Apport en protéines et réduction des pas chez les personnes âgées (DRI)

Le déclin de la masse musculaire squelettique lié à l'âge, appelé sarcopénie, est associé à une foule d'états pathologiques métaboliques, y compris, mais sans s'y limiter, le cancer, les accidents vasculaires cérébraux, les maladies microvasculaires, le diabète de type 2, la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer. De plus, le déclin de la masse musculaire squelettique s'accompagne également d'une réduction encore plus rapide de la force musculaire squelettique, connue sous le nom de dynapénie, qui est une prédisposition au handicap et aux chutes.

La sarcopénie commence dans la 5e décennie de la vie et se poursuit, du moins sur la base d'estimations dérivées de la population, avec une perte d'environ 0,8 % par an, les pertes de force étant plus importantes et plus variables à 2-5 % par an après l'âge de 50 ans. Cependant, ces taux de perte musculaire et de force ne sont pas linéaires. Au contraire, la baisse constante de la perte de masse musculaire est ponctuée de courtes périodes d'inutilisation musculaire, qui accélèrent la force et la perte musculaire et dont les personnes âgées, par rapport aux plus jeunes, ont du mal à se remettre. Il a été démontré que ces périodes aiguës d'inactivité musculaire entraînent une diminution accélérée transitoire de la force et de la masse musculaire squelettique, accélérant efficacement la sarcopénie. Ces épisodes d'inactivité musculaire se manifestent dans diverses circonstances telles que l'hospitalisation nécessitant un alitement de courte durée, l'immobilisation des membres due à une fracture ou à une intervention chirurgicale et des périodes de convalescence inactive suite à des maladies. Par exemple, la grippe est la deuxième cause la plus fréquente d'hospitalisation de courte durée chez les personnes de 65 ans avec une durée moyenne d'hospitalisation de 3 à 4 jours au cours de laquelle se produit une désuétude musculaire importante. De plus, de nombreuses interventions chirurgicales chez les personnes âgées (par exemple, une cholécystectomie) sont suivies d'un séjour à l'hôpital d'une durée moyenne de 3 jours avec une période de récupération de 6 à 9 jours, ou d'une moyenne d'environ 10 jours de convalescence et d'une activité minimale avant un retour à une activité normale. Étant donné que la force physique est un prédicteur de la mortalité toutes causes confondues, les stratégies qui empêchent le déclin ou améliorent la récupération de la force musculaire squelettique et de la masse fonctionnelle après des périodes d'inactivité chez les personnes âgées sont essentielles.

Les données de notre laboratoire et d'autres ont montré qu'une déambulation réduite (c'est-à-dire des pas quotidiens réduits), un modèle d'état de désuétude musculaire remarquablement courant mais apparemment bénin, entraîne une perte significative de muscle squelettique chez les individus jeunes et plus âgés. Les chercheurs proposent qu'une période d'inactivité induite par la réduction des étapes fournit un excellent modèle permettant d'étudier la dynapénie et l'atrophie induites par l'inactivité. Chez les personnes âgées, il a été démontré que 2 semaines d'activité réduite diminuent la masse maigre des jambes de 3,9 % et augmentent le tissu adipeux du tronc de 7,3 %. Fait intéressant, d'autres ont démontré que les personnes âgées perdent la même quantité de muscle avec seulement 10 jours d'alitement par rapport à celle perdue avec 28 jours d'alitement chez les jeunes. Au cours de la même période de 10 jours, il y a une perte choquante de force, de puissance et de capacité aérobie des membres inférieurs, ainsi qu'une réduction de l'activité physique. Ces données montrent à quel point les personnes âgées sont sensibles à des périodes d'inactivité, même de courte durée. Différents résultats ont été observés par Suetta et al, qui ont rapporté, en réponse à 14 jours de plâtre de jambe, une diminution de 8,9 % et de 5,2 % du volume du muscle quadriceps fémoral chez les jeunes (n = 9) et les hommes âgés (n = 9), respectivement. . Ce qu'il faut comprendre, cependant, c'est que les sujets plus âgés avaient un volume musculaire inférieur de 11 % avant l'immobilisation (c'est-à-dire la sarcopénie), de sorte que la perte de masse musculaire peut avoir des conséquences encore plus graves pour les sujets plus âgés. Plus important encore, les hommes plus âgés ont montré une récupération de seulement 63 % de leur masse musculaire et ~ 78 % de leur force avec 4 semaines d'entraînement intensif en résistance (ce qui n'est pas une rééducation standard), contre une récupération complète chez les jeunes hommes. Les enquêteurs disposent également de données préliminaires qui montrent que 2 semaines de réduction des pas entraînent une baisse significative de la force musculaire squelettique chez les hommes âgés.

Une stratégie potentielle pour atténuer l'atrophie musculaire induite par la désuétude qui se produit pendant l'inactivité physique serait d'augmenter l'apport en protéines alimentaires. En effet, certaines études montrent que l'ingestion de fortes doses d'acides aminés ralentit le taux d'amyotrophie pendant l'alitement. Cependant, plus récemment, Dirks et al ont rapporté que l'augmentation de l'apport en protéines de 1,1 g/kg/j à 1,6 g/kg/j, en utilisant un supplément de 20 g de protéines deux fois par jour, n'avait aucun impact sur l'amyotrophie des muscles squelettiques pendant les 5 jours d'immobilisation. au moyen d'un plâtre de jambe complet. L'absence de concordance entre les études a été mise en évidence comme étant liée à des différences d'apport en protéines entre les groupes témoins. En effet, dans les études qui ont montré une atténuation de la perte de masse musculaire pendant le repos au lit, les groupes témoins consommaient des protéines à un taux ne dépassant pas 0,8 g/kg/j alors que dans cette dernière étude, les participants du groupe témoin consommaient 1,1 g/kg /d et il est également supposé que la dose de protéines utilisée par Dirks et al était sous-optimale puisque nos travaux montrent que des doses plus élevées de protéines de lactosérum sont nécessaires aux hommes plus âgés pour stimuler de manière optimale la synthèse des protéines. Les chercheurs ont récemment montré, à l'aide d'une analyse rétrospective groupée des taux de synthèse des protéines musculaires, que les hommes plus âgés avaient un besoin en protéines par repas plus élevé pour stimuler de manière optimale la synthèse des protéines. Fait important, ce travail a également montré qu'avec une dose suffisamment élevée de protéines de lactosérum (~ 30 g), les hommes plus âgés avaient des taux de synthèse des protéines musculaires similaires à ceux des hommes jeunes. Ainsi, bien qu'il soit apprécié que la consommation deux fois par jour d'un supplément de 30 g augmenterait considérablement l'apport en protéines, cet apport serait toujours bien dans les plages de distribution acceptables des macronutriments et approprié pour les personnes âgées inactives et hypoénergétiques. De plus, l'étude de Dirks et al a été menée dans un cadre de « vie libre » en ce qui concerne l'alimentation. Les chercheurs proposent que pendant les périodes d'hospitalisation et de convalescence, les personnes âgées connaissent souvent un déficit énergétique et sont sous-alimentées, notamment en ce qui concerne l'apport en protéines . En effet, une étude portant sur 102 patients hospitalisés a démontré que 21% ne consommaient que 50% de leurs besoins énergétiques quotidiens et cette dénutrition était associée à une incidence plus élevée de mortalité hospitalière et à 90j post-sortie. Des conclusions similaires ont été corroborées par d'autres rapports qui montrent également que la sous-nutrition est largement due à un apport protéique insuffisant. Ce dernier point est très pertinent pour notre application car pendant les périodes de déficit énergétique, jusqu'à 25% de la perte de masse corporelle peut être expliquée par des pertes de masse maigre. L'ensemble de ces données montre que les périodes d'inactivité musculaire s'accompagnent souvent de périodes de déficit énergétique chez les personnes âgées. Cette situation est également très susceptible d'être le cas pendant, par exemple, l'hiver dans les régions du nord du Canada et des États-Unis, lorsque les personnes âgées, en particulier celles qui vivent dans des ménages à occupation simple, peuvent être confinées à la maison et ainsi réduire considérablement leurs niveaux d'activité et sont moins susceptibles de marcher jusqu'aux points de vente.

La base mécaniste de la perte de masse et de fonction musculaire squelettique liée à l'âge Les pertes de masse musculaire squelettique sont sous-tendues par un déséquilibre entre les taux de synthèse des protéines musculaires (MPS) et de dégradation des protéines musculaires (MPB). Chez les humains en bonne santé, on sait que le changement du taux de MPS en réponse à l'activité contractile et à l'alimentation en protéines est le principal locus de contrôle de la masse musculaire humaine. À cet égard, les chercheurs ont récemment montré que la MPS postprandiale en réponse à l'ingestion de protéines est réduite d'environ ~ 20 % après 14 jours de réduction de pas chez les hommes et les femmes plus âgés, et cette réduction de la MPS postprandiale - appelée "résistance anabolique" - était associée avec une perte d'environ 3,9 % de la masse des jambes sans graisse sur la période de 14 jours. Ainsi, il est proposé que la sensibilité anabolique réduite à l'ingestion de protéines soit principalement responsable de l'atrophie par inutilisation des muscles squelettiques chez l'homme. Pertinents pour le cadre de l'hospitalisation, les déficits énergétiques à court terme réduisent également la MPS postprandiale chez les jeunes et les chercheurs disposent de données préliminaires pour montrer que 14 jours d'un régime hypoénergétique contrôlé réduit également la MPS d'environ ~ 9 % chez les hommes et les femmes d'âge moyen. Il apparaît donc qu'une déambulation réduite et un état de restriction énergétique ont indépendamment (et peut-être de manière synergique) un impact délétère sur la MPS en réponse à l'ingestion de protéines, ce qui peut expliquer les pertes rapides et ponctuelles de masse et de force musculaires squelettiques qui peuvent survenir avec l'âge. . Notre laboratoire a publié des données pour montrer qu'une consommation accrue de produits laitiers et de protéines pendant le régime et la perte de poids induite par l'exercice entraîne un gain de masse maigre tout en favorisant simultanément la perte de masse grasse chez les femmes en surpoids et préménopausées. Pourtant, la manière dont l'augmentation de l'apport en protéines alimentaires à base de produits laitiers pendant et pendant la récupération d'une période de réduction combinée de la marche et d'un régime hypoénergétique influence l'anabolisme musculaire chez les hommes et les femmes âgés reste inconnue. Une autre caractéristique distinctive du métabolisme des protéines avec le vieillissement est que, bien qu'il n'y ait pas de différences apparentes dans le renouvellement des protéines entre les jeunes hommes et femmes en bonne santé, les femmes plus âgées présentent des taux élevés de MPS au repos par rapport aux hommes plus âgés (> 70 ans), mais sont moins sensibles aux effets anabolisants de alimentation protéinée et exercice. L'implication de ce phénomène est que les femmes âgées peuvent être encore plus exposées au risque d'amyotrophie pendant les périodes d'inactivité physique et d'apport protéique sous-optimal par rapport aux hommes.

Bon nombre des études susmentionnées qui ont évalué les changements aigus des taux de MPS en réponse à l'apport en protéines l'ont fait en infusant un traceur d'acides aminés marqué et en calculant l'incorporation de ce traceur dans le muscle squelettique sur une période de plusieurs heures (pour une discussion approfondie, voir). Bien que cette approche fournisse des informations importantes, en particulier lorsqu'elle est associée à des mesures quantitatives des modifications de la masse musculaire telles qu'une IRM, l'évaluation de la MPS mesurée par perfusion de traceur est limitée à environ 5 à 6 heures. Des développements plus récents de techniques analytiques ont permis l'utilisation d'une méthodologie de l'eau deutérée qui permet l'évaluation du MPS avec des périodes d'incorporation beaucoup plus longues, c'est-à-dire de quelques jours à quelques semaines. En effet, cette méthode a été validée récemment et son utilisation intéresse maintenant de nombreux chercheurs. Cependant, seuls quelques laboratoires ont démontré leur capacité à effectuer cette mesure avec compétence. En fait, les chercheurs ont récemment mené deux études en utilisant cette méthodologie, et les valeurs MPS qui ont été obtenues sont tout à fait cohérentes avec les rapports publiés. Il est proposé que l'utilisation de la méthodologie de l'eau deutérée, qui permet de mesurer le MPS dans une situation de vie libre et intègre toutes les mesures alimentaires et d'activité, serait une avancée substantielle dans la détermination des mécanismes sous-tendant la perte de protéines musculaires induite par la désuétude. Ainsi, les chercheurs visent à s'appuyer sur ces résultats en utilisant la méthodologie de l'eau deutérée pour étudier comment l'augmentation de l'apport en protéines alimentaires pendant et lors de la récupération après une période de réduction combinée de la marche et du déficit énergétique influence les taux à long terme de MPS chez les hommes plus âgés. et les femmes.

Les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la MPS en réponse à la stimulation sont complexes, multifactoriels et restent largement méconnus. Cependant, ce que l'on sait, c'est que les protéines contenues dans l'axe de signalisation Akt-mTORC1-p70S6K1 semblent essentielles. Dans une étude menée par les chercheurs impliquant des étapes réduites, il a démontré une réduction de la phosphorylation d'Akt ainsi qu'une réduction d'environ 12% de la sensibilité à l'insuline. Ainsi, les chercheurs proposent d'examiner comment le contenu des protéines contenues dans l'axe de signalisation Akt-mTORC1-p70S6K1 change au cours de notre intervention. Les enquêteurs examineront également les changements dans le rapport ADN-protéine (un indicateur de la taille des cellules) ainsi que l'expression de l'ARNm de la myogénine, MAFBx et MuRF1, dont certains se sont avérés changer en réponse à une période d'atrophie par inutilisation, en utilisant Pcr en temps réel. Ainsi, notre analyse moléculaire couplée à l'utilisation de la méthodologie de l'eau deutérée et d'un modèle réel d'atrophie par inutilisation et de bilan énergétique négatif, fournit une approche clinique basée sur les mécanismes pour étudier l'impact de l'augmentation de l'apport en protéines sur la myopénie liée à l'âge et dynapénie.

Les chercheurs ont précédemment montré que 14 jours de pas réduits induisaient une réduction de la MPS postprandiale d'environ ~ 20 % chez les hommes et les femmes plus âgés, et cette réduction de la MPS postprandiale était associée à une perte de ~ 3,9 % de la masse des jambes sans graisse. Il a été démontré qu'une consommation accrue de produits laitiers et de protéines pendant le régime et la perte de poids induite par l'exercice entraîne un gain de masse maigre tout en favorisant simultanément la perte de masse grasse chez les femmes en surpoids et préménopausées. S'appuyant sur ces découvertes, les chercheurs ont récemment généré des données pilotes pour montrer que 14 jours de réduction de pas entraînent une diminution significative de la force musculaire. De plus, il a montré une réduction d'environ 18 % de la MPS postprandiale en réponse à 3 portions distinctes de 25 g de protéines de lactosérum sur une période de 11 h après 14 jours de restriction énergétique légère (-300 kcal) chez des hommes âgés en bonne santé (~ 65 ans). De plus, les investigateurs disposent de données préliminaires pour montrer que 14 j d'un régime hypoénergétique (-750 kcal/j) induit une diminution significative de 9 % de la MPS postprandiale chez les hommes et les femmes obèses, en surpoids âgés de 35 à 65 ans. Enfin, les enquêteurs viennent de terminer avec succès un essai humain complexe chez des hommes plus âgés (65-75 ans) qui ont effectué une seule séance d'exercice de résistance ; un exercice d'intervalle à haute intensité ou un exercice aérobique traditionnel de faible intensité visant à utiliser la méthodologie du traceur D2O pour évaluer directement la MPS sur une période de 24h et 48h. Ces valeurs MPS sont entièrement cohérentes avec les données publiées précédemment.