 II.B.b Analyse statistique..40 III RESULTATS. 40 III.A Caractéristique de la population...40 III.B Comparaison des trois méthodes..41 III.B.a BODPOD et DEXA...41 III.B.b Impédancemétrie Tanita BC-420 et DEXA...41 III.B.c Impédancemétrie Tanita BC-418 et DEXA...42 III.C Lien entre différences observées et volumes pulmonaires...42 IV. DISCUSSION 43 IV.A Population particulière.43 IV.B Données comparatives.43 IV.C Forces et limites de cette étude 47 IV.D Conclusion..48 V. LISTE DES ABREVIATIONS VI. TABLES ET FIGURES..50 VII. ANNEXES 54 VIII. BIBLIOGRAPHIE...66

7 7 Liste des illustrations : Table 1 : Equations du pourcentage de Masse Grasse à partir de la densité corporelle..13 Table 2 : Caractéristiques générales de la population étudiée.50 Table 3 : Données respiratoires des EFR en pourcentage.50 Table 4 : Résultats de la polygraphie ventilatoire nocturne..50 Table 5 : Corrélations entre les données de %MG pour les différentes méthodes par rapport à la DEXA...51 Table 6 : Biais et Limites d agrément entre DEXA et les 3 méthodes d analyse de la composition corporelle 51 Figure 1 : Représentation du taux de mortalité en fonction de l IMC..9 Figure 2 : Obésité abdominale : un facteur de risque de diabète de type 2 quel que soit l IMC.11 Figure 3 : Photographie d un appareil HOLOGIC...20 Figure 4 : Schéma du BODPOD...24 Figure 5 : Photographie de l Impédancemétrie Tanita-BC Figure 6 : Représentation des volumes pulmonaires mesurés par les EFR..38 Figure 7 : Différence entre masse grasse (en %) mesurée par DEXA et par BODPOD selon la méthode de Bland Altman.52 Figure 8 : Différence entre masse grasse (en %) mesurée par DEXA et par impédancemétrie Tanita BC-420 selon la méthode de Bland Altman..52 Figure 9 : Différence entre masse grasse en % mesurée par DEXA et par impédancemétrie Tanita BC-418 selon la méthode de Bland Altman..53 Liste des documents annexés : Annexe 1 : Définition OMS de l obésité..54 Annexe 2 : Complications liées à l obésité selon Malnick et Knobler...55 Annexe 3 : Mesure du Tour de Taille...56 Annexe 4 : Exemple de résultats rendus par la DEXA.57 Annexe 5 : Exemple de résultats rendus par le BODPOD 60 Annexe 6 : Exemple de résultats rendus par l Impédancemétrie Tanita BC Annexe 7 : Exemple de résultats rendus par l Impédancemétrie Tanita BC Annexe 8 : Exemple de résultats d EFR...64 Annexe 9 : Exemple d examen polygraphique ventilatoire..65

8 8 Intérêt des différentes méthodes de mesure de la composition corporelle en médecine générale I. INTRODUCTION L obésité se définit comme un excès de masse grasse qui nuit à la santé (57). Sa prévalence et ses complications sont un problème majeur de santé publique. Le médecin généraliste est souvent confronté au dépistage du surpoids et de l obésité et doit informer les patients des complications possibles de l excès de masse grasse. Les données de l enquête ObEpi 2006 (10) signalent une augmentation de la prévalence de l obésité dans la population adulte. En 2006, l obésité concerne 12,4% de la population contre 11,3% en 2003 et 8,2% en 1997 et la fréquence des formes morbides ne cesse d augmenter. Aux Etats-Unis en 2004, une étude utilisant les données de la National Health and Nutrition Examination Survey montrait que 32,2% des adultes étaient obèses (55). L Indice de Masse Corporelle (IMC) est une mesure simple du poids par rapport à la taille couramment utilisé pour estimer le surpoids et l obésité chez les populations et les individus adultes. Il correspond au poids divisé par le carré de la taille, exprimé en kg/m². Il s applique dans les deux sexes et à toutes les tranches d âge adulte (57). Cependant pour un même IMC la masse grasse peut varier considérablement (61). Un excès de mortalité chez des patients obèses par rapport aux sujets de poids normal a été rapporté par plusieurs études dont la Nurses Health Study aux Etats-Unis qui a montré une augmentation significative du risque de décès corrélée à l IMC au delà d une valeur seuil de 29 kg/m2 (47). De plus, une étude menée aux Etats-Unis sur 10 ans sur une très large cohorte de plus de sujets, dont décédés pendant cette période, confirmait une augmentation du risque de décès d un facteur 2 à 3 pour les sujets obèses (1).

9 Figure 1 : Représentation du taux de mortalité en fonction de l IMC Obésité - mortalité 300 Taux de mortalité Risque faible Risque modéré Risque élevé 0 Indice de masse corporelle (kg/m²) d'après Bray (1985) La prévalence de l obésité en France et les risques cardio-vasculaires associés ont été décrits en 2006 par l étude ObEpi (10). L hypertension artérielle est plus fréquente avec un risque relatif de 4 chez les sujets obèses, la dyslipidémie avec un risque relatif de 3, et la probabilité d avoir 3 facteurs de risques cardio-métaboliques associés est 12 fois plus importante chez les obèses que chez les aux sujets de corpulence normale. D autres complications sont associées parmi elles, les complications pulmonaires (8) : un syndrome restrictif objectivé aux EFR avec comme conséquence clinique une hypoventilation alvéolaire est fréquemment retrouvé, un syndrome d apnée du sommeil de type obstructif (chez 40 % des sujets obèses et quasi systématiquement en cas d obésité morbide) (17; 28). Une corrélation entre obésité et asthme est observée au delà d un IMC supérieur à 25kg/m² (8). Par ailleurs une étude sur l association cancer-obésité semble montrer une augmentation de risque chez les obèses et conclut que près de décès par cancers aux Etats-Unis pourraient être évités si le poids moyen de la population était maintenu à un IMC inférieur à 25 kg/m²(9). Renehan et al rapporté une augmentation de la prévalence des cancers (63) : cancers de l œsophage, du rectum, du rein ainsi que le mélanome malin chez l homme; cancers de l endomètre, du sein, du pancréas, de la thyroïde et du colon chez la femme ; et la

10 10 leucémie, le myélome multiple et les lymphomes malins non hodgkiniens dans les deux sexes. L article souligne que les associations sont similaires en Amérique du Nord, Europe, Australie et Asie Pacifique. Mais toutes les obésités ne présentent pas les mêmes risques de complications : les risques de complications cardio-vasculaires, métaboliques et de cancer sont supérieurs pour les obésités androïdes, c est à dire un excès de masse grasse viscérale. Les principales complications des obésités sont reprises dans l annexe 2 (46). Nous allons aborder sur la composition corporelle et l intérêt de son évaluation. Nous décrirons différents modèles d analyse selon le nombre de compartiments individualisés. Nous nous intéresserons dans notre travail, plus particulièrement à trois méthodes : la DEXA, le BOD POD et l Impédancemétrie dont nous avons comparés les résultats au sein d une population de sujets obèses. I.A Intérêt de la mesure de la composition corporelle La composition corporelle correspond à l analyse du corps humain en compartiments. Ceux ci ont un intérêt particulier en nutrition mais aussi dans d autres disciplines médicales. Le concept de compartiments corporels associe des composants de l organisme fonctionnellement liés. On peut alors étudier leur modification selon diverses situations physiologiques et pathologiques. Diverses méthodes sont développées pour évaluer, selon le modèle de compartiment choisi, leur évolution. L étude de la composition corporelle permet de mesurer la masse grasse dont l excès caractérise l obésité ainsi que la masse maigre déterminant majeur de la dépense énergétique. En effet, la masse dite «non grasse» ou «maigre» de l organisme correspond aux parenchymes des organes et aux muscles et est caractérisée par des dépenses énergétiques élevées en comparaison au tissu adipeux (68). L IMC est un outil simple d évaluation de l excès de masse grasse, mais on sait que la masse grasse peut varier de façon importante pour un même IMC (40). En 2005, Wang et al ont montré que la survenue de diabète était mieux prédite par le tour de taille que par l IMC, dans une étude prospective de hommes durant 13 années (74).

11 11 Figure 2: Obésité abdominale: un facteur de risque de diabète de type 2 quel que soit l IMC Au cours d une stratégie de réduction pondérale chez un obèse, il est intéressant de cibler une perte de masse grasse et de surveiller l épargne de la masse musculaire et de certains organes. Par ailleurs, c est un outil pour évaluer l état nutritionnel chez les sujets obèses où le diagnostic de dénutrition est difficile. L analyse de la composition corporelle permet d approfondir les connaissances en nutrition, physiologie et métabolisme. La mesure précise de l excès de masse grasse par un outil simple, reproductible, fiable, peu coûteux et non invasif présente un intérêt majeur pour appréhender le risque de survenue de pathologies à l échelle individuelle et épidémiologique.

12 12 I.B Modèles d analyse de la composition corporelle(19) I.B.a Définition d un modèle à 2 compartiments Il oppose la masse grasse et le reste, la masse non grasse (abusivement nommée masse maigre). La masse grasse correspond aux triglycérides stockés dans les adipocytes, quelle que soit leur localisation anatomique; ce compartiment est virtuellement dépourvu d eau. La masse maigre correspond à la somme de l'eau, des os, des organes, en excluant la partie grasse. La masse maigre est essentiellement constituée d'eau. Le rapport entre l'eau et la masse maigre définit l'hydratation de la masse maigre. L hydrodensitométrie ou underwater weighing (UWW) L hydrodensitométrie repose sur le principe d Archimède, elle a été développée grâce au travail des pionniers de l équipe de Behnke (4). Le sujet est immergé en totalité, de façon brève, dans une cuve d eau et le volume corporel est déterminé à partir du volume d eau déplacé. Connaissant le poids et le volume du sujet, donc sa densité, on calcule la masse grasse. Cette technique, qui nécessite une coopération importante du sujet, ne peut être utilisé chez les enfants et les sujets obèses morbides dont la mobilité est réduite. Le matériel utilisé est par ailleurs souvent de grande taille ce qui pose des problèmes de locaux et de maintenance. L'hydrodensitométrie a cependant longtemps été considérée comme la référence à partir de laquelle les autres méthodes ont été validées. Cette méthode a fourni une grande partie de nos connaissances sur la composition corporelle des sujets obèses. La densité corporelle correspond à la masse corporelle (le poids) divisée par le volume corporel. Si le poids est aisé à déterminer, la mesure du volume corporel est plus complexe. Différentes équations, déterminées par Siri en 1956 et en 1961, Brozek en 1963, Gartner puis Lohman, permettent à partir de la densité corporelle, de calculer la masse grasse en pourcentage du poids, et par différence, la masse maigre (66; 7).

13 13 Table 1 : Equations du pourcentage de Masse Grasse à partir de la densité corporelle SIRI (1956) MG % = (2,118/Db 0,7x TBW/WT 1,354) x 100 SIRI (1961) MG % = (495/Db)-450 BROZEC MG % = (4,57/Db 4,142) x 100 GARTNER (2004) MG % = ( /Db) )X100 LOHMAN MG % = [1, (Sum x )] + [Sum² x )] Db : Body density soit la densité corporelle TBW: total body water, eau corporelle totale WT: poids en gramme Sum : Somme des plis cutanés (triceps, scapulaire et abdominal) Le BODPOD Il s agit d une méthode de mesure de la composition corporelle qui utilise la densité corporelle mais l individu n a plus besoin d être immergé, il est introduit dans une chambre avec un circuit d air fermé (15). À partir de la densité est obtenue la masse grasse selon différentes équations. La pléthysmographie se fonde sur la loi de Boyle-Mariote, où le produit de la pression par le volume est une constante. Ainsi, 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. Le volume corporel d un individu peut être mesuré en quelques minutes sans agression physique et avec un niveau de coopération limité. Il présente deux méthodes différentes selon que l on mesure les volumes respiratoires ou que l on utilise des volumes pulmonaires prédits. Son intérêt a été démontré dans plusieurs populations, mais reste à prouver dans l obésité morbide. Nous détaillerons ces principes dans le chapitre suivant.

14 14 L Impédancemétrie L impédancétrie est une technique non invasive permettant d évaluer la composition corporelle de façon indirecte, simple et indolore. Le principe est fondé sur la capacité des tissus hydratés à conduire un courant électrique (26). L impédance est, pour un courant alternatif, l équivalant de la résistance (l inverse de la conductance) pour un courant continu; elle est fonction du volume du compartiment hydro électrolytique. La mesure de l impédance corporelle totale permet ainsi l estimation du volume de l eau corporelle (et par assimilation, en admettant que son hydratation est constante, celle de la masse maigre), à partir de différentes équations en fonction de la population. On déduit la masse grasse par soustraction. Nous détaillerons ces principes dans le chapitre suivant. Potassium 40 (K 40 ) Le Potassium 40 est un isotope radioactif présent de façon naturel dans le corps, son taux est relativement constant (68,1 meq/kg) chez l homme jeune et sain (25). On mesure le K 40 en sachant qu il est contenu à 99% dans le secteur intracellulaire. Le système est étalonné à partir de fantômes du K 40. Cette méthode a pour avantage de ne pas être invasive, d être fiable et précise avec moins de 5% d erreur chez le sujet sain. Mais les installations sont rares et coûteuses, rendant l utilisation en pratique médicale rarement possible. De plus la stabilité du K 40 n est pas vraie dans de nombreuses pathologies (variabilité des compartiments hydriques et de la kalicytie). La créatinine La créatinine est un métabolite de la créatine, dont le débit urinaire sur 24 h reflète le pool total de créatine, situé à 98% dans le muscle. La 3-méthylhistidine est un acide aminé présent dans les protéines myofibrillaires. Elle n est pas recyclée après protéolyse et est excrétée directement dans les urines. L'excrétion journalière est donc proportionnelle à la masse musculaire. Pour ces deux marqueurs, la mesure de l'excrétion s'effectue en état stable, c'està-dire après un régime de trois jours sans viande ni poisson afin d'éviter les apports exogènes. Le temps de recueil des urines doit être strictement respecté. Le calcul de la masse musculaire est basé sur une équivalence de 17,9 à 20kg de muscle par gramme de créatinine. Bien que cette méthode soit peu précise, elle a un intérêt important en pratique médicale, car elle

15 15 permet une appréciation de l'évolution de la masse musculaire au cours d'une situation clinique particulière. Mesure de la circonférence musculaire brachiale Elle renseigne la masse musculaire. Le calcul de la circonférence musculaire brachiale Cm à partir de la circonférence brachiale Ca et du pli tricipital S se fait selon l équation suivante: Cm (cm) = Ca (cm) Π *S (cm) Avec des normales de 20 à 23 chez la femmes et de 25 à 27 chez l homme. Calcul de la circonférence musculaire brachiale M = Cm²/ (4 Π) Mesures des plis cutanés (méthode de prédiction) Elle renseigne sur la masse grasse. Une pince de Holtain aussi appelé adipomètre mesure les plis de 0 à 48 mm. La pression entre les mâchoires de la pince est constante (10 g/mm). Les sites classiques de mesure des plis cutanés ont été établis par Durnin et Womesley en 1974 : le pli bicipital : après mesure de la distance entre la pointe de l'olécrane et celle de l'acromion, la peau est pincée dans le sens de la longueur du biceps, à la mi-distance calculée, en regard de la face antérieure du bras. le pli tricipital : à mi-distance calculée, dans le sens de la longueur du triceps, en regard de la face postérieure du bras. le pli sous-scapulaire : à 2 travers de doigt sous la pointe de l'omoplate, le pli cutané est formé et orienté en haut et en dedans formant un angle d'environ 45 avec l'horizontale. le pli supra-iliaque : à mi-distance entre le rebord inférieur des côtes et le sommet de la crête iliaque, sur la ligne médio axillaire, le pli est formé verticalement. Les mesures sont réalisées par convention du côté dominant et ne prennent que quelques minutes. La somme des quatre plis cutanés est introduite dans des équations prédictives, en fonction de l'âge et du sexe, afin d'estimer la densité corporelle. DC = C (M * log 4 plis) avec C et M des constantes dépendantes de l âge et du sexe. La masse grasse sera ensuite déduite à partir de différentes équations.

16 16 I.B.b Définition d un modèle à 3 compartiments Dilution isotopique Cette méthode distingue 3 compartiments : La masse cellulaire active correspond à l'ensemble des cellules des différents organes et muscles. L intensité du métabolisme de cette masse détermine les besoins énergétiques de l'organisme. Cette masse constitue l'essentiel des protéines et minéraux de l'organisme. L eau extracellulaire correspond à l'ensemble des liquides interstitiels et au plasma. Elle constitue la masse liquidienne facilement échangeable pour le fonctionnement normal de l'organisme. Elle s'ajoute à l'eau intracellulaire pour constituer l eau corporelle totale. Et la masse grasse. Il s agit d une méthode de quantification in vivo, reposant sur l utilisation de traceurs, isotope stable non radioactif, le Deutérium ou l Oxygène 18. Une dose connue de traceur est ajoutée à un volume de diluant, et conduit à une concentration de ce traceur exprimée en grammes par litre. La mesure de la concentration permet le calcul du volume de dilution. Ainsi le sujet reçoit une dose de traceur administrée par voie orale (eau deutérée ou eau enrichie en oxygène 18). La concentration est mesurée avant la dose, puis 4 et 5 heures plus tard. Le sujet est surveillé pendant ces 5 heures pour contrôler les entrées et les sorties d'eau. On réalise le prélèvement soit à partir des urines, soit du plasma, soit de la salive. La mesure de la concentration nécessite un équipement de spectrométrie de masse de rapport isotopique (eau deutérée ou eau enrichie en oxygène 18) ou de spectrométrie infrarouge (eau deutérée). La durée des mesures de concentration est de 30 minutes par sujet et la durée des calculs de 10 minutes. Cette méthode permet l évaluation de l'état d'hydratation, de la répartition de l'eau dans les différents secteurs et de déterminer la masse maigre (76). DEXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) Les 3 compartiments étant : la masse grasse, la masse non grasse, et le contenu minéral osseux. Initialement développée dans les années 1980 pour la mesure du contenu minéral osseux et des problèmes d ostéoporose post-ménopausique, la DEXA s est imposé comme une méthode de référence pour l étude de la composition corporelle. Elle permet de séparer trois

17 17 compartiments par un traitement informatique des mesures physiques. La précision est excellente par rapport aux méthodes précédentes, la DEXA mesure la valeur du compartiment osseux, négligé jusque-là. Le balayage du corps entier et le traitement d'images permettent une approche régionale (bras, tronc, jambes) des compartiments mesurés (voir annexe 4). La DEXA est actuellement la méthode la plus intéressante pour l'étude de la composition corporelle et de ses variations en clinique compte tenu de sa précision, de sa reproductibilité et de son caractère peu invasif. La limite réside dans le coût et la rareté des installations actuelles. Nous détaillerons ses principes dans le chapitre suivant. I.B.c Définition d un modèle à 4 compartiments Les 4 compartiments considérés sont : --La masse grasse --La masse non grasse divisée en : Eau extracellulaire Masse cellulaire active Masse minérale osseuse. C est la combinaison de plusieurs méthodes qui permet le plus souvent de réaliser des approches multi-compartimentales (comme DEXA et impédance ou DEXA et méthode de dilution isotopique). I.B.d Autres méthodes Modèle anatomique Le modèle anatomique est le plus ancien, et sépare le corps en différents tissus (tissu musculaire, adipeux, foie, cerveau, cœur, reins ). C est un modèle descriptif qui permet de comprendre l'organisation spatiale des différents constituants et leur niveau d'interconnexion. Il a d abord été développé sur des cadavres humains et des échantillons tissulaires d organes vivants obtenus par biopsies. Les différentes analyses réalisées depuis le début du siècle précédant et surtout dans les années par les équipes de Widdowson (75) et Forbes (25) ont été compilées pour obtenir un modèle de l «Homme de Référence» (67). Les progrès de l'imagerie médicale, avec la tomodensitométrie et la résonance magnétique nucléaire, ont

18 18 renouvelé l'intérêt de ce modèle. La référence à la notion de tissu permet certaines approches quantitatives. Ainsi, pour un sujet «idéal - de référence», le muscle squelettique représente 40% du poids corporel, le tissu adipeux 20%, la peau 7%, le foie et le cerveau 2,5% chacun, le cœur et les reins 0,5%. Mesure du tour de taille et rapport des circonférences taille/hanche : Le tour de taille se mesure à mi-distance entre la crête iliaque et les dernières côtes, à midistance entre le grand trochanter et le pubis. On utilise beaucoup aujourd hui la mesure du tour de taille afin d évaluer la quantité de tissu adipeux viscéral. Lorsqu il est supérieur à 102 cm chez l homme et 88 cm chez la femme on considère que le risque cardio-vasculaire est élevé (voir annexe 3). Circonférence minimale du tronc T/H = Circonférence maximale à la hauteur des fesses Tomodensitométrie computérisée 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. Le tissu adipeux est définit par son niveau d unités Hounsfield (120UH). 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 décrire un rapport d'adiposité viscérale sur adiposité souscutanée. La méthode est rapide (quelques minutes si on se limite à une seule coupe) et la précision est bonne. IRM Elle permet de quantifier la graisse avec une marge d erreur très faible (inférieur à 3%), de réaliser des études segmentaires, de distinguer la masse grasse viscérale de la masse grasse sous-cutanée, avec une irradiation minime. Mais le temps d examen est long (une heure) et le coût élevé. Cette méthode présente l inconvénient de ne pouvoir être utilisée dans les cas d obésités importantes (diamètre sagittal supérieur à 65 cm) et ne permet pas en pratique une étude du corps entier.

19 19 I.C Description des 3 méthodes d analyses de la composition corporelle comparées dans cette étude I.C.a DEXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry ou absorptiométrie biphotonique) 1/ Description de la méthode et principes Cette méthode a été développée pour mesurer la densité minérale osseuse dans différentes zones du corps par une analyse de l absorption de rayons X de deux longueurs d ondes différentes. Elle permet ainsi de déterminer la composition du corps et le taux de substance minérale des os de différentes régions du squelette. Au départ, utilisée pour évaluer le risque ostéoporotique, elle est actuellement aussi utilisée pour mesurer l importance des trois compartiments de la composition corporelle (masse grasse, masse non grasse, masse minérale osseuse). La calibration est effectuée sur des «fantômes» contenants des triglycérides et du calcium. Le système de détection est connecté à un micro-ordinateur. Le patient est placé sur une table d'examen de radiologie. Selon le type d'appareil et de balayage du faisceau de rayons X le temps d'examen varie de 5 à 20 min. Il s'agit de mesurer l'atténuation de deux faisceaux de rayons X d'énergie différente à travers les tissus (mous et durs: organes et os). Une fois l'atténuation connue, on peut résoudre un système à deux équations et deux inconnues, en utilisant l'équation de l'atténuation (loi de Beer-Lambert) : I = I o x e µ.d Avec: I 0, l'énergie émise, I, l'énergie résiduelle µ, le coefficient d'absorption linéaire d, l'épaisseur du tissu La loi de Beer-Lambert, aussi connue comme la loi de Beer-Lambert Bouguer, est une relation empirique reliant l'absorption de la lumière aux propriétés des milieux dans lesquels elle passe. La loi de Beer-Lambert établit une proportionnalité entre la concentration d'une entité chimique en solution, l'absorbance de celle-ci et la longueur du trajet parcouru par la lumière dans la solution (51). Pour obtenir deux faisceaux X d'énergie moyenne différente, on peut soit utiliser une tension d'accélération différente, soit utiliser des filtres. Pour obtenir

20 20 deux types d images (haute et basse énergie), on peut également utiliser des systèmes de détection capables de discriminer les photons selon leur énergie, ce qui permet d'éviter de faire deux irradiations. L appareil utilisé dans l étude qui suit est le Hologic QDR 4500 W (Waltham, MA, USA).Les résultats rendus par l appareil sont présentés dans l annexe 4. Figure 3 : Photographie de l appareil HOLOGIC 2/ Avantages Cette méthode est rapide (3 à 20 minutes), non invasive, très précise en permettant des mesures à 1 % près pour la densité minérale osseuse et à 2-3 % près pour la masse grasse (48) ; elle ne dépend que très peu du technicien. Elle induit une irradiation de 2-5 S, ce qui est très faible par rapport à l irradiation naturelle journalière (5-7 S) soit environ 1/5 e d une radiographie pulmonaire. De plus elle présente l avantage considérable de mesurer la composition corporelle régionale (33). 3/ Comparaison à une méthode de référence UWW (underwater weighing ou hydrodensitométrie) Une étude menée par Hansen et al en 1993, concernant 100 femmes non-ménopausées de 61kg de poids moyen, retrouvait une bonne corrélation entre les 2 méthodes (r² = 0.92 et

21 21 p 0,001), mais une erreur de 2,4% de MG avec p 0,001 (34). Alors que Tothill et al, dans une étude concernant 13 femmes non ménopausées dont l IMC moyen est de 25,1 kg /cm 2, retrouvait une surestimation encore plus importante de la masse grasse par rapport à UWW : MG moyenne à la DEXA = 40% contre 28,6% à UWW et 23% à l IRM, malgré une bonne corrélation (r² = 0,84 et un p 0,001) (70). Les données de la composition corporelle de 76 femme ménopausées sédentaires de poids normal (IMC = 25) ont été comparées selon qu elles étaient incluses ou non à un programme d exercice physique (36). Une bonne corrélation entre l hydrodensitométrie et la DEXA au départ pour la MG en kg et en % était observée (r 2 = 0,94 et p 0,005 pour la MG en kg; r 2 = 0,81 et p 0,005 pour la MG en %). Cette corrélation se retrouvait après un an (r 2 = 0,97 et p 0,005 pour la MG en kg et r 2 = 0,91 et p 0,005 pour la MG en %). Le poids des femmes était stable dans les deux groupes. Une augmentation de la masse maigre était observée avec la DEXA dans le groupe assigné à un exercice physique (modification de 0,7 1kg avec p 0,005), mais non avec UWW (36). Une autre étude comparant la DEXA et 3 autres méthodes (UWW, pli cutané et impédancemétrie) a été réalisée en Suède en 1993 par l équipe de Johansson et al sur 23 hommes sains (38). L estimation du %MG par la DEXA était corrélée à celle de l hydrodensitométrie (r² = 0,86 et p 0,001). Une sous-évaluation de la MG par la DEXA de manière significative (p 0,001) avait été mise en évidence, avec un écart de 8,6% de MG. L étude menée par Fogelholm en 1997 sur 32 femmes obèses (IMC de 29 à 41 kg/cm 2 ) avant et après réduction pondérale de 10,9 kg en moyenne avait montré que la DEXA avait tendance à surestimer la masse grasse par rapport à UWW et au modèle à 4 compartiments. La différence du %MG entre la DEXA et l UWW était significative (p 0,05), avec un écart de 2,6% de MG avant réduction pondérale et de 1,3% après. Cette différence était encore plus marquée en comparaison aux modèles à 4 compartiments (3,9% avant perte de poids et de 3,3% après, avec p 0,05). La corrélation avec l UWW n a pas été rapportée. La MG en % à la DEXA était significativement corrélée à celle calculée par le modèle à 4 compartiments (r 2 = 0,51 avant la perte de poids pour p 0,003 et de r 2 = 0,43 après, pour p 0,003) (24).

22 22 Par ailleurs différentes études rapportent des différences de résultats en fonction de différents appareils et en utilisant différents logiciels de DEXA. Ainsi Ellis et Shypailo (20) en 1998 retrouvaient 6,4% de variation de la masse grasse avec des appareils du même fabricant mais en utilisant des calibrations du faisceau de rayonnements différents dans une étude comprenant 33 enfants et 14 adultes. Oldroyd et al en 1998 aussi rapportaient des écarts de 2% de MG par rapport au poids total et de 1kg de Masse maigre en utilisant deux dispositifs différents du même fabricant (56). Cependant Cordero-MacIntyre et al (13) dans une étude sur la reproductibilité de la DEXA sur 28 femmes obèses dont l IMC moyen est de 35,10 kg/m 2 en 2002 avec 2 logiciels de l appareil Hologic QDR 4500A retrouvaient une bonne reproductibilité à court et à long terme (pour le poids de MG en kg à court terme r²= 0,999, p 0,01 et à 3 mois r² = 0,993 et p 0,05). 4/ Contre-indications et limites Contre-indications absolues : Femme jeune sans contraception et Grossesse. Contre-indications relative : Obésité massive, diamètre sagittal supérieur à 63 cm, poids supérieur à 200Kg. Les limitations de la DEXA proviennent du principe sur lesquels elle repose. Premièrement, elle suppose que la proportion de masse grasse dans les tissus mous recouvrant l os est la même que dans les tissus mous avoisinants ne contenant pas d os (44). Deuxièmement une augmentation de l épaisseur des tissus diminue la valeur de l atténuation du faisceau par un phénomène de durcissement du faisceau. Il s agit d une résultante de l atténuation préférentielle des rayons de faibles énergies. L importance de l erreur varie avec l épaisseur du tissu. Plus le tissu est épais et plus les photons de basse énergie disparaissent et décalent la distribution spectrale vers des énergies plus hautes. À l inverse, les tissus fins entraînent une atténuation du rayonnement moins important et donc une contenance en masse grasse plus importante. La calibration par fantômes devrait en partie corriger ce phénomène. Néanmoins on peut encore l observer chez des patients avec une obésité massive chez qui la masse grasse est sous-estimée. De plus, les différents appareils sous-estiment régulièrement le poids d environ 3 kg pour les patients de plus de 95kg (33). Par ailleurs, un écart de résultat entre

23 23 les différents appareils et les différents logiciels est observé causée par l absence de standardisation des appareils et des algorithmes de calcul utilisés (33). Il est donc recommandé d effectuer le suivi sur le même appareil et avec la même technique. I.C.b BOD POD 1/ Description de la méthode et principes Le point commun de toute méthode pléthysmographique est le positionnement du sujet humain dans une chambre pendant la période de mesure. Dans le BODPOD, le sujet est introduit dans une cabine à deux chambres. Le volume corporel correspond à la réduction du volume d une chambre générée par l introduction d un sujet. Il y a des résultats significatifs de la présence humaine dans un espace clos, comme le changement de température et la composition des gaz qui peuvent avoir un impact sur les mesures. Une des premières méthodes de mesure de densité décrite par Gnaedinger en 1963 a donné des erreurs de mesure de l ordre de 2,5% de densité. Si une erreur de cette ampleur est appliquée à une personne de 70kg avec un volume corporelle de 66,5 litres, alors les pourcentages de masse grasse obtenus peuvent varier de 20 à 32% de MG. Gneadinger avait conclu que la plus grande source d erreur était due à des problèmes de température, de pression et d humidité dans une chambre close (30). La méthode a été abandonnée. Puis en 1986, Gundlach et Visscher ont montré de meilleurs résultats. Quand ce dispositif a été comparé à la méthode hydrostatique dans un groupe de 88 sujets, la corrélation était très satisfaisante r²=0,93 et la différence de matière grasse moyenne était de 6,7% MG (32). Lois pertinentes sur les gaz Le principe d Archimède énonce que tout corps plongé dans un liquide (ou un gaz) reçoit une poussée qui s exerce de bas en haut et qui est égale au poids du volume du liquide déplacé. La loi de Boyle démontre qu à température constante (conditions iso-thermiques), le produit de la pression et du volume est constant (21) : P1V1 = P2V2 Poisson décrit une relation entre pression et volume sous conditions iso-thermiques en tenant compte d un ratio spécifique de température : P1/P2 = (V2 / V1) γ

24 24 γ est le ratio de la température spécifique des gaz à pression constante et volume constant. La valeur de γ est approximativement 1,4 pour l air, 1,3 pour les gaz atomiques comme le CO2 et H2O. En conséquence, on déduit que les gaz sont plus compressibles sous conditions iso thermiques (40% plus par rapport aux conditions de température non constante). Pour les techniques précises de mesure de pléthysmographie, il est très important de prendre en considération cette différence de comportement des gaz. Figure 4 : Schema du BODPOD Diagram of the basic components of an ADP device (BodPod instrument; Life Measurement Instruments, Concord, CA) Le BODPOD (Body Composition System) consiste en une seule structure composée de deux chambres : la chambre test et la chambre de référence, toutes deux séparées par un mur commun. L entrée et la sortie du sujet dans la chambre test se font par une porte, munie d une grande fenêtre en acrylique, fermée par une série d aimants. Dans la chambre test est disposée une chaise en fibre de verre. L instrumentation est logée dans la chambre de référence, comprenant des appareils de mesures de pressions, un circuit électronique, un circuit de respiration, des valves, et un circuit d air circulant. La taille de la chambre test est d environ 450 litres et celle de la chambre référence d environ 300 litres.

25 25 Un diaphragme mobile qui perturbe les volumes est monté entre les deux chambres. Les mouvements de ce diaphragme sont précisément contrôlés par un serveur informatique. Pendant l opération, le diaphragme oscille d avant en arrière pour créer un volume de perturbation sinusoïdale de l ordre de 350 ml dans les deux chambres qui est exactement égal en amplitude mais opposé en signe. Les perturbations de volumes entraînent de légères et complémentaires variations de pressions dans les deux chambres. Des coefficients, nommés coefficients de Fourier, sont utilisés pour déterminer les variations de pressions à la fréquence des oscillations, rejetant les signaux de plus petites fréquences. Les variations de pressions sont plus ou moins 1 cm H2O donc très faibles par rapport à la pression ambiante. Ce qui a pour conséquence que la puissance de la relation donnée par l équation de Poisson approche la relation linéaire. Le ratio du volume de la chambre test sur celui de la chambre de référence est égal au ratio de la variation de pression de la chambre test sur celui de la chambre de référence. Pour un volume fixe dans la chambre de référence et un volume de la chambre test variant, la variation de volume de la chambre test est quasiment en relation linéaire avec le ratio du signal d amplitude. Pour maintenir une équivalence dans la composition des gaz dans les deux chambres, d où une constante du γ dans la relation pression-volume (loi de Poisson). Le système d air circulant est utilisé pour mélanger l air dans les deux chambres. Parce que chaque particule d air additionnée dans une chambre est soustraite à l autre, il n y a pas d effet sur l égalité des perturbations. De plus, l utilisation de perturbations sinusoïdales et des coefficients de Fournier élimine les effets délétères d un changement de température pendant la période de mesure. Des variations de conditions comme la taille de la chambre et la sensibilité du transducteur sont enregistré par 2 points de calibration dans une procédure qui précède chaque test. Le ratio entre la pression avec la chambre test vide et avec un cylindre de 50l dedans permet d établir les constantes m et b pour l équation : Y = mx + b, où Y = le volume de l objet dans la chambre test et x = le ratio de référence et l amplitude de pression dans la chambre test. Une fois m et b déterminés le système est prêt pour des mesures humaines. Mesures sur l homme Quand un sujet est introduit dans une chambre, il modifie la pression de la chambre. Mais l air à proximité immédiate de la peau, des cheveux et des vêtements change de température et par conséquent ne suit pas les conditions adiabatiques. (Du grec ADIABATOS, qui ne peut

26 26 être traversé. Une transformation thermodynamique est dite adiabatique si elle est effectuée sans qu aucun échange de chaleur n intervienne entre le système étudié et le milieu extérieur). De plus, une quantité relativement importante de l air dans les poumons sera maintenu dans des conditions thermiques relativement stables. Comme décrit précédemment, l air sous conditions isothermiques est plus compressible que sous conditions adiabatiques. Les vêtements, les sous-vêtements et les cheveux entraînaient un faux volume négatif. C est une conséquence du fait que leur petit volume comparé à une nette augmentation de la compressibilité de l air dans la chambre due aux conditions iso-thermiques dans l interstice des matériaux. Les effets de vêtements et sous vêtements sont contrôlés par l utilisation d un minimum de vêtements (maillot de bain) et en comprimant les cheveux (bonnet de bain). L importance de l effet du bonnet de bain ainsi que d un rasage a été démontrée par Higgins et al en 2001, dans une étude sur 25 hommes (83,5 12 kg pour cm). Il apparaît que la barbe entraîne une sous-estimation de la MG avec un écart de 1% avec p 0,001. Les cheveux sont responsables, en l absence de bonnet de bain, d une sous-estimation de la masse grasse de 2,3% par rapport au poids total que l on soit rasé ou pas avec p 0,001. Ces effets sont liés à l air iso-thermique piégé dans les poils et les cheveux qui faussent l estimation du volume corporel. Les poils doivent être rasé et le bonnet de bain doit être porté de manière systématique pour s assurer de la précision du BOD POD (35). Fields en 2000 avait montré que le port de vêtements était responsable d une sous-estimation de la masse grasse de 5,5% par rapport à l UWW et se corrigeait en sous-vêtements dans une étude sur un groupe hétérogène de 67 femmes (23). Les effets de la surface corporelle ont été déterminés en testant un film plastique et aluminium et en dérivant une constante k qui, multipliée par la surface corporelle décrit l apparente négativité des volumes produit par cette surface et la formule du calcul de la densité la prend en compte (15). La surface corporelle (BSA Body Surface Area) est d abord estimée par le principe de Dubois : BSA (cm²) = x Poids (kg) x Taille (cm) La surface corporelle est automatiquement enregistrée et utilisée pour corriger le faux volume négatif SAA causé par les conditions iso thermiques relative à la surface corporelle. SAA (l) = k (l / cm²) x BSA (cm²) avec k une constante déterminée par le fabricant. Le volume de gaz thoracique (VTG) est lui aussi mesuré pendant une partie de la procédure. VTG = volume de gaz pulmonaire + air piégé dans le thorax.

27 27 Pendant la mesure du volume corporel, le sujet respire normalement. Donc la variabilité qui nous intéresse est la moyenne VTG pendant les respirations. La technique utilisée pour mesurer VTG est équivalente à la pléthysmographie utilisée lors des tests respiratoires. Un filtre à usage unique et un tube sont rattachés à un port sur la chambre avant, qui communique à un circuit de respiration dans la chambre arrière. Le circuit respiratoire se divise en deux branches, une qui sort à l intérieur par la chambre avant, et une qui communique avec l air extérieur par la chambre arrière. L air traversant ces embranchements est contrôlé par des valves. Les valves sont situées telles que le sujet respire de l air extérieur aux chambres. La porte est alors fermée. Les modifications du volume corporel causées par la respiration sont monitorées par les transducteurs de pression dans les deux chambres, produisant un enregistrement en temps réel des respirations brèves qui sont transmises à l ordinateur. Ensuite 2 ou 3 cycles sont analysés pour établir les caractéristiques des respirations brèves, puis les voies respiratoires sont bloquées pendant 3 secondes, à volume pulmonaire moyen (mi-expiration). Pendant cette occlusion, on demande au sujet d expirer doucement dans le circuit aérien fermé à 1Hz, produisant un changement de pression dans le poumon qui est mesuré par un transducteur dans le circuit respiratoire. Pendant l occlusion, l airflow est quasi nul, donc il y a une différence minime entre la pression alvéolaire et la pression dans les tubes à air. Les modifications de pression résultent dans les changements du volume externe qui sont reflétés dans l enregistrement des respirations brèves. L analyse de ces résultats nous conduit au VTG moyen quand le système aérien est occlus. Comme les variations de pression dans les circuits respiratoires et dans les chambres sont produites par des volumes égaux et complémentaires, les deux courbes de pression ont une forme similaire et peuvent être superposé par des mises à l échelle et des translations. Précédemment, il y avait un point m et b tels que la somme [yi - (mxi+b) ] où yi correspond à la pression dans la chambre et xi la pression dans le circuit respiratoire pendant les 3 secondes d occlusion. Le volume pulmonaire pendant l occlusion : VTG (l) = (m /1,4) - espace mort pulmonaire. A noter que la compliance du sujet est aussi vérifié par plusieurs mesures. Ainsi, le volume corporel suit la formule suivante : Body volume (l) = Body Volume raw (l) - surface artefact (l) + 40% VTG (l) Toutes ces mesures permettent d obtenir le volume pulmonaire mesuré. Par ailleurs le volume pulmonaire est aussi estimé par l appareil. Les résultats rendus par l appareil sont présentés dans l annexe 5.

28 28 2/ Avantages La reproductibilité a été démontrée par Collins et al en 1999 sur 69 hommes, retrouvant une différence non significative entre 2 essais, un coefficient de corrélation r 2 = 0,994 et p 0,05, avec une erreur technique de mesure de 0,7% (12). Elle est confirmée des populations plus hétérogènes (11, 3). Il s agit donc d une méthode reproductible, non invasive, qui ne cause que peu de désagrément, avec une facilité d utilisation pour le patient comme pour le technicien, rapide (une dizaine de minute), nécessitant un espace moindre par rapport à l hydrodensotométrie et à la DEXA, pouvant être utilisé sur des populations particulières comme les sujets obèses, âgés ou handicapés moteurs (12; 22). La précision des volumes corporel et pulmonaire ainsi que celle du pourcentage de masse grasse mesurée par le BODPOD a été évaluée par une étude de Collins et al en 2003 sur 102 sujets sains. Les tests ont été réalisés deux fois dans la même journée pour évaluer la reproductibilité. Il n y avait pas de différence significative pour chaque sujet entre les deux résultats en ce qui concerne le volume corporel (p = 0,61) et le volume pulmonaire (p = 0,84). La corrélation sur les volumes pulmonaires mesurés vs prédits était bonne (r 2 = 0,794 et p < 0,001). Les auteurs avaient calculé la précision de la mesure de la MG à 0,8%. Ils expliquaient les écarts entre les deux mesures par une meilleure compliance au deuxième test, de faibles modifications de température et de pression atmosphérique, des mouvements du sujet, la manière de porter le bonnet (11). La faisabilité du BOP POD dans l obésité morbide a été démontrée par Petroni en 2003 (IMC : 36,4 à 58,8 ) (59).

29 29 3/Comparaison avec des méthodes de références : BODPOD versus DEXA et UWW La majorité des études comparant le BOD POD à la mesure hydrostatique rapportent une bonne corrélation et des différences de masse grasse inférieures à 1% (3). C est ce que montrent aussi Fields et al en rapportant une très bonne corrélation r 2 = 0,97 et p 0,001 entre les deux méthodes et une sous-estimation de la densité par rapport l UWW responsable d un écart de la MG de 1% (23). L étude de McCrory et al en 1995 sur 68 adultes dont 26 femmes ne retrouvait pas de différence significative sur le pourcentage de MG entre deux séries de test de pléthysmographie montrant ainsi une bonne reproductibilité. De plus la corrélation avec l hydrodensitométrie était bonne avec r 2 = 0,93 et p<0,01. Les différences observées du % de MG entre le BODPOD et UWW n étaient pas significatives (p<0,01) (49). Biaggi et al retrouvaient une bonne corrélation entre le pourcentage de MG au BODPOD et à l UWW (r 2 = 0,944 et p 0,001), dans une étude sur 47 sujets (53,3 à 135 kg). Ils ont mis en évidence un effet du sexe sur les mesures de pléthysmographie par rapport à l hydrodensitométrie qui surestimait la MG chez la femme de 1,02 2,48 % et la sousestimait chez l homme de -1,24 3,12% (p 0,05) (5). Plus récemment, l étude réalisée par Ginde et al en 2005 sur 123 sujets en surpoids et obèses (IMC= 31,5 7,3 kg/cm 2 ) retrouvait une corrélation étroite à la fois sur la densité et sur le pourcentage de masse grasse par rapport à UWW(r 2 = 0,94 et p 0,001 pour la densité et la MG) (29). Deux études ont rapporté une surestimation de la MG en % par rapport à UWW. L étude dirigée par Wagner en 2000 sur un groupe hétérogène de 30 hommes afro-américains comparait le BODPOD à la DEXA et à la mesure hydrostatique. Elle retrouvait que le BODPOD sous-estimait systématiquement et de manière significative la densité, il en résultait une surestimation du pourcentage de masse grasse de l ordre de 2% par rapport à l hydrodensitométrie et de 1,5% par rapport à la DEXA (p 0,01) (73). De même l étude dirigée par Collins et al en 1999 sur 69 footballeurs américains de ,6 kg et de19,5 1,1 ans, montrait une densité plus importante lorsqu elle était mesurée par le

30 30 BODPOD que par la méthode hydrostatique (p 0,05); il en résultait alors un pourcentage de masse grasse inférieur de 2% (p 0,05) malgré une bonne corrélation entre les méthodes (r 2 = 0,89 et p < 0,05 si on utilise le V TG mesuré). Les résultats sont similaires avec la DEXA et le modèle à 3 compartiments ( r 2 = 0,797 et p 0,05 avec un écart de 2,4% ) (12). Les études comparant le BODPOD à la DEXA retrouvent aussi pour la plupart une bonne corrélation, mais une sous-estimation de la MG en % par le BODPOD souvent supérieur à 3%. Radley en 2005 a montré une bonne corrélation entre la DEXA et le BODPOD pour la MG en % (r 2 = 0,90 et p 0,001) dans une étude sur 69 enfants obèses (IMC 31,3 5,6 kg/cm 2 ). Mais le pourcentage de masse grasse était supérieure avec la DEXA (p 0,01) : différence de 3% si on utilise l équation de Siri et de 5% si on utilise l équation de Lohmann (62). Minderico et al, sur une cohorte de 93 femmes en surpoids ou obèses, ont retrouvé des différences significatives (p < 0,001) sur l évaluation de la masse grasse en pourcentage (sous-évaluée avec le BOD POD de 2,8% avant perte de poids et de 3,7% après), mais des variations similaires après 16 mois de programme d amaigrissement. Ils suggéraient donc que le BODPOD pourrait être utilisé en pratique clinique pour évaluer l évolution de la composition corporelle (52). Levenhagen et al en 1999 ont comparé chez 20 sujets (IMC 25,2 0,9 kg/cm 2 ), le BODPOD à la DEXA, l hydrodensitométrie et l impédancemétrie. Ils retrouvaient une très bonne corrélation avec les 4 méthodes (r² > 0,9 et p < 0,001), mais une différence sur les pourcentages de MG variable selon le sexe (16% inférieur avec la pléthysmographie pour les hommes et 7% supérieur pour les femmes avec p < 0,05) (45). L étude de Sardinha et al sur 62 hommes (IMC 27,8 3,5 kg/cm 2 ) a montré une excellente reproductibilité du BODPOD (r² = 0,98 et un p 0,05). Ils retrouvaient une bonne corrélation du BODPOD et de la DEXA (corrélation r² = 0,93 et p 0,01) mais une sous-estimation significative de la MG (avec un écart moyen de 2,6% et p 0,05) par le BODPOD (65). Une étude sur l utilisation des volumes pulmonaires prédits pour mesurer le volume corporel, la densité et la masse grasse en pourcentage en comparaison avec UWW, a été mené par McCrory et al en 1998 sur 50 sujets (dont 36 femmes dont l IMC moyen est de 23,4 3 et

31 31 l IMC moyen des hommes est de 25 3,4 kg/cm 2 ). Elle a montré que, sur les moyennes, le volume de gaz thoracique estimé était très proche du volume de gaz thoracique mesuré et qu il n en découlait pas de différence significative sur les moyennes de masse grasse en pourcentage. Cependant le V TG estimé était significativement plus élevée chez les femmes par rapport au V TG mesuré (p 0,03). Et, à l échelle individuelle on retrouve un écart de 2% du V TG responsable d une variation de 3% de MG (50). Dans l étude de Collins et al en 1999 (12), 4 sur 73 sujets n ont pas été capables de réaliser correctement le test respiratoire du BODPOD et ont dû être exclu après 5 essais. Les volumes pulmonaires mesurés (V TG mes = 3,99 l) sont inférieurs aux volumes prédits (V TG prédits = 4,34 l) avec SEE = 0,65l et r 2 = 0,207. Pourtant les % MG qui en découlent sont étroitement liés et peu différentes (15,1% de MG en utilisant le V TG mes versus 15,6 % MG en utilisant le V TG prédit), avec comme coefficient de corrélation : r 2 = 0,986 et p 0,05 avec SEE = 1,2%. 4/ Contre-indications et limites Il n y a actuellement pas de contre-indication à cette méthode. Mais, les tests respiratoires sont parfois difficiles à réaliser, car mal compris. Ainsi Collins et al avaient dû exclure 4 sujets de leur étude car ils n étaient pas capables de réaliser correctement les tests respiratoires correctement après 5 tentatives. (12). De plus la fiabilité de la méthode n est pas encore établie. Sa précision dans des populations obèses n a pas été démontrée (22).

32 32 I.C.c Impédancemétrie Bioélectrique (bioelectrical impédance analysis, BIA) 1/ Description de la méthode et des principes L impédancemétrie bioélectrique (BIA) est basée sur la capacité des tissus hydratés à conduire l'énergie électrique. L impédance est fonction du volume des compartiments hydro électrolytiques contenu dans le corps. L impédance (Z) d'un corps est liée à la résistance spécifique (r), la longueur (L), et à la surface de section (S) selon la formule : Z =r.l/s Si on assimile le corps à un cylindre, on peut multiplier les 2 côtés de l équation par L, soit Z = r.l²/ (L.S), ce qui revient à lier Z au volume (L.S) du compartiment mesuré. On peut donc en théorie mesurer le volume (V) d un corps à partir de Z : V=r.L 2 /Z Le courant est appliqué pendant quelques secondes, et la mesure de Z est évaluée. Elle est calculée par l appareil selon le principe de la loi d Ohm : U = Z x I Où U est la différence de potentiel mesuré et I le courant appliqué. Du fait des caractéristiques du courant, la mesure est totalement indolore. Ce qui est mesuré est la résistance au courant dans la moitié du corps. Cette résistance permet d estimer le volume d eau du corps. Ce volume d eau est assimilé à la masse maigre en partant du principe que la teneur en eau de la masse maigre est de 73,2% (74) (ce qui n est pas toujours exact). Connaissant le poids du sujet, on déduit la masse grasse par soustraction à la masse maigre au poids. On exprime souvent ensuite la masse grasse par pourcentage du poids corporel et c est ce résultat qui est affiché sur l écran. On comprend le caractère très indirect du résultat. Historiquement, on utilisait un seul courant de 800 µamp avec une fréquence de 50 khz, et quatre électrodes de surfaces autocollantes (deux électrodes au niveau des poignets et deux au niveau des chevilles homolatérales). Le sujet doit être allongé depuis au moins 30 minutes pour que les liquides de l organisme soient uniformément répartis. Actuellement les systèmes utilisés se présentent comme un pèse-personne avec des empreintes métalliques en forme de semelles sur lesquelles le sujet pose les pieds. Ces empreintes correspondent à des électrodes, le courant traverse la partie inférieure du corps (les membres inférieurs et la partie basse du tronc) et c est la teneur en eau de cette partie qui est estimée et assimilée à la masse maigre de l organisme. C est le BIA «leg to leg». L intérêt

33 33 de cet appareillage réside dans la possibilité de l utiliser sans la période de décubitus nécessaire avec les appareils plus anciens. Un autre type d appareil, encore plus récent, combinant une balance avec empreinte pour les pieds et des poignées pour les mains, permet de mesurer la conductivité dans les membres inférieurs, le tronc et les membres supérieurs. Figure 5 : Photographie de l Impédancemétrie Tanita BC-418 Des appareils multifréquences (utilisant plusieurs fréquences de 5 à 800 khz) sont actuellement développés, ils seraient d une meilleure précision. Quand le courant utilisé pour la mesure de l impédance a une fréquence supérieure à 50 Hz, le volume mesuré est assimilé au volume corporel total. Quand cette fréquence est inférieure à 5kHz, le volume correspond à l eau extracellulaire. Des mesures avec plusieurs fréquences de courant permettent ainsi une approche des différents secteurs hydriques. La méthode de l impédance bioélectrique a fait l objet de nombreuses critiques. À partir du modèle électrique simple, l eau corporelle totale puis la masse maigre sont déterminées. La qualité de la validation initiale de l équation, sa pertinence pour une population spécifique, les conditions de mesure (température, orthostatisme ) sont des facteurs qui influencent les résultats. De plus, le corps humain ne constitue pas un cylindre simple comme le voudrait la base théorique de l impédancemétrie bioélectrique, mais un assemblage de plusieurs cylindres (bras, jambes, tronc). Les valeurs de l impédance mesurée de chaque cylindre est inversement proportionnel à la surface de section de chaque cylindre. Ainsi l impédance du tronc ne représente que 20% de l impédance corporelle totale, alors que celle des membres représente

34 34 80%. Les modifications de composition corporelle au niveau du tronc sont donc mal identifiées par le modèle dit «leg to leg». Dans l étude qui va suivre nous avons utilisé deux modèles d impédancemétrie du même fabricant : Tanita BC-420, à 4 électrodes sous la plante des pieds «leg to leg impedancemetry» Tanita BC-418, segmentaires avec des électrodes (8) placées sous les pieds mais aussi sur les mains (voir photo ci-dessus) Les résultats tels qu ils sont rendus par l impédancemétrie sont présentés en annexes 6 et 7. 2/ Avantages Il s agit d une méthode peu coûteuse, non invasive, indolore, portable, simple d utilisation, rapide, disponible sur de nombreux sites, fiable et sécuritaire (20; 42). Sa simplicité d utilisation et la portabilité des appareils permet une utilisation au domicile des patients par eux-mêmes ou par une infirmière (64). Elle fournit une information écrite par le biais d un ticket et des schémas qui peuvent aider le patient et le motiver au cours d un traitement amaigrissant. Sa simplicité et son innocuité permettent des mesures répétées et fréquentes. 3/ Comparaison à d autres méthodes (DEXA et UWW) Les corrélations rapportées dans la littérature sont très bonnes. En effet Frisard et al., Pateyjohns et al. et Thomson et al. ont testé plusieurs impédancemétrie au sein d une même population (IMC moyen 33.3, 34.3, 36.4 kg/m² respectivement) et rapportent des corrélations satisfaisantes entre les méthodes pour les résultats de masse grasse en kg (27; 58; 69). La meilleure corrélation observée concernait une population de femmes obèses jeunes (IMC moyen : 36.4 kg/m²) et était de r² = 0,92 en utilisant une impédancemétrie ImpediMed. Dans cette étude, la différence de masse grasse moyenne obtenue par les deux méthodes était faible mais les limites d agrément étendues (69). Effectivement nous savons qu une corrélation de niveau élevé ne signifie pas que la concordance entre méthodes est satisfaisante.

35 35 La plupart des études montrent une sous-évaluation de la masse grasse par impédancemétrie et ce malgré une corrélation significative (53; 69; 72). Certaines études montrent une surestimation de la masse grasse par impédancemétrie (41; 54). L étude de Demura en 2004 montrait que l impédancemétrie segmentaire utilisant 8 électrodes et un courant multi-fréquence était plus précise que les autres modèles et donnait des résultats comparables à la DEXA et à UWW (16). L étude réalisée par Jakicic et al en 1998, portant sur 123 femmes obèses, a montré l influence de l ethnie sur les résultats (la masse non grasse était sous estimée chez les caucasiens de 2,6± 3,1kg et de 0,4± 3,2kg chez les afro-américaines avec une différence significative entre les groupes p<0,001). Il s agit d une donnée à prendre en compte sous peine d obtenir des résultats erronés (37). Au sein même de la population de sujets obèses, l origine ethnique du patient peut modifier la fiabilité de la méthode (71; 54) Certains auteurs suggèrent de la combiner avec le BODPOD pour obtenir un modèle à 3 compartiments, plus précis dans la population obèse où l hydratation variable des individus est source d erreurs (14). 4 / Contre-indications et limites Le BIA est contre-indiqué chez les porteurs de pace-maker et de défibrillateurs implantables. Il n est pas applicable sur certaines populations spécifiques et les résultats varient en fonction des conditions d hydratation. La position du corps, l exercice physique récent (dans les 4h précédant la mesure), le régime alimentaires et les boissons ingérées, l état d hydratation, la consommation excessive d alcool, la température corporelle, le port de bijoux peuvent altérer la précision de la mesure (31). Les modifications de l ordre du kilogramme sont davantage le reflet de la sensibilité de l appareil que le fruit de réel changement (64). L impédancemétrie est moins fiable lorsque les IMC sont extrêmes (inférieurs à 16 et supérieurs à 35) (42;43). Une des particularités de l impédancemétrie est qu elle utilise différentes équations, qui ne sont pas toujours connues et les résultats sont obtenus directement. De façon intéressante Newton et al. ont comparé les valeurs de masse grasse en pourcentage obtenues en utilisant différentes équations de prédiction de la masse grasse à partir de la même impédance Z obtenue à partir d une même balance dans une population de patientes

36 36 africaines américaines d IMC moyen égal à 38,4 (2; 54). On réalise l importante variabilité des résultats obtenus en fonction des équations utilisées puisque les différences de masse grasse entre les deux méthodes fluctuent entre -0.1 et +19.7%. Comme nous l avons vu, de nombreuses méthodes d analyse de la composition corporelle se développent. L impédancemétrie est la plus simple d accès pour les médecins généralistes et de nouveaux appareils sortent régulièrement sur le marché, utilisant différentes équations et dont la fiabilité et la précision sont à démontrer. Le BODPOD est une technique récemment importé pour l instant disponible dans quelques centres seulement et dont nous ignorons encore la fiabilité chez le sujet obèse. La DEXA est accessible dans de nombreux centres, les nombreuses études la concernant en font actuellement une méthode de référence. L objectif de notre étude était d évaluer la fiabilité du BODPOD et de 2 appareils d Impédancemétrie dans une population de femmes présentant une obésité sévère en utilisant la DEXA comme méthode de référence. II. MATERIEL ET METHODE II.A Matériel II.A.a La population étudiée *Données générales : Entre janvier et juin 2008, 25 femmes obèses, candidates à la chirurgie bariatrique de type bypass gastrique ont été incluses dans l étude à l occasion du bilan pré-opératoire dans le service de nutrition de la Pitié du Professeur Basdevant, rattaché au l Université Pierre et Marie Curie. L age moyen est de 44,1 ans (25 à 66 ans). La taille moyenne est de 160,6 cm (147 à 171 cm). Le poids moyen est de 120,4 kg (88,7 à 153,9 kg). Les IMC varient de 58,6 à 36,8.

37 37 Les patientes candidates à la chirurgie ont répondues aux recommandations de l ANAES : -Elles ont bénéficiées d un accès à une prise en charge spécialisée d au moins un an comprenant des approches complémentaires (diététicienne, activités physiques, prises en charge des difficultés psychologiques, traitements des complications), -Elles se sont engagées à un suivi médical prolongé, -Elles présentent soit une obésité morbides (IMC 40 kg/m ) résistantes aux traitements médicaux et exposants à des complications importantes, non contrôlés par un traitement spécifique ; soit des obésités sévères (35 IMC 40 kg/m2), s il existe des co-morbidités menaçant le pronostic vital ou fonctionnel (atteintes cardio-respiratoires, atteintes ostéoarticulaires invalidantes, désordre métabolique sévère non contrôlé par un traitement intensif) (2). *Données anthropométriques Les patients pieds nus ont été mesurés au moyen d une toise SECA vissée au mur, précise à 0,1cm près; puis la taille a été arrondie au demi centimètre près. Le poids a été mesuré à 0,1 kg près par les balances Tanita BC-418 et BC-420 utilisées pour l impédancemétrie. *Données anamnestiques On a relevé le tabagisme actif ainsi que les antécédents de tabagisme. Il a aussi été relevé le port d un appareil respiratoire nocturne pour apnée du sommeil. II.A.b Evaluation de la composition corporelle Toutes les patientes ont subi une absorptiométrie bi photonique à Rayons-X (DEXA) selon les modalités décrites en I.C.a.1, une pléthysmographie (BOD-POD) selon les modalités décrites en I.C.b.1, une impédancemétrie à 4 électrodes «leg to leg» par la Tanita BC-420, une impédancemétrie à 8 électrodes par la Tanita BC-418, des explorations fonctionnelles respiratoires ainsi qu une polygraphie ventilatoire nocturne au cours d une hospitalisation de semaine dans le cadre du bilan pré-opératoire.

38 38 Les 4 mesures de compositions corporelles (deux impédances, la DEXA, et le BODPOD) ont été réalisées par deux techniciennes, chaque patiente ayant subi tous les tests de composition corporelle le même jour par la même technicienne. L appareil utilisé pour la DEXA est l HOLOGIC QDR L appareil utilisé pour la pléthysmographie est le BODPOD (Life Measurement Instrument, Concord, CA), le seul actuellement commercialisé. Les mesures d impédancemétrie ont été réalisées par des balances TANITA professionnelles BC-418 et BC-420 du service de Nutrition de la Pitié. Les appareils se présentent comme un pèse personne avec en plus des poignées dans le modèle 418. La mesure s effectue en quelques secondes, le sujet étant debout en sousvêtement et pieds nus posés sur les empreintes métalliques en forme de semelles qui constituent les électrodes (pour le modèle 418 le sujet tient en même temps les poignées dans ses mains). Le Tanita BC-418 fonctionne en mono fréquence à 50 khz avec 8 électrodes et le Tanita BC-420 avec 4 électrodes en mono-fréquence «leg to leg». (Tanita Corporation, Maeno cho, Itabashi-K, Tokyo, Japan). Les renseignements sur les patientes telles que la taille et le niveau d activité physique sont renseignés dans la balance avant la mesure. II.A.c Données respiratoires *Les Explorations Fonctionnelles Respiratoires (EFR) Figure 6 : Représentation des volumes pulmonaires mesurés par les EFR

39 39 La mesure des volumes pulmonaires et des débits expiratoires est effectuée dans le service d Explorations Fonctionnelles de la Pitié par les techniciens du même service. Les paramètres fonctionnels sont étudiés par spirométrie et pléthysmographie. Trois mesures, au moins, ont été systématiquement réalisées pour chaque paramètre à la spirométrie. La meilleure des mesures techniquement acceptables est retenue. Un exemple de résultats d EFR est présenté en annexe 8. * Polygraphie ventilatoire nocturne L examen a été réalisé au cours d une nuit d hospitalisation, avec un appareil CIDELEC. L index apnée-hypopnée (IAH) est utilisé pour diagnostiquer l apnée du sommeil. Un index IAH 5 a été retenu pour définir le syndrome d apnée du sommeil. Les patientes déjà appareillées pour syndrome d apnée du sommeil ont réalisé l examen sous oxygène à pression positive. Un exemple de polygraphie est présenté en annexe 9. II.B Méthodes II.B.a Recueil de données Une fois par semaine nous avons procédé au recueil de données. Les patientes hospitalisées pour un bilan avant chirurgie bariatrique ont été incluses par les deux techniciennes ayant en charge la composition corporelle dans le Service. Nous avons repris les dossiers de ces patientes et saisit les informations nécessaires à notre étude. Parmi les données générales et anamnestiques nous avons relevé : la taille, le poids, les antécédents de tabagisme, le port d un appareil respiratoire nocturne. Pour la DEXA : la MG totale en % du poids du corps et la MG du tronc en % par rapport à la MG totale. Pour le BODPOD : la MG totale en % du poids du corps, le volume pulmonaire estimé et mesuré. Pour les impédancemétrie on a relevé : le poids en kg, la MG totale en % du poids du corps et pour le TANITA -BC 418 en plus : la MG du tronc en % par rapport à la MG total Pour les EFR : -Par spirométrie (appareil SPIRO AIR n 1) on a relevé : la Capacité Vitale (CV), le volume expiratoire maximal par seconde (VEMS) et le rapport VEMS/CV

40 40 -Par pléthysmographie on a mesuré et corrigé en fonction de la température corporelle et de la pression atmosphérique : la Capacité Pulmonaire Totale (CPT), le Volume Résiduel Expiratoire (VRE), la Capacité Respiratoire Fonctionnel (CRF). Tous les paramètres sont exprimés en litres sauf le VEMS/CV exprimé en pourcentage. Pour l enregistrement polygraphique nocturne on a relevé : l IAH. II.B.b Analyse statistique Les données descriptives sont exprimées en valeurs moyennes ± Déviation Standard (m±ds). Des tests t afin de comparer les valeurs moyennes obtenues avec chaque méthode ont été réalisés. Des coefficients de corrélation de Pearson ont été utilisés pour étudier la relation entre chacune des valeurs obtenues par les deux méthodes en pourcentage et en kg. Le niveau de significativité retenu est p<0,05. La concordance entre les valeurs individuelles par chacune des méthodes a été évaluée par la méthode de Bland - Altman (6). On appelle «biais» la moyenne des différences entre les deux méthodes. Les limites d agrément sont définies par l intervalle à ±1,96 DS, pour la déviation standard de la moyenne des différences. Le logiciel JMP version 3 a été utilisé pour la réalisation des analyses. III RESULTATS III.A Caractéristiques de la population Les caractéristiques générales des sujets sont résumées dans le tableau 2. La population étudiée comprend 25 femmes âgées en moyenne de ans. L IMC est de 47 10,7 m/kg 2. La MG moyenne en % du poids total selon la DEXA est de 48,6 ± 3,7%. Sur les 25 patientes, deux ont une intoxication tabagique active et trois sont d anciennes fumeuses sevrées depuis moins de trois ans. Le reste de la population n a jamais fumé ou a arrêté il y a plus de trois ans. Les résultats des EFR sont résumés dans le tableau 3 et ceux de la polygraphie ventilatoire nocturne dans le tableau 4.

41 41 Les EFR retrouvent une diminution de la VRE et de la CRF (respectivement 37 16% et 65 13%) témoignant d un trouble ventilatoire restrictif, alors que le VEMS et le VEMS /CV sont conservés. 17 patientes ont un syndrome d apnée du sommeil dont 7 ayant un IAH supérieur à 30 et 5 étant appareillées. Trois des patientes appareillées, ont à la polygraphie ventilatoire nocturne sous appareillage, un IAH < 5 (donc parfaitement traité), deux un IAH entre 5 et % des patientes étudiées présentent un syndrome d apnée du sommeil. III.B Comparaison des trois méthodes (voir tableau 2, 5 et 6) III.B.a BODPOD et DEXA Les résultats des pourcentages de MG par le BODPOD et la DEXA sont significativement corrélés (r 2 = 0,77 et p 0,0001). Mais les résultats sont significativement différents. Le BODPOD surévalue la masse grasse avec une différence observée sur les moyennes de MG en % entre les deux méthodes de 7,21% ± 0.4% (p 0,0001). Les limites d agrément entre les 2 méthodes pour la mesure de la masse grasse selon la méthode de Bland et Altman sont de -8 à -6,4 %. La différence de MG entre les deux méthodes n est pas liée aux valeurs des volumes pulmonaires ni en litres, ni en pourcentage de la théorique. III.B.b. Impédancemétrie Tanita BC-420 et DEXA La comparaison ne retrouve pas de corrélation pour le pourcentage de MG entre la DEXA et l Impédancemétrie la Tanita BC-420 (r 2 = 0,08 et p < 0.14), Les pourcentages de MG obtenus avec cette impédancemétrie (50,8% avec le Tanita BC-420) et la DEXA (48,6%) sont significativement différents (p 0,077), avec une moyenne de la différence (un biais) de 1,46% ± 1%. Les limites d agrément selon la méthode de Bland et Altman sont de -3,46 à +1,46%. Il apparaît que l Impédancemétrie BC-420 surévalue la masse grasse par rapport à la DEXA.

42 42 La MG totale et la MG tronculaire (mesurée à la DEXA) ne sont pas corrélés à la différence entre les 2 méthodes. III.B.c Impédancemétrie Tanita BC-418 et DEXA Les résultats obtenus pour le % de MG total ainsi que le % de MG du tronc par l impédancemétrie BC-418 sont corrélés à ceux mesurés par la DEXA même si les coefficients de corrélation de Pearson sont bas (respectivement r 2 = 0,54 et p< 0,001 et r 2 = 0,002 et p <0,001). La moyenne de la MG avec le Tanita BC-418 (50%) est significativement différente de la moyenne de MG évaluée par la DEXA (p 0,001) avec une différence de 1,9% ± 0,55%. Les limites d agrément selon la méthode de Bland et Altman sont de -3 à -0,8% pour la MG totale en % entre les 2 méthodes. Les données de la MG tronculaire en % sont très différentes (p<0.001) entre la DEXA (55%) et l impédancemétrie BC-418 (46%) avec une moyenne de différence de 9,2% ± 1,4. Les tests de corrélation montrent que ce n est pas le pourcentage de MG qui fait varier la différence. La différence entre les valeurs de MG selon la DEXA et l impédance n est pas liée dans notre groupe à la masse grasse totale ni à la masse grasse tronculaire. III.C Lien entre différences observées et volume pulmonaires Nous avons vu que les volumes pulmonaires, en particulier la VRE et la CRF, étaient fortement diminués dans notre population mais les différences de MG observées entre le BODPOD et la DEXA ne sont pas liées aux volumes pulmonaires, ni en litres, ni en pourcentage.

43 43 IV. DISCUSSION L objectif de notre étude était d évaluer la fiabilité du BODPOD et de 2 appareils d Impédancemétrie dans une population de femmes présentant une obésité sévère en utilisant la DEXA comme méthode de référence. IV.A Population particulière La population étudiée est une population d obèses sévères à morbides. Cela correspond à un faible pourcentage de la population générale française (0,8% d obésité morbide dans la population française en 2006) ; mais qui a doublé entre 1997 et 2006 (10). Il est important pour un médecin généraliste de savoir prendre en charge de manière particulière les patients obèses. En effet, l augmentation de la prévalence de l obésité morbide s accompagne d un besoin de développer des méthodes d évaluation de la composition corporelle simples et applicables à une population de plus en plus large et faisables en médecine de ville. Par ailleurs, cette population est plus exposée à des anomalies respiratoires (8). Il est important pour un médecin généraliste de savoir au mieux aborder la dyspnée chez l obèse. Certes, la prévalence de l asthme augmente (8), mais on s aperçoit que la dyspnée est davantage liée à un syndrome restrictif qu obstructif (28). Nos données sont en accord avec ces observations, le VRE moyen est de 37 % la CRF moyenne est de 65 %. En effet, Richard L. Jones et al en 2006 ont montré que pour des sujets dont l IMC moyen était de 30 kg /m 2 la CRF et la VRE moyens étaient égaux à 75% et 47% de la valeur attendue chez les sujets de poids normal (39). Notre travail confirme la prévalence élevée du syndrome d apnée du sommeil chez les sujets obèses morbides. Buysschaert et al ont décrit une prévalence de 40% chez les sujets obèses, et encore supérieure en cas d obésité morbide (8). Le diagnostic clinique est difficile (17). Il apparaît donc essentiel de dépister cliniquement et de proposer des enregistrements polygraphiques nocturnes aux patients obèses.

44 44 IV.B Données comparatives *BODPOD : Nous avons retrouvé dans notre étude, une corrélation significative et satisfaisante entre le BODPOD et la DEXA pour la MG en pourcentage avec r² = 0,77 (p<0,0001). Les corrélations rapportées dans la littérature sont souvent supérieures. En effet Radley et al, Levenhagen et al ainsi que Sardinha et al, ont testé le BODPOD au sein de différentes populations (respectivement des IMC moyen à 31, 25 et 28) et ont rapporté des corrélations plus élevées avec des degrés de corrélations r² 0,9 (65; 45; 62). Le coefficient de corrélation mesure seulement l intensité de la relation entre deux variables et n est pas une mesure de concordance et malgré une bonne corrélation nous ne pouvons conclure que le BODPOD est une technique intéressante. La technique de Bland et Altman permet de tester la validité relative et les limites d agrément entre les deux méthodes. Selon cette technique, la détermination de la différence entre les méthodes comparée à leur moyenne est plus informative que le coefficient de corrélation. Le manque d agrément peut être évalué par le calcul de biais (la moyenne des différences), de l erreur (écart type de la moyenne des différence) et des limites d agréments (moyenne de la différence ± 2DS). Les résultats de la MG en pourcentage sont significativement différents (p < 0,0001) avec des différences de moyennes importantes (un biais de 7,2%) et des limites d agréments de -8 à -6,4%, avec surestimation de la masse grasse par le BODPOD. Nous avons vu en introduction, que le BODPOD sous-estimait la masse grasse avec des différences supérieures ou égales à 3% dans des études précédentes mais dans des populations différentes de la nôtre (65; 45; 52). Les raisons d une telle différence chez les sujets obèses ont rarement été investiguées. Comme nous l avions expliqué en introduction, la mesure de la densité et par la suite, de la masse grasse tient compte de différents paramètres : les volumes pulmonaires (VTG), la surface corporelle, l équation choisie permettant de donner la valeur de la MG en % à partir de la densité. Nous avons émis l hypothèse que la différence était liée à la mauvaise appréciation du volume pulmonaire car sa valeur est prédite et ne tient pas compte du syndrome restrictif. Nous n avons pas trouvé de lien entre le syndrome restrictif et la différence de MG observée entre les méthodes. Il reste néanmoins possible que les différences soient liées en partie à la mauvaise estimation du volume pulmonaire mais d autres facteurs entrent probablement en compte : surface corporelle, équations développées

45 45 chez les sujets de poids normal pour connaître la densité, ainsi que pour connaître la MG à partir de la densité. Nous avons confirmé dans notre travail le fait que les volumes pulmonaires des sujets obèses sont différents de ceux des sujets de poids normal. *Impédancemétries Les valeurs de MG en % obtenues par l impédancemétrie bipodale Tanita BC-418 sont non corrélées avec la DEXA (r² = 0,08 et p = 0,14). L impédancemétrie BC-420 a donné des valeurs de MG en % corrélées à celle de la DEXA (r² = 0,54 et p= 0,01) mais elle n a pas montré de corrélations intéressantes pour la mesure de la MG tronculaire en % (r² = 0,02 et p = 0,0001). Frisard et al., Pateyjjohns et al avaient rapporté des corrélations intéressantes pour la MG en % entre l impédancemétrie et la DEXA. Les données de la littérature sont satisfaisantes d une façon générale mais variable en fonction de la population et de l impédancemétrie utilisée (27 ; 53 ; 58 ; 69). Les moyennes de MG en % entre l impédancemétrie et la DEXA sont significativement différentes (p<0,07 pour le BC-420 et p< 0,001 pour le BC-418). La moyenne de la différence est plus faible avec la Tanita BC-420 (1,5%) par rapport à la Tanita BC-418 (2%) mais les limites d agréments sont plus étendues avec la Tanita BC-420 (-3,5 à +1,5% contre -3 à -0,8% avec la Tanita BC-418). Dans la littérature, la moyenne des différences de MG en kg et en % entre les 2 techniques est très variable selon les études. On observe un biais variant de -2,5 à +6,6Kg concernant la MG en Kg et de -3,5 à +19,7% concernant la MG en %. La plupart des études montraient une sous évaluation de la MG par l impédancemétrie (53; 58; 69, 72). Alors que certaines études comme nous ont montré une surestimation (41 ; 54). Donc le biais retrouvé dans notre étude parait concorder avec les données de la littérature. L impédancemétrie à 8 électrodes sous-évalue la MG tronculaire de façon significative (p<0,001). Le biais retrouvé dans notre étude est beaucoup plus important (9,2%) que pour la MG totale (2%) et les limites d agrément sont étendues (-12% à -6,4%). La mesure de la MG tronculaire par la Tanita BC-418 avait été comparée à la DEXA par Neovius et al.. Ils ont montré dans une étude portant sur 136 femmes présentant un excès de masse grasse

46 46 abdominale avec un IMC moyen de 30,4 kg/m² que la Tanita BC-418 sous-estimait la MG avec une marge d erreur plus importante pour la MG tronculaire (7,5%) que pour la MG totale (5%) (53). Différents facteurs limitent l utilisation et la validité de l impédancemétrie chez les patients présentant une obésité sévère ou morbide : la «géométrie» des segments corporels traversés et la répartition de l eau corporelle totale diffèrent de la population de poids normal et impliquent de développer des formules de prédiction de la composition corporelle propres à cette population (18). Une augmentation relative de l hydratation de la masse musculaire et une augmentation du secteur extracellulaire par rapport au secteur intracellulaire sont observées (18). Par ailleurs, la fiabilité de la mesure de l eau corporelle totale par l impédancemétrie est discutée. Une diminution de la fiabilité de l impédancemétrie est habituellement décrite avec l augmentation de l IMC, puisque l augmentation de l adiposité abdominale qui va à l encontre du principe de l impédancemétrie qui considère le corps humain comme un cylindre conducteur (53). De plus, l origine ethnique du patient peut modifier la fiabilité de la méthode et des équations utilisées (54 ; 37). Une des particularités de l impédancemétrie est que l équation utilisée n est pas toujours connue et les résultats obtenus directement comme dans notre travail. Nous ne pouvons ici, à partir de l impédance du tissu traversé, tester les différentes formules mais uniquement étudier si les équations choisies pour ces deux impédances donnent des résultats comparables à la DEXA. De façon intéressante Newton et al., ont comparé les valeurs de la MG en % en utilisant différentes équations de prédiction de la MG à partir de la même impédance Z obtenue à partir d une même balance dans une population de patientes africaines américaines d IMC moyen égal à 38,5kg/m². On réalise l importance de la variabilité des résultats obtenus en fonction des équations utilisées puisque les différences de MG entre les 2 méthodes fluctuent de -0,1 à +19,7% (54). Par ailleurs, malgré les différences observées, parfois importantes, le suivi de la MG au cours d un programme d amaigrissement par l impédancemétrie semble donner des résultats intéressants (27), mais nous ne pouvons faire de conclusion concernant les deux impédancemétrie sans étude spécifique.

47 47 VI.C Forces et Limites L évaluation de la composition corporelle chez le sujet obèse sévère reste d actualité. Cette étude qui porte sur une population bien spécifique de femmes obèses, compare 4 méthodes d évaluation de la composition corporelle et de mesure de la masse grasse. La première limite de cette étude est qu elle porte sur un petit échantillon : uniquement 25 patientes ont été incluses. La deuxième limite mais qui peut par certains égards être considérée comme un avantage est qu il s agit d une population particulière. Nous nous sommes intéressés en effet aux femmes obèses candidates à la chirurgie bariatrique. Aucune conclusion sur la population générale ne peut être faite à partir de ces données. Les données après chirurgie seraient pertinentes pour évaluer la fiabilité des méthodes dans le suivi pour la perte de la MG, donnée qui à l échelle individuelle peut être intéressante. Et enfin, nous n avons pas de données comparatives après la chirurgie avec les quatre méthodes d évaluation de la composition corporelle, pour évaluer l efficacité de chaque méthode pour le suivi de la perte de MG. A l échelle individuelle, dans le travail de suivi du médecin généraliste cette donnée est importante.

48 48 IV.E Conclusion L évaluation de la quantité et de la répartition de la MG a un intérêt à l échelle épidémiologique comme à l échelle individuelle en médecine générale. Afin de préciser au mieux les risques encourus, notamment cardio-vasculaires, pour nos patients. Il pourrait s agir d un outil essentiel au suivi des patients en surpoids ou obèses, patients relevant d une éducation thérapeutique. Effectivement le rôle du médecin est d encourager la perte de poids chez ces patients, de s assurer qu elle ne concerne que la MG en épargnant au maximum la masse musculaire. Nous avons ainsi dans notre travail testé plusieurs moyens d évaluer la MG chez les sujets obèses morbides. Le BODPOD est une méthode coûteuse et nous avons montré que malgré une bonne corrélation des données de MG avec la DEXA, la différence de MG entre les deux méthodes était élevée. Le BODPOD n est donc pas intéressant pour le diagnostic et l évaluation de la MG chez les sujets obèses. En revanche, l impédance est accessible et réalisable en cabinet de ville et même si des différences ont été observées avec les données de MG obtenues par la DEXA (qui est de toutes façons un procédé utilisé en médecine hospitalière), ces différences de valeurs de MG sont limitées en regard de l excès de MG de nos patients. D autre part, les données de la littérature sont en faveur d un intérêt de la méthode pour l évaluation de la perte de MG à l échelon individuel et collectif, ce qui en fait un procédé applicable en médecine générale. Nous avons aussi constaté que l impédancemétrie n est pas un procédé adapté pour la mesure de la MG viscérale, elle pourra donc être complété par la mesure du tour de taille. Cette mesure simple en pratique de médecine générale de ville, reproductible, peu coûteuse, est un facteur prédictif des complications cardio-métaboliques, comme l a montré Wang en 2005 (74). Les observations sur la composition corporelle permettent d accompagner les conseils diététiques, d encourager la pratique de l activité physique en fonction de l évaluation de la masse musculaire. Ainsi, l exploration de la composition corporelle par l impédancemétrie semble être un outil intéressant avec un bon rapport bénéfice/coût pour l éducation thérapeutique des sujets obèses suivis en médecine de ville.

49 49 VII LISTE DES ABREVIATIONS BIA : bioelectrical impédance analysis ou Impedancemétrie CPT : Capacité pulmonaire totale CRF : Capacité Respiratoire Fonctionnel CV : capacité vitale DEXA : Dual Energy X-Ray Absorptiometry ou absoptiométrie bi-photonique EFR : Explorations Fonctionnelles Respiratoires IAH : Index Apnée-Hypopnée IMC : Indice de Masse Corporelle K 40 : potassium 40 MG : Masse Grasse TBW : Total body water TT : tour de taille UWW : underwater weighing ou hydrodensitométrie VTG : volume thoracic gas ou volume de gaz thoracique VEMS : Volume Expiratoire Maximale par seconde VRE : Volume résiduel Expiratoire

50 50 VIII. TABLES ET FIGURES Tableau 2 : Caractéristiques générales de la population étudiée Moyennes de la population ± Écart type Age (années) 44,1 ± 10,7 IMC (kg/m²) 46,7 ± 5,5 Taille (cm) 160 ± 6 Poids (kg) 120 ± 15,7 MG en % du poids total selon la DEXA 48,6 ± 3,7 MG en % du poids total selon le BODPOD 55,8 ± 4,2 MG en % du poids total selon la Tanita BC ,8 ± 4,6 MG en % du poids total selon la Tanita BC ,5 ± 3,9 Tableau 3 : Données respiratoires des EFR en pourcentage CPT % VRE % CV % VEMS/CV% VEMS % CRF % Moyennes ±écart type 99 ± ± ± ± ± ± 13 Tableau 4 : Résultats de la polygraphie ventilatoire nocturne Syndrome 5 < IAH < 30 IAH >30 Patientes d apnée du appareillées sommeil Nombre de patientes

51 51 Tableau 5 : Corrélations entre les données de % MG par les différentes méthodes par rapport à la DEXA Corrélation entre les données de MG en % r 2 p BODPOD DXA 0,77 0,0001 Tanita BC-420 DXA 0,08 0,14 Tanita BC-418 DXA 0,54 0,001 MG tronc Tanita BC-418 DXA 0,002 0,0001 Tableau 6: Biais et Limites d agrément entre DEXA et les 3 méthodes d analyse de la composition corporelle BODPOD IMPEDANCE BC-420 IMPEDANCE BC-418 Moyenne de la différence par rapport à 7,2 1,46 1,9 la DEXA (biais) Moyenne de la différence 2 déviations -6,4 à -8-3,46 à +1,46-3 à 0,8 standard (limites d agréments) P 0,0001 0,077 0,001

52 52 Figure 7 : Différence entre masse grasse (en %) mesurée par DEXA et par BODPOD selon la méthode de Bland Altman. La ligne rouge représente la droite de corrélation Différence de masse grasse (%) ,0 47,5 50,0 52,5 55,0 57,5 60,0 MGMDXBP Masse Grasse Moyenne (%) Figure 8 : Différence entre masse grasse (en %) mesurée par DEXA et par impédancemétrie Tanita BC-420 selon la méthode de Bland Altman. La ligne rouge représente la droite de corrélation Différence de masse grasse (%) MGMDXI1 Masse Grasse Moyenne (%)

53 53 Figure 9 : Différence entre masse grasse en % mesurée par DEXA et par impédancemétrie Tanita BC-418 selon la méthode de Bland Altman. La ligne rouge représente la droite de corrélation. Différence de masse grasse (%) 5,0 2,5 0,0-2,5-5,0-7, MGMDXI2 Masse Grasse Moyenne (%)

54 54 IX. ANNEXES Annexe 1 : définition OMS de l Obésité CLASSIFICATION IMC (kg / m²) Maigreur <18.5 Normal Surpoids OBESITE 30 Classe I : Obésité modérée Classe II : Obésité sévère Classe III : Obésité massive ou morbide 40

55 55 Annexe 2 : Complications liées à l obésité selon Malnick et Knobler 2006 (46) DIABETE HYPERTENSION ARTERIELLE DYSLIPIDEMIE CARDIOPATHIE : Insuffisance coronaire Arrêt cardiaque Fibrillation auriculaire ACCIDENTS VASCULAIRES CEREBRAUX PATHOLOGIES RESPIRATOIRES : Apnée du sommeil Asthme Syndrome restrictif PATHOLOGIES DIGESTIVES : Reflux gastro-oesophagien Lithiases biliaires Stéatose hépatique non alcoolique OSTEOARTHRITES CANCERS PSYCHOLOGIQUES GYNECOLOGIQUES ET OBSTETRIQUES : Diabète gestationnel Pré-éclampsie Accouchement difficile Infertilité Syndrome des ovaires polykystiques OPÉRATOIRES ET ANESTHÉSIQUES INSUFFISANCE RÉNALE

56 56 Annexe 3 : Mesure du Tour de Taille Obésité : répartition des graisses Tour de taille mesuré En position debout et en expiration douce A mi-hauteur entre rebord costal inférieur crête iliaque Homme Femme Risque 94 cm 80 cm Risque élevé 102 cm 88 cm Le rapport T/H, quant à lui, devrait être inférieur à 0,8. D après Lean (1998)