L’obésité est un problème croissant avec de nombreux risques pour la santé et coûts associés.1,2 Entre 1971 et 2000, la prévalence de l’obésité aux États-Unis est passée de 14,5% à 30,9%.3 Aux États-Unis, plus de 37 % des adultes et près de 17 % des jeunes étaient obèses en 2009-2010.4 À l’heure actuelle, plus de 1,1 milliard d’adultes dans le monde sont en surpoids, dont 312 millions sont obèses.5 L’analyse des données des études longitudinales américaines (étude CARDIA) 6 et transversales (NHANES) 7 pour déterminer la distribution du gain de poids au fil du temps, a révélé que l’obésité moyenne des adultes américains est un problème croissant avec de nombreux risques pour la santé et coûts associés.1,2 Entre 1971 et 2000, la prévalence de l’obésité aux États-Unis est passée de 14,5% à 30,9%.3 Aux États-Unis, plus de 37 % des adultes et près de 17 % des jeunes étaient obèses en 2009-2010.4 À l’heure actuelle, plus de 1,1 milliard d’adultes dans le monde sont en surpoids, dont 312 millions sont obèses.5 L’analyse des données des études longitudinales américaines (étude CARDIA) 6 et transversales (NHANES) 7 pour déterminer la distribution du gain de poids au fil du temps a révélé que l’adulte américain moyen gagne 0,5 à 1 kg / an.8 Cet article examinera le concept de bilan énergétique et sa pertinence dans la lutte contre l’épidémie d’obésité.
Le Concept de Bilan énergétique
Le concept de bilan énergétique repose sur le principe thermodynamique fondamental selon lequel l’énergie ne peut pas être détruite et ne peut être gagnée, perdue ou stockée que par un organisme. Le bilan énergétique est défini comme l’état atteint lorsque l’apport énergétique est égal à la dépense énergétique. Ce concept peut être utilisé pour démontrer comment le poids corporel changera au fil du temps en réponse aux changements de l’apport et des dépenses énergétiques. Lorsque le corps est en équilibre énergétique, le poids corporel est stable.9,10 Les humains absorbent de l’énergie par la consommation de nourriture et de boissons, et dépensent de l’énergie par le taux métabolique au repos (RMR) — l’effet thermique (TEF) de la nourriture et de l’activité physique. Le RMR est la dépense énergétique nécessaire au maintien des fonctions corporelles normales et de l’homéostasie. Le RMR est proportionnel à la masse corporelle, en particulier à la masse sans graisse. Le TEF fait référence à l’énergie nécessaire pour absorber, digérer et métaboliser les aliments consommés et représente généralement 8 à 10% de la dépense énergétique quotidienne. L’énergie dépensée en raison de l’activité physique (EEact) représente l’énergie dépensée en plus du RMR et du TEF, y compris l’exercice volontaire, les frissons, le contrôle postural et les mouvements volontaires. Il est calculé en multipliant la dépense énergétique d’une activité par le temps passé à l’exécuter, et est la composante la plus variable de la dépense énergétique.10 Plus l’individu est sédentaire, plus l’effet de l’activité physique est faible. Cela peut être aussi bas que 100 calories par jour, alors que les athlètes d’élite peuvent dépenser 3 000 calories par jour d’activité physique. La baisse de la dépense énergétique qui se produit avec l’âge est principalement le résultat de la baisse de la masse corporelle maigre, ce qui réduit le TEF et l’EEact.
Les perturbations de l’équilibre énergétique provoquent des changements dans la masse corporelle, bien que le délai pendant lequel cela se produit varie d’un individu à l’autre et puisse expliquer la grande réponse interindividuelle aux interventions de perte de poids. Un bilan énergétique positif, dans lequel l’apport énergétique dépasse les dépenses, entraîne un gain de poids, 60 à 80% du gain de poids résultant étant attribuable à la graisse corporelle.11 Dans un bilan énergétique négatif, lorsque l’énergie
Figure 1: Gain de Poids continu dans la Population Selon le Concept d’Équilibre Énergétique14
Figure 2: Relation entre le Bilan Énergétique et le Niveau d’activité Physique10
la dépense dépasse l’apport, la perte de masse corporelle qui en résulte est également expliquée par 60 à 80% de graisse corporelle.
On suppose généralement que l’apport énergétique et la dépense énergétique peuvent être modifiés indépendamment, par des changements dans l’apport alimentaire et l’activité physique, pour atteindre un équilibre énergétique. Cependant, les apports et les dépenses énergétiques sont interdépendants et réglementés à plusieurs niveaux. Cela implique un système de contrôle physiologique complexe, qui implique des signaux neuronaux et hormonaux afférents atteignant l’hypothalamus, avec des projections efférentes résultantes du système nerveux autonome innervant les muscles, les viscères et le tissu adipeux.12 En raison de ce contrôle physiologique, les composantes de l’apport et de la dépense énergétiques ne peuvent être modifiées sans modifications compensatoires de l’autre. Les composants du bilan énergétique s’influencent mutuellement et servent à maintenir une masse corporelle constante. Par exemple, lorsque l’apport calorique est réduit, le corps réagit à la fois en stimulant la faim et en réduisant le RMR afin que moins d’énergie soit dépensée.13 De même, une augmentation de l’EEact pourrait entraîner une augmentation de la faim ou une réduction de l’activité physique à d’autres moments de la journée.9 En termes de bilan énergétique, la compensation en réponse à un bilan énergétique positif semble être plus faible que la compensation en réponse à un bilan énergétique négatif.
Malgré ce système de contrôle interne, la majorité des adultes prennent du poids avec le temps. Consommer un excès d’énergie n’entraîne pas un gain de poids continu, car le gain de poids s’accompagne d’une augmentation de la dépense énergétique qui conduit à un équilibre énergétique stable à ce nouveau poids corporel légèrement plus élevé. Cependant, il est probable que cette augmentation des besoins énergétiques entraîne éventuellement une augmentation de l’apport énergétique, créant un « effet de cliquet » selon lequel un petit bilan énergétique positif constant entraîne un gain de poids progressif au fil du temps (voir Figure 1).14
Les preuves suggèrent qu’il est plus difficile de maintenir l’équilibre énergétique dans l’environnement moderne que par le passé. Cependant, le gain de poids qui s’est réellement produit au cours des dernières décennies est inférieur à celui prédit par les changements de l’apport et des dépenses énergétiques. En utilisant des estimations de l’augmentation de l’apport alimentaire et de la diminution de l’activité physique de 1971 à 2000, il a été calculé que les adultes américains ont connu un degré de bilan énergétique positif suffisant pour entraîner une augmentation de 30 à 80 fois du gain de poids au cours de cette période. Il est donc évident que les processus physiologiques ont provoqué des adaptations qui aident à maintenir l’équilibre énergétique.10
Théoriquement, le bilan énergétique peut être atteint à des niveaux de dépense énergétique faibles ou élevés. Cependant, il a été émis l’hypothèse que l’équilibre énergétique pourrait être plus facile à atteindre à des niveaux élevés de dépense énergétique, connus sous le nom de débit à haute énergie.10 Dans les années 1950, des études transversales ont révélé que l’apport énergétique était mieux adapté à la dépense énergétique lorsque les gens étaient physiquement actifs.15 De plus, des études chez le rat ont révélé que la relation entre l’apport alimentaire et la dépense énergétique n’était linéaire que dans certaines limites.16 Chez les rats, l’appariement de l’apport énergétique et de la dépense était inexact à des niveaux d’activité physique faibles ou élevés. La même observation a été faite dans les études humaines: l’apport alimentaire n’a pas diminué lorsque la demande d’énergie a diminué. Sur la base de ces observations, il a été proposé qu’un seuil minimum d’activité physique ou de débit d’énergie puisse exister. Au-delà de ce seuil, appelé » zone réglementée « , l’apport énergétique est augmenté pour répondre à des dépenses énergétiques élevées. En conséquence, les ajustements adaptatifs de l’apport et des dépenses énergétiques pour atteindre l’équilibre peuvent être très sensibles dans cette zone. À faible débit d’énergie, la « zone non réglementée », l’apport et la dépense énergétiques ne sont que faiblement sensibles l’un à l’autre. La zone non réglementée est difficile à maintenir pour la plupart des gens, et le résultat est un gain de poids, qui ramène le système à un débit d’énergie élevé (voir Figure 2).10,15 Au cours du siècle dernier, les débits énergétiques des modes de vie humains occidentaux ont diminué, poussant la majorité des gens dans la zone non réglementée. L’augmentation de l’activité physique chez les personnes qui se trouvent dans la zone non réglementée devrait entraîner une perte de poids, car la compensation de l’apport alimentaire ne sera probablement pas complète.17,18
Le rôle de l’Activité physique dans l’équilibre énergétique
Les stratégies de lutte contre l’obésité doivent cibler à la fois l’apport et la dépense énergétiques, ce qui inclut l’apport alimentaire et l’activité physique. Un rapport récent a conclu que le métabolisme au repos ne joue pas un rôle significatif dans la prise de poids et que l’activité physique est un facteur plus important.19 Certains auteurs ont attribué le gain de poids dans la population américaine exclusivement à la consommation accrue de nourriture, faisant valoir que l’activité physique pendant les loisirs est restée stable au cours des décennies au cours desquelles les taux d’obésité ont augmenté.20
Tableau 1: Résumé des études sur l’Activité Physique et la Prise de poids
| Nom de l’étude | Conception de l’étude | Résultat | Référence |
| Étude sur le Développement du risque de l’artère coronaire chez les jeunes adultes (CARDIA) | Étude prospective et longitudinale, 3 554 hommes, 20 ans | Les hommes avec une PA élevée ont gagné 2,6 kg de moins (0,15 unité d’IMC / an vs 0,20 avec une PA faible) et les femmes avec une PA élevée ont gagné 6,1 kg de moins (0,17 unité d’IMC / an vs 0,30) avec une PA faible | Hankinson et al., 20106 |
| Étude de cohorte de jumeaux finlandaise | Étude de cohorte, 146 paires de jumeaux, 30 ans | Dans 42 paires de jumeaux avec une PA discordante, le gain de poids moyen était de 5,4 kg de moins chez les jumeaux actifs par rapport aux jumeaux inactifs (p = 0,003) | Waller et al., 200824 |
| Étude longitudinale du Centre d’aérobic | Étude de cohorte clinique, 2 501 hommes en bonne santé, 5 ans | L’AP quotidienne était inversement liée à la prise de poids. Un passage d’un PA faible à un PA modéré ou élevé était nécessaire pour perdre du poids au fil du temps. Les hommes ayant initialement l’AP la plus faible ont eu le plus grand bénéfice de l’augmentation de l’activité |
Di Pietro et al., 200444 |
| Étude PRINCIPALE | Étude de cohorte longitudinale, hommes âgés de 50 à 59 ans, 5 ans | L’IMC était inversement associé à l’AP dépensé pour se rendre au travail et pratiquer des activités récréatives à haute intensité. Les hommes qui se rendaient régulièrement au travail à pied ou à vélo avaient un IMC moyen de 0,3 kg/m2 inférieur à ceux qui n’avaient pas dépensé d’énergie pour se rendre au travail | Wagner et al., 200145 |
| Étude de suivi épidémiologique NHANES-I | Étude de cohorte, 3 515 hommes et 5 810 femmes âgés de 25 à 74 ans.10 ans | L’AP récréative était inversement liée au poids corporel. Le risque relatif estimé de gain de poids important pour les personnes ayant une faible AP par rapport à celles ayant une PA élevée était de 3,1 chez les hommes et de 3,8 chez les femmes | Williamson et al., 19937 |
| Healthy Worker project | Étude de cohorte 1 639 hommes et 1 913 femmes employés de 2 ans | Une augmentation de l’exercice, soit la marche ou l’activité à haute intensité, prédisait une diminution du poids corporel chez les femmes et les hommes (1,76 lb et 1,39 lb, respectivement, pour chaque augmentation de séance par semaine) | French et al., 199422 |
| Étude de cohorte de Doetinchem | 4 944 participants à l’étude de Doetinchem, 5 ans | Ceux qui augmentaient l’AP avaient moins de gain de poids corporel (-280 g). Ces effets ont été maintenus (mais pas significativement) pendant 5 ans | May et al., 201023 |
| EPIC-PANACEA | Analyse transversale, 125 629 hommes et 280 190 femmes, 8 ans | Une différence d’une catégorie dans l’indice de PA était inversement associée à une différence de 0,18 kg / m2 dans l’IMC moyen chez les hommes et de 0,31 kg / m2 chez les femmes | Besson et al., 200921 |
IMC= indice de masse corporelle; EPIC – PANACEA = Enquête Prospective Européenne sur le Cancer et la Nutrition – Activité Physique, Nutrition, Alcool, Arrêt du Tabac, Alimentation à l’extérieur de la Maison et Obésité; NHANES = Enquête Nationale sur la Santé et la Nutrition; PA = activité physique.
L’Étude Épidémiologique Prospective de l’Infarctus du Myocarde (Étude PRIME) est une étude prospective menée dans une cohorte d’hommes de 50 à 59 ans, pour évaluer la contribution du risque et des facteurs génétiques au développement de la maladie coronarienne..
Cependant, cette interprétation écarte le déclin du mode de vie et de l’activité physique professionnelle qui s’est produit au cours du siècle dernier.10 Cette baisse continue de la dépense énergétique de l’activité physique quotidienne a créé une situation « permissive » dans laquelle tout apport calorique excessif est susceptible de favoriser la prise de poids (c’est-à-dire la zone non réglementée). Gain de poids chez les individus qui maintiennent un niveau d’activité physique plus élevé la dépense énergétique est moindre que chez les individus sédentaires, ce qui soutient l’idée que des niveaux plus élevés de flux d’énergie protègent contre le déséquilibre énergétique positif. Plusieurs études ont démontré qu’un niveau élevé d’activité physique est associé à un gain de poids moindre au fil du temps, tandis que des niveaux plus faibles d’activité physique sont associés à un gain de poids plus élevé au fil du temps (voir le tableau 1).6,7,21- 24 L’urbanisation, l’industrialisation et l’utilisation des transports mécanisés ont entraîné une diminution générale de l’activité physique. Alors que l’activité physique pendant les loisirs est demeurée relativement constante depuis 198825, l’activité physique en termes de mode de vie a considérablement diminué. Une étude d’une communauté amish de l’Ordre ancien a révélé que le nombre moyen de pas par jour effectués par les hommes dans la communauté était de 18 425 contre 14 196 pour les femmes.26 En revanche, au Colorado, l’homme moyen fait 6733 pas par jour et la femme moyenne fait 6384 pas par jour,27 soit une différence de dépense énergétique quotidienne de 400 à 600 kcal par jour. On estime qu’au cours des 50 dernières années aux États-Unis, la dépense énergétique quotidienne liée à l’occupation a diminué de plus de 100 calories, car les modes de vie sédentaires modernes nécessitent beaucoup moins de dépenses énergétiques que par le passé. Comme l’activité physique a diminué, les poids du corps ont augmenté, ce qui s’accompagne d’une augmentation correspondante de la dépense énergétique. En fait, il a été suggéré que devenir obèse est le moyen du corps d’augmenter la dépense énergétique pour atteindre l’équilibre énergétique dans un mode de vie de plus en plus sédentaire.10
Figure 3: Bilan Adipeux cumulatif moyen chez les Hommes Pendant les régimes actifs et Sédentaires29
En ce qui concerne notre compréhension de l’équilibre énergétique, les personnes ayant un faible niveau d’activité physique sont plus à risque de bilan énergétique positif et d’obésité que celles ayant un niveau d’activité physique plus élevé. Ceux qui ont un faible niveau d’activité physique ont du mal à atteindre l’équilibre énergétique car ils doivent limiter leur alimentation pour faire correspondre leur apport énergétique à un faible niveau de dépense énergétique. Cette hypothèse est étayée par des données qui montrent qu’à de faibles niveaux d’activité physique, l’apport énergétique ne change pas rapidement et avec précision pour refléter les changements de dépenses, ce qui entraîne une tendance à prendre du poids.28 Dans une étude de six hommes de poids normal dans un calorimètre de toute la pièce, réduisant le niveau d’activité physique de 1,8 à 1.4 x RMR n’a pas induit de réduction compensatoire de l’appétit ou de la faim, entraînant un bilan énergétique positif et un gain de poids, considéré comme un gain net de graisse (voir Figure 3).29 Les auteurs ont conclu que la variation du niveau d’activité dans la plage sédentaire a un effet significatif sur le bilan énergétique.
Moins d’études ont étudié la prévention primaire de la prise de poids en fonction de l’augmentation de l’activité physique, contrairement à la perte de poids ou à la prise de poids secondaire après une réduction de poids. Contrairement aux études montrant une augmentation de l’apport alimentaire pour maintenir l’équilibre énergétique avec l’ajout d’exercice, une étude a suggéré que l’ajout de petites quantités d’activité aux modes de vie quotidiens réduit le gain de poids que de nombreuses personnes aux États-Unis connaissent année après année.30
En résumé, il y a des avantages évidents associés à l’augmentation de l’activité physique chez les sédentaires. Un poids santé est mieux maintenu avec un niveau d’activité physique relativement élevé et un apport énergétique élevé. Cela ne signifie pas que la nécessité de contrôler l’apport alimentaire doit être oubliée. Les stratégies visant à augmenter les dépenses énergétiques tout en contrôlant l’apport alimentaire devraient constituer la base des interventions de lutte contre l’obésité, plutôt que de se concentrer uniquement sur la restriction alimentaire. Stratégies de lutte contre l’épidémie d’obésité Les preuves discutées ci-dessus suggèrent que les stratégies de réduction de l’épidémie d’obésité devraient viser à pousser la population dans la zone réglementée de l’équilibre énergétique, ce qui peut être réalisé par une augmentation de l’activité physique. Les interventions et les recommandations qui ne prennent pas en compte à la fois l’apport énergétique et les dépenses ont tendance à échouer dans la lutte contre l’obésité à long terme.31 Cependant, la majorité des interventions actuelles de perte de poids mettent l’accent sur la restriction alimentaire plutôt que sur l’équilibre énergétique. Les régimes impliquant des restrictions alimentaires ont tendance à entraîner une diminution compensatoire des dépenses d’énergie32 et une augmentation de la faim.33 Une étude du Registre national de contrôle du poids a révélé que les mainteneurs de perte de poids à long terme réussis (définis comme une perte de poids moyenne de 30 kg pour une moyenne de 5.5 ans) pratiquent des niveaux élevés d’activité physique régulière.34
Les stratégies de prévention de la prise de poids sont plus susceptibles de réussir à long terme que les stratégies de promotion de la perte de poids, car les systèmes physiologiques impliqués dans le système de bilan énergétique réagissent plus fortement au bilan énergétique négatif qu’à la prévention du bilan énergétique positif.32 Les interventions de perte de poids déclenchent des mécanismes compensatoires pour maintenir l’équilibre énergétique. Étant donné que la perte de masse corporelle entraîne une diminution de la RMR, une perte de poids de 10% peut entraîner une réduction des besoins en calories de 170 à 250 kcal par jour, et une perte de poids de 20% nécessite une réduction de 325 à 480 kcal par jour.14 De plus, seuls de petits changements de comportement sont nécessaires pour prévenir la prise de poids alors que de grands changements sont nécessaires pour produire une perte de poids durable.
Nous réussissons beaucoup plus à perdre du poids qu’à le maintenir à long terme.35 La perte de poids peut être obtenue par des changements temporaires dans l’alimentation ou l’activité physique, mais le maintien de la perte de poids à long terme nécessite des changements permanents dans l’alimentation et l’activité physique. Étant donné que les gens sont mieux à faire des changements temporaires que permanents, la plupart des personnes qui atteignent des objectifs de perte de poids retrouvent le poids perdu au fil du temps.
Dans un examen des résultats à long terme des régimes limitant les calories, il a été constaté qu’un tiers à deux tiers des personnes à la diète retrouvent plus de poids qu’elles n’en ont perdu dans leur régime alimentaire.36 Il est donc clair que les paradigmes actuels de contrôle du poids échouent et que de meilleures stratégies pourraient être développées avec une meilleure compréhension des processus physiologiques sous-jacents à l’équilibre énergétique.
Le changement de bilan énergétique nécessaire pour prévenir la prise de poids primaire est relativement faible: une approche de modélisation mathématique a été appliquée aux modèles de population américains et a conclu que l’épidémie d’obésité pouvait s’expliquer par un déséquilibre énergétique quotidien moyen entre l’apport et la dépense d’environ 10 kcal.37 Hill a estimé que le gain de poids médian de la population était de 0.5 à 1 kg par an au cours des deux dernières décennies peuvent être expliqués par un bilan énergétique positif de 15 kcal par jour.8 Au 90e centile du gain de poids, c’était 50 kcal par jour. Sur la base de l’hypothèse selon laquelle l’excès d’énergie est stocké avec une efficacité de 50%, il a été suggéré qu’en réduisant le bilan énergétique positif de 100 kcal / j par une combinaison de réductions de l’apport énergétique et d’augmentations de l’activité physique, le gain de poids de 90% de la population adulte pourrait être évité. Cette approche a été appliquée aux enfants américains et il a été conclu que des changements de comportement cohérents d’une moyenne de 110 à 165 kcal par jour peuvent suffire à contrebalancer l’écart énergétique.38
Les interventions de santé publique peuvent bénéficier de l’évolution de l’équilibre énergétique en utilisant un objectif comportemental quantifiable spécifique. Cependant, changer de comportement est difficile et l’utilisation d’une approche à petits changements est utile pour promouvoir des améliorations progressives qui renforcent l’auto-efficacité en cours de route. Des études prospectives ont montré que de petits changements dans l’alimentation et le mode de vie peuvent produire des effets durables sur le poids corporel.39 Un groupe de travail composé de membres de l’American Society for Nutrition, de l’Institute of Food Technologists et de l’International Food Information Council a conclu qu’une approche de petits changements, visant à aider les gens à faire de petits changements conscients dans leur mode de vie, pourrait être utile pour lutter contre l’obésité.40
Basé sur le concept des approches à petits changements, le programme America on the Move préconise de faire 2 000 pas de plus chaque jour et de manger 100 kcal de moins chaque jour (www.americaonthemove.org ). Il a été démontré que la fourniture de compteurs de pas électroniques (podomètres) peut augmenter l’adhésion à un tel régime.41 Il a été démontré que l’intervention réduisait la prise de poids dans les familles avec des enfants en surpoids,19,42 et son efficacité à court terme a été démontrée dans une étude portant sur 116 adultes en surpoids.43 De telles approches peuvent produire des résultats sans les sentiments de fardeau et de restriction associés à des interventions plus strictes.
Conclusion
Le problème mondial de l’obésité est né de petits déséquilibres dans l’apport et les dépenses énergétiques qui se sont accumulés au fil du temps. L’incapacité des interventions actuelles à obtenir des résultats significatifs et à long terme dans la lutte contre l’obésité pourrait refléter une incapacité à apprécier les processus physiologiques sous-jacents à l’équilibre énergétique. De nouvelles approches qui prennent en compte le fonctionnement du système de bilan énergétique devraient remplacer l’accent mis actuellement sur la restriction alimentaire généralisée et la perte de poids. Il est nécessaire d’éduquer le public sur le concept d’équilibre énergétique et de l’aider à développer les compétences cognitives nécessaires pour contrer la tendance à la suralimentation et au comportement sédentaire. Le concept de zones d’équilibre énergétique régulées et non régulées peut expliquer l’épidémie d’obésité parmi la population de plus en plus sédentaire.
Cependant, des changements relativement faibles dans l’apport et la dépense énergétiques peuvent arrêter la prise de poids chez la plupart des gens. En augmentant l’activité physique dans la population, un plus grand nombre de personnes se déplaceront vers la zone réglementée de l’équilibre énergétique et, par conséquent, auront un plus grand contrôle sur leur poids corporel. Ce n’est qu’en s’attaquant à la prévention de la prise de poids que l’épidémie d’obésité peut être inversée