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Facteurs intervenant dans la détermination du pic maximal de densité osseuse au cours de la croissance chez l'homme
Science & Sports (1993) 8, 33-34
33
© Elsevier, Paris
D~veloppement des m~tabolismes osseux et musculaire
Facteurs intervenant dans la d termination du pic maximal de densit au cours de la croissance chez l ' h o m m e
osseuse
JM R i s t o r i Service de rhumatologie, h6pital Saint-Jacques, 63003 Clermont-Ferrand Cedex, France
Introduction La densit6 osseuse est maximale h la fin de la croissance, de nombreuses &udes ont montr6 l'intervention de deux types de facteurs: des facteurs g6n&iques et des facteurs li6s ~ l'environnement (nutrition, activit6 physique, statut hormonal). La difficult6 des &udes de population &ait li6e ~tl'estimation de la masse osseuse qui n6cessitait des mesures invasives. Depuis une dizaine d'ann6es, se sont popularis6es des techniques non invasives d'absorptiom&rie mono- puls biphonique reproductibles qui ont abouti ~t une meilleure connaissance et rendu possible des &udes longitudinales. Au vu de ces &udes pr61iminaires, les facteurs d&erminant la croissance osseuse, qu'elle soit d'ordre g6n&ique ou li6e ~ l'environnement, ne sont pas ind6pendants les uns des autres, ce qui limite la port6e des corr6lations que l'on peut mettre en 6vidence facteurs apr~s facteurs.
Facteurs g~n~tiques Les mesures de densit6 osseuse sur des populations d'origine diff6rente prouvent l'existence implicite de facteurs g6n&iques. Ainsi le pic de masse osseuse rachidienne est nettement plus 61ev6 dans la population noire que dans la population d'origine <>,ce dernier &ant sup&ieur ~ celui observ6 chez certaines populations asiatiques (Japon). Ces diff6rences peuvent &re not6es aussi chez ces mSmes populations migrantes ~ l'int6rieur d'un m~me pays ce qui annule en partie le fait culturel 1i6 ~ la nutrition (l~tats-Unis). A l'6chelon individuel, dans une fratrie, il existe une &roite corr61ation entre les pics
de masse osseuse, et il est ~ peu pros &abli que les facteurs g6n&iques sont explicatifs de 80°70 de la variance totale de la densit6 osseuse (Kelly et al, 1990a). Des 6tudes privil6gi6es chez des jumeaux ont permis de d&erminer que la densit6 osseuse &ait significativement mieux corr616e chez les jumeaux monozygotes que chez les jumeaux h&6rozygotes (Kelly et al, 1990a). Cette corr61ation n'appara3t pas aussi &roite pour le squelette appendiculaire t6moignant ainsi d'un d&erminisme diff6rent entre os trab6culaire et os cortical, l'os cortical apparaissant &re plus expos6 aux facteurs environnementaux (Glastre et al, 1992, Kelly et al, 1990a).
Environnement Facteurs di~t~tiques La densit6 osseuse est d'6vidence li6e ~ son contenu min6ral, le calcium, facteur a priori indispensable l'6dification du squelette. Cependant il est difficile d'6valuer son effet dans la croissance osseuse car ceci n6cessite des &udes longitudinales qui, pour le moment, sont tr~s parcellaires. Par le biais d'&udes de populations, il a &6 d6montr6 que la masse osseuse de l'~ge adulte pouvait ~tre expliqu6e pour partie par l'alimentation calcique pendant la croissance (Kelly et al, 1990b). La difficult6 d'une appr6ciation exacte du calcium est difficile dans ces &udes 6pid6miologiques, mais certaines &udes longitudinales ont montr6 que chez des enfants recevant une dose de calcium sup&ieure ~t 800 mg par jour, la densit6 osseuse lombaire Halt diff&ente de celle des enfants qui en prenaient moins. Cependant, pour les m~mes raisons d'impr6cision
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JM Ristori
du taux de calcium absorb6, d'autres 6tudes n'ont pas montr6 cette diff6rence. R6cemment, en utilisant une technique reproductible et sensible (absorptiom&rie biphotonique), aucune corr61ation n'a pu &re mise en 6vidence entre la prise de calcium et la densit6 osseuse pendant l'enfance et ~t l'adolescence (Glastre et al, 1990). Ceci conforte l'hypoth~se initiale d'un d6terminisme g6n6tique pr6valent pour lequel 6ventuellement l'apport calcique alimentaire n'aurait qu'un effet permissif et n6cessaire ~ l'expression g6n6tique du pic maximal de densit6 osseuse. Une suppl6mentation exc6dentaire, c'est-~-dire sup6rieure 1 g de calcium par jour, pendant la croissance, n'a dans aucune &ude entrain6 d'augmentation significative de la masse osseuse alors qu'au-dessous de 800 mg, il semble exister des diff6rences. L'apport calcique journalier n6cessaire h l'expression compl6te du patrimoine g6n6tique semble donc &re situ6 entre 800 mg et 1 000 mg par jour ~ l'adolescence.
L'activit6 physique Chez l'adulte, l'activit6 physique est un facteur explicatif de la densit6 osseuse surtout en ce qui concerne le squelette appendiculaire (f6mur et avantbras). La variance expliqu6e par l'activit6 physique peut &re approximativement estim6e ~ 40%. Peu de travaux concernent l'enfant. Quelques 6tudes transversales chez des populations d'adolescents prouvent l'6troite relation entre activit6 physique, force musculaire et densit6 osseuse. Ces 6tudes laissent inexpliqu6e une importante variance du fait de la difficult6 ~ 6tablir un crit~re de jugement appr6ciant l'activit6 physique dans les &udes 6pid6miologiques '(Kelly et al, 1990a). Des exp6riences explicatives ont 6t6 men6es chez des jumeaux qui montraient paradoxalement que l'aptitude ~ l'effort physique et fratrie 6tait 6troitement corr616e, cependant corr61ation ne veut pas dire relation de cause effet et il n'est pas d6montr6 que le d6veloppement musculaire est g6n6tiquement d6termin6.
Facteurs h o r m o n a u x
Un contraste apparalt entre les sites de mesure, la densit6 osseuse vert6brale n'est pas influenc6e par le sexe pendant la croissance (Glastre et al, 1990), alors que le squelette appendiculaire est de densit6 nettement plus 61ev6e chez les hommes (30% en moyenne mesur6s sur les os de l'avant-bras et le f6mur).
Conclusion La densit6 osseuse lors de la croissance est d6termin6e avant tout par le patrimoine g6n&ique et celui-ci ne peut s'exprimer pleinement que si l'alimentation de l'enfant n'est pas carenc6e et regoit la quantit6 de calcium n6cessaire. Cette quantit6 peut &re comprise entre 800 mg et 1 g h l'adolescence. Les facteurs sexe et activit6 physique influencent avant tout le squelette appendiculaire alors que le pic maximal de densit6 osseuse rachidienne semble d&ermin6 pour la plus grande part, par les facteurs g6n6tiques (~t alimentation calcique suffisante et constante). L'ost6op6nie s6nile physiologique et sa cons6quence la plus grave, la fracture du col f6moral, pourraient trouver un traitement pr6ventif dans l'enfance et par l'optimisation des facteurs li6s ~tl'environnement que sont l'apport calcique alimentaire et l'exercice musculaire.
R6f6rences Glastre C, Braillon P, David L, Cochat P, Meunier P J, Delmas PD (1990) Measurement of bone mineral content of the lumbar spine by dual energy X ray. Absorptiometry in normal children. Correlation with growth parameters. J Clin Endocrinol Metab 70, 1330-1333 Kelly P J, Eisman JA, Sambrook PN (1990a) Interaction of genetic and environmental influences on peak bone density. Osteroporosis Int 1, 56-60 Kelly P J, Pocock NA, Sambrook PN, Eisman JA (1990b) Dietary calcium, sex hormones and bone mineral density in men. Br Med J 300, 1361-1364
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D~veloppement des m~tabolismes osseux et musculaire
Facteurs intervenant dans la d termination du pic maximal de densit au cours de la croissance chez l ' h o m m e
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JM R i s t o r i Service de rhumatologie, h6pital Saint-Jacques, 63003 Clermont-Ferrand Cedex, France
Introduction La densit6 osseuse est maximale h la fin de la croissance, de nombreuses &udes ont montr6 l'intervention de deux types de facteurs: des facteurs g6n&iques et des facteurs li6s ~ l'environnement (nutrition, activit6 physique, statut hormonal). La difficult6 des &udes de population &ait li6e ~tl'estimation de la masse osseuse qui n6cessitait des mesures invasives. Depuis une dizaine d'ann6es, se sont popularis6es des techniques non invasives d'absorptiom&rie mono- puls biphonique reproductibles qui ont abouti ~t une meilleure connaissance et rendu possible des &udes longitudinales. Au vu de ces &udes pr61iminaires, les facteurs d&erminant la croissance osseuse, qu'elle soit d'ordre g6n&ique ou li6e ~ l'environnement, ne sont pas ind6pendants les uns des autres, ce qui limite la port6e des corr6lations que l'on peut mettre en 6vidence facteurs apr~s facteurs.
Facteurs g~n~tiques Les mesures de densit6 osseuse sur des populations d'origine diff6rente prouvent l'existence implicite de facteurs g6n&iques. Ainsi le pic de masse osseuse rachidienne est nettement plus 61ev6 dans la population noire que dans la population d'origine <
de masse osseuse, et il est ~ peu pros &abli que les facteurs g6n&iques sont explicatifs de 80°70 de la variance totale de la densit6 osseuse (Kelly et al, 1990a). Des 6tudes privil6gi6es chez des jumeaux ont permis de d&erminer que la densit6 osseuse &ait significativement mieux corr616e chez les jumeaux monozygotes que chez les jumeaux h&6rozygotes (Kelly et al, 1990a). Cette corr61ation n'appara3t pas aussi &roite pour le squelette appendiculaire t6moignant ainsi d'un d&erminisme diff6rent entre os trab6culaire et os cortical, l'os cortical apparaissant &re plus expos6 aux facteurs environnementaux (Glastre et al, 1992, Kelly et al, 1990a).
Environnement Facteurs di~t~tiques La densit6 osseuse est d'6vidence li6e ~ son contenu min6ral, le calcium, facteur a priori indispensable l'6dification du squelette. Cependant il est difficile d'6valuer son effet dans la croissance osseuse car ceci n6cessite des &udes longitudinales qui, pour le moment, sont tr~s parcellaires. Par le biais d'&udes de populations, il a &6 d6montr6 que la masse osseuse de l'~ge adulte pouvait ~tre expliqu6e pour partie par l'alimentation calcique pendant la croissance (Kelly et al, 1990b). La difficult6 d'une appr6ciation exacte du calcium est difficile dans ces &udes 6pid6miologiques, mais certaines &udes longitudinales ont montr6 que chez des enfants recevant une dose de calcium sup&ieure ~t 800 mg par jour, la densit6 osseuse lombaire Halt diff&ente de celle des enfants qui en prenaient moins. Cependant, pour les m~mes raisons d'impr6cision
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du taux de calcium absorb6, d'autres 6tudes n'ont pas montr6 cette diff6rence. R6cemment, en utilisant une technique reproductible et sensible (absorptiom&rie biphotonique), aucune corr61ation n'a pu &re mise en 6vidence entre la prise de calcium et la densit6 osseuse pendant l'enfance et ~t l'adolescence (Glastre et al, 1990). Ceci conforte l'hypoth~se initiale d'un d6terminisme g6n6tique pr6valent pour lequel 6ventuellement l'apport calcique alimentaire n'aurait qu'un effet permissif et n6cessaire ~ l'expression g6n6tique du pic maximal de densit6 osseuse. Une suppl6mentation exc6dentaire, c'est-~-dire sup6rieure 1 g de calcium par jour, pendant la croissance, n'a dans aucune &ude entrain6 d'augmentation significative de la masse osseuse alors qu'au-dessous de 800 mg, il semble exister des diff6rences. L'apport calcique journalier n6cessaire h l'expression compl6te du patrimoine g6n6tique semble donc &re situ6 entre 800 mg et 1 000 mg par jour ~ l'adolescence.
L'activit6 physique Chez l'adulte, l'activit6 physique est un facteur explicatif de la densit6 osseuse surtout en ce qui concerne le squelette appendiculaire (f6mur et avantbras). La variance expliqu6e par l'activit6 physique peut &re approximativement estim6e ~ 40%. Peu de travaux concernent l'enfant. Quelques 6tudes transversales chez des populations d'adolescents prouvent l'6troite relation entre activit6 physique, force musculaire et densit6 osseuse. Ces 6tudes laissent inexpliqu6e une importante variance du fait de la difficult6 ~ 6tablir un crit~re de jugement appr6ciant l'activit6 physique dans les &udes 6pid6miologiques '(Kelly et al, 1990a). Des exp6riences explicatives ont 6t6 men6es chez des jumeaux qui montraient paradoxalement que l'aptitude ~ l'effort physique et fratrie 6tait 6troitement corr616e, cependant corr61ation ne veut pas dire relation de cause effet et il n'est pas d6montr6 que le d6veloppement musculaire est g6n6tiquement d6termin6.
Facteurs h o r m o n a u x
Un contraste apparalt entre les sites de mesure, la densit6 osseuse vert6brale n'est pas influenc6e par le sexe pendant la croissance (Glastre et al, 1990), alors que le squelette appendiculaire est de densit6 nettement plus 61ev6e chez les hommes (30% en moyenne mesur6s sur les os de l'avant-bras et le f6mur).
Conclusion La densit6 osseuse lors de la croissance est d6termin6e avant tout par le patrimoine g6n&ique et celui-ci ne peut s'exprimer pleinement que si l'alimentation de l'enfant n'est pas carenc6e et regoit la quantit6 de calcium n6cessaire. Cette quantit6 peut &re comprise entre 800 mg et 1 g h l'adolescence. Les facteurs sexe et activit6 physique influencent avant tout le squelette appendiculaire alors que le pic maximal de densit6 osseuse rachidienne semble d&ermin6 pour la plus grande part, par les facteurs g6n6tiques (~t alimentation calcique suffisante et constante). L'ost6op6nie s6nile physiologique et sa cons6quence la plus grave, la fracture du col f6moral, pourraient trouver un traitement pr6ventif dans l'enfance et par l'optimisation des facteurs li6s ~tl'environnement que sont l'apport calcique alimentaire et l'exercice musculaire.
R6f6rences Glastre C, Braillon P, David L, Cochat P, Meunier P J, Delmas PD (1990) Measurement of bone mineral content of the lumbar spine by dual energy X ray. Absorptiometry in normal children. Correlation with growth parameters. J Clin Endocrinol Metab 70, 1330-1333 Kelly P J, Eisman JA, Sambrook PN (1990a) Interaction of genetic and environmental influences on peak bone density. Osteroporosis Int 1, 56-60 Kelly P J, Pocock NA, Sambrook PN, Eisman JA (1990b) Dietary calcium, sex hormones and bone mineral density in men. Br Med J 300, 1361-1364