Premier Essai Randomisé Contrôlé (RCT) sur les aliments ultra-transformés liés à une potentielle prise de poids et de calories aux États-Unis ?

L’équipe du Dr Kevin Hall des National Institutes of Health (NIH) vient de publier dans le journal Cell Metabolism les premiers résultats du tout premier essai d’intervention humaine sur les effets d’un régime composé d’aliments ultra-transformés sur le poids et différents paramètres physiologiques. C’est le tout premier essai clinique dans le monde sur les aliments ultra-transformés avec un contrôle strict en terme d’apports en nutriments (énergie, protéines, glucides, sucres, sel , graisses, fibres) pour les 2 régimes testés (frais versus ultra-transformés), même si l’étude comporte 20 participants.

Les aliments ultra-transformés sont des formulations industrielles composées de nombreuses substances extraites ou dérivées des aliments comme les additifs.

Bref retour sur le contexte scientifique

Plusieurs études observationnelles transversales (à un temps t) ont constaté que les aliments ultra-transformés participent de façon importante aux apports énergétiques totaux : à 53-57% au Royaume-Uni (Rauber 2018, Adams 2015), 58% aux Etats-Unis (Juul 2018), à 30% au Brésil (Louzada 2015) et à 36% en Belgique (Vandevijvere 2018).

Plusieurs études prospectives (sur plusieurs années, dites longitudinales) ont également identifié une association entre la consommation accrue de produits ultra-transformés et un risque augmenté de +26% pour l’obésité (cohorte SUN espagnole, Mendonca et al. 2016, 2017 ) et +21% pour l’hypertension, de +11% pour les cancers (cohorte NutriNet-Santé en France, Fiolet 2018) et de +14% pour la mortalité de toutes causes confondues (Schnabel 2019).

La classification NOVA

En 2010, des chercheurs brésiliens et canadiens ont développé une classification qui distingue l’ensemble des aliments selon le degré et la fonction de la transformation alimentaire.

Les aliments ultra-transformés (AUF, ‘ultraprocessed food’) sont des produits avec des formulations industrielles qui comportent plus de 4 ou 5 ingrédients (Monteiro 2016). Ces aliments peuvent comporter des additifs alimentaires, des protéines hydrolysées, des amidons modifiés et/ou des huiles hydrogénées. Un aliment hautement transformé est un produit qui est hyper palatable (agréable en bouche), souvent peu coûteux, facile à consommer. Ces produits sont généralement énergétiquement denses, riches en sucres ajoutés, en sel et matières grasses. Ils entrent dans la catégorie 4 de la classification NOVA qui repose sur le degrés de transformation alimentaire.

Les aliments frais ou peu transformés (‘minimally processed’) : ce sont des aliments frais ou modifiés par des procédés comme le retrait des parties non comestibles, le séchage, le concassage, le broyage, la pasteurisation, la réfrigération, la congélation, l’emballage sous vide (des procédés qui permettent de prolonger la durée de vie). Aucun de ces produits ne comporte de substances ajoutées. On retrouve par exemple les fruits, les légumes et les légumineuses frais, séchés ou congelés, la viande coupée et emballée, le lait pasteurisé, le yogourt nature, les œufs, le riz, le maïs, les pâtes…

L’Essai Randomisé Contrôlé testant un régime ultra-transformé versus non transformé

Les essais cliniques randomisés (Randomized controlled trial) sont des études expérimentales qui consistent à sélectionner aléatoirement un groupe qui recevra une intervention (ici un régime ultra-transformé versus non transformé) par rapport à un groupe contrôle qui servira de point de comparaison pour l’effet de cette intervention. Ce type d’étude est le gold standard pour étudier les relations causales puisqu’il minimise certains biais dans un environnement contrôlé (comme le biais de sélection par exemple, très peu de biais de confusion).

Le but de cette étude d’intervention était d‘examiner les effets d’un régime ultra-transformé sur les apports énergétiques ad libitum et les changements de poids corporels. L’étude a été financée par le National Institutes of Health.

Un régime ultra-transformé versus un régime non transformé

Les 20 participants ont été alloués aléatoirement à un régime ultra-transformés ou non-transformés (produits frais, minimalement transformés) pendant 2 semaines puis ils ont reçu l’autre régime pendant les 2 semaines finales.

Les sujets pouvaient consommer autant qu’ils voulaient et recevaient 3 repas par jour. De l’eau et des snacks étaient disponibles tout au long de la journée.

• Le régime ultra-transformé proposé contenait en moyenne 3905 kcal/jour (49% de glucide; 35% de lipides et 16% de protéines pour la répartition énergétique).
• Le régime non-transformé contenait en moyenne 3871 kcal/jour (46% de glucides; 35% de lipides et 19% de protéines pour la répartition énergétique).

Critères de sélection des participants et aveugle sur le critère de jugement (le changement de poids)

Les participants devaient avoir un Indice de Masse Corporelle (IMC) supérieur à 18.5 kg/m² et stable depuis plus de 6 mois et être âgés de 18 à 50 ans. Les participants avec des problèmes de santé (cancer, diabète, troubles de comportement alimentaire) ou avec des régimes particuliers (vegan, végétariens…) étaient exclus.

10 hommes et 10 femmes (IMC moyen de 27) âgés d’en moyenne 31 ans ont participé à un essai clinique randomisé au MCRU à la clinique NIH où ils y ont résidé pendant 28 jours.

Les sujets savaient que le but de l’étude était d’en apprendre plus sur l’effet des aliments ultra-transformés sur la quantité d’aliments ingérée, des marqueurs inflammatoires, les niveaux de tolérance au glucose et le poids et les apports énergétiques. Cependant ils ne savaient pas que la perte de poids était le critère de jugement principal. Ils ne pouvaient ni connaître leur poids ni leur glycémie durant l’essai.

Attribution aléatoire d’un des deux régimes

Les 20 participants ont été alloués aléatoirement à un régime ultra-transformés ou non-transformés (produits frais, minimalement transformés) pendant 2 semaines puis ils ont reçu l’autre régime pendant les 2 semaines finales. Cette randomisation permet de s’affranchir du biais de sélection : la population observée peut différer de la population cible.

Ici la randomisation a été faite en cross-over, les participants ont une séquence de 2 régimes d’affilés (tout d’abord un régime ultra-transformé pendant 2 semaines puis un régime non-transformé et inversement). L’avantage de cette méthode est la faible variance due au fait que le régime contrôle et le régime testé concernent le même participant. Le participant est son propre témoin (haute comparabilité).

Après chaque repas, une infirmière mesurait le temps qu’il avait mis pour consommer leur repas et la quantité d’aliments restants. L’intensité de l’appétit a été estimée par des questionnaires posés avant et 2-3 après le repas sur 3 jours différents avec des questions du type « est-ce que vous sentez que vous avez faim ? » « combien pensez-vous que vous pourriez ingérer d’aliments ? ».

Leur poids était mesuré à 6h chaque matin après être allé 1 fois aux toilettes. La composition corporelle était mesurée par DXA. La masse graisseuse du foie était mesurée par RMN. La dépense énergétique était mesurée par calorimétrie indirecte (chambre respiratoire) et de l’eau doublement marquée.

Les principaux résultats

Plus de calories, de glucides et de lipides pour le régime ultra-transformé

Durant la phase de régime ultra-transformé les participants ont consommé en moyenne 508 kcal/j de plus qu’avec le régime non-transformé. L’IMC n’était pas associé à ces différences énergétiques de régime (coefficient de Pearson de corrélation r=0.11).

L’augmentation d’apports énergétiques liée au régime ultra-transformé a mené à une augmentation de la quantité de glucides (+280 kcal) et de lipides (+230 kcal) mais pas de changement dans les apports en protéines (p-value=0.85). Les auteurs font l’hypothèse que comme le régime ultra-transformé contenait légèrement moins de protéines, une augmentation de la consommation d’aliments ultra-transformés et donc de l’apport en calories pourrait permettre de maintenir un apport en protéines constant (effet de levier protéique sur les apports énergétiques – Simpson and Raubenheimer 2005). Selon cette hypothèse, les hommes essayeraient de maintenir leurs apports protéiques constants quoi qu’il arrive à environ 15% des apports énergétiques.

L’idée est que si les aliments disponibles contiennent peu de protéines, plus de nourriture sera consommée jusqu’à ce que les besoins en protéines soient couverts. Si les aliments contiennent par exemple moins de 15% de protéines, il faut consommer plus de calories pour compenser le manque de protéines. Si des aliments riches en protéines sont consommés, moins de calories sont consommées à travers les lipides et les glucides et une perte ou un maintien du poids s’en suit.

Selon le moment du repas :

• Le régime ultra-transformé apportait plus de calories au petit déjeuner (+124 kcal) et du déjeuner (+213 kcal) alors que ce n’était pas le cas pour le dîner ou les snacks.
• Les apports en glucides étaient plus importants au petit déjeuner (+67kcal/j) et le déjeuner (+114 kcal/j) pour le régime ultra-transformés mais pas pour le dîner.
• Les apports en graisses étaient plus importants au petit déjeuner (+76 g/j), au déjeuner (+157g/j) et au dîner (53g/j) mais pas pour la consommation de snacks.
• Les apports en protéines étaient seulement différents au déjeuner (-21g de protéines).

Durant la phase de régime ultra-transformé, les apports en sodium étaient plus importants mais les consommations de fibres ou de sucres étaient similaires à la phase de régime non transformé.

Les aliments consommés durant la phase ultra-transformé avaient une plus grande densité énergétique (1.38 kcal/g versus 1,08 kcal/g) bien que la densité énergétique des 2 régimes étaient similaires au départ.

Pas de différence de plaisir alimentaire, de satiété mais vitesse de consommation plus élevée pour les produits ultra-transformés

Les participants n’ont pas rapporté de différences de plaisir alimentaire entre les 2 phases de régime. Cela suggère que cette différence d’apports caloriques ne serait pas dû à une augmentation de la palatabilité du régime ultra-transformé. Les scores de satisfaction, satiétés et de faims rapportés par questionnaires n’étaient pas non plus différents durant ces 2 phases. Cependant, durant la phase de régime non-transformé les auteurs ont mesuré une augmentation significative des teneurs en hormone PYY (qui diminue l’appétit) par rapport au régime ultra-transformé et à l’inclusion de l’étude (au lancement de l’essai). L’hormone de la faim, la ghréline a diminué durant la phase de régime non-transformé par rapport au lancement de l’étude (mais pas de différence avec le régime ultra-transformé).

Une différence intéressante est qu’en phase de régime ultra-transformés les individus mangeaient plus vites : +17 kcal/min (ou +7,4 g/min) par rapport à la phase « alimentation non-transformée » ce qui pourrait expliquer une augmentation des apports en calories.

Le régime ultra-transformé ferait grossir ?

Pendant le régime ultra-transformé, les participants ont gagné 0,8 kg et ont perdus 1,1 kg pendant la phase de régime non transformé. Cette différence de poids n’était pas corrélée à l’IMC de base des participants. La masse graisseuse a également augmenté pendant la phase de régime ultra-transformé.

Les variations de poids étaient fortement corrélées aux apports énergétiques. Le masse graisseuse du foie n’a pas varié entre ces 2 régimes. Entre ces 2 régimes, il n’y avait pas de différences de niveau d’activité physique et dans les dépenses énergétiques au repos. L’oxydation des graisses d’après le quotient respiratoire mesuré était plus importante en phase de régime non transformé.

La glycémie et la sensibilité au glucose mesurée par l’Index de Matsuda n’ont pas changé durant l’essai.

Les forces et limites

Parmi les forces de l’étude, les participants sont leur propre contrôle et test puisqu’ils reçoivent successivement les deux régimes, ce qui augmente la comparabilité entre les groupes de participants. Il n’y a pas non plus d’effet d’ordre d’administration des régimes. Les auteurs ont utilisé des méthodes analytiques validées. La méthode de l’eau doublement marquée est l’outil idéal pour l’étude du métabolisme et des dépenses énergétiques chez l’Homme (INSERM). La DXA est également un outil de référence pour mesurer la masse grasse. Cet essai est randomisé et le critère de jugement (le changement de poids) était masqué. La composition des régimes était clairement identifiée.

Comparabilité des régimes ? Cet essai n’était pas bâti pour identifier les causes des différences d’apports en énergie. Les 2 régimes n’étaient pas similaires en terme de textures et de saveurs. Peut-être que des aliments plus doux et mou (plus faciles à mâcher et à avaler) pourraient influencer la vitesse de consommation et retarder le signal de satiété, résultant en une consommation plus importante.

On peut remarquer que les régimes étaient très caloriques (plus de 3000 kcal en une journée). Les 2 régimes avaient également de différences en qualité nutritionnelle : légèrement pour les protéines mais le régime ultra-transformé contenait plus de graisses saturés et moins d’oméga-3.

Durée et taille de l’étude ? Le nombre de participant est faible et la durée de l’étude est de 28 jours. Il est donc difficile d’extrapoler sur le long terme, sachant que le poids peut facilement varier à court terme

Généralisation ? Ces résultats ne sont pas généralisables à un environnement hors laboratoire. Mais il faut reconnaître qu’il est difficile de mesurer précisément les apports et dépenses énergétiques en dehors d’un laboratoire. La durée de 28 jours de l’étude est modeste. Les participants avaient également un IMC moyen élevé de 27, on peut se demander si les résultats seraient similaires avec un IMC moyen « normal ». Il manquerait de mon point de vue un tableau avec les caractéristiques des participants comme leur niveau d’éducation ou leurs revenus, leur âge, la consommation d’alcool, leur niveau d’activité physique au quotidien etc…

La méthode de randomisation (séquence d’allocation par tirage au sort ? Assignation secrète ?) n’est pas beaucoup explicitée dans cette étude. Ce n’est pas non plus en double aveugle

Le poids était masqué mais on peut se demander si manger dans cet environnement si particulier et savoir qu’on consomme un régime ultra-transformé/non transformé ne peut pas influencer les consommations. Dans les études expérimentales en nutrition, il n’est pas possible de masquer des repas en entier.

L’estimation des apports et des dépenses caloriques donne des résultats légèrement différents entre la méthode de l’eau doublement marquée et
la mesure de calorimétrie indirecte en chambre respiratoire (biais de mesure ?).

Côté statistiques, dans le modèle « Analysis of Variance » ANOVA utilisé, on ne sait pas si le modèle a été ajusté par un 2ème facteur ou des effets d’interaction avec l’IMC de base. L’ANOVA est un modèle paramétrique qui permet de comparer des moyennes entre plusieurs groupes. On ne sait pas non plus si les données comparées étaient distribuées normalement.

En conclusion, une consommation de produits ultra-transformés pourrait favoriser une prise de poids. Les auteurs de l’étude pointent également que cuisiner des aliments frais nécessitent du temps que n’ont pas forcément les personnes de milieux modestes. Cette étude montre qu’une modification de la vitesse de consommation peut jouer sur l’impact énergétique. Elle remet en cause les effets des produits ultra-transformés sur la satiété.

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Sources:

Kevin Hall et al. Ultra-processed diets cause excess calorie intake and weight gain: A one-month inpatient randomized controlled trial of ad libitum food intake. Preprint

Fiolet et al. Consumption of ultra-processed foods and cancer risk: results from NutriNet-Santé prospective cohort. BMJ 2018; 36

Monteiro CA, Cannon G, Levy RB et al.NOVA. The star shines bright.[Food classification.Public health]World NutritionJanuary-March2016, 7,1-3, 28-38

Adams J, White M. Characterisation of UK diets according to degree of food processing and associations with socio-demographics and obesity: cross-sectional analysis of UK National Diet and Nutrition Survey (2008-12). Int J Behav Nutr Phys Act. 2015 Dec 18;12:160

Costa Louzada ML, Martins AP, Canella DS, Baraldi LG, Levy RB, Claro RM, Moubarac JC, Cannon G, Monteiro CA. Ultra-processed foods and the nutritional dietary profile in Brazil. Rev Saude Publica. 2015;49:38.

Rauber et al. Ultra-Processed Food Consumption and Chronic Non-Communicable. Diseases-Related Dietary Nutrient Profile in the UK (2008⁻2014). Nutrients. 2018 May 9;10(5)

Juul et al. Ultra-processed food consumption and excess weight among US adults. Br J Nutr. 2018 Jul;120(1):90-100

Vandevijvere et al. Consumption of ultra-processed food products and diet quality among children, adolescents and adults in Belgium. Eur J Nutr. 2018 Dec 3. doi: 10.1007/s00394-018-1870-3

Simpson SJ, Raubenheimer D Obesity: the protein leverage hypothesis.
Obes Rev. 2005 May;6(2):133-42