Densité énergétique et prise alimentaire

50ème JAND
29 janvier 2010
Densité énergétique et prise alimentaire
France BELLISLE
Unité de Recherche en Epidémiologie Nutritionnelle
INRA U1125 INSERM U557 CNAM EA3200, Université Paris 13, CRNH Ile de France, 93017 Bobigny
Résumé
La notion de DE est issue des efforts pour comprendre les différences de pouvoir satiétogène de
différents aliments. La DE d’un aliment correspond à sa charge énergétique par unité de poids (ou
de volume) d’un aliment. On peut définir la DE d’un repas ou de l’alimentation globale selon le même
principe (énergie/poids), cependant le rôle des liquides est difficile à prendre en compte. Un aliment
de forte DE apporte beaucoup d’énergie sous un petit volume, et est donc relativement peu
rassasiant ; inversement un aliment de faible DE apporte peu d’énergie sous un grand volume qui
remplit bien l’estomac : il est donc plus rassasiant. A court terme, la ration énergétique d’un repas
ou d’une journée est corrélée de façon très étroite avec la DE des aliments consommés au repas ou
ce jour-là. A plus long terme, la corrélation devient plus floue. Les résultats d’études transversales
ne concordent pas quant à l’existence d’une relation entre la DE de l’alimentation habituelle et la
corpulence. Plusieurs ne rapportent pas de corrélation, peut-être à cause de difficultés
méthodologiques (sous-déclaration) ou à cause de mécanismes de compensation qui interviennent
dans la régulation du bilan d’énergie. Cependant plusieurs indications obtenues soit en laboratoire
soit en milieu naturel suggèrent que la surcharge pondérale puisse être associée à une alimentation
de forte DE. De très récentes études montrent que les conseils donnés pour faire diminuer la DE
de l’alimentation chez des sujets au régime permettent de favoriser une perte de poids à moyen
terme (quelques mois). Ces conseils sont essentiellement de deux ordres : limiter les apports en
lipides et augmenter la consommation de fruits et légumes. Il n’y a donc rien de bien nouveau dans
cette approche, sinon de savoir que l’on peut effectivement manger plus (en volume) tout en ingérant
moins d’énergie
La densité énergétique (DE) d’un aliment correspond à son contenu énergétique (kcal ou kJoules) pour
100 grammes de produit (ou par gramme). Certains auteurs parlent aussi de la DE en termes de
contenu énergétique par unité de volume. La DE d’un aliment est déterminée par son contenu en eau
et en nutriments : les lipides apportent 9 kcal au gramme, les protides et les glucides en apportent 4.
Des substances non énergétiques comme les fibres ajoutent du poids et du volume mais pas de
calories ; elles contribuent donc à faire baisser la DE d’un aliment. Théoriquement, on peut parler de
la DE d’un repas, ou de la DE de l’alimentation totale, de la même manière que l’on parle de celle d’un
aliment. Cependant il faut alors se demander comment on intègre les liquides pris avec ou en dehors
des repas dans le calcul de la DE globale.
QUELQUES REPÈRES HISTORIQUES
Les caractéristiques des aliments susceptibles d’affecter la taille des repas et la satiété ont été l’objet
de très nombreuses études. On a pu ainsi affirmer que les protéines sont plus satiétogènes que les
autres nutriments (1) ou que les lipides, à cause de leur fort contenu en énergie et de leur contribution
importante (texture, arome) au bon goût de l’aliment, sont la cause d’une hyperphagie pouvant mener
à l’obésité (2). Après ces premières observations, le rôle satiétogène particulier attribué à chaque
nutriment a été remis en question et il a été proposé que la dimension critique susceptible d’exercer
une forte influence sur la satiété et le contrôle de la prise alimentaire était en réalité la DE des aliments
c’est-à-dire le contenu énergétique par unité de volume ou de poids.
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Selon l’hypothèse originale (3-4), chaque mangeur a appris au cours de sa vie à ingérer un certain
poids d’aliments à l’occasion de ses repas habituels. Le rassasiement (l’arrêt de la consommation à
la fin d’un repas) se produit après l’ingestion d’une masse relativement fixe d’aliments que le mangeur
a appris à reconnaître comme suffisante. Par conséquent, une alimentation de forte DE favorise
l’hyperphagie puisque la masse d’aliments suffisante pour susciter les signaux de rassasiement
émanant de l’estomac contient déjà beaucoup d’énergie. Inversement, une alimentation de faible DE
est très rassasiante, puisque la masse d’aliments suffisante pour entraîner le rassasiement représente
un contenu énergétique modeste.
L’étude expérimentale de Stubbs et coll. (4) comparait les ingesta de volontaires auxquels on proposait
trois régimes à teneur en lipides variable (20, 40 et 60%) mais de DE identique, pendant 14 jours. Dans
ces conditions, quelle que soit la teneur en lipides, les rations énergétiques quotidiennes observées
étaient semblables. Le poids corporel des volontaires est resté stable ou a légèrement baissé. Cette
étude confirme le rôle décisif de la DE de l’alimentation dans la détermination de la ration quotidienne,
indépendamment du contenu nutritionnel. A l’inverse, Lissner et coll. (5) avaient déjà démontré que,
lorsque la DE de l’alimentation varie avec le contenu en graisses (comme c’est souvent le cas dans la
vie de tous les jours), la ration énergétique totale varie effectivement en fonction de la DE, et le régime
le plus gras (le plus dense) induit hyperphagie et prise de poids après 14 jours. Poppitt et Prentice (3)
ont formulé l’hypothèse que les effets différents des nutriments sur le rassasiement s’expliquent en
fait par leur DE et que la taille des repas est déterminée essentiellement par le poids d’aliments
consommés. A l’appui de leur thèse, ils citent non seulement de nombreuses études expérimentales
au cours desquelles la DE d’un ou de plusieurs aliments était manipulée, mais aussi des études
épidémiologiques transversales montrant une relation positive entre la DE de l’alimentation (incluant
tous les aliments et boissons) et les apports énergétiques. Cependant la DE n’était pas corrélée à la
corpulence dans les études citées. La relation entre DE et contrôle du poids à moyen ou à long terme
n’était pas abordée dans ces études.
DENSITÉ ÉNERGÉTIQUE (DE) ET TAILLE DES REPAS
De nombreuses études confirment que l’ingestion à court terme est déterminée par le poids et le
volume d’aliments ingérés, plutôt que par leur contenu énergétique. Des études de laboratoire ont
directement manipulé le contenu de l’estomac pour observer les effets sur le rassasiement. Par
exemple, dans l’étude de Rolls et Roe (6), l’administration intra-gastrique d’une charge alimentaire
avant un repas a permis de montrer que c’était bien le volume et non pas le contenu énergétique de
la charge qui affectait le rassasiement (la taille du repas librement pris par le sujet). Une charge
alimentaire dont le volume est augmenté en y incorporant de l’air, et donc sans modifier le contenu
énergétique, est plus rassasiante que la même charge sous un plus petit volume (7). Ces observations
de laboratoire concordent avec des observations tirées de semainiers alimentaires (8) obtenus chez des
personnes qui notent toutes leurs consommations d’une semaine dans leurs conditions de vie
habituelles. L’analyse des données suggère que le poids du contenu de l’estomac à la fin d’un épisode
alimentaire (environ 400-500 g) est stable et que la ration énergétique du repas reflète la DE des 400500 g d’aliments présents dans l’estomac.
INFLUENCE DES BOISSONS ET ALIMENTS LIQUIDES
Puisque l’eau est le déterminant le plus important de la densité énergétique des aliments, on peut se
demander si l’ingestion de boissons avec le repas n’est pas susceptible d’affecter la DE globale du
repas et donc de diminuer l’apport énergétique. Plusieurs études ont abordé cette question. Leurs
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résultats sont concordants : la ration énergétique du repas dépend de la DE des aliments solides qu’il
apporte, et la consommation prandiale de boissons n’a que peu ou pas d’influence. Rolls et coll. (9) ont
comparé les ingesta libres au cours de plusieurs déjeuners comprenant exactement les mêmes
ingrédients (un plat de poulet accompagné de riz) et consommés à une semaine d’intervalle par les
mêmes personnes. Dans un cas, le déjeuner fut simplement servi et la consommation mesurée ; dans
un deuxième cas, un verre d’eau fut servi avant le déjeuner ; dans une troisième condition, l’eau fut
mélangée aux aliments solides pour former une sorte de potage. Ces conditions ont eu des effets
très différents sur la taille du repas. La consommation énergétique au déjeuner potage était
significativement moindre que celle du déjeuner précédé d’un verre d’eau. En revanche, le verre d’eau
avant le déjeuner n’a en rien diminué la taille de celui-ci, comparé au déjeuner non précédé d’un verre
d’eau. Par conséquent, un liquide incorporé à l’aliment (et faisant baisser sa DE) diminue la
consommation énergétique, alors que la même quantité de liquide servie comme boisson (et qui ne
modifie pas la DE de l’aliment) n’a aucun effet. Des observations similaires ont été observées chez
des personnes déclarant leurs ingesta sur plusieurs jours (8, 10). La relation entre la DE d’un repas
et son contenu énergétique est la même que les boissons soient ou non inclues dans le calcul de la
DE (8).
DENSITÉ ÉNERGÉTIQUE (DE) ET CONTRÔLE DU POIDS
La méthode du semainier alimentaire (8) utilisée chez 670 personnes a permis de confirmer l’existence
d’une relation entre la DE de l’alimentation globale d’un répondant et ses apports énergétiques totaux
sur un jour ou sur une semaine. Cependant l’effet de la DE, très puissant sur les apports à court terme,
ne semble pas déterminer le statut pondéral : dans cette même étude, les obèses déclaraient une
alimentation de même DE moyenne que les normopondéraux et il n’existait pas de corrélation entre
la DE de la ration hebdomadaire et l’index de masse corporelle des 670 répondants. Ce paradoxe
apparent pourrait s’expliquer par une sous-déclaration de la part des personnes en surcharge
pondérale, sous-déclaration qui pourrait affecter surtout les aliments à forte DE. Cependant une autre
hypothèse est possible. Les semainiers montrent une instabilité considérable de la DE d’un jour à
l’autre chez la même personne. Une alimentation de forte DE au cours d’une journée pourrait induire
une réponse compensatrice quelques jours plus tard favorisant la sélection d’aliments de faible DE.
Cette compensation expliquerait l’absence de corrélation entre la DE de l’alimentation quantifiée un
jour donné, ou même une semaine donnée, et le statut pondéral.
Alors qu’à court terme (au cours d’un repas ou d’une journée), la relation entre DE et apports
énergétiques est forte, des études à plus long terme, qu’il s’agisse d’observations du comportement
spontané ou de manipulation de l’alimentation, ne confirment pas la relation inverse entre DE de
l’alimentation et apports énergétiques (11-13). Un ajustement de la taille des portions en fonction de
la DE, la restriction alimentaire, ou des mécanismes de compensation pourraient intervenir à moyen
et long termes pour brouiller la relation entre DE et apports totaux. Une enquête (deux rappels de 24
heures) transversale réalisée chez 7356 adultes américains (14) suggère que les personnes en
surcharge pondérale auraient une alimentation de DE plus élevée que les personnes
normopondérales. Cette enquête montre que la consommation de fruits et légumes est associée à
une plus faible DE et à un meilleur contrôle pondéral. La taille des portions interagit avec la DE : une
étude a souligné que les personnes obèses tendent à consommer de grandes portions d’aliments de
forte DE et de petites portions d’aliments de faible DE, comparées à des personnes de poids normal
(15).
Serait-il utile de conseiller une alimentation de faible DE aux personnes souhaitant perdre du poids ?
C’est le principe de la méthode « Volumetrics » proposée par B.J. Rolls. Cette méthode consiste à
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conseiller une alimentation contenant peu d’énergie sous un grand volume d’aliments. Les conseils
donnés pour abaisser la DE consistent surtout à limiter les apports de lipides et à augmenter la
consommation de fruits et légumes. Dans des études d’intervention diététique chez des personnes
obèses et/ou souffrant d’hypertension, on constate que les changements de l’alimentation qui font
baisser la DE du régime favorisent ou améliorent la perte de poids (16-19).
LA DENSITÉ ÉNERGÉTIQUE (DE) DE L’ALIMENTATION :
UN PROBLÈME DE DÉFINITION
En 2005, plusieurs études ont été publiées comparant les mérites relatifs de plusieurs définitions de
la DE des repas ou de l’alimentation. La question est de savoir quelle est la meilleure définition pour
mettre en évidence les associations entre la DE d’un repas et le rassasiement ou la satiété, ou entre
la DE de l’alimentation et le statut pondéral. La différence entre définitions tient essentiellement à la
prise en compte des boissons contenant ou ne contenant pas de calories dans le calcul de la DE.
L’article de Ledikwe et coll. (20) propose huit définitions (kcal/g) de la DE de l’alimentation mesurée
par la méthode du rappel de 24 heures dans une population d’adultes : 1) aliments solides seulement
; 2) aliments solides plus substituts de repas (liquides) ; 3) aliments solides plus alcool ; 4) aliments
solides plus jus de fruits ; 5) aliments solides plus lait ; 6) aliments solides, jus et lait ; 7) aliments
solides et boissons contenant de l’énergie ; 8) aliments solides et toutes les boissons. La DE moyenne
appréciée par ces diverses méthodes varie de 0.94 à 1.85 kcal/g. La DE de l’alimentation diminue avec
l’âge, est plus élevée chez les hommes que chez les femmes, et varie aussi en fonction de l’origine
ethnique. Cette étude confirme que l’association de la DE avec d’autres variables (comme la ration
totale, le poids corporel, etc.) peut varier selon la définition utilisée.
L’étude de Kant et Graubard (21) qui utilise trois de ces définitions (1, 7 et 8) dans une autre population
d’adultes rapporte des densités moyennes comparables. Selon cette étude, les trois définitions
confirment que la DE est positivement associée aux apports énergétiques et lipidiques totaux, et
négativement aux apports de fruits et légumes et de micronutriments. Dans cette étude transversale,
l’indice de masse corporelle était corrélé avec la DE intégrant les aliments solides seuls, et avec la DE
intégrant les aliments plus les boissons apportant de l’énergie, mais pas avec la DE calculée en
intégrant les aliments et toutes les boissons. La définition utilisée dans une étude est donc susceptible
d’affecter radicalement les résultats.
QUELQUES CONCLUSIONS PRATIQUES
La notion de DE est issue des efforts pour comprendre les différences de pouvoir satiétogène de
différents aliments. La capacité limitée de l’estomac fait qu’à court terme, la ration énergétique d’un
repas ou d’une journée est corrélée de façon très étroite avec la DE des aliments consommés au repas
ou ce jour-là. A plus long terme, la corrélation devient plus floue. Bien que les résultats d’études
transversales ne confirment pas toutes l’existence d’une relation entre la DE de l’alimentation
habituelle et la corpulence, plusieurs indications obtenues soit en laboratoire soit en milieu naturel
suggèrent que la surcharge pondérale puisse être associée à une alimentation de forte DE. De très
récentes études montrent que les conseils donnés pour faire diminuer la DE de l’alimentation chez des
sujets au régime permettent de favoriser une perte de poids à moyen terme (quelques mois). Ces
conseils sont essentiellement de deux ordres : limiter les apports en lipides et augmenter la
consommation de fruits et légumes. Il n’y a donc rien de bien nouveau dans cette approche, sinon de
savoir que l’on peut effectivement manger plus (en volume) tout en ingérant moins d’énergie.
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