Les outils de mesure

Il existe de nombreuses méthodes d’estimation de l’AP qui varient selon leur coût, leur facilité

d’utilisation, leur précision et selon les informations qu’elles fournissent. On distingue deux

conditions de mesure de l’AP : les conditions contrôlées et les conditions habituelles de vie.

Les conditions contrôlées correspondent aux mesures réalisées en laboratoire ou en clinique.

C’est le cas par exemple des tests d’effort au cours duquel un individu réalise un exercice

physique dont l’intensité augmente progressivement. Ce test est généralement réalisé sur un

tapis de marche ou sur un ergocycle. Au cours de ce test, le rythme cardiaque est suivi en

continu sur un électrocardiogramme. Dans certains cas, une mesure des volumes et des débits

respiratoires est également effectuée simultanément, ainsi que l’analyse des gaz expirés (CO

2

,

O

2

). Ce test est réalisé sous la surveillance d’un professionnel de santé qualifié. Les conditions

habituelles de vie correspondent aux estimations de l’AP réalisées spontanément dans la vie

quotidienne. Quelles que soient les conditions, l’AP peut être évaluée par la mesure de

différents paramètres tels que la DE, le nombre de pas, la distance parcourue ou le temps passé

à réaliser différentes activités.

II.2.2.1 Les mesures de référence

Les mesures de référence de l’AP sont fondées sur les lois de la thermodynamique à savoir

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».

La calorimétrie directe constitue la méthode de référence par excellence dans le domaine de

l’évaluation de la DE. Cette mesure, fondée sur la production de chaleur, est réalisée dans une

chambre calorimétrique avec un flux d’air constant. Cette chambre est entourée d’un circuit

d’eau, ainsi la différence de température de l’eau en entrée et en sortie est relative à la

68

production de chaleur de l’individu dans la chambre et donc mesure sa dépense énergétique.

Néanmoins l’utilisation de cette technique est très restreinte. En effet, très peu de chambres

calorimétriques sont disponibles ; c’est de plus un dispositif très couteux. Enfin, cette technique

est utilisable uniquement pour les mesures en conditions contrôlées. En effet, il est très difficile

de reproduire les conditions de vie habituelles dans une chambre de 10m².

Face à ces limitations, d’autres techniques de mesure, toutes aussi précises, sont utilisées. Parmi

elles, la calorimétrie indirecte est une technique fondée sur la mesure des échanges gazeux.

Toutes les contractions musculaires impliquent l’oxydation de substrats (glucides, lipides),

ainsi que la consommation d’oxygène (VO

2

) et la production de dioxyde de carbone (VCO

2

).

Cette mesure est réalisée par exemple dans une chambre calorimétrique en circuit ouvert. Le

flux d’air est constant. L’oxygène et le dioxyde de carbone sont mesurés en entrée et en sortie

de la chambre. La variation de ces deux gaz est directement liée aux besoins (DER, DEth et

DEAP) de l’individu. Ainsi les mesures de la VO

2

et de la VCO

2

permettent, à l’aide de

l’équation de Weir (1949)

126

, de calculer la DET:

𝐷𝐸𝑇 = 3,9 × 𝑉𝑂

₂

+ 1,1 × 𝑉𝐶𝑂

₂

Où DET : Dépense Energétique Totale (kcal.min

^-1

), VO

2 :

consommation d’oxygène (l.min

-1

), VCO

2 :

production de dioxyde de carbone (l.min

-1

)

Les chambres calorimétriques ne permettent pas de mesurer les activités spontanées de la vie

quotidienne. Pour faire face à ces limitations, certains appareils portables de calorimétrie

indirecte ont été créés. Ils nécessitent le port d’un masque qui récupère les gaz expirés et

analysés à l’aide d’une unité centrale. Ces appareils ont la capacité soit de mesurer de façon

simultanée la VO

2

et laVCO

2

, soit la VO

2

uniquement. Dans le second cas, la DET n’est alors

plus calculée mais estimée

.

Cette estimation fait intervenir la notion du Quotient Respiratoire

(QR). Le QR est le ratio entre la VCO

2

et la VO

2

. Ce quotient reflète l’utilisation des glucides

et des lipides dans la production de l’énergie. Le QR standard utilisé en calorimétrie indirecte

est 0,85 pour un adulte de poids normal

¹²⁷

. Celle-ci est légèrement plus élevée (0,87) pour des

individus en surpoids et obèse

¹²⁸

. Prenons par exemple un outil de mesure tel que le Fitmate

Pro (Cosmed

®

) utilisant un masque doté d’un capteur mesurant la VO

2

. La DET sera alors

estimée à partir de la formule de Weir et d’un QR estimé à 0,85. Ainsi :

𝑄𝑅 =

^{𝑉𝐶𝑂2}

69

Et donc : 𝐷𝐸𝑇 (𝑘𝑐𝑎𝑙. 𝑚𝑖𝑛) = 4.835 × 𝑉𝑂

₂

(𝑙. 𝑚𝑖𝑛)

Où QR : Quotient Respiratoire, VO

2 :

consommation d’oxygène (l.min

-1

), VCO

2 :

production de dioxyde

de carbone (l.min

^-1

), DET : Dépense Energétique Totale (kcal.min

^-1

).

Néanmoins, malgré l’élaboration d’outils portables, l’utilisation de la calorimétrie indirecte

reste limitée aux conditions contrôlées car le port du masque et de l’unité centrale entravent le

déroulement de la vie ordinaire.

La troisième technique de référence est l’Eau Doublement Marquée (EDM). Cette technique

biochimique non invasive mesure la production de CO

2

à partir de la vitesse d’élimination de

deux isotopes stables non radioactifs, le deutérium (

²

H) et l’oxygène 18 (

18

O)

¹²⁹

. Cette mesure

nécessite d’ingérer de l’eau doublement marquée par le deutérium et l’oxygène 18. Ces deux

isotopes stables et sans danger se mélangent à l’eau corporelle. Les travaux de Lifson et al.

(1949) ont permis de démontrer que l’administration d’eau enrichie en oxygène 18 aboutit à un

marquage isotopique du CO

2

. Ritz et Coward (1996) précisent que le débit d’élimination de ces

deux isotopes est fonction du volume d’eau corporelle (N) et du taux de renouvellement (k) de

ces deux isotopes

¹³⁰

. L’oxygène 18 est éliminé sous forme d’eau (H

2

0) dans les urines et sous

forme de CO

2

dans l’air expiré. Le deutérium est, quant à lui, éliminé uniquement sous forme

d’eau (H

2

0) dans les urines. Ainsi, nous obtenons les deux équations suivantes :

Marquage avec

²

H

2

0 :

^r

H

2

0 = k(

²

H) x N

Marquage avec H

2¹⁸

0 :

^r

H

2

0 +

^2r

CO

2

= k(O

18

) x N

La différence de ces deux cinétiques donne alors la production de CO

2

via l’équation :

2r

CO

2

= (N ÷ 2) x (k(O

18

) - k(

²

H))

Le volume N est ici divisé par deux puisque le marquage peut s’effectuer sur l’un ou l’autre des

atomes d’oxygène du CO

2

. Ainsi, la DE est calculée à partir des règles classiques de la

calorimétrie indirecte impliquant le quotient respiratoire et l’équation de Weir. L’EDM est bien

adaptée aux mesures de la DE globale en conditions habituelles de vie.

Ces techniques de référence ont fait leur preuve en terme de précision pour la mesure de la

dépense énergétique. Néanmoins leur utilisation reste limitée en recherche comme en routine

puisqu’elles impliquent l’utilisation de matériel médical et d’analyses biochimiques coûteux.

70

C’est pour ces raisons que des capteurs portables, moins onéreux et adaptés aux mesures en

conditions contrôlées et habituelles de vie, ont vu le jour.

II.2.2.2 Les méthodes d’estimation objective de l’activité physique fondée sur l’accélérométrie

Dans le document Etude de l'intérêt des outils numériques pour évaluer et promouvoir l'activité physique chez des patients atteints de maladies chroniques (Page 70-73)