Mesure de la composition corporelle par ultrasons : innovation et applications Jean-Claude PINEAU Mots-clés : Composition corporelle, ultrasons, obésité, sport Dans le cadre d’un projet européen Bodylife, (2001-2003), un nouvel appareillage portable de mesure de la composition corporelle de l’Homme, basé sur un ensemble de mesures électriques, magnétiques et acoustiques a été réalisé en collaboration avec l’Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers (Pineau et al. 2007). Ce projet a permis de développer simultanément une recherche fondamentale et appliquée en anthropologie biologique. Sur le plan épidémiologique, il était nécessaire de mesurer la composition corporelle d’une façon non invasive puisque la connaissance de la simple valeur du poids, exprimé en kilogrammes, reste insuffisante. La mesure de la composition corporelle à travers les compartiments corporels - eau corporelle totale, masse maigre et masse grasse segmentaire et totale - permet une meilleure gestion du poids. La connaissance précise des différents compartiments corporels peut avoir une incidence sur le mode de vie des personnes saines. Elle permet d’envisager un suivi plus rationnel des individus dans le cadre de régimes diététiques pouvant générer à terme une réduction des coûts de santé publique (Ziegler, Debry, 1998 ; Andreyeva et al. 2004). Cette mesure offre en effet une aide à la prévention du risque de certaines pathologies comme les maladies cardio-vasculaires. Dans les différents secteurs de santé potentiellement intéressés par ce type d’appareillage, il est essentiel de connaître une estimation du rapport entre la graisse péri-viscérale et la graisse périphérique en particulier pour un dépistage du risque cardio-vasculaire (Von-Ebeyn et al. 2003; Goran 1999 ; Roemmich et al. 1999). La mesure de la masse grasse, de la masse maigre et du contenu hydrique, associée à une connaissance du profil clinique et psychologique des individus, peut contribuer à l’amélioration de la santé et aussi de la qualité de vie (WHO 1998). Par exemple, l’estimation de la composition corporelle, à travers la connaissance des différents compartiments corporels et de leurs variations intra individuelles au cours du temps, est utile, sur des périodes L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010 courtes (par exemple 4 à 5 semaines), pour le suivi des sportifs ou le suivi des femmes enceintes (environ 9 mois) ou sur des périodes plus longues comme pour les sujets obèses (de 6 mois à 2 ans) et au cours du vieillissement. 1- Mesure de la composition corporelle par ultrasons chez les athlètes de haut niveau Dans le cadre de la préparation physique des sportifs de haut niveau, il est recommandé d’évaluer les possibilités individuelles de fluctuations de poids et leurs conséquences sur la composition corporelle afin d’optimiser les performances lors des compétitions (Hendler et al. 1995 ; Mourier et al. 1997; Nindl et al. 1996). Dans les disciplines sportives à catégories de poids, les instances fédérales internationales ont établi et fixé des catégories de poids chez les athlètes selon leur discipline. Vis à vis de ces catégories, les athlètes peuvent être défavorisés au regard de leur poids corporel sachant que, pour augmenter leur chance de réussite en compétition, les athlètes doivent se situer à la limite supérieure du poids de leur catégorie (Horswill et al. 1990 ; Park et al. 1990). Signalons que la plupart du temps, quelques semaines avant la compétition, les athlètes sont au-dessus et parfois très au-dessus des limites de poids supérieures imposées par le règlement fédéral. Dans cette perspective une étude a été réalisée en collaboration avec l’Institut National des Sports et de l’Education Physique de Paris (INSEP) en vue de comparer la précision du pourcentage de graisse (MG%) entre la technique ultrasonore que nous avons utilisée avec notre appareillage portable et la technique de référence : l’absorptiométrie DEXA. Les pourcentages de graisse estimés par ultrasons restent très fortement corrélés avec ceux obtenus par DEXA (R>0.96) pour les athlètes de sexe masculin et féminin. Dans notre étude, l’erreur totale (TE) comprise entre 0.89 et 1.03 prouve le haut degré de précision de la technique ultrasonore (Lohman, 1996). Les méthodes décrites par Bland et Altman (1986) ont été utilisées pour examiner la précision des erreurs individuelles d’estimation de la 105 Mesure de la composition corporelle par ultrasons : innovation et applications masse grasse entre la technique ultrasonore et la technique DEXA. La faible amplitude [-2,5 MG% ; +2,5 MG%] observée des écarts résiduels individuels du pourcentage de graisse entre la technique ultrasonore et l’absorptiométrie DEXA met en évidence un haut niveau de précision de notre technique ultrasonore. Nous observons de plus une très bonne symétrie des dispersions autour de la moyenne des écarts du pourcentage de graisse d’autant plus que ces dispersions des écarts individuels du pourcentage de graisse ne présentent pas de biais. (Pineau et al. 2009). La méthode ultrasonore est une technique non invasive plus accessible en routine et moins onéreuse que les examens d’absorptiométrie à rayons X. 2- Technique ultrasonore appliquée à la mesure de la masse grasse chez les adolescents obèses La mesure de la masse grasse corporelle a été déterminée par une technique ultrasonore sur une population de 94 adolescents obèses (57 filles et 37 garçons), âgés de 12 à 19 ans, et pour lesquels l’I.M.C est supérieur à 30 kg.m-2. Parmi ces adolescents, 39% sont atteints d’obésité de classe I, 28% de classe II et 33% de classe III. Pour chaque adolescent recruté à la consultation de médecine interne, nous avons procédé à un examen d’absorptiométrie à rayons X (DEXA), qui constitue notre mesure de référence (Plank et al. 2005). De façon simultanée, nous avons déterminé la masse grasse totale (MG) à partir d’une technique ultrasonore qui nécessite, pour calculer cette masse grasse, le recueil de données anthropométriques : poids, stature et périmètres au niveau ombilical et à mi-cuisse. Nous avons obtenu de très fortes liaisons entre la MG mesurée par ultrasons versus DEXA, chez les filles (r=0.907) comme chez les garçons (r=0.975), l’erreur standard d’estimation SEE est respectivement de 3.6 kg et de 2.5 kg. Nous avons pu également vérifier, que, sur un sous-effectif de 24 adolescents obèses, la technique ultrasonore est beaucoup plus précise que la technique des plis cutanés pour estimer la MG car l’erreur standard d’estimation (SEE) est de 2.7 kg avec la technique ultrasonore alors qu’elle atteint 12.7 kg avec la méthode des plis cutanés. L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010 Dans le cadre d’un programme multidisciplinaire (Dao et al. 2004) nous avons établi, sur 13 adolescents, qu’une diminution de la MG mesurée par DEXA accompagnée d’une réduction sensible du poids est étroitement liée (r=0.97) à une diminution de la MG mesurée par ultrasons. 3- Relation entre la prise de poids et la prise de masse grasse chez la femme enceinte pendant la durée de gestation Le contrôle de la prise de poids maternel est nécessaire pour éviter les déséquilibres nutritionnels ainsi que les risques de survenue d’une complication vasculaire pouvant avoir une incidence sur le développement du fœtus (Abrams et al. 1995 ; Cogswell et al. 1995). La prise de poids excessive au cours de la grossesse a des effets délétères sur le déroulement de la grossesse et de l’accouchement (Kielgman, Gross 1985 ; Scholl et al. 1990). La présente étude, réalisée en collaboration avec la Clinique Montplaisir à Lyon sur une période de 18 mois, a pour but de mettre notre appareillage ultrasonore portable à la disposition des médecins radiologues et obstétriciens afin de quantifier la prise de masse grasse associée à la prise de poids chez la femme enceinte pendant toute la durée de gestation. Les mesures des épaisseurs de graisse sous-cutanée à mi-cuisse et au niveau ombilical dorsal seront recueillies par la même infirmière à 5 reprises : au début de la gestation, au cours des trois examens échographiques standards et après l’accouchement. D’une façon simultanée, une série de mesures anthropométriques ainsi que les caractéristiques socio-culturelles seront relevées systématiquement sur l’échantillon total. 106 Mesure de la composition corporelle par ultrasons : innovation et applications Perspectives Notre appareillage portable peut être utilisé chez les sportifs de haut niveau dans différentes situations. A court terme, juste après un entraînement ou dans la même journée, une perte de poids correspond à une perte d’eau. A moyen ou à long terme, une perte de poids sans modification de la masse grasse totale se traduit par une baisse du volume hydrique contenu dans la masse maigre. A l’inverse toute augmentation du poids sans modification de la masse grasse correspond à une augmentation de la masse musculaire, le volume hydrique au repos restant assez stable chez un même individu. Dans cette perspective, la grande précision de l’estimation de la masse grasse à partir de notre appareillage portable constitue une aide précieuse pour l’entraîneur et le médecin. Cette technique représente un outil indispensable pour optimiser la préparation physique des athlètes à travers un suivi longitudinal. Cette technique portable ultrasonore peut également être utilisée avec succès en épidémiologie. En effet, elle présente de nombreux avantages tant sur le plan de la fiabilité, de la reproductibilité, de la précision pour effectuer Exemple d’un relevé de mesure le dépistage et le suivi d’adolescents obèses puisqu’en France ce sont 11.3% d’adultes qui sont obèses soit 5.3 millions de personnes. Une application particulièrement originale est envisagée avec cette technique ultrasonore dans le domaine de l’obstétrique. L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010 L’objectif principal de cette étude consiste à analyser l’évolution de la masse grasse en fonction de l’évolution du poids corporel et des caractéristiques socio-culturelles de la mère sans aucun risque pour les patientes ni pour les fœtus. Références bibliographiques ABRAMS (B.), CARMICHAEL (S.), SELVIN (S.) 1995, Factors associated with the pattern of maternal weight gain during pregnancy, Obstet Gynecol 86:170-176. 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L’auteur Jean-Claude PINEAU Directeur de recherche au CNRS - UPR 2147, « Dynamique de l’Evolution Humaine: Individus, Populations, Espèces. » (Paris, France) courriel : [email protected] Tel: 01 43 13 56 83 108