Physiopathologie de la dénutrition en réanimation

Réanimation (2010) 19, 423—430
MISE AU POINT
Physiopathologie de la dénutrition en réanimation
Pathophysiology of malnutrition in intensive care unit
A. Ait Hssaina,∗,b, B. Souweinea, N.J. Canob,c,d
aService de réanimation médicale, hôpital G.-Montpied, CHU de Clermont-Ferrand, université Clermont-1,
58, rue Montalembert, 63003 Clermont-Ferrand, France
bService de Nutrition, hôpital G.-Montpied, CHU de Clermont-Ferrand,
63003 Clermont-Ferrand, France
cUnité de nutrition humaine (UNH), INRA, UMR 1019, CRNH Auvergne, Clermont université,
BP 10448, 63000 Clermont-Ferrand, France
dUnité de nutrition humaine (UNH), INRA, UMR 1019, CRNH Auvergne, université d’Auvergne,
BP 10448, 63000 Clermont-Ferrand, France
Rec¸u le 25 juin 2010 ; accepté le 30 juin 2010
Disponible sur Internet le 23 juillet 2010
MOTS CLÉS
Nutrition ;
Dénutrition ;
Agression ;
Muscle ;
Réanimation
Résumé La prévalence de la dénutrition est proche de 50 % à l’admission à l’hôpital et par-
ticulièrement à l’entrée en réanimation. L’état nutritionnel s’aggrave le plus souvent pendant
le séjour du fait des différentes agressions subies en réanimation et de l’insuffisance d’apport.
L’agression induit une augmentation des dépenses énergétiques et un hypercatabolisme pro-
téique. Cette adaptation métabolique de l’organisme entraîne des modifications notables de la
composition corporelle et plus particulièrement une diminution de la masse maigre. Celle-ci se
fait principalement au dépend de la masse musculaire qui développe des atteintes structurelles
à l’origine de conséquences fonctionnelles compromettant la réhabilitation. L’année qui suit le
séjour en réanimation est souvent marquée par une persistance de la dénutrition, voire d’une
aggravation de l’état nutritionnel et d’une mortalité d’environ 20 %. Ces données soulignent
l’importance de la compréhension de la physiopathologie de la dénutrition en réanimation,
abordée dans cet article, et de sa prise en charge.
© 2010 Société de réanimation de langue franc¸aise. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits
réservés.
KEYWORDS
Nutrition;
Malnutrition;
Summary The prevalence of malnutrition is close to 50% at admission in hospital and particu-
larly in intensive care unit (ICU). Most often, nutritional status worsens during the stay in ICU
due to various stresses and insufficient nutrient intake. The aggression state induces an increase
in energy expenditure and protein catabolism. Such a metabolic adaptation causes significant
∗Auteur correspondant.
Adresse e-mail : aait [email protected] (A. Ait Hssain).
1624-0693/$ – see front matter © 2010 Société de réanimation de langue franc¸aise. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
doi:10.1016/j.reaurg.2010.06.009

424 A. Ait Hssain et al.
Stress;
Muscle;
Intensive care unit
changes in body composition and more precisely a decrease in lean body mass. The decrease
in muscle mass is associated with myofiber structural and functional alterations compromising
patient rehabilitation. During the year following the stay in ICU, patients are characterized
by the persistence or even worsening of the protein-energy malnutrition and a mortality rate
of about 20%. These data underline the importance of understanding the pathophysiology of
malnutrition in the ICU, discussed in this article, and its management.
© 2010 Société de réanimation de langue franc¸aise. Published by Elsevier Masson SAS. All rights
reserved.
Introduction
La dénutrition se définit par un déficit d’apport énergé-
tique, protéique et en micronutriments, associée à une
altération fonctionnelle et à une perte tissulaire. Elle induit
notamment une diminution de la masse maigre clinique-
ment apparente sous la forme d’une fonte musculaire.
L’hospitalisation en service de réanimation induit de fac¸on
quasi-constante une perte de poids. L’éventuelle dénutri-
tion préexistante, l’insuffisance des apports nutritionnels,
et la réponse hypercatabolique sont principalement en
cause. On estime à 2 % par jour la fonte de la masse
maigre chez le patient admis en réanimation. Celle-ci
s’intègre dans le cadre d’un déficit protéino-énergétique
global [1]. La perte de masse musculaire a un impact
direct sur le risque de complications, tels l’augmentation
des infections nosocomiales, le retard de cicatrisation et
la difficulté de sevrage de la ventilation mécanique. Le
corollaire en est une augmentation de la durée de séjour
en réanimation et à l’hôpital [2]. On estime entre 40 et
60 % le nombre de patients dénutris lors de l’admission
en réanimation [3,4]. Ce chiffre est similaire au nombre
de patients dénutris admis à l’hôpital [5,6]. Certaines
pathologies préexistantes doivent attirer l’attention sur
un risque nutritionnel accru. Il s’agit principalement des
maladies chroniques d’organes, des infections chroniques,
des cancers et des affections digestives. Le séjour en
réanimation est un facteur de dénutrition lié au déficit
d’apport, à la durée du séjour, à la nécessité d’une venti-
lation mécanique prolongée et au nombre de défaillances
viscérales survenant au cours de l’hospitalisation [7].
Ainsi, bien que l’état nutritionnel à la sortie de réani-
mation soit mal connu, le nombre de patients dénutris
s’accroît probablement pendant le séjour en réanima-
tion. L’évaluation de l’état nutritionnel en réanimation
est difficile du fait des nombreuses limites des mar-
queurs anthropométriques et biologiques (variation de
poids liée à des variations hydriques importantes, fia-
bilité des poids mesurés contestée, inflammation). Elle
repose sur : des paramètres cliniques simples, poids et
taille mesurés à l’admission, notion de perte de poids
récente ; des paramètres biologiques, albuminémie et
transthyrétinémie (préalbuminémie) interprétées en fonc-
tion de l’état inflammatoire ou infectieux indiqué par
la valeur de la C-réactive protéine sérique [8] La Haute
autorité de santé (HAS) a proposé un algorithme proposé
par le Programme national nutrition santé (PNNS) pour
le dépistage et la prise en charge de la dénutrition en
réanimation reposant sur ces paramètres (Fig. 1,www.
nutrimetre.org/PDF/noticeAlgorea.pdf,www.nutrimetre.
org/PDF/Algorea.pdf).
Dépister et prendre en charge la dénutrition est
d’importance cruciale compte tenu de son retentissement
sur le pronostic : augmentation du risque d’infections noso-
comiales, de la durée de la ventilation artificielle, du
temps de cicatrisation, du risque d’escarres et de la mor-
talité. La prise en charge de la dénutrition en réanimation
nécessite la compréhension de sa physiopathologie. Celle-
ci est traitée dans cet article avec un développement
particulier de l’atteinte musculaire, élément majeur du
pronostic.
Réponse métabolique à l’agression
On considère qu’il existe une agression primaire liée
à la pathologie initiale, infection, traumatisme, acte
chirurgical et des agressions secondaires, conséquences
de l’agression initiale caractérisées par la survenue de
défaillances d’organes. L’impact nutritionnel de l’agression
peut être majoré par les traitements de la pathologie
initiale, les techniques de suppléance des défaillances
d’organes mais aussi par l’insuffisance d’apport de macro- et
micronutriments.
S’il existe une certaine hétérogénéité des patients
séjournant en réanimation, il existe sur le plan métabo-
lique un tableau commun lié à l’agression sévère. Celle-ci
est responsable d’un syndrome de réponse inflammatoire
systémique (SIRS) lié à une réponse cytokinique, hormo-
nale et neuroendocrine [9]. Cette adaptation au stress
est responsable d’une redistribution des priorités métabo-
liques, au profit du système immunitaire et des tissus de
cicatrisation, concernant le métabolisme énergétique et
protéique et caractérisée notamment par une protéolyse
musculaire et un état d’insulinorésistance. Bénéfique lors
des agressions de courte durée, cette adaptation conduit
lorsque celles-ci se prolongent à une dénutrition protéique
majeure.
Métabolisme protéique
Lors d’agressions sévères tels les polytraumatismes, les
brûlures, les actes de chirurgie lourde et les syndromes
septiques graves, une dégradation des réserves pro-
téiques, avec une fonte musculaire cliniquement visible,
est observée. Cet état hypercatabolique aboutit à une
balance azotée négative, conséquence d’un déséquilibre
entre la protéolyse qui est accrue et la synthèse pro-
téique qui est diminuée [10,11]. Le catabolisme protéique
est activé par des cytokines pro-inflammatoires (TNF-
alpha, IL-1, IL-6 principalement) et par les hormones de
réponse à l’agression (cortisol, catécholamines, glucagon)

Physiopathologie de la dénutrition en réanimation 425
Figure 1 Algorithme pour le dépistage de la dénutrition chez l’adulte en soins intensifs ou réanimation pro-
posé dans le cadre du Programme national nutrition santé (PNNS). Les flèches en pointillés indiquent l’action
(www.nutrimetre.org/PDF/noticeAlgorea.pdf,www.nutrimetre.org/PDF/Algorea.pdf).
[9,12]. Ces hormones de contre-régulation participent à
l’insulinorésistance. L’apport de glucose aux tissus insu-
linodépendants diminue et les acides aminés, dont les
concentrations sériques sont augmentées à la phase aiguë
de l’agression, deviennent un substrat énergétique. Lors
des états d’agression les muscles sont la principale source
d’acides aminés. Le transport des acides aminés glu-
coformateurs d’origine musculaire, alanine et glutamine
principalement, a augmenté. La glutamine est considérée
comme un acide aminé essentiel chez le patient agressé,
son importante utilisation par le système immunitaire, le
rein et l’intestin pouvant conduire à un déficit [9,12].
Ces anomalies du métabolisme protéique ont un impact
majeur sur la masse, la structure et la fonction musculaire
(cf. infra).
Métabolisme énergétique
L’évaluation de la dépense énergétique de repos (DER) en
réanimation est difficile. Son calcul par l’équation d’Harris
et Benedict tend à la sous-estimer. La calorimétrie indi-
recte reste peu utilisée en pratique clinique du fait de son
coût et de ses limites. Plusieurs études ont montré que le
patient de réanimation présente à la phase aiguë une aug-
mentation de la DER [13]. Celle-ci peut être réduite par les
thérapeutiques telles que les antipyrétiques, la ventilation
mécanique, l’analgésie et la sédation. En réalité, la dépense
énergétique varie au cours du temps alternant des périodes
d’augmentation et de diminution selon la situation clinique
[14]. Des facteurs de correction et des équations multi-
paramétriques ont été avancés par plusieurs auteurs pour
évaluer la DER selon les caractéristiques anthropométriques
et les situations cliniques [15,16].LeTableau 1 mentionne
les principaux paramètres influenc¸ant la DER en réanimation
[9,17,18]. L’inadéquation entre les apports et la dépense
énergétique est corrélée au risque de décès : la mise en
place précoce d’un support nutritionnel adapté est un élé-
ment clé qui diminue le déficit énergétique et améliore ainsi
le pronostic des patients [19].
Tableau 1 Principaux paramètres influenc¸ant la dépense
énergétique en réanimation [9,17,18].
Augmentation Diminution
Position +15 à 20 % Prémédication
opératoire −10 %
Fièvre/◦C +10 à 15 % Sédation −20 à −50 %
Sepsis +15 à 50 % Opiacés −10 à −25 %
Chirurgie +10 à 20% Ventilation mécanique
−11 à −25 %
Brûlure majeure +25 à 80 % Hypothermie + sédation
—7%/
◦C
Nutrition artificielle +10 à
20 %
Catécholamines +10 à 30 %

426 A. Ait Hssain et al.
Métabolisme glucidique, contrôle glycémique et
insuline
L’hyperglycémie, observée dans de nombreux états patholo-
giques aigus tels que suites opératoires, chirurgie, infarctus
du myocarde ou sepsis, est le reflet visible d’une modi-
fication complexe du métabolisme glucidique. En effet,
la réponse hormonale, caractérisée par une production
accrue de cortisol, adrénaline, noradrénaline, hormone de
croissance (GH) et glucagon, et les cytokines inflamma-
toires (TNF-alpha, IL-1 et IL-6) induisent une résistance
à l’insuline. Celle-ci est associée à une réduction de
l’utilisation périphérique du glucose, liée à une diminu-
tion du nombre de transporteurs GLUT-4 et à une altération
de la transduction cellulaire du signal insulinique [20—23].
Ce défaut d’utilisation périphérique du glucose est asso-
cié à une stimulation de la néoglucogenèse hépatique.
L’hyperglycémie et le défaut de captation du glucose
par les tissus insulinodépendants réorientent son utilisa-
tion vers les tissus immunocompétents et les aires de
cicatrisation au niveau desquels le transport du glucose
via les récepteurs GLUT-1 est stimulé [20,21]. Cet aspect
«adaptatif »de l’hyperglycémie en réanimation a long-
temps été considéré comme favorable. L’hyperglycémie
est cependant associée à un risque oxydatif majeur [24].
Les travaux de Van Den Berghe et al. ont mis en avant
l’intérêt possible d’un contrôle glycémique strict par insu-
linothérapie en termes de morbidité et mortalité en
réanimation [25]. Cet intérêt reste cependant débattu
[26—28].
Métabolisme lipidique
Les lipides représentent la réserve d’énergie la plus
importante de l’organisme, sous forme de triglycérides,
équivalente à 100 000 kcal chez un adulte. Le tissu adipeux
joue ainsi un rôle primordial dans le jeûne. De même, lors
d’agressions, il intervient comme source d’énergie pour la
néoglucogenèse, en augmentant la lipolyse adipocytaire.
Sous l’action de la lipoprotéine lipase, enzyme hormono-
sensible, les triglycérides seront clivés en glycérol et en
acides gras, qui seront rapidement oxydés dans la cellule.
Sous l’effet de l’hyperinsulinisme et de la sécrétion de caté-
cholamines endogènes, la cétogenèse diminue et ne peut
inhiber la néoglucogenèse à partir des acides aminés partici-
pant à l’hyperglycémie et à l’érosion du réservoir protéique
musculaire.
Stress oxydatif
Dans les états de choc septique ou hémorragique, la pro-
duction des espèces réactives de l’oxygène est corrélée au
pronostic chez l’homme [29,30]. Le stress oxydant semble
lié à survenue de dysfonction d’organe notamment rénal et
contribue à accélérer la dénutrition [31]. Certains micronu-
triments (sélénium, vitamines C, D et E) ont été proposés
pour moduler les effets délétères des espèces réactives de
l’oxygène.
L’organisme met donc en place une adaptation méta-
bolique à l’agression avec redistribution des substrats
calorico-azotés, au dépend de la masse maigre. À
Tableau 2 Causes d’insuffisance d’apports en réanimation.
Initiation retardée de la nutrition
Doses caloriques prescrites en dec¸à des objectifs caloriques
Doses caloriques délivrées en dec¸à des doses caloriques
prescrites
Doses caloriques absorbées en dec¸à des doses caloriques
prescrites
Vomissements, régurgitation
Résidus gastriques de surveillance perdus
Nursing
Procédures diagnostiques nécessitant la mise à jeun
(imagerie, bloc opératoire)
Drogues vaso-actives
Absence de voie d’administration d’une assistance
nutritionnelle
l’agression, s’ajoute l’insuffisance d’apport en macro- et
micronutriments, qui accentue le déficit de la balance azo-
tée et calorique. Ce phénomène se produit insidieusement
car le patient présente souvent bien avant son admission en
réanimation un jeûne partiel ou total qui est induit soit par
une anorexie, soit par la prise en charge médicale (examens,
transports intrahospitaliers, chirurgie).
Insuffisance d’apport
Face à l’augmentation de la demande énergétique et pro-
téique, l’absence ou l’insuffisance d’apports nutritionnels
contribue à aggraver l’effet de l’agression. Sur le plan méta-
bolique, le jeûne accentue les modifications métaboliques
liées à l’agression. Cette situation est d’autant plus fré-
quente que le tube digestif est lésé (chirurgie digestive,
iléus paralytique) et que l’alimentation orale ne peut subve-
nir aux besoins. Compte tenu de la difficulté de définir préci-
sément les besoins énergétiques des patients de réanimation
, les sociétés savantes ont énoncé des recommandations
pratiques pour le clinicien qui s’appuient sur le poids du
patient [32,33]. En réalité, plusieurs études ont montré une
différence entre les apports prescrits et les recommanda-
tions mais aussi entre les recommandations et les dépenses
énergétiques totales [34—36]. À cela s’ajoutent d’autres
causes d’insuffisance d’apports indiquées dans le Tableau 2.
L’augmentation de la dépense énergétique et la diminution
des apports nutritionnels tendent à constituer un déficit
énergétique cumulé. Ce concept, défini en 1982 par Bartlett,
montre que le déficit énergétique cumulé sur plusieurs jours
est associé à une augmentation des complications, des infec-
tions, de la prolongation de la durée de séjour et aussi de la
mortalité [37]. Des seuils de déficit calorique cumulé variant
entre 4000 et 8000 kcal ont été rapportés. Leur impor-
tance était corrélée au risque de complications [34,38,39].
Ce déficit s’installe dans les premiers jours du séjour en
réanimation et est difficile à combler par la suite sans
risque de «surnutrition ». Le calcul automatisé des objectifs
caloriques recommandés devrait permettre de sensibili-
ser les médecins et de limiter le déficit calorique cumulé
[38].
Les patients les plus graves sont souvent ceux qui pré-
sentent le plus important déficit énergétique alors qu’ils

Physiopathologie de la dénutrition en réanimation 427
devraient bénéficier d’un support nutritionnel précoce [19].
La difficulté à nourrir ces patients réside entre autre
dans l’intolérance digestive. Cela devrait être évité par
l’association d’apports entéraux et parentéraux [40]. Des
études prospectives randomisées restent nécessaires pour
valider ce type de prise en charge. Ce concept de déficit
énergétique cumulé mis en avant depuis quelques années
montre l’importance de l’adéquation entre les apports et la
dépense énergétique et l’intérêt probable de mesurer cette
dernière dans le cadre d’une réanimation nutritionnelle.
Maladies chroniques
Dans les pays industrialisés, les maladies chroniques
d’organes et particulièrement les bronchopneumopathies
chroniques obstructives sont en passe de devenir, à
l’échéance 2020, la troisième cause de mortalité [41].
Les services de réanimation sont de plus en plus sollici-
tés pour prendre en charge ces patients qui présentent un
risque nutritionnel accru. Cette tendance va probablement
s’accentuer dans les prochaines années puisque les éven-
tuelles décompensations aiguës d’insuffisance d’organes
chroniques seront du ressort des services de réanimation. Il
s’agit principalement des insuffisants respiratoires, rénaux,
hépatiques et cardiaques. D’autres maladies chroniques
sont pourvoyeuses de dénutrition : infections chroniques,
pathologies cancéreuses. Dans l’étude de Doig et al., un
patient sur cinq admis en réanimation avait soit une insuffi-
sance d’organe chronique soit un état d’immunosuppression
[42]. Ces patients présentent un phénotype commun
associant l’inflammation chronique, une anorexie, une
augmentation de la dépense énergétique de repos, un
état d’insulinorésistance, une augmentation du turnover
protéique et souvent une hypoandrogénie. Quelle que
soit l’insuffisance d’organe chronique, la prévalence de
la dénutrition augmente avec la gravité de la maladie
[43]. D’autres pathologies, cancer et infections chroniques
sont associées à une dénutrition liée à une augmenta-
tion de la dépense énergétique et à une dégradation
protéique accrue. Dans ce contexte, un stress ou une acu-
tisation de la maladie chronique déséquilibre rapidement
l’état nutritionnel. Parmi les méthodes de suppléance des
défaillances d’organe, l’épuration extrarénale peut être
responsable d’une déperdition de nutriments, d’une dimi-
nution de la synthèse protéique et d’une augmentation
du catabolisme et constituer une cause additionnelle de
dénutrition.
Muscle et réanimation
La dénutrition protéino-énergétique observée en réani-
mation est caractérisée par une perte de poids et une
modification de la composition corporelle au dépend de
la masse non grasse et particulièrement de la masse
musculaire. Cette dénutrition à prédominance protéique
a un impact direct sur le devenir des patients [1,44].La
«dysfonction »musculaire est complexe. Elle est la résul-
tante de la perte quantitative de masse musculaire souvent
associée à une atteinte qualitative : anomalies de la struc-
ture et de la capacité oxydative des fibres musculaires.
L’atteinte fonctionnelle se manifeste par une diminution
de la force musculaire qui peut être évaluée par une
mesure de la force de contraction de la main grâce à un
dynamomètre (handgrip). L’importance de ces anomalies
musculaires est liée au nombre de dysfonctions d’organe et
à la corticothérapie. Elles concernent la fonction musculaire
périphérique mais aussi diaphragmatique [45]. Ces données
ont été étudiées chez l’animal mais aussi chez l’homme dans
les situations de sepsis expérimentales ou cliniques [46].
Évaluation quantitative et diagnostic
Le métabolisme protéique au cours des états d’agression est
sous la dépendance des cytokines pro-inflammatoires et du
déséquilibre entre hormones cataboliques et anaboliques.
La diminution de la synthèse protéique et l’augmentation
de la dégradation protéique résultent en une balance pro-
téique nette négative à l’origine de la fonte musculaire.
Lors des états agressions, notamment septiques, il existe
une protéolyse musculaire mettant en jeu des voies intra-
cellulaires protéolytiques lysosomales, calcium dépendante
et ubiquitine-protéasome dépendante qui sont stimulées par
les cytokines pro-inflammatoires [47]. Pour évaluer cette
atrophie musculaire, plusieurs techniques ont été propo-
sées. L’imagerie (IRM, DEXA) permet une mesure précise
de la masse musculaire totale mais nécessite souvent un
transport du patient et limite donc son utilisation en pra-
tique courante. L’échographie permet de mesurer certaines
masses musculaires des membres mais n’est pas toujours
réalisable. La bioimpédancemétrie et les mesures anthro-
pométriques ne peuvent donner d’informations fiables
du fait de l’hyperhydratation. L’excrétion urinaire de la
3-méthylhistidine, rapportée à la créatininurie, est utili-
sée pour évaluer le catabolisme musculaire. En l’absence
d’insuffisance rénale, elle est un reflet de la protéo-
lyse musculaire puisqu’elle est le produit de dégradation
de l’actine et de la myosine. L’excrétion urinaire de la
3-méthylhistidine ne donne pas d’indication du niveau de
synthèse protéique. Celle-ci est diminuée le plus souvent
du fait d’une inhibition des facteurs d’initiation de la tra-
duction protéique [48].
Atteintes structurelles et fonctionnelles
La fonte musculaire observée en réanimation est asso-
ciée à des modifications structurales des fibres musculaires
[49]. Tout d’abord, la composition des fibres se réorganise
avec une augmentation des fibres de type II et une dimi-
nution des fibres de type I. En microscopie électronique,
les fibres musculaires présentent des anomalies ultra-
structurales comprenant des désorganisations partielles ou
complètes des disques Z, des pertes de filaments épais de
myosine dans la bande A et une perte d’alignement des
sarcomères. Ces changements morphologiques des fibres
peuvent associer trois types de lésions : une atrophie sélec-
tive des fibres de type 2, une myopathie nécrosante et
vacuolaire d’intensité variable et une perte des filaments
épais de myosine [50]. Cette désorganisation cellulaire
contribue à une altération de la transmission neuromuscu-
laire qui accentue le phénomène d’inactivité musculaire. En
effet, l’altération de la contraction musculaire fait interve-
nir plusieurs mécanismes, en particulier une diminution de