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Impédancemétrie


Pr Daniel RIGAUD, CHU Dijon

Châpo
La mesure de la composition corporelle est un outil indispensable à l’évaluation nutritionnelle. En effet, la composition corporelle donne le poids des différentes masses de l’organisme : masse maigre et masse grasse notamment, mais aussi masses hydriques. Cette approche est donc indispensable lorsque l’on veut savoir ce qui a changé chez un malade donné, lorsque son poids corporel évolue : la perte ou la prise de poids constatée répond-elle à une augmentation de la masse maigre, de la masse grasse, de l’eau extracellulaire ?
La composition corporelle permet par ailleurs de juger au mieux des besoins énergétiques et protéiques d’un sujet donné. Grâce à la mesure de la masse maigre, on peut estimer de façon assez fiable la dépense énergétique de repos et, partant de là, la dépense énergétique des 24 h.
L’impédancemétrie est une mesure de la résistance au passage du courant électrique. Cet examen, facile à effectuer, mesure avec une certaine sensibilité et spécificité l’eau totale et extracellulaire, et permet d’en déduire la masse maigre et la masse grasse.
C’est le seul examen mesurant l’eau corporelle tout autant que les masses maigre et grasse qui soit facile d’accès, peu onéreux et sans danger.
Malheureusement, peu d’études sérieuses l’ont réellement validé.

1. Pourquoi mesurer la composition corporelle ?

Cette mesure est un outil indispensable de l’évaluation nutritionnelle, pour deux raisons :

1- La composition corporelle donne le poids des différentes masses de l’organisme (1).
2- Elle permet d’estimer la dépense énergétique (1).

La théorie

1.1. Composition corporelle

L’organisme est composé de plusieurs masses de volumes (poids) et de fonctions différentes.
On peut distinguer par exemple les viscères et les muscles, le tissu adipeux, l’os, l’eau interstitielle et l’eau plasmatique (2). On peut analyser la composition corporelle, du point de vue du nutritionniste, selon différents modèles (3-4) :

  • Le modèle à deux compartiments : la masse maigre, celle qui dépense l’énergie, et la masse grasse, celle des réserves énergétiques (stockage d’énergie).
     
  • Le modèle à trois compartiments : on y distingue masse grasse et maigre, et, dans la masse maigre, l’os, qui ne dépense pas d’énergie, et la masse non osseuse (viscères et muscles) qui en dépense.
     
  • Le modèle à quatre compartiments : la masse grasse, la masse osseuse et la masse non osseuse séparée en masse intracellulaire (viscères et muscles) et masse extracellulaire « maigre » (plasma et liquide interstitiel). En effet, la masse cellulaire « dépense de l’énergie » alors que la masse extracellulaire maigre (l’eau) n’en dépense pas (4,5).

Savoir ce qui a changé est par exemple indispensable, chez un malade donné, lorsque son poids corporel évolue dans le temps : la perte (ou la prise) de poids constatée chez ce malade répond-elle à une diminution (ou à une augmentation) de la masse maigre, de la masse grasse, de l’eau extracellulaire ? En effet, il existe des cas, en pathologie, où le poids augmente parce que l’eau augmente (rétention hydro sodée), d’autres où il augmente parce que la masse grasse croît (obésité) et d’autres où c’est la masse maigre qui a cru (musculation).

1.2. Dépense énergétique

La composition corporelle permet par ailleurs de juger au mieux des besoins énergétiques et protéiques d’un sujet donné (1). Grâce à la mesure de la masse maigre, on peut estimer de façon assez fiable la dépense énergétique de repos (DER) et, partant de là, la dépense énergétique des 24 h. En effet, la DER est liée et expliquée à 88-90 % par la masse maigre. On sait par exemple que la DER est fonction du sexe, de la taille corporelle, de l’âge et du poids ; ces variables expliquent à 85 % la variance de la masse maigre. Or, si l’on entre la masse maigre dans le modèle de la DER, aucune de ces variables n’est plus explicative. Preuve que la masse maigre est, et elle seule, responsable de l’influence de ces 4 facteurs sur la DER. De fait, la masse maigre est fonction du sexe (elle est plus grande chez l’homme, tout le reste étant identique par ailleurs), la taille (elle est moins grande chez les petits), l’âge (elle diminue avec l’âge) et le poids (elle augmente avec le poids du corps).

2. Impédancemétrie

L’impédancemétrie est une mesure de la résistance au passage du courant électrique. Cet examen mesure avec une certaine sensibilité et spécificité l’eau totale et extracellulaire, et à partir de là, la masse maigre et la masse grasse (2-4,6). C’est le seul examen mesurant l’eau corporelle qui soit facile d’accès.

2.1- Le principe

Il est simple : le courant électrique a une vitesse qui est déterminée par la longueur du conducteur, sa circonférence et son contenu en eau et électrolytes. Lorsque le courant traverse un organisme vivant, la résistance à « l’écoulement » dépend donc de la structure des tissus vivants.

Il y a deux types de courant : le courant continu et le courant alternatif. L’impédance est pour le courant alternatif ce qu’est la résistance en courant continu.

Contrairement au courant continu, le courant alternatif a plusieurs possibilités de longueur d’ondes (c’est au demeurant ce qui le définit). La longueur d’onde est exprimée en fréquence (unité : le hertz ou Hz) : la fréquence représente le nombre d’oscillations par seconde. Un courant à basse fréquence est un courant dont les oscillations sont lentes et donc rares. Un courant à haute fréquence est un courant dont les oscillations sont rapides et nombreuses.

Or plus la fréquence est élevée et plus le courant peut franchir la capacitance (résistance) membranaire (3,7). L’impédance varie en fonction de la fréquence du courant : à partir de 10 kHz, le courant commence à franchir les membranes.

Les membranes cellulaires sont faites d’une bicouche de phospholipides qui se comportent vis-à-vis du courant alternatif comme un condensateur dont la résistance décroit en fonction de la fréquence. Donc un courant à haute fréquence passe les membranes cellulaires (réactance) tandis qu’un courant à basse fréquence ne les franchit pas. En faisant passer un courant à haute fréquence, on mesure donc l’eau totale, tandis qu’une basse fréquence mesure l’eau extracellulaire.

La masse grasse est très peu ou pas conductrice. Le courant n’y passe pas. La peau et l’os sont peu conducteurs : leur impédance est élevée.

2.2- Le calcul

En assimilant le corps humain à une suspension de cellules dans une solution électrolytique (modèle de Fricke) et en stipulant que le courant alternatif ne passe pas par la masse grasse, on peut écrire (2,3,6) :

Z2 = R2 (résistance du milieu électrolytique conducteur) + Xfc

Xfc est la réactance, c'est-à-dire la résistance membranaire au passage du courant. Elle est fonction du sinus de l’angle de phase. Il en est de même de R (la résistance du milieu conducteur), qui est lié mathématiquement au cosinus de cet angle de phase du courant.

A fréquence très élevée (1 méga hertz), l’angle de phase et la réactance sont nuls.

On peut écrire que Z est égal à l’intégrale de R selon H (la taille corporelle) et S la section.

Enfin, le volume V de liquide interne (volume d’eau total ou volume extra-cellulaire) est fonction de H et S.

V (volume hydro-électrolytique) = R intégrale de H2/Z.

Une fois l’eau totale estimée, on calcule la masse maigre (MM), qui contient 75 % d’eau.
MM = V x 0,75. Une fois calculée la masse maigre, on calcule la masse grasse par différence avec le poids corporel.

2.3- Les appareils

Il y a plusieurs types d’appareil (3) :

a) Des appareils monofréquence qui utilisent la fréquence de 50 kHz. On supposait que le courant franchissait les membranes cellulaires et donc que l’on mesurait l’eau totale. En fait, ce pré-requis est faux, surtout chez des malades. En revanche, il n’y a pas de fuite cutanée (très peu en basse fréquence), donc on peut utiliser des électrodes collées.

b) Des appareils bifréquences qui utilisent les fréquences de 5 kHz et 100 kHz. La basse fréquence permet la mesure de l’eau extracellulaire et la plus haute fréquence celle de l’eau totale. Mais il n’est pas sûr que 100 kHz franchisse toutes les membranes. Les électrodes collées peuvent ici aussi être utilisées.

c) Des appareils bifréquences qui utilisent les fréquences de 5 kHz et 1 mégaHz. Ce dernier courant, de très haute fréquence, franchit toutes les membranes, mais ne passe pas au travers de la peau sans déclencher des fuites électromagnétiques. Dans cette technique, on introduit donc des électrodes sous la peau (aiguilles d’acupuncture).

d) Des appareils multifréquences qui utilisent toute une gamme de fréquences entre 5 kHz et 300 kHz (12 à 22 fréquences différentes). On peut ici tracer le cercle du lieu d’impédance et donc avoir en théorie l’impédance « vraie » (intégrée).

2.4- La mesure

Pour que le courant passe partout dans le corps, il faut mettre une ou des électrodes au niveau d’une ou des deux mains et une autre (ou des autres) au niveau d’un ou des deux pieds (selon les appareils).

Pour que l’eau se répartisse bien, il faut que le sujet soit au repos allongé depuis 5-10 min.

La mesure est instantanée (une seconde).

Un logiciel calcule l’impédance, puis l’eau (extracellulaire et totale), puis la masse maigre, puis la masse grasse (par différence avec le poids corporel). Le calcul est quasi instantané.

L’examen dure au total 2 à 3 min (sans compter le repos allongé, de 5-10 min).

2.5- Contrindications

Un pace maker contrindique l’examen, une grossesse aussi (courant électrique).
L’impédance du tronc étant mal prise en compte (faible), une grosse ascite n’est pas une indication, car le courant ne la traverse pas et sous-estime donc alors l’eau totale.

2.6- Indications

Les indications sont multiples. Elles découlent de l’intérêt de la mesure de la composition corporelle :

  • La dénutrition, quel que soit son type (8) et après une phase de renutrition.
  • Le surpoids (9),
  • L’obésité (9), pour peu qu’elle ne soit pas trop marquée (erreur systématique quand l’IMC est supérieur à 40 kg/m2.) et après la perte de poids chez l’obèse.
  • Les troubles hydriques, notamment en cas d’insuffisance rénale (5).

2.7- Limites de la méthode

La DEXA (absorptiométrie biphotonique) est la méthode de référence en termes de composition corporelle. En fait :

  • Ceci n’est vrai que pour la masse maigre et la masse grasse. La méthode ne mesure pas l’eau.
  • Elle n’est pas validée non plus (pas plus que l’impédancemétrie) en cas d’obésité sévère (morbide) ou en cas de grande dénutrition (IMC < 15 kg/(m)2).
  • Aucune étude scientifiquement correcte ne permet d’affirmer que l’impédance mesure avec une grande exactitude la masse maigre, l’eau et la masse grasse chez le sujet malade, lorsque sa composition corporelle sort trop de la norme ou (et) lorsque le poids est en train d’évoluer. Mais nous n’avons pas d’autre méthode utilisable en pratique.

3. Bibliographie

ylivre07.gif  1 Jacobs DO. Use of bioelectrical impedance analysis in the clinical management of critical illness. Am J Clin Nutr 1996 ; 64(suppl) : 498S-502S.
2 Boulier A, Fricker J, Thomasset AL. Fat free mass estimation by two electrodes bioelectrical impedance method. Am J Clin Nutr 1990 ; 52 : 581-6.
3 Melchior JC, Boulier A. composition corporelle en réanimation : place de l’impédancemétrie. In : Perspectives en réanimation. Ed. : Arnette (Paris) 1996 : 79-96.
4 Kushner RF, Schoeller DA. Estimation of total body water by bioelectrical impedance analysis. Am J Clin Nutr 1986 ; 44 : 417-24.
5 Segal KR, Buttin B, Presta E, Wang J. Estimation of human body composition by bioelectrical impedance analysis: a comparative study. J Apply Physiol 1985; 58 : 1565-71.
6 Lukaski HC, Bolonschuk WW, Hall CB, Siders WA. Estimation of fat free mass using the bioelectrical impedance method: a validation study. J Apply Physiol 1986 ; 60 : 1327-32.
7 Pensharz PB, Azcue M. Use of bioelectrical impedance analysis measurements in the clinical management of malnutrition. Am J Clin Nutr 1996; 64(suppl) : 515S-518S.
8 Thomson R, Brinkworth GD, Buckley JD, Noakes M, Clifton PM. Good agreement between bioelectrical impedance and dual-energy X-ray absorptiometry for estimating changes in body composition during weight loss in overweight young women. Clin Nutr 2007 ; 26 : 771-7.

 

Publié en 2009