Etude prospective de la performance physique des membres inférieurs chez l’homme âgé et de ses liens avec les facteurs de risque, la détérioration de la microarchitecture osseuse, le risque de chute et de fracture

Prospective study of lower limb physical performance in elderly men and its relationship to risk factors, deterioration of bone microarchitecture, fall and fracture risk

• Auteur / Autrice : Philippe Wagner
• Direction : Pawel Szulc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Vieillissement musculosquelettique
• Date : Soutenance le 24/09/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d’inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie, Diagnostic et Traitements des Maladies Osseuses (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Roland D. Chapurlat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pawel Szulc, Martine Cohen-Solal, Serge Ferrari, Marie-Hélène Lafage-Proust, Véronique Breuil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martine Cohen-Solal, Serge Ferrari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sarcopénie

Fractures ostéoporotiques

Détérioration

Os

Vieillissement

Membre inférieur

Mots clés libres

Ostéoporose

Fractures

Performance physique

Sarcopénie

Osteoporosis,

Fractures

Physical performance

Sarcopenia

Résumé

L’ostéoporose est caractérisée par une diminution de la masse et de la résistance osseuses. La sarcopénie est une perte de la masse et de la force musculaires. Ces deux pathologies augmentent le risque de fracture ensemble et indépendamment l'une de l'autre. Leur association, « ostéo-sarcopénie », se caractérise par un risque de fracture disproportionné, ce qui suggère une interaction entre elles. L'adaptation de l'os à la charge mécanique est médiée par la contrainte ce qui est expliqué en partie par la théorie du « mécanostat ». Nous avons montré précédemment qu’une force de préhension faible est associée à un déclin accéléré de la microarchitecture osseuse au niveau du radius distal (Wagner, J Bone Miner Res, 2018). Une mobilité réduite est un facteur de risque de chute et de fracture. Une mauvaise performance physique peut donc contribuer au risque de fracture par le biais d'une perte rapide de la résistance osseuse et par l’accroissement du risque de chute. Les données prospectives sur les facteurs de risque du déclin de la performance physique des membres inférieurs sont limitées et insuffisamment contrôlées pour les facteurs de confusion et les interactions entre eux. L'impact d'un facteur (par ex. une faible activité physique) peut être plus fort si un autre facteur (par ex. l'obésité ou une comorbidité) est présent. Les données disponibles doivent donc être interprétées avec précaution. Chez 821 hommes âgés de 60 à 87 ans de la cohorte STRAMBO, la performance physique a été évaluée cliniquement par : les levés de chaise répétés, l’équilibre statique avec les yeux fermés, la marche en funambule en avant et en arrière. Le score global était calculé sur la base de la capacité à réaliser le test (O/N) et du temps nécessaire pour le faire. La densité minérale osseuse et la composition corporelle étaient évaluées par ostéodensitométrie à rayons X. Au niveau du tibia distal La microarchitecture osseuse a été évaluée par microtomodensitométrie périphérique (XtremeCT Scanco). Les chutes et les fractures ont été recueillies annuellement pendant 8 ans. Les tests cliniques ont été répétés après 4 et 8 ans. Ce travail de thèse porte sur deux articles. Le premier montre qu’une faible performance physique des membres inférieurs est associée à un déclin accéléré de la microarchitecture osseuse et de la résistance mécanique estimée par l’analyse à éléments finis au niveau du tibia distal. Après ajustement pour les facteurs confondants, une performance physique faible est associée à un risque élevé de chute suivie d’une hospitalisation (HR=2,60, ICà95% : 1,56–4,34, p<0,01) et de fracture non-vertébrale (HR=2,68, ICà95% : 1,08–6,66, p<0,05). Le second article montre qu’une obésité sarcopénique (masse musculaire basse, masse adipeuse accrue) est associée à un risque accru de baisse incidente de la performance physique des membres inférieurs après ajustement pour les facteurs confondants. L’obésité sarcopénique est associée à un risque élevé de perte de la capacité à réaliser la marche en funambule en avant (OR=3,31 ICà95% : 1,88–5,84, p<0,001) et en arrière ainsi qu’à un risque élevé d’incapacité à réaliser plusieurs tests (OR=5.82, ICà95% : 1,29–26,27, p<0.001). Nos résultats montrent l’importance de la performance physique des membres inférieurs pour la microarchitecture osseuse du tibia et pour le risque de chute et de fracture. Une intervention pourrait limiter ces risques. L’obésité sarcopénique est associée à un risque accru de perte de la performance physique chez les sujets valides. Une intervention dans ce groupe pourrait prévenir la perte de performance physique et ses séquelles potentielles. Les futures études devraient être focalisées sur les trois axes : Confirmer nos résultats dans d’autres cohortes ; Étudier d’autres facteurs de risque de perte de la performance physique ; Définir les moyens de rééducation permettant de prévenir la perte de la performance physique chez les sujets atteints d’une obésité sarcopénique.

Osteoporosis is characterized by a decrease in bone mass and strength. Sarcopenia is defined as the loss of muscle mass and strength. These pathologies increase the fracture risk together and independently of each other. Their combination, "osteo-sarcopenia", is characterized by a disproportionate risk of fracture, suggesting an interaction between them. The adaptation of bone to mechanical load is mediated by stress, which is explained in part by the "mechanostat" theory. We have previously shown that low grip strength is associated with accelerated decline in bone microarchitecture in the distal radius (Wagner, J Bone Miner Res, 2018). Poor mobility is a risk factor for falls and fractures. Poor physical performance may therefore contribute to fracture risk through rapid loss of bone strength and increased fall risk. Prospective data on risk factors for lower extremity physical performance decline are limited and insufficiently controlled for confounding factors and interactions among them. The impact of one factor (e.g., low physical activity) may be stronger if another factor (e.g., obesity or comorbidity) is present. Therefore, the available data should be interpreted with caution. In 821 men aged 60 to 87 from the STRAMBO cohort, physical performance was assessed by clinical tests: repeated chair lifts, static balance with eyes closed, and tandem walking forward and backward. The overall score was calculated on the basis of the ability to perform the test (Y/N) and the time required to perform it. Bone mineral density and body composition were assessed by X-ray bone densitometry. At the distal tibia bone microarchitecture was assessed by peripheral microtomodensitometry (XtremeCT Scanco). Falls and fractures were collected annually for 8 years. Clinical tests were repeated after 4 and 8 years. This thesis work consists of two articles. The first shows that poor lower extremity physical performance is associated with an accelerated decline in bone microarchitecture and mechanical strength estimated by finite element analysis at the distal tibia. After adjustment for confounding factors, low physical performance was also associated with an elevated risk of injurious falls necessitating hospitalization (HR=2.60, 95% CI: 1.56-4.34, p<0.01) and nonvertebral fracture (HR=2.68, 95% CI: 1.08-6.66, p<0.05). The second paper shows that sarcopenic obesity (low muscle mass, increased fat mass) is associated with an increased risk of incident lower extremity physical performance decline after adjustment for confounding factors. Sarcopenic obesity is associated with an increased risk of loss of ability to perform forward (OR=3.31 95% CI: 1.88-5.84, p<0.001) and backward tandem walk as well as with an elevated risk of disability on multiple tests (OR=5.82, 95% CI: 1.29-26.27, p<0.001). Our results show the importance of lower limb physical performance for the bone microarchitecture of the tibia and for the risk of falls and fractures. Intervention could limit those risks. Sarcopenic obesity is associated with an increased risk of physical performance loss in subjects with normal physical performance. Intervention in this group could prevent loss of physical performance and its potential sequelae. Future studies should focus on the three axes: confirm our results in other cohorts; investigate other risk factors for loss of physical performance; to define the means of rehabilitation to prevent the loss of physical performance in subjects with sarcopenic obesity.