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Relations entre DMO et compartiments corporels

Auteur : gilles.berrut
Publié le : 11/12/2015

Certains arguments tendent à montrer qu’une DMO basse est associée à une masse maigre basse. En effet, nous retrouvons des corrélations significatives entre la DMO du col fémoral et la masse maigre.

Nous retrouvons également dans notre échantillon de population de sujets âgés une grande prévalence de sarcopéniques, d’ostéoporotiques et de sarco-ostéoporotiques : 34/60 et 16,6% respectivement. Enfin, il est intéressant de constater que dans notre population, la relation DMO moyenne au col fémoral et masse maigre est significativement différente entre les patients pouvant ou ne pouvant pas tenir une station unipodale. Par contre la masse grasse n’a pas de relation avec la réussite ou l’échec du test unipodal.

Il s’agit d’une étude transversale rétrospective. Elle est essentiellement descriptive, permettant des mesures de prévalence mais ne permettant pas de faire de lien de causalité, elle peut seulement montrer des associations. Elle est par ailleurs limitée par des facteurs de confusion (la présence de pathologies induisant ostéoporose ou d’un traitement par corticoïde n’est pas connue, ce sont des facteurs de risque majeurs d’ostéoporose) et des biais de sélection : le groupe étudié est un groupe inhomogène (sexes, ethnies non connues). Or, on sait que les compartiments corporels n’ont pas les mêmes proportions et évoluent différemment selon le sexe et l’âge [[i]] et selon les ethnies [[ii]]. De même, la présence de matériel et de prothèses chez certains sujets rend difficile le calcul de la composition corporelle et de la DMO.

La mesure de la composition corporelle nécessite une grande rigueur car pour chaque sujet, les repères doivent être adaptés à sa constitution, les résultats sont donc opérateur-dépendants. De même, le résultat est biaisé si le sujet présente un état de rétention hydrosodée car la mesure est basée sur l’hypothèse d’un état d’hydratation intracellulaire constant [[iii]]. Enfin, on ne peut précisément mesurer le degré d’infiltration graisseuse des muscles par la DEXA.

Enfin, pour la mesure de la sarcopénie, l’utilisation des cut-offs et la définition de la sarcopénie décrite par Baumgartner peut être un sujet à débattre. En effet, il n’y a actuellement pas de consensus sur l’équation de Baumgartner, même si la majorité des écrits se base sur cet outil. Un récent article reprend les avantages et inconvénients de cette équation et montre qu’avec les cut-offs suscités, la sarcopénie peut être surestimée. Un outil permettant de mesurer la force et la qualité ainsi que la masse musculaire serait plus approprié mais fait encore l’objet de recherche [[iv]]. Par ailleurs, dans l’étude de Wen et al, mesurant la composition corporelle pour 783 adultes de 18 à 69 ans par DEXA, avec l’équation de Baumgartner, il n’y a pas de sarcopénie. Les masses maigres ne sont pas plus faibles chez les femmes âgées que chez les femmes jeunes alors que leur masse grasse est significativement plus importante [[v]]. Les sociétés européennes et américaines travaillent actuellement à la recherche d’une définition unique de la sarcopénie. Le groupe européen recommande pour le diagnostic de celle-ci un ensemble d’examens complémentaires : la vitesse de marche, la force de poigne et la composition corporelle pour évaluation de la masse musculaire. Ils distinguent 2 types de sarcopénie : la sarcopénie liée à l’âge et la sarcopénie secondaire (liée à de multiples facteurs comme cités ci-dessus). De même, ils décrivent 3 stades de sarcopénie : le stade présarcopénique avec seulement une baisse de la masse musculaire, le stade sarcopénique avec une baisse de la masse et de la force musculaire et le stade sarcopénique sévère avec une baisse de la masse, de la force musculaire et une diminution des performances [[vi]].

Concernant la prévalence de la sarcopénie, Tichet et al, en 2008 ont évalué la prévalence de la sarcopénie en France [[vii]]. En utilisant 2 mesures différentes à partir d’une impédancemétrie, soit la masse musculaire sur la taille au carré (MM/T²) ou la masse musculaire sur le poids (MM/P) chez des sujets âgés en bonne santé de 60 à 78 ans, ils retrouvaient un pourcentage de 2,8 % de femmes et 3,6% d’hommes sarcopéniques  avec le calcul MM/T² et 23,6% de femmes et 12,5% d’hommes avec le calcul MM/P. Les résultats varient selon les mesures et les états. D’autres études ont évalué la prévalence de la sarcopénie notamment parmi les sujets obèses aux Etats Unis, en France et en Asie [[viii]]. Janssen et al, et les résultats de l’étude EPIDOS rapportent des chiffres de sarcopénie pour des sujets de 70-80 ans entre 11 et 50% [[ix],[x]].

Concernant l’ostéoporose, la prévalence de cette pathologie dans la population française selon les chiffres de l’HAS est de 25% pour les femmes de plus de 65 ans et 50% pour les femmes de plus de 80 ans [1,[xi]]. Notre échantillon de population semble donc avoir une DMO plus basse que la population française du même âge, avec une proportion importante de sujets ayant un T-score très bas (T-score < -3) (35%). Mais ce résultat s’explique aussi par le fait que les sujets sont adressés pour bilan de fracture ou recherche d’ostéoporose, c’est pourquoi la prévalence est aussi importante.

Waters et al, en 2010 ont évalué la prévalence des phénotypes sarcopéniques, ostéoporotiques, sarcopéniques obèses et obèses en essai multicentrique randomisé sur 206 volontaires de plus de 65 ans [[xii]]. Ils ont montré selon l’équation de Baumgartner et grâce à la DEXA, une prévalence de 12% de femmes et 4% d’hommes sarcopéniques. Ils retrouvent une prévalence de seulement 38% d’ostéoporose. La prévalence de l’ostéoporose chez les sujets sarcopéniques est de 23% et chez les sujets sarcopéniques et obèses de 18%. Il s’agit de sujets volontaires en bonne santé vivant à domicile, population peu comparable à notre échantillon de population plus âgée et présentant plus de comorbidités.

Dans un récent article, la définition de sarco-ostéopénie apparaît, avec une prévalence de 4 à 9% dans une cohorte de 300 sujets de 25 à 70 ans, selon la mesure de la sarcopénie décrite par Baumgartner et avec mesure de la composition corporelle et DMO par DEXA [13].

Nos résultats sur la relation entre la masse maigre et la DMO sont comparables avec ceux rapportés dans la littérature.

Gillette-Guyonnet et al, en 2000, montrait des corrélations positives entre la DMO du col fémoral et DMO total et le poids, ainsi que la masse maigre et masse grasse en étudiant la composition corporelle et la DMO par DEXA sur 129 femmes de 75 à 89 ans [15].

Compston et al, ont montré une relation entre masse maigre, masse grasse et densité minérale osseuse totale et régionale (notamment une relation forte entre masse maigre et DMO du trochanter) chez des femmes de 49 à 65 ans en bonne santé en post-ménopause [[xiii]].

Comme cité ci dessus, une étude de l’évolution de la DMO, du poids et de la masse maigre faisant intervenir des adolescents de 17 à 22 ans montre tout d’abord que la prise de poids s’associe à une augmentation de la DMO totale. En revanche, les adolescents qui gardent un poids stable ont une meilleure force osseuse avec une masse musculaire stable alors que les adolescents ayant un excès de prise de poids semblent avoir une croissance osseuse diminuée[[xiv]].

Par ailleurs, Vicente et al, ont montré en étudiant la DMO et la masse musculaire d’adolescents de 9 ans pendant 3 ans, que l’activité physique était fortement associée à une augmentation de la DMO. Ils ont également mis en évidence une forte corrélation entre la masse maigre et la DMO du col fémoral [18]. Ceci montre que dès l’adolescence, l’exercice physique a des bienfaits sur la santé osseuse et la masse musculaire et que dès l’adolescence l’excès de poids et la sédentarité contribuent à la fragilité osseuse et musculaire.

En dehors de tout contexte de fracture, Liang et al, se sont intéressés aux différences ethniques de densités minérales osseuses et de composition corporelle. En effet, en comparant par exemple une population de femmes jeunes asiatiques et hispaniques, ils ont montré que les femmes asiatiques avaient une DMO plus faible au niveau du trochanter que les hispaniques et une masse musculaire ainsi qu’une masse grasse plus faible que les femmes jeunes hispaniques[19].

Li et al, ont montré une relation significative entre la masse maigre et la DMO du col fémoral chez 43 femmes âgées de 49,6 ans en moyenne et une relation moins forte entre masse grasse et DMO du col fémoral. La mesure de la composition corporelle et de la DMO était réalisée par DEXA [[xv]].

Travison et al, ont recherché ces relations en étudiant 1171 hommes hispaniques et caucasiens de 30 à 79 ans, avec une mesure de la DMO et de la composition corporelle par DEXA. La masse maigre est significativement associée à la DMO du col fémoral [[xvi]].

Schöffl et al, ont étudié l’effet de l’activité physique sur la DMO chez 299 femmes de 69 ans en bonne santé. La particularité de cette étude était de mesurer la DMO grâce au QCT (Quantitative Computed Tomography) qui permet de différencier la DMO corticale et trabéculaire de l’os. Les variations de DMO totale et trabéculaire sur la hanche sont liées surtout au poids. Les variations de DMO totale sur le rachis et de DMO corticale sur la hanche sont liées surtout à la masse maigre [[xvii]].

Lang et al, ont étudié les modifications de la composition corporelle et de la DMO chez 45 femmes chinoises de 74 ans après une fracture de hanche, comparé à 66 femmes non fracturées. Les mesures ont été réalisées par tomodensitométrie computérisée. Les femmes ayant une fracture ont une masse musculaire des membres inférieurs plus basse. Les femmes ayant une fracture ont une DMO plus basse que les femmes du groupe non fracturé [[xviii]].

Chez 37 femmes obèses en pré-ménopause (42 ans), on a mesuré la composition corporelle et la DMO (lombaire, col, radius et tibia) avant et 3 mois après une perte de poids. On a montré pour toutes les femmes le maintien des fonctions musculaires sans détérioration osseuse, une légère augmentation de la DMO et une relation entre masse maigre, masse grasse et DMO [[xix]]. Les mêmes auteurs ont évalué l’influence de l’exercice physique sur la composition corporelle et la DMO chez 107 femmes gymnastes en post ménopause et chez 110 femmes sédentaires pendant 6 ans (moyenne d’âge = 62 ans). Ils ont observé dans les 2 groupes un déclin de la DMO notamment au niveau du col fémoral et une diminution de la force des membres inférieurs mais avec une différence peu significative montrant un déclin moins rapide chez les femmes gymnastes [[xx]].

De même, Beck et al, ont étudié les variations de la DMO en fonction de l’IMC grâce à une cohorte de 4642 femmes dans le cadre de la WHI-OS. Il s’agit d’une étude observationnelle regroupant 40 centres de recrutement aux Etats Unis sur les femmes ménopausées de 50 à 79 ans ayant toutes bénéficié d’une mesure par DEXA. Ils ont montré que les femmes avec un surpoids ont une meilleure DMO du fémur mais que les différences de puissance du fémur sont liées aux variations de la masse musculaire [[xxi]].

Par ailleurs, 92 femmes de 52 à 86 ans et avec un BMI > 20 ont été évaluées grâce à la DEXA pour la DMO et par impédancemétrie pour la composition corporelle [[xxii]]. Pour ces femmes, la masse maigre était fortement corrélée à la DMO du rachis et du col fémoral. En régression multiple, seule la masse maigre est associée à la DMO du rachis.

D’après l’étude de Kirchengast, qui a évalué les corrélations entre composition corporelle et DMO chez 139 hommes et femmes de 60 à 92 ans par DEXA, on apprend que chez les femmes, il y a des relations significatives entre DMO, masse maigre et masse grasse alors que chez les hommes c’est surtout entre DMO et masse maigre, notamment au niveau du col fémoral [[xxiii]].

Orsatti et al, en 2011 ont évalué la DMO du col fémoral chez 64 femmes ménopausées de 45 à 70 ans ayant une sarcopénie [25]. Les mesures ont été faites par DEXA, la mesure de la sarcopénie par l’indice décrit par Baumgartner. Les résultats rapportent une relation significative entre la masse maigre et la DMO et entre la DMO et la sarcopénie.

À partir de l’étude MINOS, étude prospective sur l’ostéoporose, Szulc et al, ont montré que chez 796 hommes âgés de 50 à 85 ans, ayant bénéficié d’une DEXA, une masse maigre basse est associée à une force osseuse basse et une DMO plus basse [17]. 

Par ailleurs, Szulc et al, ont étudié également l’association entre le test unipodal et la masse maigre. Le test unipodal était légèrement différent du test utilisé dans notre étude. En effet, il était demandé au sujet de tenir sur un seul pied pendant 10 secondes les yeux ouverts puis 5 secondes les yeux fermés. Les résultats montrent qu’une masse musculaire basse est associée à une diminution de la capacité du test unipodal [17].

De même, Gillette-Guyonnet et al, ont recherché les associations entre test unipodal, sarcopénie et ostéoporose. L’étude concerne des sujets de 75 à 89 ans. La méthode du test unipodal est la même que celle utilisée dans notre étude. Les résultats montrent que l’ostéoporose et la sarcopénie ne sont pas associées au risque d’échec du test unipodal [15].

Sakai et al, en 2009, ont évalué l’effet d’un test unipodal sur la DMO notamment au niveau de la hanche. Auprès de 100 femmes de 65 à 81 ans séparées en 2 groupes (groupe exercice et groupe contrôle), une DEXA a été réalisée avant l’étude puis après 6 mois, il est demandé aux femmes de réaliser un exercice unipodal trois fois par jour pendant 6 mois (tenir une minute sur un seul pied les yeux ouverts). Les résultats évoqueraient l’effet significatif de l’exercice unipodal sur l’augmentation de la DMO notamment au niveau de la hanche seulement pour les femmes de plus de 70 ans [[xxiv]].

Les études suscitées même si elles ne concernent pas que des sujets âgés établissent la relation retrouvée dans notre étude entre DMO et composition corporelle. Cette relation a même fait l’objet de recherches complémentaires afin de comprendre les relations suivant l’âge, le poids, les différences ethniques et par exemple l’effet de l’exercice physique.

La relation avec le test unipodal est intéressante dans notre population car elle montre que la masse maigre, la DMO moyenne du col sont significativement différents selon la réussite ou non du test unipodal. Au regard des résultats sur les droites de régression se pose la question d’un mécanisme sous jacent à la station unipodale qui agit également sur la relation entre DMO et masse maigre. C’est l’intérêt de ce nouveau résultat qui est une première mais qui doit être confirmé par une étude sur des effectifs plus grands et avec une méthode prenant cette relation comme objectif principal.

 

En conclusion, au total, Il est démontré dans la littérature que les sujets sarcopéniques et ostéoporotiques ont un risque de chute plus élevé. De nombreux auteurs se sont intéressés aux moyens de lutter contre ces facteurs de risques de chutes. Les résultats des différents travaux évoquent l’effet bénéfique des régimes hyperprotidiques et de l’exercice physique sur la masse musculaire et sur la santé osseuse. Il serait intéressant pour notre population de sujets âgés sarco-ostéopéniques d’approfondir les recherches et de proposer des études prospectives sur l’effet d’un régime hyperprotidique et d’un exercice physique régulier sur la masse maigre et sur la DMO.

Enfin  le fait que la réussite au test de la station unipodale soit associée à la modalité de relation entre DMO et masse maigre, indique la possibilité d’un facteur sous-jacent à la relation et dont la station unipodale en est une des conséquences. On pense évidemment à un facteur en relation avec le métabolisme anaérobie dans le schéma physiopathologique de Fried pour le « phénotype » de fragilité[xxv].


[i] Vicente-Rodriguez G, Ara I, Perez-Gomez J, Dorado C, Calbet JAL. Muscular development and physical activity as major determinants of femoral bone mass acquisition during growth. Br J Sports Med 2005 ; 39 : 611–6

[ii] Liang MTC, Bassin S, Duttu D, Braun W, Wong N, Pontello AM,  et al. Bone Mineral Density and leg muscle strength in young caucasian, hispanic and asian women. J clin densitom 2007; 10(2) : 157-64

[iii] Orsatti FL, Nahas E, Nahas-Neto J, Orsatti CL, Marocolo M, Barbosa-Neto O,  et al. Low appendicular muscle mass is correlated with femoral neck bone mineral density loss in postmenopausal women. BMC Musculoskeletal Disorders 2011 ;12 : 225

[iv] Waters DL, Baumgartner RN, Garry PJ, Vellas B. Advantages of dietary, exercise-related, and therapeutic interventions to prevent and treat sarcopenia in adult patients: an update. Clinical Interventions in Aging 2010 ; 5 : 259–70

[v] Wen X, Wang M, Jiang CM, Zhang YM. Are current definitions of sarcopenia applicable for older Chinese adults? J Nutr Health Aging  2011 ; 15 : 847-51

[vi] Cruz-Jentoft AJ, Baeyens JP, Bauer JM, Boirie Y, Cederholm T, Landi F, et al. European Working Group on Sarcopenia in Older People. Sarcopenia: European consensus on definition and diagnosis: Report of the European Working Group on Sarcopenia in Older People. Age Ageing 2010 ; 39 : 412-23

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[ix] Gillette-Guyonnet S, Nourhashemi F, Andrieu S, Cantet C, Albarède JL, Vellas B, et al. Body composition in French women 75+ years of age: the EPIDOS study. Mech Ageing Dev. 2003; 124: 311-6.

[x] Janssen I, Heymsfield SB, Ross R. Low relative skeletal muscle mass (sarcopenia) in older persons is associated with functional impairment and physical disability. J Am Geriatr Soc. 2002 ; 50 : 889-96.

[xi] L’Ostéoporose. La DREES. L’état de santé de la population en France - Indicateurs associés à la loi relative à la politique de santé publique - Rapport 2008

[xii] Waters DL, Hale L, Grant AM, Herbison P, Goulding A. Osteoporosis and gait balance disturbances in older sarcopenic obese New Zelanders. Osteoporos Int 2010 ; 21: 351-7

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[xiv] Petit MA, Beck TJ, Hughes JM, Lin M, Bentley C, Lloyd T. Proximal femur mechanical adaptation to weight gain in late adolescence: a six-year longitudinal study. J Bone Miner Res 2008 ; 23 : 180-8

[xv] Li S, Wagner R, Holm K, Lehotsky J, Zinaman MJ. Relationship between soft tissue body composition and bone mass in perimenopausal women. Maturitas  2004 ; 47 : 99-105.

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[xvii] Schoffl I,  Kemmler W, Kladny B, von Stengel S, Kalender WA, Engelke K. In healthy elderly postmenopausal women variations in BMD and BMC at various skeletal sites are associated with differences in weight and lean body mass rather than by variations in habitual physical activity, strength or VO2 max. J muskuloskelet neuronal interact 2008 ; 8 : 363-74

[xviii] Lang T, Koyama A, Li C, Li J, Lu Y, Saeed I, et al. Pelvic body composition measurements by quantitative computed tomography: Association with recent hip fracture. Bone 2008; 42: 798-805

[xix] Uusi-Rasi K, Sievanen H, Kannus P, Pasanen M, Kukkonen-Harjula K, Fogelholm M. Influence of weight reduction on muscle performance and bone mass, structure and metabolism in obese premenopausal women. J musculoskelet neuronal interact 2009; 9 : 72-80

[xx] Uusi-RasiK, Sievanen H, Heinonen A, Vuori I, Beck TJ, Kannus P. Long-term recreational gymnastics provides a clear benefit in age-related functional decline and bone loss. A prospective 6-year study Osteopos Int 2006 ; 17 : 1154-64

[xxi] Beck TJ, Petit MA, Wu G, LeBoff MS, Cauley JA, Chen Z. Does Obesity Really Make the Femur Stronger? BMD, Geometry and Fracture Incidence in the Women’s Health Initiative-Observational Study. J Bone Min Research 2009 ; 24 : 1369-79

[xxii] Dytfeld J, Ignaszak-Szczepaniak M, Gowin E, Michalak M, Horst-Sikorska W. Influence of lean and fat mass on bone mineral density (BMD) in postmenopausal women with osteoporosis Arch Gerontol Geriatr 2011 ; 53 : e237–e42

[xxiii] Kirchengast S, Peterson B, Hauser G, Knogler W. Body composition characteristics are associated with the bone density of the proximal femur end in middle- and old-aged women and men. Maturitas 2001 ;39 : 133–45

[xxiv] Sakai A,  Oshige T, Zenke Y, Yamanaka Y, Nagaishi H, Nakamura T.Unipedal standing exercise and hip bone mineral density in postmenopausal women : a randomized controlled trial. J Bone Miner Metab 2010 ; 28 : 42-48

[xxv] L Fried et al. J Gerontol 2001 ; 56 A : M146 - M156