Adaptations nutritionnelles à l’activité physique chez l’enfant et adolescent

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Les prévalences actuelles du surpoids et de l’obésité ainsi que la progression alarmante de leurs complications métaboliques chez les plus jeunes, soulignent la nécessité d’approfondir nos stratégies de gestion du poids dès le plus jeune âge. Prévenir et prendre en charge le surpoids et l’obésité repose sur une connaissance et compréhension des mécanismes de régulation de la balance énergétique. Ce concept de balance énergétique a fortement évolué au cours des dernières années ce qui doit nous conduire à ré-appréhender à la fois notre approche nutritionnelle et les prescriptions d’activités physiques.

Et si l’activité physique n’était plus un simple moyen d’augmenter la dépense énergétique mais aussi un levier permettant de modifier les comportements nutritionnels ? En se basant sur la littérature actuelle, l'exposé qui va suivre va s’attacher à présenter les données disponibles relatant les possibles réponses nutritionnelles à l’activité physique chez les plus jeunes, afin de mieux comprendre les interactions entre l’activité physique et les comportements alimentaires des enfants et adolescents et d’essayer d’en identifier les implications cliniques en terme de prise en charge de l’obésité infantile.

Quelle est la place de l’activité physique dans la prise en charge du surpoids et de l’obésité ? S’il est évident que la pratique régulière d’activités physiques permet une amélioration de la condition physique et détermine la nature de la composition corporelle d’un individu, son intérêt comme stratégie de perte de poids reste incertain.

En effet, il est communément admis que si une restriction énergétique seule permet la perte de masse corporelle, ce n’est pas le cas de l’activité physique qui est le plus souvent associée aux régimes alimentaires pour en optimiser les effets, notamment en terme de composition corporelle. Caudwell et collaborateurs ont même récemment écrit que l’activité physique seule n’était pas suffisante pour induire de perte de poids (1).

Mais qu’entend-t-on par activité physique ? Que mesurons nous ? Quelles adaptations attendons-nous ? Doit-on considérer l’activité physique comme un simple moyen d’augmentation de la dépense énergétique pour affecter la balance énergétique de nos patients ? Certains ont effectivement questionné le réel impact énergétique de l’activité physique suggérant qu’elle pourrait avoir un effet indirect plus important sur la prise alimentaire que sur la dépense énergétique, aussi bien chez l’adulte (2) que chez l’enfant et adolescent (3).

Au milieu des années 50, Mayer et collaborateurs ont été les premiers à souligner une possible interaction entre le niveau d’activité physique et la prise énergétique (4). D’après eux, la prise énergétique d’un individu est régulée de manière si fine que la dépense énergétique induite par la pratique physique est directement compensée par une consommation alimentaire (4).

Depuis, nombre d’études ont porté sur le sujet et montrent qu’il n’existe pas de réponse compensatoire aussi finement régulée de la prise alimentaire suite à un exercice physique mais ces travaux insistent tout de même sur le potentiel qu’a ce dernier à être un modulateur puissant des apports caloriques des individus, dont le fonctionnement et les mécanismes restent à explorer et comprendre.

La prise alimentaire n’est en effet aujourd’hui plus un simple besoin énergétique auto-administré mais un modèle comportemental complexe dépendant de facteurs psychologiques, biologiques et environnementaux (5). La régulation et le contrôle de la prise alimentaire en réponse à des activités quotidiennes, de l’exercice physique intense aux comportements les plus sédentaires, ont été explorés et discutés chez l’adulte (6-8), mais peu de données sont encore disponibles chez l’enfant et adolescent (9).

La compréhension de ces mécanismes d’interaction, qu’elle soit directe ou non, semble aujourd’hui particulièrement importante dans une dynamique de développement de nouvelles stratégies de prévention et de prise en charge du surpoids et de l’obésité infantile.

L’activité physique : modulatrice de notre prise énergétique ?

Utilisée et reconnue pour affecter la balance énergétique à travers la dépense énergétique qu’elle engendre, l’activité physique semble aujourd’hui offrir une nouvelle approche permettant de modifier également les apports nutritionnels des individus. Apres les premiers travaux sur le sujet conduits par Mayer (4) et Edholm (10) au milieu du XXème siècle, ces interactions activité physique – prise alimentaire ont été plus largement explorées chez l’adulte à partir des années 80.

Blundell et collaborateurs se distinguent aujourd’hui comme les principaux acteurs de cette recherche et leurs résultats permettent une meilleure lecture de la régulation énergétique de l’adulte. L’ensemble de leurs travaux les a récemment conduit à proposer un modèle schématique de cette régulation (11).

Ainsi, l’activité physique se pose comme un modulateur du comportement alimentaire à la fois à court et long terme. Leur modèle propose une action à court terme principalement médiée par les réponses des hormones gastro-intestinales (PYY, CCK, GLP-1…) à l’exercice et leur dialogue avec le l’hypothalamus (principalement les neuropeptides du noyau arqué). La boucle de régulation à long terme quant à elle repose sur les effets de l’activité physique chronique sur la composition corporelle et la nature de nos stocks énergétiques. Les adaptations du tissu adipeux à l’activité physique vont en effet se traduire par une variation des concentrations de leptine, dont le rôle anorexigène va affecter la prise alimentaire des individus. Une activité physique régulière et de long terme va aussi favoriser une masse musculaire plus importante et ainsi augmenter le métabolisme de base. La quantité de masse musculaire, et par extension le métabolisme de base d’un individu ont été avancé chez l’adulte comme les principaux déterminants de la prise alimentaire (11-13). Si les mécanismes physiologiques et énergétiques impliqués dans cette régulation post-exercice ou dans cette adaptation de la prise alimentaire à l’activité physique chronique sont identifiés, reste aujourd’hui à en décrire les réponses spécifiques en fonction des modalités de pratique (intensité, modalité, nature ou encore durée de l’exercice…).

Chez les enfants et adolescents en revanche, la littérature reste beaucoup plus restreinte (9). Certains résultats mettent en avant des adaptations à l’exercice des paramètres hormonaux impliqués dans la régulation de la prise énergétique différentes de celles des adultes. Alors que la forme active de ghréline (acylated ghrelin) est réduite après un exercice physique chez l’adulte mince (14) et en surpoids (15) ; elle augmente chez les enfants et adolescents quelque soit leur statut pondéral (16, 17).

Selon Sauseng et al., cette élévation de la concentration de ghréline active post-exercice chez les plus jeunes devrait se traduire par une augmentation de leur prise énergétique de manière à compenser la dépense engendrer et ainsi préserver leur balance énergétique (16). Malheureusement ces derniers n’ont pas mesuré cette prise alimentaire post-exercice.

C’est en 2004 que la prise alimentaire effective a été pour la première fois analysée suite à un exercice physique chez des enfants et adolescents (18). Il a été demandé à de jeunes filles normo-pondérées de 9 à 10 ans de réaliser deux exercice à 75% de leurs capacité maximales (VO2max, un le matin et un l’après-midi) ou deux exercices modérés (50 % VO2max) ; chacun entrainant une dépense énergétique d’environ 360 kcal. Si la consommation journalière des adolescentes n’a pas été modifiée, les auteurs ont observé une prise alimentaire inférieure lors du repas de midi suite à l’exercice modéré par rapport à l’exercice intense (18).

Plus récemment, une équipe Canadienne a demandé à des garçons sensiblement du même âge de pédaler une fois 15 minutes et une fois 45 minutes à leur seuil ventilatoire. Malgré des dépenses énergétiques différentes entre les deux exercices (62 kcal en moyenne pour l’épreuve de 15 minutes contre 190 kcal pour l’épreuve de 45 minutes), aucune modification de la prise alimentaire n’a été observée (19). Dans une seconde étude, la même équipe a montré que des adolescents minces ne modifient pas leur consommation alimentaire suite à 15 minutes d’exercice sur bicyclette ergométrique, que l’exercice soit réalisé au seuil ventilatoire ou 20% en dessous de ce dernier (20). Rumbold et al. proposent des résultats similaires chez de jeunes adolescentes normo-pondérées qui ne montrent aucune modification de leur prise alimentaire après 47 minute de Netball d’une intensité moyenne de 65% de VO2max (21). Ceci pouvant s’expliquer par des concentrations de ghreline active inchangées suite à cette activité physique (22).

Contradictoirement, Nemet et al. ont montré que 45 minutes de natation, renforcement musculaire ou encore d’exercices aérobies permettaient une augmentation de la prise énergétique chez de jeunes pré-pubères (significativement uniquement après le renforcement musculaire ; (23)).

Quid des enfants et adolescents en surpoids ou obèses ?

Dans leur même étude, Nemet et collaborateurs ont également inclus un groupe de jeunes en surpoids et obèses et montrent une augmentation de leur prise alimentaire suite à 45 minutes de renforcement musculaire, natation ou exercices aérobie (uniquement significatif après la natation), ce qu’ils ont attribué à une plus grande consommation protéique (23).

Tamam et al. ont quant à eux observé une légère (et non significative) réduction de la prise alimentaire d’adolescents obèses suite à 15 minutes de travail sur bicyclette ergométrique (20). Enfin, d’autres résultats ne montrent aucune modification de la prise caloriques de jeunes obèses après un exercice physique aigu intense (24).

En plus d’une littérature limitée sur ce sujet, l’importante hétérogénéité des protocoles et méthodes utilisés explique les résultats très différents observés et ne permet pas d’en ressortir de consensus (9). Ce constat a conduit notre équipe à élaborer un protocole standard et à réaliser une série d’étude basées sur ce même modèle expérimental (type et modalité d’exercice ; caractéristiques de la population, délai entre l’exercice et le repas test ; composition du repas, méthodes de mesures…).

Nos premiers résultats nous ont permis de mettre en évidence qu’un exercice intermittent de haute intensité (>70% V02max) sur bicyclette ergométrique a un effet anorexigène chez des adolescents obèses (25), et ce indépendamment du sexe (26). Si l’ensemble des travaux conduit jusqu’alors s’étaient arrêtés à l’examen du repas directement post-exercice, cette étude a mis en avant un effet anorexigène encore plus prononcé lors du repas du soir (alors que l’exercice était réalisé en fin de matinée). Ceci a conduit à l’hypothèse que plusieurs heures étaient nécessaire pour obtenir les effets optimum de l’exercice physique sur les hormones impliquées dans le contrôle de la prise alimentaire (PYY ; GLP1, PYY…).

Respectant la même méthodologie, une seconde étude a souligné le rôle important de l’intensité de l’exercice dans cette réponse nutritionnelle. En effet, toujours chez l’adolescent obèse, une exploration en chambre calorimétrique a montré que si un exercice intense (>70 % VO2max) permettait d’induire une réduction de la prise alimentaire, ce n’est pas le cas d’un exercice de faible intensité (40 % VO2max) (27). Cette adaptation anorexigène à l’exercice intense observée chez de jeunes adolescents obèses n’a en revanche pas été retrouvée par nos équipes chez leurs homologues normo-pondérés (Thivel et al., en révision).

Si uniquement l’exercice intense semble avoir un effet sur la prise alimentaire à court terme, certains résultats préliminaires mettent en avant qu’un programme d’activité physique d’intensité modérée de plusieurs semaines permet de réduire la consommation alimentaire journalière d’adolescents obèses (Thivel et al., en révision). Ce type de prise en charge par l’activité physique favorisant le maintien, voire le développement de la masse musculaire ; ces résultats nous semblaient contredire ceux de Caudwell ou Blundell soulignant que cette même masse musculaire était positivement associée à la prise alimentaire chez l’adulte (12, 13).

Après analyse transversale, il semble néanmoins que chez l’adolescent obèse, cette même masse musculaire, ainsi que le métabolisme de base, ne soit pas associé à la prise énergétique journalière (Thivel et al., en révision). Ceci laissant la place à l’hypothèse que la régulation de la prise alimentaire chez le jeune en condition d’obésité n’est pas soumise à une régulation homéostatique identique à celle de l’adulte, ce qui rejoint la théorie d’une régulation hédonique comme suggérée par Chaput et collaborateur (28).

Et si la faim ne guidait pas la prise énergétique… ?

Pendant longtemps, les sensations de faim étaient considérées comme le principal déterminant de la consommation alimentaire. Cette idée commune explique certainement pourquoi la plus part des travaux alors réalisés ne discutaient pas certains de leurs résultats montrant en effet des modifications des sensations d’appétit et de prise énergétique contradictoires.

En 1998, Hubert et al. suggèrent pour la première fois que l’activité physique peut affecter la prise alimentaire dans un sens tout en impactant les sensations de faim, satiété ou de désir de manger de manière tout à fait opposée chez l’adulte (29). Chez l’enfant et l’adolescent, la grande majorité des travaux conduits obtiennent également des résultats contradictoires entre ces deux paramètres (19-22, 25, 27).

Une revue de littérature mettant en avant l’effet découplé entre la dépense énergétique générée par un exercice physique et la prise calorique engendrée, pointe également du doigts cette réponse découplée entre prise alimentaire et sensations d’appétit suite à une activité physique chez les plus jeunes (30). Si cela semble indiquer que les sensations de faim ne dictent pas la consommation énergétique d’une personne ; cela semble aussi mettre en avant des voix de régulation différenciées entre sensations et alimentation.

Si aucune piste n’est encore avancée à ce sujet, certains travaux explorant les réponses neuronales impliquées dans le contrôle de la prise alimentaire suite à un exercice physique peuvent apporter de nouvelles hypothèses. Hanlon et al., ont en effet exploré l’activation d’aires neuronales (impliquées dans la régulation énergétique) en réponse à un exercice modéré chez la femme ménopausée, et souligné une réduction de cette activation. S’ils suggèrent que cette réduction d’activation devrait se traduire par une diminution de la prise alimentaire, ils ne l’ont en revanche pas mesurée (31).

Une étude en cours chez des adolescents minces et obèses explore actuellement cette réponse neuronale suite à un exercice physique, mais mesure en parallèle leur consommation alimentaire et leurs sensations d’appétit, pour peut-être établir si ce contrôle neuronale est plus impliqué dans la prise énergétique effective ou les sensations subjectives relatives.

Des comportements sédentaires qui entrent en jeu

De récentes données mettent en avant qu’en plus de l’exercice physique, les activités sédentaires (regarder la télévision, la lecture, le travail intellectuel ou en encore les jeux vidéo) affectent la prise alimentaire et les sensations d’appétit. Si ceci semble communément admis chez l’adulte (8, 32), très peu de données sont encore disponible chez l’enfant et adolescent (33). Regarder la télévision ou jouer aux jeux vidéo ont été associés avec la progression du surpoids et de l’obésité infantile (34-36).

L’implication de ce type d’activités sur la progression de l’obésité a été attribuée au faible niveau de dépense d’énergie qu’elles génèrent et leur potentiel impact sur la prise alimentaire reste négligé. La très grande majorité des études conduites jusqu’alors ont permis de mettre en évidence des relations entre le temps passé à ces activités sédentaires et les comportements alimentaires soulignant des fréquences de prise énergétique plus importantes ou encore une consommation d’aliments riches et palatables au détriment d’une alimentation équilibrée (37-42). A plus court terme, il semble qu’elles puissent également conduire à des adaptations nutritionnelles.

D’après les résultats de Nemet et collaborateurs, regarder la télévision pendant 45 minutes entraine une prise énergétique plus importante lors du repas suivant, que participer à 45 minutes d’activité physique d’intensité modérée chez des enfants prepubères (23). De la même manière des adolescents minces ont augmenté leur prise énergétique suite à une heure de jeux vidéo (+80kcal), par rapport à une condition contrôle (28). Le développement de jeux vidéo actifs (nécessitant des mouvements corporels) a apporté de nouvelles perspectives pour favoriser la dépense énergétique, mais il semble nécessaire de considérer également leur possible impact sur la prise alimentaire.

Si aucune données n’est actuellement disponible chez l’enfant et adolescent, une récente étude chez l’adulte souligne que la participation à des jeux vidéo actif entraine une prise énergétique plus importante que des jeux vidéo passifs ou que simplement regarder la télévision (43). Certes la balance énergétique calculée par les auteurs est inférieure suite aux jeux vidéo actifs car ces derniers engendrent une dépense d’énergie supérieure, mais une possible compensation de cette dernière au cours des heures qui suivent n’a pas été mesurée.

D’autres activités sédentaires comme la lecture ou des taches intellectuelles ont été démontrées comme induisant des surconsommations alimentaires chez l’adulte (37, 38), mais cela n’a pas été étudié jusqu’alors chez les plus jeunes. Il semble aujourd’hui nécessaire de questionner le réel impact de ces activités sédentaires sur le contrôle de la balance énergétique des plus jeunes qui y sont confrontés quotidiennement.

Conclusion

L’activité physique affecte-t-elle plus la balance énergétique journalière des enfants et adolescents par la dépense ou la prise énergétique qu’elle induit ? S’il apparait encore difficile d’apporter une réponse à cette question chez les enfants et adolescents minces de par le manque de consensus dans les résultats actuels, il semble que les adaptations nutritionnelles suite à un exercice intense chez les jeunes obeses soient le principal déterminant de leur balance énergétique. La conception de programmes d’activité physique ne doit plus simplement considérer l’exercice physique comme une source de dépense d’énergie mais doit aussi prendre en compte les altérations de la prise énergétique qu’il induit de manière à optimiser leur efficacité. Le rôle quotidien joué par les activités sédentaires dans la régulation de la balance énergétique doit aussi être considérer quelque soit le statut pondérale des enfants et adolescents que ce soit pour la prévention ou le traitement du surpoids et de l’obésité.

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(Par Thivel David, Laboratoire des Adaptations Métaboliques à l’Exercice en conditions Physiologiques et Pathologiques, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, France - 5èmes Ateliers du Poids et de la Nutrition de Brides-les-bains du 28 septembre 2013)

SOURCE : Thermes de Brides-les-Bains

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