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Physiologie métabolique du vieillissement
Pr. Yves Boirie
Unité de Nutrition Humaine, CRNH Auvergne
Service de Nutrition Clinique, CHU Clermont-Ferrand
DIUE de Nutrition Clinique et MDIUE de Nutrition Clinique et MDIUE de Nutrition Clinique et MDIUE de Nutrition Clinique et Méééétabolismetabolismetabolismetabolisme
_______________________________________ 25 Novembre 2010
Répartition de la population fran çaise
Dans les années 1900 : 40 % des Français atteignaient 65 ans et +Actuellement : 80 % des Français atteignent 65 ans et +
0
10
20
30
40
50
60
70
19501990
19952000
20052010
20152020
20252030
20352040
20452050
Population (en millions)
0-19 ans (en %)
20-59 ans (en %)
60 ans et plus (en %)
Source : Bilan démographique 2002 – Bulletin mensuel de l’INSEE – janvier 2003Projection de la population à l’horizon 2050 – INSEE Première – mars 2002
En 2050, 1 personne sur 3 sera âgée de + de 60 ans
L’espérance de vie sera de 80,0 ans pour les hommes
et 87,0 pour les femmes
Physiologie du vieillissement
� Qu’est ce que le vieillissement ?
� Changement de composition corporelle
� Perturbations du contrôle hom éostasique
et des m étabolismes
� Modifications hormonales
Population
Individus
Tissus
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
Age (ans)
% d
epui
s na
issa
nce
ou 3
0 an
s
Accommodation
Débit sanguin rénal
Index cardiaque
Travail physique Maximal
Audition (Hte fréquence)
Influx Nerveux
Capacité Respiratoire
Qu’est ce que le vieillissement ?
Elia M, 1992
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
others
Muscle 28%
Heart 10%
Kidney 7%
Liver 25%
Brain 20%
0
31-4
0
51-6
0
> 70
21-3
0
41-5
0
61-7
0
Age groups
Population
Individus
Tissus
Tissues %BMR
Qu’est ce que le vieillissement ?
Qu’est ce que le vieillissement ?
Population
Individus
Tissus
Cellules
Déséquilibres des systèmes : • Défenses immunitaires • Changements hormonaux • Stress oxydants/antioxydants• Fonctions mitochondriales• Voies de signalisation cell.
Qu’est ce que le vieillissement ?
• Dommages de l’ADN et méthylation• Modifications post-traductionnellesdes protéines
• Peroxydation Lipidique des membranes
• Formation de pigments et de complexes liposacharidiques
Population
Individus
Tissus
Cellules
Molécules
Population
Individus
Tissus
Cellules
Molécules
• Théories génétiques :
programmation par la machineriecellulaire (sénéscence)
• Théories des dommagescellulaires:
accumulation des effets toxiques, de l’environnement, des produitsdu métabolisme, des radicauxlibres (métabolisme aérobie)
Qu’est ce que le vieillissement ?
Le vieillissement
• Vieillissement caractérisé par de nombreuses modifications physiologiques, une diminution des facultés d’adaptation y compris sur le plan nutriti onnel
• Sujets âgés très sensibles à toute diminution de leu rs apports ou toute augmentation de leurs besoins
• L’homme vieillissant passera inéluctablement d’un é tat de bonne santé à un état de fragilité liée à une perte de certaines capacités puis à un état de pathologies multiples
Vieillissement : un projet de santéRôle de la prévention nutritionnelle
Sarcopénie
Ostéoporose
Diabète type 2
MCV
Cancer
Prévention
Dysfonction MaladiePhysiologie
VULNERABILITE ACCRUE
Physiologie du vieillissement
� Qu’est ce que le vieillissement ?
� Changement de composition corporelle
� Perturbations du contrôle hom éostasique
et des m étabolismes
� Modifications hormonales
25
50
75
100
Com
posi
tion
corp
orel
le (
%)
Masse grasse
Masse maigrenon musculaire
Masse musculaire
jeunes(20-35)
adultes(45-60)
âgés(65-80)
Évolution de la composition corporelle
Entre 20 et 70 ans ���� masse grassede 18-25% à 35-40% chez les femmes
de 13-18% à 30-35% chez les hommesCohn SH, 1980Flynn MA, 1989
Tissus adipeux périviscéral et
intermusculaire
25
50
75
100
Com
posi
tion
corp
orel
le (
%)
Masse grasseMasse grasse
Masse maigrenon musculaire
Masse musculaire
jeunes(20-35)
adultes(45-60)
âgés(65-80)
Entre 30 et 70 ans ���� masse musculaire
de 30% à 22% chez les femmes
de 40% à 34% chez les hommes
Évolution de la composition corporelle
Mesurer la masse musculaire ?
La taille et le poids ne suffisent pas !
Circonférences des membres sup et inf
Impédancem étrie DEXACT scan
Mesure de la masse musculaire ?
Une perte musculaire spécifique…
Concerne surtout les membres inférieurs
���� Du nombre de fibres de type II (contraction rapide et métabolisme glycolytique)
20 30 40 50 60 70 80 90
Age
25
50
75
100
For
ce /
mas
se m
uscu
laire
(%
du
pic)
25
50
75
100
20 30 40 50 60 70 80 90
Age
For
ce m
uscu
laire
rel
ativ
e(%
du
pic)
20 30 40 50 60 70 80 90
Age
25
50
75
100
For
ce /
mas
se m
uscu
laire
(%
du
pic)
25
50
75
100
20 30 40 50 60 70 80 90
Age
For
ce m
uscu
laire
rel
ativ
e(%
du
pic)
Diminution relative de la force maximale du muscle de la cuisse (haut) et de la force normalisée pour la surface du muscle de la cuisse (bas) avec l’âge.
D’après Lindle, 1997.
…associée à une perte de force
D’après Sayer AA, J Nutr Health Aging 2008
âge
Évolution de la masse musculaire
enfant adulte âgé
Retarder la perteMaintenir la masseDévelopperla masse
Variation de masseet de fonction entre les individus
Sarcopénie ou « sarcoporose » ?
Seuil critique ?- morphologique ?- fonctionnel ?
âge
enfant adulte âgé
Retarder la perteMaintenir la masseDévelopperla masse
D’après Sayer AA, J Nutr Health Aging 2008
Implication de la perte musculaire dans l’état de santé
Perte musculaire
Faiblesse musculaire
Risque accrude chutes
RéductionActivités
Fractures Hanches et autres
Densitéosseuse
Dépense E Ox lipidique
Accumulation lipidiqueObésité centrale
Insulinorésistance
Incidencediabète type 2
AA
Immunité
Implication de la perte musculaire dans l’état de santé
Perte musculaire
MobilitéChute
FractureOstéoporose
Diabète type 2
ImmunitéFonctions
Cardio-respiratoires
Implication de la perte musculaire dans l’état de santé
Perte musculaire
MobilitéChute
FractureOstéoporose
Diabète type 2
ImmunitéFonctions
Cardio-respiratoires
Dépendance Autonomie
L’obésité sarcopénique conditionne la survie chez des patients cancéreux
Prado CCM, Lancet Oncol 2008
� 325 patients obèses avec K poumon ou GI
� 64 ans, IMC 34,3
� 15% sarcopéniques
(CT scan - L3)
� conséquences sur :
statut fonctionnel, survie et toxicitéchimiothérapique
Sarcopenia: European Consensus on Definition and Diagnosis
� masse musculaire : Anthropom étrieBIA, DEXA
� force : Préhension (grip test)
� performance : Vitesse de marche (4m)SPPB (vitesse de marche, lever de chaise,
balance test)Get-up-and-go
Cruz-Jentoft AJ, Age & Ageing 2010
sujet âgé(> 65 ans)
Mesurevitesse de marche
< 0.8 m/s> 0.8 m/s
MesureForce préhension
NormalBasse
Pas desarcopénie
MesureMasse musculaire
BasseNormal
Pas desarcopénie
Sarcopénie
Proposition d’un algorithme pour le dépistage de la sarcopenie chez les sujets âgés
Cruz-Jentoft AJ, Age & Ageing 2010
Incomplete recovery of lean body mass
Lean
Bod
y M
ass
MorbidityMortality
Years65 85807570
Is aging associated with less ability to adapt and/or to recovery from metabolic, septic or physical stress?
Perte de la masse osseuse
50 ans 70 ans30 ans
( Mas
s e o
s seu
s e)
30 Years
Seuilfracturaire
2 paramètres critiques : - la valeur maximale de la ma sse osseuse- la vitesse de perte au cours du vieillissement
Acquisition de la masse osseuse
Ostéoporose
1%3-5% Vitesse de perte
Phase de perte osseuse, l’ostéopénie
Résorption
Formation
L’ostéoporose : un problème majeur de santé publique
Une prévalence élevée
France3 millions patients
Monde1/3 femmes 60-70 ans2/3 femmes > 80 ans
Une prévention limitée
Polémique autour du THSVolonté des femmes vers « un retour à la naturalité »
Des perspectives inquiétantes
Projection du nombre de fractures (pour 1000 sujets)
10
60
80
0
20304050
70
90100
1995 2000 2010 2020 2030 2040 2050
FemmesHommes
Nécessité de stratégies alternatives
Femme 50 ans : 40% de risque de développer une fracture
STATUT EN HORMONES SEXUELLES- Hypogonadisme- Puberté tardive- Ménopause précoce
ANTECEDENTS FAMILIAUX DE FRACTURES
AGE
SEXE FEMININ
ETHNIE
FAIBLE RAPPORTPOIDS/TAILLE
MEDICAMENTS- Corticothérapie
MALADIES- Hyperparathyroïdisme- Diabète
SEDENTARITE &IMMOBILISATION
FACTEURS NUTRITIONNELS- Carence en calcium- Carence en vitamine D- Régime hyperprotéique
HYGIENE DE VIE- Alcoolisme- Tabagisme
(Masse osseuse)30 Years
Seuilfracturaire
Les facteurs de risque d’ostéoporose
Facteurs de risque pouvant être corrigés
Physiologie du vieillissement
� Qu’est ce que le vieillissement ?
� Changement de composition corporelle
� Perturbations du contrôle hom éostasique
et des m étabolismes
� Modifications hormonales
10
8
6
4
2
0
Métabolisme de Base
(MB)
Thermogénèsepostprandiale
ActivitéPhysique
Autres (NEAT)
10%
20-30%
60-70%
(MJ.d -1)
Energy requirements fall with advancing age because of:
• changes in body composition - muscle mass decreases= 2% decline in metabolic rate per decade
• a progressive decreased in physical activity
Déterminants de la d épense énerg étique
Daily energy requirements for healthy adults
MEN
age
averagebodyweight PAL
Kg MJ/d kcal/d MJ/d kcal/d
18.00 – 29.99 64.03 6,930 1656 1.75 12,093 2890
30.00 – 59.99 64.03 6,726 1608 1.75 11,738 2805
60 and over 64.03 5,596 1338=20.9/kg
1.75 9,766 2334=36.4/kg
WOMEN
18 - 29.99 55.4 5,471 1245 1.75 9,854 2355
30.00 – 59.99 55.41 5,422 1296 1.75 9,461 2261
60 and over 55.41 4,861 1162=20.9/kg
1.75 8,482 2027=36.6/kg
Basal Metabolic Rate
average dailyenergyrequirements
FAO/WHO/UNU, Food and Nutrition Technical Report 2001
vieillissement : apports réduits ou besoins accrus ?
Pertemuscle
ActivitéPhysique
VO2 max
Vitessemarche
DépendanceAutonomie
Ostéoporose
Insulino-Résistance
DépenseÉnergétique
de repos
Apports énergétiques?Apports protéiques?
DépenseÉnergétique
Métabolisme des glucides
60
80
100
120
140
160
180
0 30 60 90 120
Temps (minutes)
Glucose (mg/dL) Jeunes
Agés
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120Temps (minutes)
Insuline (µµµµU/mL)
JeunesAgés
*
* *
*
Lors d’une hyperglycémie provoquée par voie orale….
Prévalence du diabète traité selon l’âge et le sexe en 2009 (régime général d’assurance maladie)
BEH, novembre 2010
1 diabétique sur 4 est âgé de plus de 75 ans
20 %
Métabolisme des glucides
P=0.002
Jeunes Agés
Utilisation du glucose(µmol/min/kg MM)
0
10
20
30
40
Petersen et al, Science 300:1140, 2003
P=0,002
123456789
0 10 20 30 40
Glu
cose
upt
ake
(m
g/kg
FF
M/m
in
Hommes jeunesFemmes jeunes
plasma insulin (µU/ml)
Hommes agésFemmes agées
Boirie Y, JCEM 2001
L’excès de tissu adipeux viscéral favorise l’insulinorésistance
���� TissuAdipeuxViscéral
AGL : Acides Gras Libres
Foie ���� Productionde glucose
���� Extractionde l’insuline
Hyper-insulinémie
Muscle squelettique
Insulino-résistance
���� Utilisationde glucose
� Lipidesintramusculaires
���� AG libres, Adipokines���� Adiponectine
Triglycerides intramyocellulaireset intrahépatiques chez le sujet âgé
Trig
lyce
rides
Intr
amyo
cellu
laire
s(%
)
Trig
lyce
rides
Hép
atiq
ues
(%)
Jeunes AgésJeunes Agés
P < 0,03
1,6
1,2
0,4
0,8
2,0
1,5
0,5
1,0
P < 0,006
Petersen et al, Science 300:1140, 2003
Excès de lipolyse par le tissu adipeux ou diminution de l’oxydation des acides gras ?
H+
ADP ATP
H+
TCA
H+
H2OO2
? ?
CO2
Lipolyse ? Ox. mitochondriale ?
Métabolisme des lipides
Cholestérolémie ����
� LDL-cholestérol
Triglycéridémie ����
� Clairance des LDL
� Activité des récepteurs des LDL dans le foie
� Activité de la lipoprotéine lipase
� Clairance des VLDL
� VLDL
Métabolisme des protéines
AALibres
(70 g)
Protéines(10 kg)
Synthèse
Apports
Protéolyse
Oxydation
S P
Balance =
SP
Balance +
SP
Balance -
Inhibitionpar l’insuline et les AA
Stimulation par les AA
Métabolisme protéique au niveau musculaireP
roté
ines
sy
nthé
tisée
s(m
g/j)
Adultes Âgés
15
20
25
30
*
Adultes Âgés
0,2
0,4
0,6
0,8
*
nmol
tyro
sine
/mg
prot
éine
s/h
Il existe un déficit anabolique suite à la prise ali mentaire dans le muscle de sujets âgés
Synthèse protéique Dégradation protéiqueA jeûn
Post-prandial
Biodisponibilité Muscle
AA
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines
Absorption
AA
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?La sarcopénie peut résulter d’une moindre réponse
du m étabolisme protéique musculaire en raison de troubles
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines 30% des femmes âgées en Europe ont des apports protéiques < 1g/kg/j
Augmentation des ANC protéiques = 1 g/kg/j
(ANC, 2001 et AFSSA 2007)
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines
Absorption
AA
AA
Utilisation des AA • Synthèse• Oxydation• Conversion• Uréogénèse
Augmentation de la séquestration splanchnique des AA avec l’âge
Extraction Splanchnique des AA
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?
Biodisponibilité Muscle
AA
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines
Absorption
AA
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?
Sensibilité du muscle à l’effet des AAsur les voies de synthèse et de dégradation protéique
Résistance à l’effet de la leucine sur la synthèse musculaire
Biodisponibilité Muscle
AA
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines
Absorption
AA
Insuline
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?
Résistance à l’effet de l’insuline sur la synthèse musculaire
Biodisponibilité Muscle
AA
Apports
Repas
GlucidesLipides
Protéines
Absorption
AA
Sarcop énie: un d éfaut postprandial ?
AA ?
Métabolisme des protéines
Altérations du renouvellement des protéines musculaires
���� Masse et force musculaire au cours du
vieillissement Hormones•androgènes
Acides aminés spécifiques : leucine
Protéines•Quantité•Qualité•Vitesse•Rythme
Exercice physique•en résistance Synthèse
protéique musculaire
Physiologie du vieillissement
� Qu’est ce que le vieillissement ?
� Changement de composition corporelle
� Perturbations du contrôle hom éostasique
et des m étabolismes
� Modifications hormonales
Importance de l’activité physique pour prévenir l’ap parition de l’insulino-résistanceet le développement d’un diabète de type 2
Insulino -résistance et âge
Sécrétion normale
Insuline
mais résistance périphérique à l’insuline au niveau du muscle squelettique
���� utilisation de glucose due à une réduction du nombre de transporteurs GLUT4
moindre inhibition de la dégradation des protéines
(mg.
ml/µ
U.k
gMM
.min
)
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
*
Utilisation de glucose
Sujets âgés résistants à l’insuline
Sujets âgés sensibles à l’insuline
-0.03
-0.02
-0.01
(µm
ol.m
L/µU
.kgM
M.m
in)
#
Inhibition de la protéolyse
Guillet C, JCEM 2004
Effets de la DHEA
DIABETES, VOL. 56, 2007
Autres effets potentiels sur les fonctions cognitiv es,
la sarcopénie,
l’ostéoporose,
l’athérosclérose….
Il existe de multiples perturbations m étaboliques associées au
vieillissement affectant l’ensemble des organes et d ont la
connaissance peut permettre d’élaborer des stratégies de
prévention efficaces, notamment par voie nutritionnel le,
afin de prévenir ou limiter le déclin de certaines fo nctions
physiologiques et assurer ainsi une meilleure qualité de vie
Conclusion
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