Intervention en activité physique chez les enfants et les adolescents en surpoids/obèses : entraînement en endurance et/ou en résistance ?

Cet article est disponible en English

Traduction par D Thivel

Auteur(s):

Julien Aucouturier Julien Aucouturier
Université Droit et Santé Lille 2, EA 4488 “Activité Physique, Muscle, Santé”,
Faculté des Sciences du Sport et de l’Education Physique, 59790 Ronchin, France
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David Thivel David Thivel
Université Clermont Auvergne, EA 3533, Laboratoire des Adaptations Métaboliques
à l’Exercice en conditions Physiologiques et Pathologiques (AME2P), BP 80026,
F-63171 Aubière cedex, France
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Introduction

L’obésité infantile et ses complications métaboliques sont associées à une activité physique insuffisante, à une sédentarité excessive ainsi qu’à de mauvaises habitudes alimentaires, tous ces facteurs constituant un mode de vie délétère1, 2. Les programmes de prévention primaire promeuvent les bienfaits de l’activité physique régulière et de saines habitudes alimentaires. Des interventions éducatives en milieu scolaire plébiscitent un mode de vie sain, la plupart du temps associé à des séances d’activité physique (au moins deux fois par semaine) 3, 4. Ces interventions ciblant la population générale constituent une prévention efficace de l’accumulation excessive de graisse corporelle et améliorent la condition physique chez les enfants et les adolescents 3, 4.

Cependant, les jeunes souffrant d’obésité ont souvent besoin de programmes plus structurés. La plupart des études ont jusqu’à présent suggéré que l’augmentation du niveau d’activité physique combinée à une diminution de l’apport énergétique pouvait améliorer la composition corporelle et la santé en général chez les enfants et les adolescents en surpoids ou obèses 5. Les interventions en activité physique reposaient principalement et jusqu’à une période récente sur des exercices d’endurance, combinés ou non à des interventions alimentaires. L’entraînement en résistance n’a gagné en intérêt que récemment.

L’exercice en endurance ou exercice aérobie, correspond à un effort prolongé, réalisé à une intensité faible à modérée et s’appuyant principalement sur le métabolisme aérobie 6.

L’exercice en résistance implique la force musculaire et se compose principalement d’exercices isométriques, isotoniques ou isocinétiques. L’entraînement en résistance est conçu pour permettre une plus grande opposition afin de développer la force musculaire et l’endurance anaérobie. L’exercice en résistance a longtemps été proscrit chez les enfants et les adolescents, en raison d’un risque supposé accru de blessures musculo-squelettiques ou d’effets négatifs sur le processus de maturation de par les contraintes mécaniques induites. Dans le cas de l’obésité, l’entraînement en résistance n’était pas conseillé compte tenu de la faible dépense énergétique qui en résulte et donc du peu d’effet sur l’adiposité 7.

De nombreuses études récentes ont montré que l’entraînement en résistance pouvait être réalisé en toute sécurité et de façon bénéfique pour les jeunes obèses lorsqu’ils sont encadrés correctement et avec prudence par des professionnels, selon les directives établies 8-10. Puisqu’il est particulièrement difficile pour les jeunes obèses d’effectuer une activité physique 11, il est nécessaire de mettre au point une prescription d’exercice favorisant leur adhésion, l’entraînement en résistance pouvant alors prouver son efficacité. Le but de ce chapitre est de fournir un aperçu des connaissances actuelles sur l’efficacité de l’endurance et / ou des exercices en résistance dans le but de perdre du poids chez les enfants et les adolescents en surpoids et obèses.

 

Des interventions en endurance ou en résistance ?

L’Organisation Mondiale de la Santé recommande actuellement au moins 60 minutes d’activité physique modérée à vigoureuse, avec des exercices qui renforcent les muscles et les os au moins 3 jours par semaine, de nombreuses études utilisent ce type de programmes avec des volumes d’exercice similaires. Les programmes d’exercices aérobies structurés avec des séances de 3 à 5 fois par semaine, d’intensité modérée jusqu’à 60 minutes, sont les interventions de perte de poids les plus couramment mises en œuvre chez les enfants et les adolescents 12, 13. Elles se sont révélées efficaces pour améliorer à court terme l’indice de masse corporelle (IMC), la masse grasse (MG), la pression artérielle (PA) ou encore la concentration plasmatique en triglycérides 14.

L’entraînement aérobie est habituellement proposé aux jeunes obèses mais leur faible compliance à ce type d’exercice demeure une limitation importante 15. La pénibilité moins importante de l’exercice en résistance peut offrir une forme mieux acceptée d’activité physique chez ces enfants et adolescents 16. En effet, les exercices d’endurance ne sont souvent pas bien tolérés dans cette population en raison de la masse corporelle supplémentaire à mobiliser par rapport à leurs pairs de poids normal 17. Comme décrit par McGuigan et al., les programmes d’exercices aérobies peuvent ne pas être bien tolérés par les personnes obèses / en surpoids en raison de leur poids corporel important qui augmente l’intensité des activités à poids porté, exacerbe la perception de la difficulté et ainsi favorise l’abandon de l’effort 18.

De plus, le faible niveau de condition physique aérobie des jeunes obèses 19 limite l’intensité de l’exercice d’endurance, contrairement aux exercices de résistance pour lesquels leur masse musculaire élevée constitue un avantage plutôt qu’un inconvénient 20. L’entraînement en résistance peut donc représenter une bonne option pour améliorer leur adhésion à l’activité physique 16. Cet entraînement a longtemps été évité chez les enfants et les adolescents par crainte de blessures musculo-squelettiques 21. Il est maintenant clair qu’ils peuvent le réaliser en toute sécurité 22, 24, d’où un intérêt croissant pour ce type d’exercice chez les jeunes obèses 16, 25-28.

Les enfants et adolescents obèses sont fréquemment présentés comme ayant une masse musculaire plus élevée que leurs homologues de poids normaux, et par conséquent, comme capables de meilleures performances lors d’exercices impliquant force et puissance. Ils peuvent ainsi adhérer davantage aux programmes d’exercices en résistance, avec pour conséquence des effets favorables sur la confiance et l’estime de soi16. Les avantages de ce type d’exercice, un programme d’intensité modérée et de résistance progressive de 10 semaines (avec un suivi d’un an) chez les enfants obèses âgés de 7 à 12 ans se sont révélés comparables à ceux observés chez des adultes 26. Bien que l’entraînement en résistance puisse offrir une excellente alternative pour augmenter le taux d’adhérence aux programmes d’exercices, ses effets exacts sur la composition corporelle, la condition physique et l’état métabolique des enfants et des adolescents obèses restent à clarifier et à comparer à ceux induits par l’entraînement en endurance.

 

Effets sur la composition corporelle

De nombreux travaux attestent que l’entraînement en endurance permet une réduction du poids corporel, de l’IMC, du tour de taille et de la MG chez les enfants et adolescents obèses 29-34. Les intensités favorisant l’oxydation des graisses sont mises en exergue pour diminuer le stockage des lipides et augmenter la perte de MG. Fondée sur le modèle du Fatmax ou du Lipox max (voir encadré 2) proposé par Brooks et Mercier 35, l’efficacité de l’entraînement au Lipox max a été testée chez les jeunes obèses 29. Des résultats favorables ont été observés sur le poids corporel et la composition corporelle : un entraînement aérobie de 2 mois (45 minutes par jour) au Lipox max (individuellement calibré) combiné à un régime hypocalorique de -300 kcal s’est montré efficace pour améliorer l’intensité du Lipox max de 12,5% et le cross-over de 17% (voir encadré 2) 29.

Ces résultats mettent en évidence la pertinence de telles interventions pour améliorer la capacité d’oxydation des graisses pendant l’exercice chez les jeunes obèses. Ben Ounis et al. ont également souligné une capacité accrue à oxyder les graisse lors de l’exercice chez les enfants obèses, après une intervention de 2 mois fixée au Lipox max avec 90 minutes d’exercice par jour, 4 jours par semaine 34. Dernièrement, Lee et al. ont comparé l’effet sur l’adiposité d’un programme d’activité physique de 3 mois composé d’exercices aérobies ou d’exercices de résistance, 180 minutes par semaine, chez des filles de 12 à 18 ans. Ces auteurs ont montré que malgré l’absence de perte de masse corporelle dans les deux groupes, le programme d’endurance a induit en soi une diminution significative du tissu adipeux viscéral (-15,68 ± 7,64 cm²) et des lipides intra-hépatiques (-1,70 ± 0,74%) 36.

En revanche, la MG, le tissu adipeux intramusculaire et viscéral ainsi que les lipides intrahépatiques n’ont diminué que de façon non significative avec l’entraînement en résistance 36. Après un programme en résistance de 12 semaines (2 séances d’une heure par semaine), Van der Heijden et al. ont rapporté une augmentation du poids corporel chez des adolescentes en surpoids/obèses de 15 ans mais 80% de cette augmentation était due à une augmentation de la masse maigre (MM) (de 55,7 à 57,9 kg) 37, confirmant ainsi les résultats précédents qui montraient une augmentation de la MM après un entraînement en résistance de 6 semaines chez les enfants obèses 28. Van der Heijden et al. n’ont pas observé de diminution de la graisse viscérale, hépatique ni intramyocellulaire 38.

En revanche, avec le même volume d’activité physique, mais avec un seul exercice aérobie, les MG totales, viscérales et hépatiques ont diminué de façon significative et la sensibilité à l’insuline périphérique et hépatique a augmenté 37,39. Sur la base de programmes de durée similaire, Van der Heijden et ses collègues ont montré qu’une séance aérobie par semaine n’affecte pas la teneur en lipides intramusculaires alors que la quantité de lipides hépatiques a diminué de 8,9 ± 3,2 à 5,6 ± 1,8% et la graisse viscérale de 54,7 ± 6,0 à 49,6 ± 5,5 cm² 37.

Sgro et al. ont exploré l’effet de la durée de l’entraînement en résistance sur la composition corporelle chez des enfants de 7 à 12 ans, s’entraînant 3 fois par semaine, pendant 8, 16 ou 24 semaines. Leur composition corporelle après 8 semaines de programme est améliorée avec une réduction de 5 à 7% de la graisse corporelle et de 8,1% après 16 semaines d’intervention 17. Les résultats précédents montrant une amélioration significative de la composition corporelle par 8 semaines de programme en résistance (3 séances par semaine) sont ainsi confirmés18. De même, 8 semaines d’entraînement en résistance (3 jours par semaine) montrent une réduction de la MG chez les enfants en surpoids et obèses 18, 25. D’autres auteurs rapportent des résultats légèrement différents chez les enfants prépubères après 12 semaines d’entraînement en résistance à intensité modérée (2 séances de 75 min / semaine) : le poids corporel, la MM et l’IMC ont augmenté, sans modification du pourcentage de MG 40.

Sur la base d’une analyse systématique, Dietz et al. soulignent que l’entraînement en résistance chez les jeunes obèses est associé à une augmentation de l’IMC et du poids corporel, sans aucune modification de la MG totale 20. Treuth et al. ont même observé une augmentation de la MG après une intervention en résistance mais c’est à notre connaissance le seul travail ayant observé de tels résultats 27. Au regard des données disponibles, l’entraînement en résistance ne favorise une diminution de la MG qu’en association à une restriction énergétique 7,16,28. Alors que les restrictions alimentaires font partie des stratégies de perte de poids chez les enfants et les adolescents en surpoids et obèses, les programmes axés sur la résistance offrent une excellente possibilité de contrecarrer la réduction du métabolisme de base et de la MM, associées à la perte de poids ainsi induite 5. En plus de ses effets sur la MG et la MM, l’exercice de résistance a également des effets bénéfiques sur l’os 41,42. Une augmentation du contenu minéral osseux a été observée après un entraînement en résistance de 6 semaines avec des exercices effectués à 70-85% de la Répétition Maximale (RM) des individus, alors que le pourcentage de MG restait inchangé 43.

Plusieurs études récentes ont comparé l’effet de l’entraînement aérobie seul à des programmes combinant des exercices d’endurance et de résistance. Campos et al. ont demandé à 42 adolescents obèses de suivre un programme de perte de poids avec suivi psychologique, restriction alimentaire et soit des exercices d’endurance, soit une combinaison d’exercices de résistance et d’endurance. Bien que les deux programmes aient entraîné une diminution de l’IMC, de la graisse viscérale et sous-cutanée, de la concentration d’insuline à jeun et de l’indice de résistance à l’insuline (indice HOMA), seule la combinaison d’exercices aérobies et de résistance a permis d’améliorer le contenu minéral osseux, la concentration en adiponectine et la MM 44. Selon ces auteurs, la combinaison des deux modalités (endurance et résistance) joue un rôle protecteur pour l’os, combiné à l’amélioration des productions d’adipokines, réduisant l’état inflammatoire induit par l’excès d’adiposité 44.

Bien que l’entraînement en résistance contribue à l’augmentation de la masse musculaire, les preuves des effets sur la graisse corporelle restent encore limitées25, 45, alors que la diminution des MG totale et surtout MG centrale sont déterminantes dans l’amélioration de la condition physique et du profil métabolique des jeunes obèses (tableau 1).

Tableau 1. Résumé des effets de programmes d’endurance vs. résistance sur la composition corporelle des enfants et adolescents obèses.

 

Effets sur les aptitudes cardiorespiratoires et musculo-squelettiques

L’aptitude cardiorespiratoire, également appelée aptitude ou capacité aérobie, décrit la capacité des systèmes respiratoires et circulatoires à fonctionner ensemble pour fournir une quantité suffisante d’oxygène afin d’apporter au corps l’énergie nécessaire pour maintenir un exercice dynamique 46. L’entraînement en endurance est considéré comme le plus bénéfique pour le maintien et développement cardio-respiratoire. La condition musculo-squelettique décrit la capacité des systèmes musculaires et squelettiques à soutenir le travail physique sans fatigue excessive 46. L’entraînement en résistance est la forme la plus efficace d’exercice pour améliorer le système musculo-squelettique grâce à l’amélioration de la force musculaire et de la puissance chez les jeunes obèses 47. En bref, l’entraînement en résistance améliore la force et l’hypertrophie musculaire chez les adolescents 48, 49, y compris chez les adolescents obèses 17, 18, 50.

Mc Guigan et al. ont observé une augmentation de la puissance musculaire et de la force musculaire après un entraînement en résistance de 8 semaines composé de 3 séances par semaine chez les jeunes obèses 18. Alberga et al. ont montré qu’un programme de résistance de 12 semaines, avec un nombre élevé de répétitions effectuées à une intensité modérée, à raison de 2 séances de 75 minutes par semaine, a conduit à une amélioration de la force des membres inférieurs et supérieurs 40. Bien que Sgro et al. n’aient pas observé d’amélioration de la condition physique après 8 semaines d’entraînement en résistance (3 fois par semaine), leurs résultats ont montré que 16 ou 24 semaines d’intervention ont pu induire une amélioration significative des capacités anaérobies des enfants (+10,5% minimum, en utilisant un test de saut statique) 17. Selon Van der Heijden et al., un entraînement en résistance de 12 semaines (2x1h / semaine chez les adolescents obèses de 15 ans) favorise un gain de force significatif dans les groupes musculaires inférieurs et supérieurs 37. Cette équipe a rapporté dans une autre étude qu’un entraînement en aérobie de 12 semaines (4x30min / semaine au moins à 70% VO2peak) a permis d’augmenter de 13 ± 2% la condition physique aérobie d’enfants obèses pré-pubères 37.

Alors que Sung et al. ont décrit l’entraînement en résistance comme une alternative sûre et efficace pour induire une perte de poids chez les jeunes afin de réduire la gravité des facteurs de risques cardiorespiratoires associés à l’obésité 7, leur capacité à améliorer les aptitudes cardio-respiratoires est peu documentée. 5, 43, 51, 52. Dans une revue de la littérature, Alberga et al. ont conclu que, pour améliorer la condition cardiorespiratoire des jeunes obèses, les programmes d’exercices doivent inclure l’entraînement aérobie 50.

 

Quid du profil métabolique?

Bien que la perte de MG soit un des objectifs principaux des programmes de prise en charge de l’obésité infantile, il semble aujourd’hui nécessaire de cibler avant tout les complications métaboliques associées à l’excès de poids, variante pédiatrique du syndrome métabolique 1, 2. La littérature actuelle présente surtout des résultats sur l’impact de l’entraînement en endurance sur le profil métabolique des enfants obèses et en surpoids.

Dans une récente revue systématique des effets de l’entraînement sur le profil lipidique chez les jeunes obèses et en surpoids 53 seuls les programmes basés sur un entraînement aérobie montraient une amélioration du profil lipidique, avec des effets modérés sur les lipoprotéines de faible densité transportant le cholestérol (LDL-C) et des effets importants sur les triglycérides (TG), pour une quantité d’exercice moyenne de 3 séances de 60 min par semaine et une intensité maximale de 75% de la fréquence cardiaque maximale. Dans une série d’études basées sur la prescription de l’exercice à l’intensité correspondante au Fatmax (ou Lipoxmax), Ben Ounis et al. ont montré l’effet positif des interventions aérobies sur le HOMA-IR, les TG, les LDL-C et le cholestérol total, sur la concentration en adiponectine, les marqueurs de l’inflammation, le facteur de croissance IGF-1 et sa protéine de liaison IGFBP-3 30-32. L’entraînement aérobie a aussi des effets bénéfiques sur le métabolisme du glucose. Nassis et al. ont montré que 12 semaines d’entraînement aérobie, à raison de 3 séances par semaine, ont permis d’améliorer la sensibilité à l’insuline de filles en surpoids ou obèses âgées de 13.1 ± 1.8 ans54, malgré l’absence de modification significative de la masse corporelle, de la MG totale, des concentrations d’adipokines ou des marqueurs de l’inflammations 54.

Une méta-analyse récente souligne que l’exercice aérobie (pendant au moins 60 minutes trois fois par semaine) est capable de réduire les concentrations de LDL-C et de TG, et que la combinaison d’entraînements aérobies et en résistance offre des avantages supplémentaires, telle l’augmentation du HDL-C 53. Lorsque les exercices en résistance et aérobies sont combinés, les programmes peuvent avoir un effet positif sur le HDL-C si la session dure au moins 60 minutes pour une intensité minimale de 75% des capacités aérobies maximales 53. Suh et al. ont montré que l’entraînement en endurance ou en résistance améliore de la même manière qu’une restriction alimentaire seule, l’indice de sensibilité à l’insuline chez des adolescents asiatiques en surpoids 53, 55. Cependant, chez les adultes, l’entraînement en aérobie améliorerait davantage la sensibilité à l’insuline que l’entraînement en résistance 56, 57. La comparaison d’un entraînement en endurance combiné à un entraînement en résistance, associant des séances de résistance et des séances aérobies pendant 1 an, par rapport à un entraînement en endurance seul, a été effectuée par De Piano et al. Chez les adolescents obèses atteints d’une stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD), ce programme améliorait davantage l’indice HOMA, l’adiponectine et de la leptine et favorisait une diminution plus prononcée de la concentration de mélanine (MCH) que l’endurance seule 58.

L’entraînement en résistance seul s’avère efficace pour réduire la résistance à l’insuline et pour améliorer le contrôle glycémique chez les jeunes obèses 59 indépendamment des changements de poids corporel 59. D’autres auteurs ont rapporté des effets bénéfiques de l’entraînement en résistance, comme la diminution du rythme cardiaque au repos, de la pression artérielle systolique, des concentrations de TG et d’insuline et l’augmentation de celle de HDL-C après un programme en résistance de 6 semaines chez les enfants obèses (3 fois par semaine fixé à 70 à 85% des capacités maximales des enfants) 43. Comme dans le cas de l’entraînement aérobie, l’amélioration de la sensibilité à l’insuline, de la sensibilité hépatique à l’insuline (+ 24 ± 9%) et du contrôle métabolique de la glycogénolyse ne sont pas liées au changement de l’adiposité ou de la quantité de graisse viscérale, hépatique et de lipides intramyocellulaires après un programme en résistance de 12 semaines chez les jeunes obèses 38. Le Tableau 2 résume les effets de deux modalités d’entraînements sur le profil métabolique de jeunes obèses.

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Tableau 2. . Impact des programmes d’endurance versus résistance sur le profil métabolique chez les jeunes obèses.

 

Discussion et recommandations

Il est maintenant établi que l’exercice en résistance peut être inclus dans les programmes de prise en charge de l’obésité chez les enfants et les adolescents. L’Organisation Mondiale de la Santé et de nombreuses organisations nationales et internationales se concentrant sur la condition physique, comme l’ Association Nationale Américaine de Renforcement et de Remise en Condition (NSCA) 60 ou les recommandations américaines en activité physique pour les enfants 61, recommandent l’utilisation de l’entraînement en résistance chez les enfants et les adolescents. Ce type d’exercice devrait impliquer une activité du corps entier et être exécuté à des intensités modérées à sous-maximales de 2 à 3 séries répétées de 8 à 20 fois sur une période d’au moins 8 semaines 10, 20, 21, 62. Avec ce type d’exercice, le niveau de compliance est élevé (environ 84%) et un faible taux de blessures chez les enfants et les adolescents est à déplorer 20. Il convient toutefois de noter qu’un taux de compliance similaire de 80 à 100% peut être atteint par les entraînements aérobies 13.

Les entraînements en endurance et en résistance offrent des effets bénéfiques sur la santé des enfants et des adolescents obèses et en surpoids. En regardant leurs avantages respectifs, nous recommandons une combinaison d’exercices en résistance et aérobie, pour optimiser les effets bénéfiques combinés, plutôt que le travail en résistance ou l’exercice aérobie seul 63. Les praticiens sont encouragés à suivre les recommandations générales classiques pour les exercices prescrits chez les enfants et les adolescents, soit 60 minutes ou plus d’activité physique tous les jours pour l’essentiel à une intensité modérée à vigoureuse, complétées par des séances de travail musculo-squelettique environ 3 fois par semaine.

 

ENCADRE 1

Entraînement en endurance

L’entraînement en endurance (aussi appelé aérobie ou cardio-training) repose sur des programmes d’exercices d’intensité faible à modérée recourant principalement au le métabolisme aérobie. Le terme aérobie signifiant littéralement « vivre dans l’air », on comprend aisément que le travail aérobie repose sur l’utilisation de l’oxygène pour assurer la production nécessaire d’énergie lors de la réalisation d’un exercice, grâce au métabolisme aérobie 64.

Entraînement en résistance

Aussi appelé renforcement musculaire ou musculation, l’entraînement en résistance implique l’utilisation de la force musculaire pour travailler contre une force de résistance ou pour déplacer du poids. Il consiste principalement en des exercices isométriques, isotoniques ou isocinétiques élaborés pour progressivement développer une meilleure résistance ou force, endurance aérobie ainsi que le capital musculaire.

 

ENCADRE 2

Lipox max (ou Fat max)

Le Fatmax ou Lipoxmax représente l’intensité d’exercice à laquelle l’utilisation des lipides est maximale. Chez les enfants et adolescents obèses, il se situe habituellement vers 53.3 ± 12.2% du VO2max 65.

Le “Cross-over point”

Lors d’un exercice incrémental, l’oxydation des hydrates de carbone augmente progressivement alors que celle des lipides décline jusqu’à arriver à un point de croisement où l’oxydation des glucides représente 70% de la fourniture d’énergie alors que celle des lipides couvre les 30% restant. Ce point de croisement est appelé le « cross-over point”. Des études conduites chez des adultes obèses ont montré que le point de cross-over se situe à des intensités plus faibles chez eux que des adultes minces, soulignant une moindre capacité du muscle à utiliser les graisses 66. De nombreuses études ont montré que le point de cross-over peut être déplacé à des intensités supérieures par un entraînement sous-maximal chez de jeunes obèses, témoignant ainsi d’une amélioration de la capacité des muscles à oxyder les lipides 29.

 

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