Etude de la composition corporelle

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1 Etude de la composition corporelle D Séguy Service de nutrition dseguy@univ-lille2.fr

2 1/ Introduction 2/ Méthodes d étude Méthodes directes Mesure de la densité corporelle Mesure de l eau corporelle totale Autres 3/ Conclusion Ouvrages conseillés

3 1/ Introduction (1/2) La mesure composition corporelle est essentielle - Appréciation globale de l état nutritionnel - Permet l analyse des ses variations (renutrition,, croissance, vieillissement...) - Interprétation du métabolisme énergétique Mesure de la taille et du poids ne suffisent pas (cardiopathies, néphropathies, états œdémateux, ascite)

4 1/ Introduction (2/2) Le corps humain - Constitué d éléments de densités et de nature très différentes (graisse, os, Protéines, Eau etc ) - Proportion de chaque élément remarquablement constantes (homme normal) Compartiment ou masse Eléments ayant une valeur physiologique Nombreuses techniques, souvent lourdes (recherche)

5 2/ Méthodes d étude Méthodes directes Mesure de la densité corporelle Densitométrie Anthropométrie Mesure de l eau corporelle totale Impédancemétrie bioélectrique Dilution isotopique TOBEC Autres DEXA RMN Potassium total

6 Méthodes directes (1/2) Dissection de cadavres (XIX ème ) Extraction de la graisse à l éther Modèle à 4 compartiments de Brozek et al. (synthèse) -Eau - Masse protéique - Graisse - Masse osseuse

7 Méthodes directes (2/2) Modèle le plus simple et le plus utilisé: Poids = MG + MM - Masse grasse (MG) Lipides amorphes (triglycérides essentiellement) 15 % chez l homme 23 % chez la femme d = 0,9 g/ml à la température du corps du tissu graisseux (eau et masse maigre sèche) - Masse maigre (MM) Eau, protéines, masse calcique d = 1,1 g/ml Hydratation de 72 à 74% Teneur en potassium (h = 60 à 70 mmol/kg ; f = 50 à 60 mmol/kg) Important physiologiquement (! 50% risque vital """)

8 Les compartiments corporels d après Brozek (tiré de «Enseignement de la Nutrition», Collège des enseignants de Nutrition)

9 Composition corporelle et évaluation nutritionnelle : les difficultés Pronostic de la dénutrition est aux réserves protéiques En pratique, les stocks protéiques ne peuvent être mesurés directement 11 kg de protéines sont dilués dans 45 litres d eau Les compartiments hydriques peuvent varier sans pour autant refléter des changements de l état nutritionnel Variation en fonction: âge, sexe, sportif, pathologies...

11 Anthropométrie (1/9) Mesure des longueurs, sections et surfaces du corps - Epidémiologie - Etude de la croissance - Nombreuses équations et indices

12 Anthropométrie (2/9) Indice de Quetelet (1871) ou (I M C = BMI) s IMC (kg / m²) sd sd = d Poids (kg) Taille (m²) - Fonction de l age et du sexe - Ne distingue pas la MG de la MM (graisse viscérale incluse)

13 Anthropométrie (3/9) IMC en fonction de la taille et du poids

14 Anthropométrie (4/9) Rapport des circonférences taille/hanche (circonfé mini du tronc /circonfé maxi à la hauteur des fesses) - Distribution abdominale des graisses - Rapport augmente en même que Risque cardiovasculaire Fréquence du diabète. - Normal < 0,80 Avantage de la mesure du tour de taille seul? (mieux corrélée aux modifications de MG intra-abdo au cours du temps)

15 Anthropométrie (5/9) Mesure des plis cutanés (1/2) - Pince de Holtain (adipomètre) Mesure : 0 mm à 48 mm. Pression entre mâchoires (constant: 10 g/mm²) Poids net : 0,4 kg Graduations cadrant : 0,2 mm - Nombreux sites de mesures et équations différentes - Nécessite une technique et des sites de mesure standardisés Coefficient de variation inférieur à ± 5% (même opérateur, entre deux mesures successives) En prenant la peau entre le pouce et l index (toute l épaisseur du tissu sous-cut au-dessus du plan musculaire) Le plis est placé entre les branches du compas (épaisseur est lue sur le cadran après avoir relâché la poignée)

16 Mesure des plis cutanés (2/2) - Somme de 4 plis chez le sujet adulte (Durnin & Womesley 74) Tricipital, bicipital, sous-scapulaire, supra-iliaque - Calcul de la densité corporelle : (où C, M = constantes dépendantes de l âge et du sexe) d = C (M log des 4 plis ) - Masse grasse déduite à partir de la formule de SIRI : 4,95 Masse grasse (%) = 4, d - Technique opérateur dépendant Mesure la MG à partir de la graisse sous-cutanée - Fiabilité chez le sujet obèse ou avec état œdémateux?

17 Age (années) Densité (kg.m -3 ) Homme d = 1162,0 63,0 logσ des 4 plis d = 1163,1 63,2 logσ des 4 plis d = 1142,2 54,4 logσ des 4 plis d = 1162,0 70,0 logσ des 4 plis 50 d = 1171,5 77,9 logσ des 4 plis Femme d = 1154,9 67,8 logσ des 4 plis d = 1159,9 71,7 logσ des 4 plis d = 1142,3 63,2 logσ des 4 plis d = 1133,3 61,2 logσ des 4 plis 50 d = ,5 logσ des 4 plis Equations validées de l estimation de la densité corporelle en fonction de l âge et du sexe (Durnin & Womersley)

18 Anthropométrie (8/9) Mesure de la circonférence brachiale (1/2) - Calcul de la circonférence musculaire brachial (Cm) Avec mesure circonférence brachiale (Ca en cm) Et mesure pli cutané tricipital (S en cm) Cm = Ca - π (normales 20 à 23 cm chez la F et de 25 à 27 chez l H) S - Calcul de la surface musculaire brachiale (M) M= Cm² 4π

19 Anthropométrie (9/9) Mesure de la circonférence brachiale ( 2/2) - Calcul de la masse musculaire totale (Mm) Homme : Mm(kg) = taille x (0, ,0029 x (M-10) Femme : Mm(kg) = taille x (0, ,0029 x (M-6,5) - L erreur serait de l ordre de 10% - Facilité d utilisation

20 Densitométrie (1/2) Longtemps considérée comme la méthode de référence Principe : déterminer avec une grande précision la densité du corps Nombreuses techniques (volumétrique, hydrostatique, pneumatique, ultrasonique, gaz rares, stéréophotogramétrie)

21 Densitométrie (2/2) Retenir le principe de la pesée hydrostatique - Modèle bi-compartimental basée sur le principe d Archimède - Corrections : volume résiduel pulmonaire et des gaz digestifs - Mesure de densité par pesée successive dans l eau et l air (M air et M eau ) d = Masse (kg) Volume (l) - En admettant que d MG = 0,9 et que d MM = 1,1 soient constantes - Utilisation de la formule de SIRI pour déduire le % de MG - Si erreur de seulement 1 % sur la D MM supposée (1,09)! 3,3%MG (or 1 litre d eau suffit à modifier la densité de la MM de 1 %) - Correction pour l enfant, hypothèse discutable en pathologie, apnée - Méthode d étalonnage des autres méthodes indirectes (CV < 5 %)

23 Impédancemétrie bioélectrique (1/7) Principe physiques (1/2) - Basée sur la conduction d un courant alternatif de faible intensité entre la main et le pied (I = 50 à 800 µa) - La différence de potentielle (U) mesurée entre ces deux extrémités permet de calculer l impédance corporelle (Z) selon le principe de la loi d Ohm : U = Z I (où Z correspond à la résistance qu offrent les tissus au passage d un courant alternatif)

24 Impédancemétrie bioélectrique (2/7) Principe physiques (2/2) - Le corps humain peut être considéré comme une suspension de cellules dans une solution électrolytique (Fricke) - Donc Z est proportionnelle au volume liquidien corporelle (V) qui peut être déterminé en combinant les deux équations suivantes : H = et V = H S S Z ρ d où V = ρ H Z 2 (où ρ est la résistivité du milieu supposée constante, H est la hauteur du corps supposé cylindrique, S est la section de ce cylindre)

25 Impédancemétrie bioélectrique (3/7) - REC Résistance extra-cell - RIC Résistance intra-cell - CM Capacité membranaire - VEC Volume d eau extra-cell (f = 5kHz) - VT Volume d eau totale (f = 1MHz) - VIC Volume d eau intra-cell (f = 1MHz) Donc : VIC = VT VEC Modélisation bioélectrique du corps humain selon Fricke d après Boulier : dans lequel les deux résistances figurent les secteurs extra et intracellulaires

26 Impédancemétrie bioélectrique (4/7) Méthodes - Mono-fréquence : 50 khz, 4 électrodes collées - Boulier- Thomasset : 5 khz et 1 MHz : 2 électrodes piquées - Bi-fréquence ou multi-fréquence : 4 électrodes collées - Multi-fréquence : permet des mesures segmentaires Equations pour déterminer la MM et la MG (Boulier) (Etalonnage par rapport à une technique de référence)

27 Impédancemétrie bioélectrique (5/7) En pratique - Le matin, à jeun, poids et taille vérifiés, allongé au repos, vessie vide Avantages - Simplicité, rapidité, réalisable en routine au lit, (CV<5 %) - Faible coût, intérêt pédagogique Inconvénients - Prend surtout en compte la composition des membres - Exploration des tissus profonds (chemin le plus court)? - Etats œdémateux

28 Impédancemétrie bioélectrique (6/7) Répartition des résistances et des réactances en fonction des fréquences et des segments corporelle d après A. Boulier (tiré du «Traité de Nutrition Artificielle de l Adulte», SFNEP)

29 Impédancemétrie bioélectrique (7/7) Exemple de balance impédancemétre

30 Dilution isotopique Eau marquée aux isotopes stables - Deutérium ou oxygène 18 (plus précis mais plus coûteux) - Absorption d un verre d eau à jeun - Prélèvements d urine, sang ou salive après de 3 à 4 h - Méthode de référence, aucune toxicité (F enceinte, enfant) - Mesure de l eau totale Vol d'eau Masse maigre = 0,732 - Matériel coûteux, réservé à la recherche - Bcp précautions et corrections (pertes digestives, cutanées) Détermination de l espace brome - Dilution d un sel de brome (BrNa) et dosage dans le plasma - Mesure de l eau extra-cell (superposable à l espace chlore)

31 TOBEC Mesure de la conductivité corporelle totale - Variante de l impédancemétrie. - Courant imposé dans le corps humain par induction (solénoïde) - Le prix du matériel et sa lourdeur sont pour l instant dissuasifs - Pas d avantages majeurs / à l impédancemétrie bioélectrique - N est plus très utilisé

33 DEXA (1/2) Absorptiométrie rayon X à deux niveaux d énergie - Initialement utilisée pour la mesure de la densité osseuse - Balayage du corps avec un faisceau de rayons X - L atténuation des faisceaux dépend de la matière traversée - L utilisation de 2 niveaux d énergies (40 KeV et 100 KeV) - Permet d individualiser trois composants : Masse calcique Masse maigre Masse grasse - Etalonnage sur des fantômes

34 DEXA (2/2) Avantages - Exact à 1 % près - Successeur densitométrie hydrostatique Meilleure précision Trois compartiments au lieu de deux Possibilité d études segmentaires - Irradiation imposée < à une radio thoracique standard Inconvénients - Contre indiquée chez la femmes jeunes sans contraception - Coût élevé et impossibilité de l utiliser au lit du malade - Gros obèses ( sagittal maxi 63 cm) - Ne distingue pas la MG viscérale de la MG sous-cut

35 RMN Résonance magnétique nucléaire - Etude de la résonance des protons soumis à : Un champ magnétique intense Un ou plusieurs champs d onde électromagnétiques - Détection des radicaux méthyles de la graisse Avantages - Mesure de la graisse (erreur < 3% soit 1 kg) - Possibilité d études segmentaires - Absence d irradiation Inconvénients - Durée de l examen (1h) - Coût élevé et impossibilité de l utiliser au lit du malade - Gros obèses ne peuvent pas être mesurés ( sagittal maxi 65 cm) - Permet de distinguer la MG viscérale de la MG sous-cutanée

36 Potassium total (1/2) Comptage du potassium 40 - Isotope radioactif présent de façon naturelle dans le corps - Taux strictement constant de 0,012% du potassium total (soit environ 0,49 mmoles pour un homme de 70 kg) - Mesurer du 40 K pour calculer le potassium total - Système est étalonné à partir de fantômes contenant du 40 K - Calcule MM en admettant : Homme 68,1 mmoles K/kg Femme 64,2 mmoles K/kg MM (kg) = Ktotal 68,1 ou 64,2

37 Potassium total (2/2) Avantages - Technique est totalement non invasive (aucune substance administrée) - Méthode fiable et précise (erreur < 5 %) chez le sujet sain Inconvénients - Installations restent rares et coûteuses. - Utilisation en pratique médicale n est rarement possible - Hypothèse du taux constant de K dans MM en patho? Variation des compartiments hydriques Variation de la kalicytie dans les dénutritions

38 Activation neutronique (1/2) Activation par faisceaux de neutron - Bombardement de la masse corporelle avec des neutrons - Fait apparaître des isotopes radioactifs à vie courte - Mesure de leur spectre d activité avec un compteur γ - Estimation précise du carbone dans : graisses, os, protéines - Véritable dissection chimique in vivo en quatre compartiments Protéines Os minéral Graisse Composés divers (dont eau)

39 Activation neutronique (2/2) Avantages - Méthode directe - Technique in vivo la plus précise (erreur < 3%) Inconvénients - Rareté des installations (coût) - Irradiation rendent la méthode inutilisable en France

40 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% N,P,Ca K,Na,Cl H C O TG H2O Prot HC Minéraux Cellule H2O EC Sol EC Tissu adip. Muscle Orga. Atom. Moléc. Cellul. Tissu. Bicomp. Os Tissu adip. Masse maigre Différentes modélisations de la composition corporelle (tiré du «Traité de Nutrition Artificielle de l Adulte», SFNEP)

41 Technique Grandeurs mesurées % erreur connue Difficultées techniques Durée de l examen Plis cutanés MG, MM 5 à 20 % + + Impédancemétrie VT, VIC,VEC < 5 % ++ + DEXA MG, MM, os < 5 % Densitométrie MG, MM < 5 % Dilutions d isotopes VT, VIC,VEC < 5 % K MM < 5 % Activation neutronique MG, musc, os, divers < 2,5 % Classification des techniques d analyse de la composition corporelle

42 3/Conclusion Difficultés La plupart des méthodes sont de mise en œuvre difficile et peu adaptées à la clinique Il n existe pas de «GOLD STANDARD», mais les différentes méthodes mesurent des compartiments différents Les causes d erreur sont nombreuses et peuvent se cumuler

43 3/Conclusion En recherche clinique Il est souhaitable d utiliser au moins 2 méthodes complémentaires par exemple : - DEXA + impédancemétrie - Anthropométrie + impédancemétrie - Dilution isotopique + DEXA L impédancemétrie est la seule méthode réellement utilisable en pratique clinique

44 3/Conclusion A coté de l anthropométrie simple et toujours utile (précision, reproductibilité?) : 1. pour la clinique : - L impédancétrie multi-fréquence Seule utilisable au lit du malade, Seule à donner des résultats directement exploitables 2. pour la recherche : - Impédancemétrie multi-fréquence segmentaire - DEXA - Dilution isotopique

45 Ouvrages conseillés Enseignement de la Nutrition Tome 1 physiologie Tome 2 pathologie Collège des enseignants de Nutrition Edité par Candia et Sodilac Traité de Nutrition Artificielle de l adulte Coordonnateurs: X Leverve, J Cosnes, P Erny, M Hasselmann SFNEP Editions Mariette Guéna