Feuillets d'information de la santé
La structure osseuse et la fonction musculaire du bas du corps chez les adultes âgés et les aînés au Canada, de 2016 à 2019

Introduction

Nombreux sont ceux qui pourraient considérer les os comme un simple échafaudage qui maintient le corps ensemble, mais il s’agit de tissus vivants et actifs qui exécutent plusieurs tâches. Ils protègent les organes vitaux, agissent comme espace de stockage pour les minéraux et permettent le mouvement^Note 1. Il est dit que la masse osseuse humaine est proportionnelle à son type d’utilisation mécanique^Note 2. En d’autres termes, pour supporter des charges élevées et répétées tout en évitant les fractures, les os doivent être utilisés régulièrement à différentes intensités, d’où le lien important entre la fonction musculaire et la structure osseuse.

La masse osseuse et musculaire, ainsi que la force et la puissance musculaires, suivent une trajectoire ascendante à partir de la naissance, atteignant une valeur maximale vers l’âge de 40 ans. Après l’âge de 40 ans, la masse osseuse diminuera d’environ 0,5 % ou plus par année^Note 3, et à l’âge de 80 ans, de nombreuses personnes ont perdu près de 50 % de leur masse musculaire^Note 3. Cette courbe descendante peut conduire à des troubles chroniques comme l’ostéoporose (c.-à-d. une faible densité osseuse), la sarcopénie (c.-à-d. une perte de masse musculaire) et la dynapénie (c.-à-d. une perte de force et de puissance).

Selon l’Agence de la santé publique du Canada, en 2009, 29 % des femmes et 33 % des hommes de 40 ans et plus étaient à risque de subir des fractures ostéoporotiques, et 1,5 million (10 %) de Canadiens ont déclaré avoir reçu un diagnostic d’ostéoporose^Note 4. Ces chiffres n’ont fait qu’empirer au fil des ans, avec environ 2,2 millions (11,9 %) de Canadiens âgés de 40 ans ou plus ayant reçu un diagnostic d’ostéoporose en 2015-2016, dont environ 80 % étaient des femmes^Note 5. Un article publié dans la revue Rapports sur la santé de Statistique Canada a également conclu que les personnes ayant une force musculaire réduite étaient considérablement plus susceptibles de présenter une mobilité réduite, de déclarer un état de santé autoévalué mauvais ou passable, d’avoir une incapacité de modérée à grave et d’augmenter leurs risques de chutes^Note 6. Comme le nombre de chutes déclaré par les Canadiens de 65 ans et plus a augmenté au fil des années (de 865 484 en 2008-2009 à 1 081 400 en 2018-2019)^Note 7, des tests de dépistage pour prévenir et réduire la gravité de ces complications musculaires et osseuses chez les Canadiens plus âgés pourraient être utilisés.

Structure osseuse

Pour recueillir les données sur les os, de 2016 à 2019, l’Enquête canadienne sur les mesures de la santé (ECMS) a utilisé un appareil de tomodensitométrie quantitative périphérique (pQCT), qui permet de mesurer la quantité de minéraux contenus dans un certain volume d’os, qu’on appelle communément la densité minérale osseuse volumétrique, ainsi que la densité musculaire en milligrammes par centimètre cube (mg/cm³). L’appareil pQCT analyse également séparément les os trabéculaires (les os spongieux) et corticaux (la surface extérieure dense), permettant l’analyse de la répartition, de la structure et de la géométrie des os aux endroits prédisposés aux fractures^Note 8.

L’âge a un effet négatif sur la structure osseuse et la densité musculaire

Conformément à ce qui était attendu, chez les aînés (les personnes âgées de 60 à 79 ans), tant les hommes que les femmes avaient une densité osseuse trabéculaire (c.-à-d. la quantité de minéraux contenus dans les os spongieux) inférieure comparativement aux adultes âgés (40 à 59 ans) (hommes : 235,9 mg/cm³ contre 236,4 mg/cm³ respectivement; femmes : 209,2 mg/cm³ contre 222,3 mg/cm³). Une différence a également été observée dans les os corticaux (c.-à-d. la quantité de minéraux contenus dans la surface extérieure dense) et dans la densité musculaire chez les hommes et les femmes, les aînés présentant une densité plus faible que les adultes âgés. Cela peut s’expliquer par les changements que le système squelettique subit au cours de sa vie. Chez les enfants, les vieux os sont remplacés par de nouveaux os, permettant ainsi la croissance, et les nouveaux os se forment plus rapidement que les anciens os se résorbent. Ce processus ralentit considérablement au fil des ans^Note 9.

Les hommes et les femmes âgés ont une structure osseuse différente et une densité musculaire semblable, mais les hommes aînés ont une densité osseuse plus élevée et une densité musculaire plus faible que les femmes aînées

Il est reconnu que les hommes et les femmes n’ont pas la même musculature corporelle ni la même structure osseuse. Alors que les hommes âgés (40 à 59 ans) présentent une densité minérale osseuse trabéculaire du tibia plus élevée que les femmes, des résultats opposés ont été constatés pour la densité minérale osseuse corticale du tibia. En effet, les femmes avaient une densité corticale plus élevée que les hommes (1 170,0 mg/cm³ contre 1 157,1 mg/cm³, respectivement). Malgré ces différences dans la structure osseuse, il n’y avait pas de différence dans la densité musculaire de la section tibiale entre les hommes et les femmes adultes âgés (76,3 mg/cm³ contre 76,4 mg/cm³).

De façon similaire à la densité osseuse trabéculaire, les hommes aînés présentaient une densité osseuse corticale plus élevée que les femmes aînées (1 150,4 mg/cm³ contre 1 132,9 mg/cm³). Toutefois, la densité musculaire de la section tibiale était plus élevée chez les femmes aînées (74,6 mg/cm³) que les hommes aînés (73,9 mg/cm³).

Fonction musculaire

La fonction musculaire peut être mesurée à l’aide des paramètres suivants : hauteur de saut, vitesse de saut, puissance relative et force relative. La mécanographie de saut, où l’on saute sur une plateforme, est une méthode précise pour déterminer ces paramètres.

Les adultes âgés font mieux que les aînés

Vers l’âge de 40 ans, une diminution de la force et de la puissance peut survenir à la suite de la non-utilisation, mais aussi de changements biologiques (p. ex. hormonaux). Comme prévu, les données de l’ECMS indiquent que la fonction musculaire des membres inférieurs diminue avec l’âge. Elles ont démontré que la puissance relative produite par les hommes (40,65 kW/kg) et les femmes (29,98 kW/kg) âgés est plus élevée que celle des aînés (hommes : 31,12 kW/kg; femmes : 23,54 kW/kg). Cette même tendance entre les adultes âgés et les aînés a été observée pour la hauteur de saut, la vitesse de saut et la force relative (graphique 1).

Les membres inférieurs des hommes sont plus forts et plus puissants que ceux des femmes

Comparativement aux femmes, les hommes âgés de 40 à 59 ans produisaient une puissance relative plus élevée, sautaient plus haut lors d’un saut maximal (38,35 cm contre 27,66 cm pour les femmes) et avaient une vitesse de saut maximale plus élevée (2,33 m/s contre 1,88 m/s). Les hommes présentaient également une force relative plus élevée que les femmes (4,40 kN/kg et 3,92 kN/kg, respectivement) (graphique 1).

La puissance relative générée par les hommes aînés était également plus élevée que celle des femmes aînées. De plus, des résultats supérieurs ont été observés chez les hommes de ce groupe d’âge en ce qui concerne la hauteur de saut (28,80 cm contre 21,43 cm), la vitesse de saut (1,95 m/s contre 1,60 m/s) et la force relative (3,93 kN/kg contre 3,45 kN/kg) (graphique 1).

La stabilisation de la fonction musculaire : la clé pour renforcer la structure osseuse et limiter les risques de chute et les fractures dues à l’ostéoporose?

Malgré une plus forte densité osseuse corticale et musculaire chez les femmes adultes âgées (40-59 ans), les hommes de 60 à 79 ans étaient d’aussi bons sauteurs que ces dernières. Cela suggère que la fonction musculaire des membres inférieurs des hommes a une longévité supérieure à celle des femmes, et que la densité musculaire et osseuse corticale de la section tibiale n’améliore pas la fonction musculaire dans cette région. Il semble même, chez les femmes aînées, que la densité musculaire ait nui à leur habileté à sauter. Des études supplémentaires seraient nécessaires pour confirmer cette observation.

Selon un article de la revue Rapports sur la santé qui a utilisé des données de l’ECMS, bien qu’une augmentation globale du nombre de chutes ait été observée chez les Canadiens de 65 ans et plus, la plupart des chutes (56,8 %) ont été déclarées par des femmes^Note 6. Ce résultat est alarmant, considérant que 19,2 % des femmes de 50 ans et plus (comparativement à 3,4 % des hommes) et 31,1 % des femmes de 71 ans et plus (comparativement à 6,4 % des hommes) ont déclaré avoir reçu un diagnostic d’ostéoporose^Note 10. De plus, non seulement les femmes adultes âgées et les aînées affichent une fréquence de chutes plus élevées et sont plus susceptibles de souffrir d’ostéoporose, mais elles sont aussi plus susceptibles de subir des fractures ostéoporotiques. En effet, selon Ostéoporose Canada au moins « une femme sur trois subiront une fracture ostéoporotique au cours de leur vie, comparativement à un homme sur cinq »^Note 11. Les hommes adultes âgés et les aînés tombent donc moins, mais sont également moins touchés par l’ostéoporose et les fractures ostéoporotiques que les femmes du même âge. Bien que les différences dans la structure osseuse entre les sexes varient au fil des ans, les différences dans la fonction musculaire, quant à elles, ne varient pas.

Même s’il ne s’agit que d’une mesure limitée de la fonction musculaire, ces résultats résument l’effet négatif du vieillissement sur la force musculaire au sein de la population canadienne.

À propos de la structure osseuse et de la fonction musculaire

Selon la théorie du méchanostat, la masse osseuse humaine est proportionnelle à son utilisation mécanique^Note 12, car l’os doit être assez fort pour résister aux forces maximales afin de prévenir les fractures dans des conditions normales d’utilisation^Note 13. Une force musculaire réduite pourrait alors contribuer à une faible masse osseuse, puisqu’il existe une forte corrélation entre la force musculaire et les mesures de la force osseuse^Note 14.

Comme il est actuellement impossible de mesurer directement l’intensité d’une contraction musculaire ou la composition osseuse d’un organisme vivant, des estimations de la masse ou de la taille des muscles et des os ainsi que des estimations des contractions musculaires dynamiques sont fréquemment utilisées à la place^Note 6.

Avec sa faible dose de radiation, la tomodensitométrie quantitative périphérique (pQCT) s’est imposée comme une méthode d’imagerie non invasive^Note 8 permettant d’étudier en détail les paramètres osseux du squelette périphérique (p. ex. le tibia et le fémur)^Note 9.

La mécanographie de saut est conçue pour fournir la force de réaction au sol en kilonewtons (kN), la puissance en kilowatts (kW), la vitesse de saut maximale en mètres par seconde (m/s) et la hauteur de saut vertical maximale en centimètres (cm). Elle ne nécessite pas de poids ni de charges externes et peut même détecter des déplacements mineurs du centre de gravité, à condition que les personnes, incluant celles atteintes d’importantes incapacités, puissent décoller de la plateforme^Note 15, et est reproductible chez un vaste éventail d’âge, des enfants aux personnes âgées fragiles^{Note 16Note 17}.

La mécanographie de saut comprend deux tests, soit le test de sautillement sur deux jambes, qui consiste en 10 sauts consécutifs sur les deux avant-pieds avec les genoux tendus, et le test de saut unique sur deux jambes, qui consiste simplement à sauter une fois le plus haut possible.

Le test de sautillement sur deux jambes est le protocole couramment utilisé pour mesurer la force, ou plus précisément, la force de réaction au sol^Note 18, en kilonewtons (kN). La force est un phénomène physique, le résultat fondamental d’une interaction entre deux objets. En d’autres termes, le test de sautillement sur deux jambes évalue expressément l’énergie produite par le corps pour contrer l’effet de la gravité en poussant vers le haut. Le saut unique sur deux jambes sert plutôt à évaluer la puissance. Mesurée en kilowatts (kW), la puissance est une expression de l’énergie consommée (force) par unité de temps. Le test tient compte du temps qu’il faut au corps pour produire la plus grande force possible sur une certaine distance, dans la direction opposée de la gravité ( $puissance= \frac{force x distance}{temps}$ ).

Pour obtenir des mesures de la force ou de la puissance indépendantes de la croissance et de la maturité, ces paramètres sont souvent indexés selon la masse corporelle (kN/kg ou kW/kg). Cette pratique est particulièrement attrayante, car la masse corporelle reflète la différence entre des variables comme la densité musculaire et la densité minérale osseuse. Bien qu’il soit suggéré que la masse corporelle seule n’élimine pas l’effet de la croissance et de la maturité sur la force et la puissance, cette mesure relative est facile à utiliser et convient toujours mieux que la mesure non ajustée.