Diète, famine et reprise de poids Yo-Yo

Lorsque l’organisme est exposé à une restriction calorique se prolongeant plus que quelques jours, on observe différentes adaptations. La plus évidente et facilement mesurable est la diminution du poids. En présence d’un déficit énergétique important et prolongé, l’organisme ne pourra maintenir l’intégrité de ses réserves énergétiques. Il s’en suit une diminution des réserves de glycogène et des réserves adipeuses. On observe également une augmentation de la contribution des acides aminés à la production d’énergie, le tout pouvant se solder par une diminution de la masse maigre (organes, muscles). Lorsque les réserves de glycogène, de gras et la masse maigre diminuent, le poids diminue inévitablement.

On mentionne également des adaptations métaboliques, plus difficilement mesurables, lorsque le corps est en déficit énergétique prolongé. On parle d’un ralentissement du métabolisme de repos, une forme de réponse à cette situation de « famine ». On illustre le tout en soulignant que l’organisme « ralentit » pour préserver ses réserves et survivre plus efficacement à la « famine ».

Plusieurs affirment également que ce ralentissement du métabolisme de repos persiste même lorsque l’état de famine disparaît et qu’on se réalimente. Même lorsque l’organisme revient dans un état de budget énergétique neutre ou positif, le métabolisme de repos ne reprend pas son rythme initial, ce qui favorise un surplus énergétique et une reprise de poids plus importante.

On parle de l’effet yo-yo.

Pour justifier ce phénomène, on fait très souvent référence à deux études (une grande, l’autre pas mal moins). On cite l’étude Minesota Experiment dont les résultats ont été initialement publiés dans les ouvrages The Biology of Human Starvation Volume I¹ & II².

LA fameuse étude sur la famine.

On cite également la publication portant sur l’émission américaine The Biggest Loser « démontrant » la persistance du ralentissement du métabolisme de repos après une restriction calorique importante et prolongée^{3, 4}.

LA fameuse étude sur le ralentissement du métabolisme, celle qui clôt le débat.

Je me suis intéressé à ces études, de même qu’à une étude similaire à la Minesota Experiment, celle du Carnegie Nutrition Laboratory Experiment⁵ afin de mieux comprendre les conclusions qui semblaient en émaner. Également, je cherchais à dissiper certaines inquiétudes face à la nature humaine ainsi que l’éthique de ces projets. En effet, on mentionne souvent en citant la Minesota Experiment que les participants ont été forcés à participer et ont été soumis à une diète restrictive, sévère et inhumaine pendant de nombreux mois, certains participants frôlant la mort à de nombreuses reprises durant l’étude.

Ouf ! Comme nous pouvions être barbares par le passé…

Ma lecture m’a quelque peu réconforté avec la science datant de cette époque (la Minnesota Experiment a été réalisée à la fin de la seconde guerre mondiale en 1945 et l’étude de Carnagie après la première en 1919). Je me suis intéressé plus particulièrement aux données « brutes » de l’étude du Minnesota Experiment, spécifiquement au poids, à la composition corporelle et au métabolisme énergétique, tant les apports caloriques que la dépense énergétique.

L’étude sur la famine n’a pas exposé les participants à une « famine sévère réelle » comme trop souvent mentionné (j’y reviendrai plus loin). D’ailleurs la Minnesota Experiment cherchait à mieux comprendre le processus de réalimentation à la suite d’une « famine » que de comprendre les effets de la famine.

Pourquoi ?

Parce que les objectifs de l’étude n’avaient rien à voir avec la gestion du poids, mais cherchaient plutôt à déterminer la meilleure façon de réalimenter une population qui avait été exposée à des épisodes de famines comme c’était le cas pour de nombreux pays européens lors de la Seconde Guerre. Nous pouvons donc cesser d’affirmer haut et fort qu’il s’agit d’une étude sur la perte de poids. C’est davantage une étude pour sauver des vies, axée sur différents protocoles de réalimentation. Les participants n’étaient pas recrutés de force, il s’agissait d’objecteurs de conscience qui refusaient d’aller au front. Les objecteurs de conscience avaient plusieurs choix alternatifs à celui d’aller au front et rejoignaient des unités non combattantes. Trente-deux objecteurs de conscience se sont proposés pour participer à la Minnesota Experiment. Volontairement.

Revenons à nos données et à l’étude du Minnesota Experiment.

La Minnesota Experiment s’est déroulée en quatre phases au Laboratoire de Physiologie et d’Hygiène à partir du 19 novembre 1944. L’étude s’est déroulée en résidence au laboratoire dans un environnement contrôlé simulant le quotidien normal d’individu (travail, loisirs, etc.). Les participants y menaient une vie « normale » et travaillaient, s’adonnaient à des loisirs sur le site qui ne se résumait pas à un espace confiné entre quatre murs. Les participants ont été divisés en quatre groupes. Les phases de contrôle et de quasi-famine étaient similaires pour les quatre groupes et seule la phase de réalimentation était différente entre ces derniers.

1. Phase de contrôle (12 semaines)

L’étude débutait par une phase initiale de contrôle et de stabilisation d’une durée totale de 12 semaines en résidence au laboratoire. Lors de cette période, les apports nutritionnels des participants devaient combler leurs besoins et assurer un poids cible stable.

2. Phase de quasi-famine (24 semaines)

À la suite de la phase de contrôle débutait la phase de quasi-famine où seulement deux repas par jour étaient servis à 8 h 30 et 17 h. Le régime alimentaire visait à reproduire le type d’alimentation observé dans les différents pays européens victimes de famine à cette époque. L’objectif était d’atteindre une perte de poids moyenne de 24 % pour la cohorte, des ajustements étaient donc périodiquement effectués pour harmoniser la perte de poids des participants.

3. Phase de réalimentation contrôlée (12 semaines)

La phase de réalimentation contrôlée tentait de déterminer les meilleures procédures pour assurer un retour sain à un poids plus normal. Les quatre groupes bénéficiaient des apports énergétiques différents. De façon simplifiée, le groupe Z bénéficiait d’apports nutritionnels de base plus 400 kcal. Le groupe L bénéficiait des apports de base plus 800 kcal, le groupe C des apports de base plus 1200 kcal et le groupe T, des apports de bases plus 1600 kcal.

4. Phase de réalimentation libre (8 semaines)

Des 32 participants, 12 ont accepté de demeurer au laboratoire pour une période additionnelle de 8 semaines où l’alimentation n’était pas restreinte et les participants pouvaient manger « ad libitum ».

Les auteurs ayant gracieusement mis à la disposition du lecteur l’ensemble de leurs données, il m’a été possible d’analyser en détail ce qui s’était passé au début de l’année 1945…

Les tableaux 1a et 1 b présentent les informations pour l’ensemble des participants et pour chaque groupe en fonction des différentes phases de l’étude.

La première chose qui attire mon attention se situe au niveau des apports énergétiques pendant la phase de quasi-famine. Lorsqu’on entend parler de cette étude et de la « famine imposée », je ne suis pas certain qu’on ait en tête des apports énergétiques de 1500 kcal par jour… J’ai déjà entendu des intervenants parler de jeune complet ou encore de diète à moins de 800 kcal par jour. Or, ce n’était pas le cas.

Nous avons donc 32 participants regroupés en quatre équipes de 8 pour être soumis à la même restriction, mais à des protocoles de réalimentation différents. Les apports énergétiques et la composition des repas initiaux pour l’ensemble des 4 groupes étaient similaires, soit environ 3500 kcal par jour. Le poids des participants pendant la période initiale de 12 semaines était stable, ce qui nous permet de déduire que leur dépense énergétique quotidienne équivalait aux apports, soit environ 3500 kcal pour la somme du métabolisme de repos, de la thermogenèse alimentaire et pour l’activité physique. La restriction calorique de 24 semaines était « progressive », débutant à 1658 kcal pour les premières semaines pour éventuellement se rapprocher de 1580 kcal vers la fin. Certaines semaines ont été cependant moins caloriques, pouvant atteindre 1373 kcal. Les apports étaient ajustés périodiquement afin de maintenir la perte de poids.

La figure 1 présente l’évolution du poids et des apports énergétiques pour chaque groupe lors des trois premières phases de l’étude.

Les lignes pointillées représentent le poids moyen des participants de chacun des groupes alors que les lignes pleines représentent leurs apports énergétiques. Nous pouvons constater que chacun des groupes, lorsqu’il est exposé à un déficit énergétique similaire, suit une cinétique de perte de poids tout autant similaire (la pente de la courbe est presque identique pour les 4 groupes).

Premier constat issu de cette étude : lorsqu’on ne mange pas assez pour combler nos besoins énergétiques, on perd du poids.

Nous pouvons également remarquer sur la figure 1 que la reprise de poids s’effectue de façon presque proportionnelle à la quantité de calories ingérée lors de la réalimentation. Le groupe bénéficiant des apports énergétiques les moins important (Groupe Z) regagne le moins de poids (reprise de 3,4 kg postrestriction), suivi par le groupe L un peu plus calorique (reprise de 5,3 kg postrestriction) suivi des groupes C (reprise de 7,2 kg postrestriction) et T (reprise de 8,8 kg postrestriction). Pour l’ensemble des groupes, 12 semaines de réalimentation contrôlée n’ont pas permis d’observer une « surcompensation » du poids au-dessus des valeurs initiales.

Il faut attendre la seconde période de réalimentation (non contrôlée, apporta ad libitum, pour les semaines 13 à 20) pour entrevoir un regain de poids moyen surpassant les valeurs initiales (seulement 12 participants sont inclus pour les analyses de cette période).

On remarque que la reprise de poids excédentaire est présente uniquement pour les participants des groupes qui consomment plus de calories lors de cette phase que lors de la période initiale.

Les participants du groupe Z consommaient en moyenne 3605 kcal/d comparativement à 3521 kcal/d (+84 kcal/d) avant la restriction calorique (+0,9 kg de poids vs le poids prérestriction).

Les participants du groupe L consommaient en moyenne 3950 kcal/d comparativement à 3449 kcal/d (+501kal/d) avant la restriction calorique (+2,5 kg de poids vs le poids prérestriction).

Les participants du groupe C consommaient en moyenne 3500 kcal/d comparativement à 3536 kcal/d (-36 kcal/d) avant la restriction calorique (-2,9 kg de poids vs le poids prérestriction)

Les participants du groupe T consommaient en moyenne 3675 kcal/d comparativement à 3559 kcal/d (+116kcal/d) avant la restriction calorique (+3,1 kg de poids vs le poids prérestriction).

En présence d’apports nutritionnels plus importants que ce qui était initialement ingéré, les participants voient leur poids augmenter au-dessus des valeurs initiales.

Maintenant, qu’en est-il du métabolisme énergétique ?

Le métabolisme de repos est souvent pointé du doigt comme principal déterminant de la reprise de poids à la suite d’une restriction calorique. Comme mentionné au début de ce texte, le métabolisme de repos s’adapterait à la restriction calorique en devenant moins énergivore ce qui réduirait la dépense énergétique totale et favoriserait une reprise de poids plus importante. Cette potentielle adaptation est présumément la cause d’une reprise de poids, souvent dépassant le poids initial prérestriction.

Bien que la Minnesota Experiment nous permette d’explorer cette théorie, nous allons auparavant brièvement faire un bond temporel vers l’avant, de 1945 à 2016.

Une autre étude fréquemment citée lorsqu’il est question des effets néfastes de la perte de poids est celle portant sur les participants à l’émission du Biggest Loser. Cette étude est emblématique du phénomène d’adaptation métabolique persistante à la suite d’une restriction calorique menant à une perte de poids^{3, 4}. On mentionne une adaptation métabolique substantielle causant un important préjudice à la capacité d’un individu à maintenir son poids à la suite d’une restriction calorique. Dans cette étude, il est question d’un métabolisme de repos au ralenti pour près de ~700 kcal par jour.

C’est effectivement énorme.

Mais, pas tout à fait juste.

En fait, pas juste du tout.

Pour mieux comprendre, il faut s’attarder à la méthodologie de l’étude en question. Pour arriver à cette valeur de métabolisme de repos lent ou d’hypométabolisme de repos, les auteurs ont développé une équation de prédiction du métabolisme de repos afin d’obtenir la valeur prédite pour ensuite la comparer à la valeur mesurée. L’écart entre la valeur prédite et la valeur mesurée permet de déterminer si le métabolisme de repos est « normal », « lent » ou « rapide ».

Jusque-là, tout semble raisonnablement censé.

Enfin, presque.

Personne ne semble remettre en question la validité de l’équation proposée pour prédire le métabolisme de repos ou encore la décision de développer une équation « maison » alors qu’il existe plusieurs équations validées qui pourraient faire adéquatement le travail.

Pour mieux comprendre où je veux en venir, nous allons maintenant revenir à la Minnesota Experiment et ses 32 participants.

J’ai comparé les données mesurées du métabolisme de repos avant, pendant et après la restriction calorique de la Minnesota Experiment et j’ai prédit les valeurs de métabolisme de repos à l’aide des équations de Berstein⁶, Garby⁶, Westerterp⁷ et celle utilisée pour l’étude du Biggest Loser (Fothergill). Ces équations, contrairement aux équations de Harris Bennedict ou de l’OMS, utilisent la masse maigre et la masse grasse pour prédire le métabolisme de repos. Cette discrimination permet de mieux prédire le métabolisme de repos lorsque la composition corporelle change. J’ai donc eu recours à un procédé similaire à l’étude du Biggest Loser pour déterminer si le métabolisme de repos était normal ou non. Une valeur de métabolisme de repos significativement plus basse que la valeur prédite nous indique un potentiel ralentissement métabolique. Une valeur prédite plus élevée serait annonciatrice d’un hypermétabolisme.

La figure 2 présente les valeurs de métabolisme de repos mesurées (colonnes de couleur blanche) pour les participants regroupés de la Minnesota Experiment lors des 3 phases de l’étude comprenant tous les participants (n=32). Les colonnes de couleur orange, vert, bleu et mauve représentent les valeurs de métabolisme de repos prédites pour chacune des équations précédemment énumérées. La ligne pointillée rouge indique la variabilité naturellement observée pour le métabolisme de repos soit un écart minimalement acceptable d’environ ~80 kcal/d. Ceci signifie qu’une différence inférieure à cette valeur ne peut pas réellement être considérée comme étant différente de la valeur mesurée, l’écart étant plus faible que l’erreur de mesure.

Nous pouvons rapidement remarquer que l’équation utilisée dans le cadre de l’étude Biggest Loser donne des résultats systématiquement plus élevés que la valeur mesurée, et ce peu importe la phase. Pour la phase de contrôle, nous sommes en présence d’une surestimation moyenne pour l’ensemble des groupes d’approximativement 800 kcal par jour avec cette équation.

C’est énorme.

Cette équation surestime de façon très importante le métabolisme de repos. Nous avons un premier drapeau rouge concernant les conclusions de cette étude et sur la capacité de leur équation à fournir des valeurs représentatives du métabolisme de repos. Les trois autres équations nous donnent des valeurs sensiblement plus proches de la valeur de métabolisme de repos mesurée avec un écart moyen inférieur à 100 kcal/d pour l’ensemble des groupes. Nous pouvons donc être plus confiants dans la validité de prédiction du métabolisme de repos de ces trois équations.

Observons maintenant ce qui se passe au niveau du métabolisme de repos lors de la phase de quasi-famine.

Comme tous les groupes étaient soumis au même protocole de restriction, nous pourrons regrouper encore une fois l’ensemble des participants pour observer ce qui se passe en déficit énergétique important. Nous sommes en mesure de constater un écart plus important entre la valeur de métabolisme de repos mesurée et les valeurs prédites par les équations. Une valeur mesurée plus faible que la valeur prédite signifie que le métabolisme de repos est moins actif que ce qu’il devrait être en temps normal. En moyenne, nos trois équations prédisent un métabolisme de repos supérieur d’environ 400 kcal/d à la valeur mesurée. Cette valeur dépasse largement notre marge d’erreur d’environ 80 kcal/d. Pour une quantité de masse maigre et de masse grasse données, nous observons une quantité d’énergie dépensée moindre que ce qui est prédit. Ceci nous confirme qu’il semble effectivement survenir un ralentissement du métabolisme de repos en période de restriction calorique importante, dans le cas présent quand les apports nutritionnels étaient environ à 50 % de besoins énergétiques initiaux.

Si la restriction calorique était la même pour les quatre groupes de la Minnesota Experiment, la phase de réalimentation était différente pour chacun d’eux. Le groupe Z suivait un protocole de réalimentation qui fournissait approximativement 2378 kcal/d. Le groupe L une réalimentation légèrement plus calorique se situant environ à 2692 kcal/d. Le groupe C, encore plus calorique, soit environ 3123 kcal/d et le groupe T, 3392 kcal/d. La teneur en vitamines et minéraux était également altérée à l’intérieur de sous-groupes, mais dans le but de simplifier l’analyse, nous nous contenterons d’observer uniquement l’aspect énergétique.

La figure 3 nous permet de comparer les effets de la réalimentation selon différents niveaux d’apports énergétiques sur le métabolisme de repos. Dans tous les groupes, les apports de réalimentations inférieurs aux apports initiaux observés lors de la phase initiale de stabilisation (~3500 kcal/d ingérées lors de la phase initiale).

Afin de déterminer si le ralentissement du métabolisme de repos persiste après la phase de quasi-famine, j’ai fait la moyenne des trois équations de prédiction du métabolisme de repos qui présentaient des valeurs initiales valides et je l’ai comparé à la valeur mesurée pour chaque groupe.

Le groupe Z bénéficiant des apports de réalimentation les plus faibles présentait un métabolisme de repos 86 kcal/d sous la valeur prédite.

Le groupe L bénéficiant d’apports énergétiques un peu plus généreux présentait un métabolisme de repos 146/d kcal sous la valeur prédite.

La groupe C bénéficiant d’apports énergétiques encore un peu plus généreux présentait un métabolisme de repos 136 kcal/d sous la valeur prédite.

Le groupe T bénéficiant des apports énergétiques les plus importants présentait un métabolisme de repos 56 kcal/d sous la valeur prédite.

La persistance du ralentissement du métabolisme de repos semble de moins en moins évidente, et ce, bien que la réalimentation ait été inférieure aux apports nutritionnels initiaux.

Je m’attarderai moins à la seconde phase de réalimentation, principalement parce qu’elle ne comprend pas tous les 32 participants et que de tirer des conclusions uniquement sur les 12 participants qui ont accepté de poursuivre l’étude, pourrait être méthodologiquement moins robuste. Sommairement, pour ces 12 participants, lorsque la réalimentation est laissée à leur propre désir et contrôle, le métabolisme de repos revient à des valeurs normales ou encore supérieures à ce qui serait normalement prédit par certaines équations.

Second constat issu de cette étude : en présence d’une restriction calorique importante (50 % de réduction des apports énergétiques initiaux), on observe une diminution disproportionnée du métabolisme de repos.

Troisième constat issu de cette étude : lorsqu’on se réalimente, même avec des apports moins importants que ceux de prérestriction, le métabolisme de repos reprend son rythme « normal ».

Comment expliquer le phénomène « yo-yo » alors si ce n’est pas le métabolisme de repos qui est en cause ?

Dans la Minnesota Experiment, les chercheurs n’ont pas observé d’effet yo-yo après 12 semaines de réalimentation. Nous avons vu précédemment les fluctuations de poids des participants selon les différentes phases, maintenant nous allons y ajouter les données de composition corporelle (masse grasse et masse maigre). Les données du tableau 1 nous indiquent qu’à la suite de la phase de réalimentation, les participants avaient en moyenne 11,4 kg de poids en moins, 8,0 kg de masse maigre en moins et 3,4 kg de masse grasse en moins comparativement aux valeurs initiales de préfamine.

Si nous visualisons le tout sur la figure 4, nous pouvons observer que tous les groupes, peu importe leurs apports énergétiques de réalimentation contrôlée, voient le poids de leurs participants augmenter (ligne bleu foncé), mais demeurer inférieur au poids initial.

À la suite de la restriction calorique :

Le groupe Z a perdu en moyenne 16,6 kg de poids, dont 10,1 kg de masse maigre (ligne orange) et 6,5 kg de masse grasse (ligne verte).

Le groupe L a perdu en moyenne 18,8 kg de poids, dont 12,3 kg de masse maigre et 6,3 kg de masse grasse.

Le groupe C a perdu en moyenne 18,9 kg de poids, dont 10,9 kg de masse maigre et 7,6 kg de masse grasse.

Le groupe Z a perdu en moyenne 16,1 kg de poids, dont 9,9 kg de masse maigre et 6,2 kg de masse grasse.

Les effets des différents protocoles de réalimentation sur la composition corporelle sont intéressants.

À la suite de la réalimentation contrôlée :

Le groupe Z bénéficiant des plus faibles apports énergétiques de réalimentation a repris en 12 semaines 2,3 kg de masse maigre et 1,1 kg de masse grasse.

Le groupe L bénéficiant d’un peu plus de calories a repris 2,5 kg de masse maigre et 2,7 kg de masse grasse.

Le groupe C bénéficiant d’encore un peu plus de calories a repris 3,5 kg de masse maigre et 3,7 kg de masse grasse.

Le groupe T, bénéficiant de la plus grande quantité de calories en réalimentation, a repris 2,9 kg de masse maigre et 5,9 kg de masse grasse.

Il semble que la récupération de la masse maigre ne soit pas uniquement déterminée par les apports énergétiques et qu’au-delà d’une certaine quantité d’énergie, la récupération de la masse maigre plafonne et que l’excédent de calories ingérées est entreposé sous forme de gras. Ce phénomène semble supporté par les changements de composition corporelle du groupe T comparativement à ceux observés pour le groupe C.

Quatrième constat issu de cette étude : la réalimentation permet d’influencer positivement la masse maigre en limitant les regains de masse grasse si l’apport calorique demeure modeste comparativement aux apports prérestriction.

Cinquième constat issu de cette étude : Après 12 semaines de réalimentation avec des apports énergétiques inférieurs aux apports de prérestriction, il ne semble pas y avoir d’effet de compensation de la masse grasse poussant le poids à des valeurs plus élevées (effet yo-yo). Mais…

Est-ce qu’une restriction prolongée pourrait tout de même entraîner une reprise de poids plus importante ? Les auteurs de la Minnesota Experiment ont présenté des données (p.127 du Tome 1) sur le regain de poids pour les semaines 33 et 35 suivant la fin de la restriction calorique. Chez 21 participants dont nous avons les données, nous observons un poids moyen de 75,8 kg comparativement à un poids de contrôle initial moyen de 69,4 kg, un gain de 6,4 kg (9,2 %). Chez ces participants on observe un gain plus important de masse grasse que de poids total. Ceci signifie que leur masse maigre n’est pas revenue aux niveaux initiaux. Des données de composition corporelle sont disponibles chez 8 participants pour la semaine 58 postrestriction. On observe une stabilisation du poids à des valeurs similaires aux valeurs de poids initiales (69,8 kg semaine 58 vs 68,4 kg prérestriction), mais une tendance vers une masse adipeuse légèrement plus importante (13,7 kg semaine 58 vs 12,5 kg prérestriction). Nous sommes en présence d’une composition corporelle légèrement différente, présentant une masse maigre moindre et une masse grasse légèrement plus importante pour un poids un plus important. Les valeurs que l’on retrouve chez ces participants ne sont pas pour autant problématiques, la masse maigre étant adéquate pour la stature des participants et la masse grasse étant encore à des niveaux associés à un minimum de risque pour la santé selon les critères de Bigaard et coll.⁸. Toutefois, la répétition de ce processus, si les effets sont cumulatifs (ce que nous ne pouvons pas savoir à partir de la Minnesota Experiment), pourrait théoriquement mener à une détérioration progressive de la composition corporelle malgré un poids similaire (masse grasse plus importante, masse maigre moins importante).

Afin d’expliquer ce phénomène, les auteurs de la Minnesota Experiment mentionnent une régulation dysfonctionnelle de l’appétit menant à un état de suralimentation compensatoire lié à la restriction calorique. Aucune mention de l’activité physique pour l’instant ou encore de la condition physique. J’y reviendrai plus loin.

Est-ce que la restriction calorique importante perturbe le métabolisme énergétique ?

Si le métabolisme de repos est temporairement altéré par la restriction calorique et peu importe le niveau de réalimentation, il reprend un rythme normal, ce n’est pas le cas de tous les compartiments de la dépense énergétique.

Étant déjà dans les calculs jusqu’au cou, pourquoi s’arrêter là ! J’ai donc déterminé la dépense énergétique associée à l’activité physique. Pour y arriver, nous devons être en présence d’un poids stable, d’avoir une mesure du métabolisme de repos et d’avoir une mesure soit de la dépense énergétique totale ou des apports énergétiques totaux. Dans le cas présent, nous avons les mesures de poids, de métabolisme de repos et d’apports énergétiques totaux. Les auteurs de l’étude mentionnent que le coût énergétique de la digestion des participants est estimé à 7,5 %, ce qui nous permet d’obtenir la dépense énergétique associée à l’activité physique (en soustrayant des apports énergétiques totaux, le métabolisme de repos et le coût énergétique de la digestion, le reste est presque entièrement lié à l’activité physique).

Je dois mentionner une limite non négligeable à ce calcul lorsque le poids n’est pas stable. Les fluctuations de poids indiquent qu’il y a une perte ou un gain d’énergie dans le système et nous ne pouvons donc pas considérer les apports énergétiques comme étant équivalents à la dépense énergétique totale. Si nous perdons du poids, nous mangeons moins de calories que ce que nous consommons et, inversement, si nous prenons du poids, nous consommons plus de calories que ce que nous dépensons.

Lors de la phase initiale, la stabilité du poids permet d’établir avec une assez grande confiance que les apports énergétiques équivalaient la dépense énergétique. Lors de la phase de restriction calorique, les fluctuations de poids lors des dernières semaines sont relativement faibles (environ 0,425 kg sur 4 semaines), ce qui nous permet également d’avoir une plus grande confiance dans notre calcul.

Lors de la phase de réalimentation contrôlée de 12 semaines, de la semaine R1 à R12, le poids du groupe Z a augmenté en moyenne de 2,3 kg suggérant que les apports énergétiques étaient légèrement supérieurs à la dépense. La dépense énergétique associée à l’activité physique sera donc légèrement surestimée.

Pour la même période, le poids du groupe L a augmenté de 5,2 kg, celui du groupe C de 7,3 kg et celui du groupe T de 8,8 kg. Notre calcul de la dépense énergétique occasionnera alors une surestimation de plus en plus importante de la dépense énergétique associée à l’activité physique proportionnelle au gain de poids (plus de gain, plus de surestimation).

La figure 4 nous présente l’évolution du niveau d’activité physique sur 24 h pour chaque groupe de la Minnesota Expriment. L’effet aigu de la restriction calorique sur le niveau d’activité physique est extrême. En moyenne, on observe une diminution de l’ordre de plus de 1000 kcal/d comparativement à une baisse de 615 kcal/d pour le métabolisme de repos lors de la restriction calorique.

Cette diminution est considérable et perdure différemment selon la réalimentation.

Le groupe Z présente une diminution de 637 kcal/d de son niveau d’activité physique à la fin de la réalimentation contrôlée comparativement aux valeurs initiales. Cette diminution est probablement un peu plus importante à cause du gain de poids observé pendant cette période.

Le groupe L présente une diminution de 371 kcal/d de son niveau d’activité physique à la fin de la réalimentation contrôlée comparativement aux valeurs initiales. Cette diminution est probablement plus importante à cause du gain de poids observé pendant cette période.

Le groupe C présente une diminution de 94 kcal/d de son niveau d’activité physique à la fin de la réalimentation contrôlée comparativement aux valeurs initiales. Cette diminution est probablement plus importante à cause du gain de poids observé pendant cette période.

Le groupe T, celui bénéficiant de la réalimentation la plus calorique, voit sa dépense énergétique associée à l’activité physique augmenter de 57 kcal/d à la fin de la période de réalimentation comparativement aux valeurs initiales. Bien que les valeurs calculées de dépense énergétique associée à l’activité aient augmenté selon nos calculs pour les le groupe T, le niveau d’activité physique de ce groupe est presque assurément plus bas qu’au début de l’étude. Le gain de poids pour ce groupe fait en sorte que nous sommes en présence d’une surestimation potentiellement assez importante des calories dépensées pour l’activité physique.

Sans trop nous tromper, nous pouvons assumer que le niveau d’activité physique des participants est plus faible à la fin de la période de réalimentation de 12 semaines que lors de la période initiale de contrôle précédant la restriction calorique.

Sixième constat issu de cette étude : La restriction calorique réduit considérablement la dépense énergétique associée à l’activité physique et la réalimentation permet difficilement de récupérer les niveaux d’activité initiaux.

Qu’est-ce qui peut causer une réduction aussi importante de l’activité physique ?

Les données portant sur les capacités physiques nous fournissent des pistes intéressantes permettant d’expliquer le déclin marqué de la dépense énergétique associée à l’activité physique lors d’une restriction calorique importante.

Lors de la Minnesota Experiment, les participants ont eu à compléter différents tests physiques. Afin de mesurer la capacité aérobie, les participants ont complété un test de course de 5 minutes où ils devaient courir le plus rapidement possible sans arrêt pour un maximum de 5 minutes (le temps de course en secondes était compilé). Un autre test, le Harvard Fit Test évaluer également la capacité aérobie ainsi que la récupération lors d’un effort sur des marches d’escalier. La force musculaire a été déterminée à l’aide d’un test de force de préhension et d’un test d’extension du dos (soulevé de terre) sur dynamomètre, ces tests permettant d’évaluer la force des membres supérieurs et inférieurs.

Les figures 5 et 6 présentent l’évolution de la capacité aérobie pour chacun des groupes.

La capacité aérobie est affectée de façon significative à la suite de la restriction calorique de 24 semaines. En moyenne, on observe une diminution de 70-80 % de cette dernière pour l’ensemble des groupes. À la suite de douze semaines de réalimentation contrôlée, la diminution de la capacité aérobie persiste pour les quatre groupes. Une diminution de ~40-50 % de la capacité aérobie persiste. Les groupes ayant reçu un peu plus de calories semblent légèrement mieux récupérer, sans toutefois d’approcher de la capacité aérobie initiale. Le groupe bénéficiant des apports de réalimentation les plus faibles (groupe Z) présente les valeurs de capacité aérobie les plus faibles parmi les quatre groupes à la fin de la réalimentation contrôlée.

Les figures 7 et 8 présentent les résultats obtenus lors des tests de force de préhension et d’extension. On observe une diminution importante de la force musculaire à la fin de la période de restriction calorique, en moyenne les groupes ayant perdu ~30 % de force pour les membres supérieurs et inférieurs. Après 12 semaines de réalimentation, la force musculaire des membres supérieurs est en moyenne 19 % sous la valeur initiale et la force musculaire des membres inférieurs à 11 % sous la valeur initiale. Encore une fois, l’ampleur de la réalimentation joue un faible rôle dans la récupération de la force.

Ces résultats soulignent l’ampleur de l’impact d’une restriction calorique sur les capacités physiques et un retour à une alimentation plus convenable pendant 12 semaines ne permet pas de retrouver la condition physique initiale.

Les auteurs de la Minnesota Experiment rapportent des commentaires des participants concernant leur condition physique. Dans l’ensemble, ils rapportent une fatigue, une faiblesse et une faible capacité à soutenir les efforts du quotidien. Ils mentionnent également avoir une capacité limitée à rester de bout et doivent fréquemment s’asseoir.

Cette perte de capacité fonctionnelle n’est pas étrangère à la diminution des niveaux d’activité physique au quotidien se traduisant par une baisse importante de la dépense énergétique totale.

Septième constat issu de l’étude : La restriction calorique a un effet significatif sur la condition physique et limite la capacité fonctionnelle, réduisant la capacité des individus à être physiquement actifs.

Les conséquences de ce septième constat sont importantes. En présence d’une capacité physique diminuée, les personnes devront néanmoins vivre leur quotidien. Ils devront mettre en place des adaptations à leur mode de vie afin de réussir à naviguer à travers leur journée. Ces stratégies permettront de réduire les efforts requis pour le quotidien. Cette réduction se transpose également vers une diminution de la sollicitation des capacités d’un individu. Par exemple, une adaptation pourrait être de ne plus utiliser les escaliers et de prendre l’ascenseur pour aller au travail. Ceci diminue le niveau de sollicitation des capacités physiques et pourrait réduire davantage les capacités (on en fait moins, on devient moins capable d’en faire).

Ce cercle vicieux est, selon moi, beaucoup plus dommageable pour la santé physique et mentale des participants que les changements de composition corporelle observés. Surtout dans l’environnement actuel où les options facilitatrices du quotidien abondent. Nous sommes presque toujours en présence d’options plus faciles et moins énergivores pour réussir à compléter nos journées.

Que diriez-vous de résumer un peu tout ça ? Donc, à partir de l’étude de la Minnesota Experiment et de celle portant sur l’émission The Biggest Loser :

1. La fameuse étude sur la famine n’était pas si pire que ça et ne démontre pas la présence d’une adaptation chronique du métabolisme de repos à la suite d’une restriction calorique prolongée. Le métabolisme de repos des participants était ben correct à la fin de la période de réalimentation.
2. Les participants à cette étude ont perdu plus de masse maigre (-3,2 kg) que de masse grasse (+3,8 kg) à la toute fin des trois phases principales (pré-famine-réalimentation)
3. Les résultats de l’étude sur les participants de l’émission du Biggest Loser sont questionnables, principalement à cause de la méthodologie apparemment fautive pour déterminer les valeurs prédites de métabolisme de repos. Leur article permet difficile de confirmer l’existence d’un effet chronique de la restriction calorique sur le métabolisme de repos.
4. Quand nous sommes en présence d’un déficit énergétique, nous perdons du poids. Dans l’étude Minnesota Experiment, le déficit important (potentiellement plus de 1500 kcal par jour au début du processus de perte de poids), entraîne une altération de la composition corporelle en favorisant une masse maigre moins importante.
5. Quand nous sommes en présence d’un surplus énergétique après une restriction calorique, nous reprenons du poids. Les gains sont répartis en masse grasse et en masse maigre, sans toutefois systématiquement reprendre plus de poids qu’avant. Cependant, le regain de poids semble plus important pour la masse grasse que pour la masse maigre entraînant une composition corporelle moins favorable.
6. La plus grande perturbation du métabolisme énergétique se situe au niveau de l’activité physique qui est sévèrement affectée par la restriction calorique et qui revient difficilement aux niveaux initiaux.
7. La réduction de l’activité physique pourrait être en partie causée par les effets de la restriction calorique sur la condition physique et, indirectement, favoriser l’adoption d’un mode de vie plus sédentaire.

Références

1. Keys A, BroŽEk J, Henschel A, et al. The Biology of Human Starvation Volume I: University of Minnesota Press 1950.
2. Keys A, BroŽEk J, Henschel A, et al. The Biology of Human Starvation Volume II: University of Minnesota Press 1950.
3. Fothergill E, Guo J, Howard L, et al. Persistent metabolic adaptation 6 years after “The Biggest Loser” competition. Obesity. 2016;24(8):1612-1619.
4. Hall KD. Energy compensation and metabolic adaptation: “The Biggest Loser” study reinterpreted. Obesity. 2022;30(1):11-13.
5. Benedict FG, Miles WR, Roth P, Monmouth Smith H. Human Vitality and Efficiency Under Prlonged Restricted Diet: Carnegie Institution pf Washington 1919.
6. Kinney JM, Tucker HN. Energy Metabolism: Tissue Determinants and Cellular Corollaries: Raven 1991.
7. Westerterp KR. Control of energy expenditure in humans. European Journal of Clinical Nutrition. 2017;71(3):340-344.
8. Bigaard J, Frederiksen K, Tjonneland A, et al. Body fat and fat-free mass and all-cause mortality. Obesity research. 2004;12(7):1042-1049.