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Obésité, gras et os: amis ou ennemis?
BIVER, Emmanuel
Abstract
Low fat mass is associated with an increased risk of fracture because of low bone mineral density (BMD) and altered bone micro-architecture. Conversely, overweight and obese patients also have an increased risk of fracture, particularly of the humerus and ankle, despite greater BMD. Visceral abdominal fat, which is the most metabolically active, may be associated with poorer quality of bone tissue properties, as suggested in diabetes. Other factors may contribute to higher fracture risk in overweight patients, notably higher frequency of falls and lower bioavailability of vitamin D stoked in fat. Thus, fat mass and its distribution should be taken into account beyond BMD and classical clinical risk factors in the assessment of fracture risk.
BIVER, Emmanuel. Obésité, gras et os: amis ou ennemis? Revue médicale suisse , 2017, vol.
13, no. 559, p. 851-854
PMID : 28727342
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:106805
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Obésité, gras et os : amis ou ennemis ?
Une faible masse corporelle est associée à un risque augmenté de fracture en relation avec une densité minérale osseuse (DMO) basse et une microarchitecture osseuse altérée. A l’inverse, les patients en surpoids ou obèses ont un sur-risque de fracture, particulièrement de l’humérus et de la cheville, malgré une DMO plus élevée. La graisse abdominale viscérale, métaboliquement la plus délétère, pourrait être associée à une moindre qualité du tissu osseux, comme évoqué lors du diabète. D’autres facteurs pourraient contribuer au risque de fracture chez les patients en surpoids, notamment la fréquence plus élevée des chutes et la moindre biodisponibilité de la vitamine D stockée dans le tissu adipeux. La masse grasse et sa répartition peuvent donc jouer un rôle dans le risque de fracture au-delà de la DMO et des facteurs de risque cliniques classiquement recherchés.
Obesity, fat and bones: friends or foes ? Low fat mass is associated with an increased risk of fracture because of low bone mineral density (BMD) and altered bone micro-architec- ture. Conversely, overweight and obese patients also have an increased risk of fracture, particularly of the humerus and ankle, despite greater BMD. Visceral abdominal fat, which is the most metabolically active, may be associated with poorer quality of bone tissue properties, as suggested in diabetes. Other factors may contribute to higher frac- ture risk in overweight patients, notably higher frequency of falls and lower bioavailability of vitamin D stoked in fat. Thus, fat mass and its distribution should be taken into account beyond BMD and classical clinical risk factors in the assessment of fracture risk.
INTRODUCTION
Le surpoids, dont la prévalence ne cesse d’augmenter, a long- temps été considéré comme protecteur vis-à-vis du risque de fragilité osseuse. Pourtant, les fractures chez les patients obèses ou en surpoids représentent une proportion non négligeable des fractures pauci-traumatiques survenant chez les femmes ménopausées ou les hommes de plus de 50 ans.1 Le diabète de type 2, associé au syndrome métabolique et à l’augmentation de la masse grasse abdominale, est un facteur de risque de fracture malgré des densités minérales osseuses (DMO) plus élevées.2 Les liens entre masse grasse et os ne se limitent pas à des associations épidémiologiques. Au niveau préclinique, adipocytes et ostéoblastes partagent le même précurseur cellulaire, la cellule mésenchymateuse. Le tissu graisseux sécrète un certain nombre de médiateurs, dont les adipokines, capables de moduler le métabolisme osseux.3,4 Dans cet article de revue, les relations entre masse grasse et fragilité osseuse sont synthétisées dans une perspective cli- nique.
ÉPIDÉMIOLOGIE DES FRACTURES SELON L’INDICE DE MASSE CORPORELLE
La DMO étant positivement corrélée à l’indice de masse cor- porelle (IMC), un IMC bas est un facteur de risque de DMO basse et de fracture. Le poids et la taille sont d’ailleurs des facteurs de risque cliniques inclus dans l’outil FRAX (Outil d’évaluation de la probabilité de fracture sur les dix prochaines années) pour déterminer le risque de fracture. Cependant, bon nombre de fractures non traumatiques surviennent chez des patients en surpoids (tableau 1). Les méta-analyses éva- luant la relation entre IMC et risque de fracture ont montré que ce dernier diminue quand l’IMC augmente jusqu’à 25 kg / m2, cette diminution du risque étant sous- tendue par l’augmenta- tion parallèle de la DMO.5 Toutefois au-delà de 25 kg / m2, on observe une réaugmentation du risque de fracture ajusté pour la DMO.6 A l’échelle de la population, la DMO diminue paral- lèlement à l’augmentation du risque de fracture avec l’âge, tandis que la masse grasse tend à augmenter (figure 1).7 IMC bas et IMC élevés sont donc tous deux associés à une aug- mentation du risque de fracture.8 La relation risque de frac- ture / IMC n’est donc pas linéaire mais de type courbe en U (figure 2). Cependant, les sites préférentiels de fracture dif- fèrent. Les patients à faible IMC présentent plus volontiers des fractures de hanche, vertébrale ou du poignet, tandis que ceux en surpoids auront une fréquence plus élevée de frac- tures de l’humérus proximal, de la clavicule ou de la cheville (figure 2).8 Cela signifie que des facteurs de risque de fracture indépendants de la DMO, et notamment la quantité et la ré- partition de la graisse, peuvent contribuer à la fragilité os- seuse chez les individus en surpoids ou obèse.
DIFFÉRENTS COMPARTIMENTS DE MASSE GRASSE EN RELATION AVEC L’OS
Pour un IMC donné, la répartition de la masse grasse peut lar- gement varier selon des individus.9 Cette répartition peut être Dr EMMANUEL BIVER a
Rev Med Suisse 2017 ; 13 : 851-4
a Service des maladies osseuses, Département des spécialités de médecine, HUG et Faculté de médecine, 1211 Genève 14
Emmanuel.Biver@hcuge.ch
Etude GLOW Etude GERICO Fractures
prévalentes Fractures incidentes à 2 ans
Fractures
prévalentes Fractures incidentes à 2 ans Obèse IMC
≥ 30 kg / m2 23 % 6,4 % 28,7 % 14,4 %
Normal IMC
18,5-30 kg / m2 24 % 6,8 % 17,4 % 9,8 %
IMC bas
< 18,5 kg / m2 32 % 7,3 % 16,6 % 9,1 %
Tableau 1 Prévalence et incidence des fractures selon l’IMC
Dans les études GLOW (Global Longitudinal Study of Osteoporosis in Women 8) et GERICO (Geneva Retirees Cohort 31).
évaluée par une analyse de la composition corporelle par DXA corps entier, en parallèle de l’évaluation de la DMO (figure 3).
On distingue plusieurs compartiments de masse grasse associés à des propriétés métaboliques et un risque cardio- vasculaire différents.
Masse grasse gynoïde versus abdominale
La masse grasse gynoïde, localisée préférentiellement sur les hanches, présente un profil métabolique plutôt protecteur. A l’inverse, la masse grasse androïde (abdominale) est associée à l’insulino-résistance, une micro-inflammation chronique, une augmentation des paramètres lipidiques et des troubles métaboliques.10 L’adiposité abdominale peut elle-même être subdivisée en masse grasse viscérale et masse grasse sous- cutanée, aux propriétés également différentes sur le métabo- lisme glucidique, des lipides ou sur l’inflammation systé- mique.11 Il est intéressant de noter que l’augmentation de la
masse grasse avec le vieillissement, parallèle à l’augmentation de l’incidence des fractures, se fait essentiellement sur le compartiment de la masse grasse viscérale.12 Plusieurs études suggèrent que la masse grasse viscérale serait la graisse la plus délétère sur le plan osseux. En particulier, la masse grasse vis- cérale serait prédictive des fractures non vertébrales indépen- damment de l’âge et de la DMO chez les femmes âgées non obèses.13
Graisse intramédullaire
Un autre compartiment graisseux en contact direct avec l’os et impactant sur son métabolisme est la graisse intramédul- laire. Cette graisse est inversement corrélée à la DMO.14 Long- temps considérée comme un simple tissu de remplissage comblant la perte osseuse trabéculaire ou endocorticale, il est désormais acquis qu’elle exerce des propriétés métaboliques sur l’os. Chez les patientes avec anorexie mentale par exemple (dont le retentissement osseux est établi), elle est paradoxa- lement augmentée alors que l’ensemble des autres comparti- ments graisseux sont sévèrement diminués.
Graisse intra et intermusculaire
L’adiposité inter et intramusculaire augmente également avec l’âge. Son implication dans le développement de la sarcopénie Masse
osseuse
Croissance Ménopause/andropause
Masse
musculaire Masse
grasse
Âge Échelle
arbitraire
Risque de fractures non traumatiques de fractures non traumatiques
Evolution schématique avec l’âge.
Risque essentiellement associé à la DMO
Fémur, vertèbre, poignet Bassin, côtes
Ajusté pour l’âge 2
1
0 15 25 35 IMC (kg/m2)
Ajusté pour l’âge et la DMO Humérus, clavicule, cheville Bassin, côtes
Risque associé à d’autres déterminants que la DMO Risque de
fracture (HR)
fig 2 Relation entre IMC et risque de fractures ostéoporotiques
Avec et sans ajustement pour la DMO. Les sites de fractures les plus fréquents selon l’IMC sont indiqués.
(Adaptée des méta-analyses publiées5,6).
de masse grasse
Ces compartiments peuvent être mesurés sur l’analyse de la composition corporelle par DXA.
A. Masse grasse androïde, incluant la graisse viscérale abdominale (VAT) et la graisse sous-cutanée abdominale (SAT) ; G. masse grasse gynoïde.
et sa contribution au risque de chute et de fracture font l’objet de travaux de recherche actuellement.15 Une étude récente chez des femmes ménopausées en bonne santé a montré que la graisse intramusculaire, non intermusculaire, de la jambe tendait à être négativement associée à la masse osseuse et aux aires corticales du tibia. Ces deux compartiments graisseux étaient négativement associés aux performances physiques (vitesse de marche).16 Il reste à investiguer dans quelle mesure ces compartiments graisseux inter et intramusculaires peuvent impacter sur le risque de fracture, et pourraient répondre à des interventions visant à diminuer le risque de chute et de fracture.
RELATIONS MASSE GRASSE ET DÉTERMINANTS DU RISQUE DE FRACTURE
Déterminants osseux
Les déterminants de la fragilité osseuse regroupent la DMO, la microstructure osseuse, le niveau de remodelage osseux et les propriétés du tissu osseux organique et minéral ( tableau 2). Toutes les études vont dans le sens d’une asso- ciation globalement positive entre masse grasse totale et DMO. A l’inverse, le trabecular bone score (TBS) – un indice de texture osseuse dérivé à partir d’une image de densitométrie osseuse de la colonne lombaire – diminue avec l’augmenta- tion de la masse grasse, en particulier abdominale,17 ainsi que chez le diabétique.18 Il n’a pas encore été établi si l’association négative entre le TBS et la masse grasse abdominale reflète des altérations de microstructure osseuse chez les patients en surpoids, ou simplement l’effet de la superposition de graisse sur l’image des vertèbres, comme suggéré par des mesures ex vivo.19
Concernant la relation entre masse grasse et microarchitec- ture osseuse, les données récentes de la cohorte Framingham ont montré une association positive entre la masse grasse viscérale et les paramètres de microstructure osseuse à la fois trabéculaire et corticale, mesurés par scanner périphérique haute résolution au radius et tibia distaux.20 Toutefois, la po- rosité corticale semble aussi augmenter avec la masse grasse viscérale, comme observé également chez les sujets diabé- tiques.21,22 Une autre étude chez des femmes préménopausées
évaluant la microstructure osseuse par des biopsies trans- iliaques a, quant à elle, mis en évidence des altérations de la microstructure trabéculaire et de la porosité corticale chez les femmes non ménopausées avec une adiposité abdominale plus importante.23 De plus, la masse grasse pourrait être asso- ciée à une moins bonne qualité du tissu osseux (trame pro- téique organique ou minéralisation).24
Les marqueurs du remodelage osseux sont généralement peu ou pas élevés chez les patients en surpoids. Plusieurs méca- nismes peuvent être évoqués, notamment la production rési- duelle d’œstrogènes à partir des androgènes via l’aromatase produite par les adipocytes, ou encore des contraintes méca- niques plus importantes appliquées sur le squelette. Des données récentes confirment l’association inverse entre taux circulant de vitamine D biodisponible et masse grasse.25 Cela est lié au caractère lipophile de cette vitamine. Les capacités de stockage de la vitamine D étant plus importantes chez les patients obèses ou en surpoids, une production ou des ap- ports plus importants de vitamine D sont nécessaires pour en saturer les réserves dans la masse grasse de ces patients, et pour ainsi obtenir des taux circulants optimaux.26 Après dose de charge en vitamine D, le pic de vitamine D circulant est plus bas chez ces patients en raison d’un volume de distribu- tion plus important, cependant la diminution des taux circu- lants est plus lente grâce aux réserves plus importantes.27 Dans quelle mesure l’impact de la masse grasse sur les taux de vitamine D peut affecter le processus de minéralisation de l’os reste inconnu.
Déterminants non osseux
Au-delà des facteurs contribuant à la résistance mécanique osseuse (et pour corollaire sa fragilité), le risque de fracture est aussi dépendant du risque de chute. Plusieurs études ré- centes confirment une association entre masse grasse et risque de chute, en particulier chez l’homme obèse,28 présen- tant une sarcopénie associée à son obésité29 et âgé.30 Il est intéressant de noter que les patients à faible IMC semblent également présenter un sur-risque de chute, dessinant un profil de courbe entre IMC et risque de chute assez superpo- sable à celui des fractures présenté à la figure 2.28 Certaines comorbidités, telles que le syndrome métabolique, la bron- chite chronique ou les malabsorptions, sont associées à des modifications de composition corporelle, qui peuvent être associées à un sur-risque de fracture, de manière dépendante ou indépendante de la DMO.
CONCLUSION
Les patients présentant un faible poids ont un risque de frac- ture de fragilité augmenté en relation essentiellement avec une DMO basse et une microarchitecture osseuse altérée. Les patients en surpoids ou obèses ont également un sur-risque de fracture, particulièrement de l’humérus proximal et de la cheville, malgré une DMO plus élevée. La graisse abdominale viscérale, connue pour être métaboliquement la plus délétère, pourrait être associée à une moindre qualité du tissu osseux, comme cela a été évoqué chez les patients diabétiques. La fré- quence plus élevée des chutes et leur impact plus marqué sur l’os, ainsi qu’une moindre biodisponibilité de la vitamine D IMC bas IMC élevé
Risque de fracture
DMO
Microarchitecture osseuse ou selon site et compartiment osseux
TBS
Propriétés de la matrice osseuse ? ?
Remodelage osseux
Vitamine D biodisponible
Comorbidités
Risque de chute
Tableau 2 Déterminants des fractures selon l’IMC En comparaison à un IMC moyen. TBS : trabecular bone score.
en surpoids. Les modifications de composition corporelle sont donc probablement à prendre en compte dans l’évalua- tion du risque de fracture au-delà de la DMO et du FRAX.
Conflit d’intérêts : L’auteur n’a déclaré aucun conflit d’intérêts en relation avec cet article.
Un indice de masse corporelle bas est associé à une densité minérale osseuse plus faible et une augmentation du risque de fracture
Les patients en surpoids ou obèses présentent également une augmentation du risque de fracture, en particulier de l’humérus proximal ou de la cheville
Ces fractures surviennent en dépit de densités minérales osseuses plus élevées
La masse grasse androïde, et en particulier abdominale viscérale, est associée à des perturbations métaboliques semblant contribuer à une augmentation de la fragilité osseuse
La relation entre masse grasse et risque de fracture est en partie associée au risque de chute
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* à lire
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