Etude ADIBOX : adiposité et métabolisme osseux : effets de la perte de poids induite par l'exercice chez les adolescents obèses

The ADIBOX study : ADIposity and BOne metabolism : effects of eXercise-induced weight loss in adolescents with obesity

• Auteur / Autrice : Elodie Chaplais
• Direction : Daniel Courteix, David Greene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives
• Date : Soutenance le 01/12/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Adaptations Métaboliques à l’Exercice en conditions Physiologiques et Pathologiques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Boirie, Michael Baker, Géraldine Naughton, David Thivel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bonny Specker, René Rizzoli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Densitométrie osseuse

Exercices physiques

Adolescents obèses

Mots clés libres

Santé osseuse

Obésité

Adipocyte

Ostéocyte

Perte de poids

Croissance

Bone health

Obesity

Adipocyte

Osteocyte

Weight loss

Growth

Résumé

Introduction : Ce programme de recherche visait à étudier l'impact d'une intervention de 8 mois entrainant une perte de poids induite par l'activité physique et la nutrition sur la santé osseuse chez des adolescents obèses. L'objectif global de cette thèse était d'examiner l'impact d'une intervention de perte de poids sur les paramètres osseux chez les adolescents obèses.Méthode : Soixante-cinq adolescents ont été recrutés : 31 (6 garçons) obèses pour le groupe intervention (âge : 13,61 (1,27)), 23 adolescents de poids normal (NW) (âge : 15,90 (0,43)) et 11 (4 hommes) adolescents obèses pour le groupe témoin (14.02 (1.39)). Le critère d’évaluation principal concernait la densitométrie osseuse par DXA (corps entier, colonne vertébrale, hanche). Les critères d'évaluation secondaires comprenaient la composition corporelle (DXA), la géométrie et la résistance des os (analyse structurelle de la hanche) et des biomarqueurs osseux (propeptide N-terminal (P1NP) procollagène de type 1, estradiol C-télopeptide (CTx), leptine). Les données ont été collectées au départ à 4 mois et à 8 mois. Les données ont été ajustées en fonction des changements de poids corporel, de masse grasse et de masse maigre.Résultats : Comparés au groupe contrôle de poids normal, les adolescents obèses présentaient une densité osseuse non ajustée et ajustée inférieure. Suite à la perte de poids (~ -11%), les adolescents obèses ont augmentés leur densité osseuse au corps entier (% Ob 3,22 (3,58) p <0,001) et à la colonne lombaire (% Ob 6,27 (12,45) p = 0,014). Cependant, ces valeurs restent inférieures à celles de leurs homologues contrôle de poids normal après ajustement aux variations de poids corporel. Après l’intervention entrainant une perte de poids, les estimations du risque de fracture sont restées élevée, en particulier au niveau du col étroit (buckling ratio (BR) 8,25 (2,00) p = 0,005) et ce malgré des adaptations positives de certaines propriétés géométriques (i.e. NN CSA, NN Z). De plus, les modifications de l'accrétion osseuse chez les adolescents obèses suivent une adaptation de type androgènes, cela est démontrée par une expansion périostée (% NW ∆ 0,69 (3,71); Ob ∆ 1,67 (9,11)) et une résorption endocorticale (% NW ∆ -2,11 (11,79); Ob ∆ 4,42 (10,56)). Dans le groupe intervention, les différences au regard des marqueurs osseux favorisent la formation osseuse au cours des 4 premiers mois alors que par la suite la résorption osseuse est favorisée.Conclusion : La fragilité osseuse chez les adolescents obèses a été démontrée par (1) une densité minérale osseuse inférieure corps entier et régionale pré et post-intervention par rapport aux contrôles normo-pondérés, (2) un indice de risque de fracture élevé après intervention au niveau du cou étroit, (3) des biomarqueurs osseux démontrant des z-scores, indices de découplage (uncoupling indices) et représentations qualitatives de la distribution du remodelage osseux inférieures. Les résultats de cette thèse contribuent aux recherches futures sur les liens entre os et obésité à l’adolescence.

Introduction: This program of research targeted the impact of an 8-month weight loss intervention induced by physical activity and nutrition on bone health in adolescents with obesity. The overall aim of this thesis was to examine the impact of a lifestyle weight loss intervention on the bone parameters in adolescents with obesity. Method: Sixty-five adolescents were recruited: 31 (6 males) adolescents with obesity in the weight loss intervention (age: 13.61 (1.27)), 23 normal weight (NW) adolescents (age: 15.90 (0.43)) and 11 (4 males) adolescents with obesity in another control group (14.02 (1.39)). Primary outcomes targeted bone densitometry (whole body, spine, hip DXA). Secondary outcomes included body composition, bone geometry and strength (hip structural analysis) and bone biomarkers (procollagen type 1 N-terminal propeptide (P1NP), C telopeptide (CTx) estradiol, leptin). Data were collected at baseline, 4 months and 8 months. Data were adjusted for body weight, fat mass and lean mass changes.Results: Compared with the NW controls, adolescents with obesity displayed lower unadjusted and adjusted bone density. Following successful weight loss (~ -11%) adolescents with obesity increased whole body (%Ob ∆ 3.22 (3.58) p<0.001) and lumbar spine (%Ob ∆ 6.27 (12.45) p=0.014) BMD. However, values remain lower than their NW peers after adjustment to body weight changes. After the weight loss intervention, compromised estimates of fracture risk remained especially at the narrow neck (buckling ratio (BR) 8.25 (2.00) p=0.005), despite positive adaptations of some geometric properties (i.e. NN CSA, NN Z). Also, bone accretion changes in adolescents with obesity followed an androgen-like adaptation demonstrated by periosteal expansion (% NW ∆ 0.69 (3.71); Ob ∆ 1.67 (9.11)) and endocortical resorption (% NW ∆ -2.11 (11.79); Ob ∆ 4.42 (10.56)). Among the intervention group, differences in bone markers favoured formation during the first 4 months and favoured resorption in the remaining months.Conclusion: Bone fragility in adolescents with obesity was demonstrated by (1) baseline and post intervention lower whole body and regional BMD than NW controls, (2) post-intervention higher fracture risk index at the narrow neck, (3) bone biomarkers showing reduced z-scores, uncoupling indices and qualitative representations of the distribution of bone remodeling. Future investigations of links between bone and obesity during adolescence can be well informed by the results of this thesis.