Il est important d'estimer la masse grasse afin de surveiller l'obésité, les régimes alimentaires, le programme d'entraînement et l'état de santé général1. Compte tenu de l'importance croissante accordée à la santé et à une bonne nutrition de nos jours, un suivi constant de la masse grasse est essentiel. Les athlètes qui s'entraînent pour différentes compétitions doivent surveiller attentivement leur masse grasse, car certains sports comme l'aviron, par exemple, requièrent une morphologie spécifique pour réussir2. Les rameurs doivent combiner force et endurance pour une performance optimale, ce qui signifie qu'ils doivent avoir une silhouette mince avec un minimum de masse grasse. La figure 1 illustre la silhouette mince idéale pour un rameur.
Figure 1 : Graisse corporelle adaptée à un rameur
La méthode de référence pour l'estimation de la masse grasse est la pondération hydrostatique (HW). Cette méthode repose sur le principe d'Archimède selon lequel un corps placé dans un liquide subit une poussée d'Archimède égale au poids du liquide qu'il déplace. La densité corporelle peut être mesurée avec précision grâce à la méthode HW, et une formule appropriée permet de calculer le pourcentage de masse grasse. Comme la graisse flotte sur l'eau tandis que les muscles coulent, les corps plus minces et plus musclés affichent des densités plus élevées que les corps gras. La figure 2 présente l'appareillage utilisé pour la méthode HW.
Figure 2 : Méthode de pesée hydrostatique pour déterminer la densité corporelle
Bien que la méthode HW soit très précise, elle est coûteuse et ne peut être déployée lorsqu'un grand nombre d'échantillons est requis1. Trois autres méthodes portables sont proposées ici pour remplacer la méthode HW : la mesure du pli cutané (SF), l'analyse d'impédance bioélectrique (BIA) et l'analyse proche infrarouge (NIA). D'un point de vue pratique, les méthodes susmentionnées sont plus adaptées aux applications cliniques3.
Ces trois méthodes seront comparées dans cet article et la précision de chaque méthode est comparée à l'étalon-or qui est la méthode HW.
Mesure du pli cutané (SF)
La figure 3 montre comment la mesure des plis cutanés est effectuée.
Figure 3 : Une mesure typique du pli cutané
Cette mesure utilise une jauge. À certains endroits du corps (comme illustré à la figure 3), l'opérateur prélève la peau et place la jauge autour de la peau saisie. La mesure en millimètres est lue sur la balance. Une formule permet ensuite de calculer le pourcentage de masse grasse à partir de ces mesures. Le coût de l'instrument est généralement inférieur à 1 000 $ et la précision dépend fortement de la précision des mesures de l'opérateur.
Analyse d'impédance bioélectrique
La figure 4 montre la pose du patient pour la méthode d'analyse d'impédance bioélectrique.
Figure 4 : Le patient est en position couchée standard pendant que les électrodes sont connectées
Dans cette méthode non invasive, des électrodes sont placées sur la main et le pied droits du patient en décubitus dorsal. Un faible courant traverse le corps. Son flux est influencé par la quantité d'eau présente dans l'organisme. Ce courant traverse le sang, conducteur grâce à sa forte teneur en liquides et en électrolytes. Cependant, il est entravé par les tissus adipeux, peu conducteurs. Lors de son passage dans l'organisme, le BIA détermine la quantité d'eau à partir de laquelle la teneur en graisse peut être calculée à l'aide d'un ensemble d'équations4.
Méthode NIR
La méthode NIR repose sur des résultats de recherche indiquant que la graisse pure présente un pic d'absorption à 930 nm et l'eau pure à 970 nm. Le spectrophotomètre proche infrarouge Futrex-5000, développé dans les années 1990, est équipé de deux photodiodes à 940 nm et de deux photodiodes à 950 nm, ainsi que de quatre détecteurs au silicium. La densité optique est d'abord mesurée à l'aide d'un spectromètre spectral sur une surface de référence, puis celle du biceps. Le poids, la taille, le sexe, le niveau d'activité physique, la corpulence et l'âge sont mesurés ou déterminés, et toutes ces données sont intégrées dans une équation permettant de déterminer le pourcentage de masse grasse. La figure 5 illustre la mesure en proche infrarouge du milieu du biceps.
Figure 5 : Méthode proche infrarouge de mesure de la graisse corporelle au niveau du biceps6
Un autre instrument plus avancé, le Futrex 6100/XL1, mesure la réflectance diffuse du corps à six longueurs d'onde différentes : 810, 910, 932, 944, 976 et 1 023 nm. Des détecteurs au silicium mesurent la densité optique de la lumière réfléchie. L'avantage de mesurer à six longueurs d'onde différentes dans cette plage réside dans le fait qu'il s'agit d'une méthode plus proche de la méthode originale de Conway et al.7, qui ont mesuré la densité optique de la lumière réfléchie par les biceps dans la plage de 700 à 1 100 nm. Les densités optiques et les mesures de la taille, du poids, de l'âge, etc. sont intégrées dans une équation de régression et le pourcentage de masse grasse corporelle est calculé. Les résultats des mesures utilisant cette méthode suggèrent qu'elle est très prometteuse pour les études cliniques. Bien que la précision absolue de la méthode soit limite et puisse s'écarter jusqu'à 4 % de celle de la méthode de référence (méthode HW)2, la fiabilité du test est très bonne et convient aux mesures en série liées aux programmes de gestion du régime alimentaire et du poids2.
Allied Scientific Pro propose le spectrophotomètre Nirvascan qui fonctionne dans la plage 900-1700 et peut mesurer la réflectance diffuse de la peau.
Au lieu d'utiliser de nombreux émetteurs NIR et détecteurs au silicium, ce spectrophotomètre très abordable utilise deux détecteurs internes halogène-tungstène et un détecteur monoélément InGaAs. C'est un véritable avantage par rapport à la méthode Futrex, car le spectre complet est disponible pour l'analyse. Une application peut être développée pour convertir les mesures en pourcentage de masse grasse à l'aide d'une équation de régression.
Les molécules de lipides, telles que les lipides stéarique (C17H35COOH), arachidique (C19H39COOH), oléique (C17H33COOH) et linoléique (C17H31COOH), contiennent toutes des liaisons CH qui peuvent être mesurées dans les troisième et deuxième harmoniques d'un spectrophotomètre infrarouge, dans une plage de 900 à 1 700 nm. La figure 6 illustre la méthode de mesure à partir du biceps et le spectre mesuré, les liaisons d'absorption CH étant indiquées sur le graphique.
Figure 6 : Mesure de la réflectance diffuse à l'aide du spectrophotomètre Nirvascan à partir du biceps et spectre résultant
Une méthode d'étalonnage doit être développée en mesurant la masse grasse d'au moins 40 volontaires de différentes morphologies, par exemple par la méthode des plis cutanés. Les spectres de leurs biceps doivent également être mesurés. Le modèle des moindres carrés partiels (PLS) développé sera utilisé pour prédire la masse grasse de nouveaux sujets.
Le lien suivant contient plus d'informations sur le spectrophotomètre Nirvascan.
Références :
1- Estimations du pourcentage de graisse corporelle chez les étudiants de sexe masculin à l'aide de méthodes de laboratoire de terrain, une approche de modèle à trois compartiments, J. Moon et.al, Dynamic medicine, 2008, 7:7.
2- Validité de l'interactivité proche infrarouge *Futrex 6100/XL) pour l'estimation de la graisse corporelle chez les rameurs d'élite, D.H. Fukuda et al., Clin Physiol Funct Imaging (2017) 37.
3- Validation de l'analyseur spectrophotomètre proche infrarouge Futrex-5000 pour l'évaluation de la composition corporelle, D Nielsen et.al, JOSPT, volume 16, numéro 6, décembre 1992.1992
4- https://www.doylestownhealth.org/services/nutrition/bio-electrical-impedance-analysis-bia-body-mass-analysis
5- Fiabilité de l'évaluation de la masse grasse par interactome proche infrarouge par rapport aux techniques anthropiques standard. Pamela Schreiner et al., J Clin Epidemiol, vol. 48, n° 11, 1995.
6- https://www.wikihow.com/Calculate-Body-Fat-Percentage-Accurately
7- Une nouvelle approche pour l'estimation de la composition corporelle : l'interactome infrarouge, JM Conway et.al, Am J Clin Nutr, 40(60:1123-1130