physiologie de la nutrition.
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MODULE GASTRO. PHYSIOLOGIE DE LA NUTRITION. Dr LEROY. 01 SEPTEMBRE 2006. I) EQUILIBRE ENERGETIQUE. L'organisme est constitué de deux tiers d'eau, le reste étant des sels minéraux (65 %), de protéines (16 %), de lipides (13 %) et de glucides (2 %). Les besoins alimentaires quotidiens correspondent à la quantité et à la qualité d'aliments capables : o de fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'organisme, à l'accomplissement de toute activité et à sa croissance et sa reproduction. o De permettre la multiplication et le renouvellement de certaines cellules. Il existe donc des besoins énergétiques (habituellement exprimés en kilocalories ou en kilos joules (1kcal = 4,185 kj) et les besoins plastiques auxquels s'ajoutent les apports obligatoires en eau, en sels minéraux, en vitamines et oligo-éléments. L'apport calorique journalier varie selon l'âge, le sexe, l'activité, les conditions physiologiques ou pathologiques, cet apport comprend 50 à 55 % de glucides, 30 % de lipides et 15 à 20 % de protides. Les dépenses organiques comprennent la perte d'énergie sous forme de chaleur (60 % des pertes totales), l'énergie dépensée pour remplacer les cellules détruites et l'énergie nécessaire à toute activité tissulaire. Le fonctionnement de l'organisme est aussi appelé métabolisme, il représente l'équilibre entre le catabolisme (dégradation des éléments complexes en éléments simples avec libération d'énergie et de déchets) et anabolisme (synthèse d'éléments complexes à partir des nutriments). Le maintien de cet équilibre (ou homéostasie nécessite un ajustement constant des processus vitaux de la dépendance du système nerveux neurovégétatif et des glandes endocrines (par le biais des hormones)). A) L'eau. L'eau représente les 2/3 du poids du corps (nourrisson : 75 % d'eau, homme jeune : 60 %, femme jeune : 50 %, vieillard : 45 %), le muscle et l'os contenant plus d'eau que le tissu adipeux, les obèses sont proportionnellement moins hydratés que les personnes de poids normal. Pour un adulte de 80 kilos, 48 kilos d'eau, dont 32 dans les cellules. L'eau provient de l'eau de boisson et de l'eau des aliments (fruits, viandes, végétaux, laitages...). Elle se répartit essentiellement dans deux compartiments, intracellulaire pour les 2/3, extracellulaire pour le reste. Le compartiment intracellulaire est séparé du compartiment extracellulaire par la membrane cytoplasmique. Le compartiment extracellulaire se divise en compartiment intravasculaire (plasmatique) et interstitiel dans lequel baignent les cellules des différents tissus. Ce liquide interstitiel provient du sang et devient la lymphe lorsqu'il est drainé par les vaisseaux lymphatiques. La lymphe est un filtrat du plasma qui circule dans les vaisseaux sanguins. Elle couvre les pertes urinaires, fécales, sudorales et respiratoires. Il existe un turnover très important entre l'eau des apports et l'eau produite par le métabolisme. En situation normale, les besoins hydriques journaliers sont équilibrés par 1,2 l de boissons, 1 l d'eau alimentaire et 0,3 l d'eau « métabolique ». Ils compensent les pertes quotidiennes de 1 l d'urine, 0,05 à 0,15 l dans les matières fécales, 0,5 l par évaporation et 0,3 à plusieurs litres de transpiration. L'apport en eau dépend de la sensation de soif due à la sécheresse buccale et pharyngée, de la soif réelle témoin de l'hydratation des tissus et de leur concentration sodium (régulée par l'hypothalamus) et de la soif et psychologique. B) Les sels minéraux. 7 minéraux sont nécessaires à dose importante (Na, Cl, Mg, P, K, Ca et S), les autres (oligoéléments) interviennent à dose infime comme catalyseurs les réactions enzymatiques intra ou extracellulaires. 1) Sodium (Na). Principal ion extracellulaire, le sodium est apporté par l'alimentation sous forme NaCl et joue un rôle prépondérant dans les échanges liquidiens. La « pompe à sodium » est un des principaux moteurs des échanges transmembranaires. La natrémie normale est de 138 à 142 mmol par litre. Les AQR = environ 2500 mg. 2) Chlore (Cl). Lié au sodium, il contribue au maintien de l'équilibre osmotique intra et extra cellulaire. Il est indispensable à la formation de HCl gastrique. Les AQR = environ 3 à 9 g (très souvent en excès). 3) Magnésium (Mg). Le magnésium corporel est fixé à l'os à 50 %, le reste est intracellulaire, très peu en extracellulaire. Il joue un rôle dans la contraction musculaire. Les AQR = environ 350 mg. 4) Phosphore (P). Indispensable aux réactions énergétiques (ATP), il est stocké dans l'os (90 %), renouvelé l'alimentation (laitages, chocolat, poisson). Les AQR = environ 800 mg. 5) Potassium (K). Principal ion intracellulaire, il joue un rôle dans la contraction musculaire (y compris dans le coeur) dans les échanges liquidiens et certaines réactions enzymatiques. Kaliémie = 3,5 à 4,5 mmol par litre. Les AQR = environ 2500 mg. 6) Calcium (Ca). Le plus important des sels minéraux, (l'organisme en contient 1 à 1,5 kilos), il est principalement lié au tissu osseux, 1 % circule dans le plasma. Le turnover calcique nécessite un renouvellement constant du stock circulant par l'alimentation (500 à 1000 mg par jour, principalement dans les produits laitiers). Les AQR = environ 1200 mg dans l'enfadolescence, 800 mg après 25 ans. 7) Soufre (S). C'est un composant essentiel de nombreuses protéines (insuline) et il intervient dans la qualité des phanères. Les apports protéiques normaux suffisent largement à assurer les AQR. C) Les nutriments. On appelle nutriments les aliments transformés par l'organisme pour son usage les nutriments majeurs sont les glucides, les lipides et les protides qu'ils fournissent l'énergie vitale et les éléments de reconstruction de la matière corporelle. 1) Les protéines. Elles sont fabriquées à partir les acides aminés par l'alimentation, sans stockage dans le corps humain. Certains acides aminés sont essentiels car ils ne peuvent être synthétisés par l'organisme (Leucine, Thréonine, lysine, Tryptophanne, Valine, Phénylalanine, Méthionine et Isoleucine auxquelles s'ajoute pour le foetus est le nourrisson l'histidine). Les autres acides aminés sont l'alanine, l'acide aspartique, la proline, l’hydroxyproline, l’ornithine, l’arginine, la cystéine, la glutamine, la sérine et le tyrosine. Les protéines animales se trouvent dans la viande, le poisson, les oeufs, les laitages. Les protéines végétales se trouvent surtout dans le soja, le riz, le maïs, les légumineuses et les céréales complètes. Les protéines ont un rôle plastique (elles assurent le « squelette » de nombreux tissus : fibres conjonctives ou intramusculaires, osséine de l'os, chondrine...), un rôle physiologique (composition des hormones, des anticorps, des enzymes...) Et un rôle énergétique accessoire (1 g de protéines donne 4 calories). Les besoins quotidiens sont de 0,5 à 1 g par kilo et par jour, plus en cas de grossesse et en période de croissance ou de convalescence. Les acides aminés fournis pour la digestion son coabsorbés, les uns induisant l'absorption des autres. Les protéines humaines utilisent habituellement tous les acides aminés, ceux-ci doivent donc être tout présents en même temps pour que l'anabolisme soit efficace. En cas de défaut d'acides aminés, l'organisme dégrade ses propres tissus. En cas d'excès, ou dans le catabolisme, les acides aminés sont détruits et donnent l'ammoniaque que le foie transforme en urée éliminée par le rein. Le bilan azoté (résultat entre apports et pertes) doit être strictement équilibré, il est contrôlé par les centres thalamiques de la faim. Certaines hormones accentuent la croissance tissulaire et sont dites anabolisantes. 2) Les glucides ou hydrates de carbone. Source principale de l'énergie de l'organisme, ils proviennent de la dégradation des sucres complexes ou directement des sucres simples et sont stockés sous forme de glycogène dans le foie et les muscles. Les déchets non assimilables des végétaux contribuent à faire le ballast intestinal et à réguler l'activité du colon. Les glucides sont simples (glucose, galactose ou fructose) ou complexes. Les glucides complexes sont des disaccharides (2 molécules de glucides = saccharose, lactose ou maltose) ou des polysaccharides (amidon et cellulose dans l'espèce végétale ; glycogène dans l'espèce animale). La cellulose n'est pas digestible et constitue le lest hydraté des matières fécales, ce qui facilite leur élimination. Seul le glucose est utilisé par les cellules pour ses besoins énergétiques : fournir l'énergie pour produire de l'ATP (1 g de glucose = 4 calories), pour certaines cellules, ces mêmes le seul nutriment énergétique possible (neurones, cellules rénales, globules sanguins...). Le glucose est utilisé aussi pour la synthèse de certains acides aminés et des acides nucléiques. Il intervient dans la structure des membranes cellulaires. Les glucides sont absorbés selon leur complexité : les glucides d'absorption rapide (simple) passent rapidement dans le sang dès le passage dans le duodénum (pic glycémique). La digestion des glucides complexes débute dès la cavité buccale et se poursuit jusqu'à la fin de l'intestin grêle. L'élévation de la glycémie entraîne la sécrétion de l'insuline qui provoque le passage du glucose dans les cellules. Le glucose circulant est donc soit absorbé par les cellules soit transformé en glycogène par le foie ou les muscles (glucogénèse). Quand les besoins en énergie augmentent, le glycogène est dégradé en glucose (glycogénolyse). Le glucose en excès est transformé en glycérol et en acides gras puis en triglycérides, qui seront stockés dans les cellules adipeuses. La régulation de la glycémie dépend de l'insuline (hypoglycémiante) et du glucagon (hyperglycémiant), de l'adrénaline (glycogénolyse), des glucocorticoïdes et des hormones thyroïdiennes (absorption intestinale du glucose). 3) Les lipides. Les lipides ont un rôle structural (membranes cellulaires et mitochondriales, isolants intercellulaires et autres substances organiques) et ont un rôle énergétique complémentaire aux glucides. Les lipides d'origine alimentaire sont dits saturés, mono ou polyinsaturés selon le nombre de doubles liaisons qu'ils comportent. (i) Les acides gras. Ils varient selon la longueur de leur chaîne constitutive et le nombre de doubles liaisons qu'ils présentent. Certains sont essentiels (non synthétisés par l'organisme : acides arachidonique, linolénique et linoléique). (ii) Les glycérines. Résultant de la liaison acide gras + glycérol, ils forment 95 % des lipides organiques. (iii) Les stérols. Ils ont une structure cyclique et interviennent dans la constitution des membranes cellulaires, de la vitamine D et des sels biliaires. Ils sont à l'origine des hormones stéroïdes : hormones sexuelles, cortisol, aldostérone... Le plus connu est le cholestérol. (iv) Les lipides complexes. Ils sont l'association d'une glycéride avec un glucide, des acides aminés ou du phosphore.. (Phospholipide, gangliosides, cérébrosides, sphingomyélines...). Les lipides ont un rôle énergétique important (1 g de lipides = 9 calories), d'utilisation plus lente que le glucose, ils interviennent dans les périodes post-prendiales tardives ou dans les efforts prolongés. Les lipides ont un rôle structural (membrane cellulaire) et par le tissu adipeux contribuent à la forme du corps, isolation thermique et la protection des organes. Les lipides sont indispensables pour la synthèse des hormones stéroïdes (testostérone, oestrogène), du cholestérol, des sels biliaires, des prostaglandines... La dégradation des lipides lors de l'anabolisme aboutit à la production de corps cétoniques (cétogénèse). Utilisés par le cerveau en l'absence de glucose, ils ont des effets néfastes : ce sont des coupefaim naturels, ils provoquent des troubles digestifs (maux de ventre, nausées ou vomissements) et sont responsables de l'acidocétose (qui conduit au coma voir à la mort). D) Les vitamines. Ce sont des molécules non synthétisables indispensables à la vie (croissance, développement, métabolisme, conduction nerveuse, reproduction...). Les vitamines A, D, E et K sont liposolubles, les autres sont hydrosolubles. 1) Les vitamines liposolubles. (i) Vitamine A ou rétinol (AQR : 5000 UI pour l'homme, 4000 UI pour la femme). Indispensable à la vision diurne, elle intervient aussi dans la synthèse des stéroïdes sexuels. On la trouve dans le foie, le lait, le beurre, le poisson et de nombreux légumes. (ii) Vitamine D ou cholécalciférol (AQR : 400 UI. Favorisant l'absorption intestinale du calcium et du phosphore, c'est une vitamine indispensable à la construction osseuse. Elle est produite par l'organisme, à partir du cholestérol alimentaire (beurre, oeuf, poissons gras, huile de foie de poisson) sous l'effet du rayonnement solaire. (iii) Vitamine E ou alphatocophérol (AQR : 30 UI. Vitamines antioxydantes, elle intervient dans la formation et la protection des membranes cellulaires. On la retrouve dans les graines céréalières, le foie, les oeufs et les poissons. (iv) Vitamine K (AQR : 50 µg pour l'homme, 70 µg pour la femme). Intervient dans la synthèse des facteurs de coagulation (II, VII, IX et X), on la trouve dans la viande, le foie, le poisson, les légumes verts, les tomates. 2) Les vitamines hydrosolubles. (i) B1 ou thiamine (AQR : 1,5 mg). Nécessaire au fonctionnement nerveux et au métabolisme des glucides, on la trouve dans le foie, les céréales, les légumes, les fruits et la viande. (ii) B2 ou riboflavine (AQR : 1,7 mg). Intervient dans le métabolisme des protéines, on la trouve dans le foie, le lait, les oeufs. (iii) B3 ou PP, acide nicotinique (AQR : 20 mg). Nécessaire dans le transport de l'hydrogène et le métabolisme des lipides, elle inhibe la synthèse du cholestérol. On la trouve dans le blé, la farine, le foie, la viande. (iv) B5 ou acide panthoténique (AQR : 10 mg). Intervient dans la synthèse et la dégradation des acides gras, à la synthèse des stéroïdes et de l'hémoglobine. On trouve dans le foie, les oeufs, les poissons, les céréales, les légumineuses, les viandes. (v) B6 ou pyridoxine (AQR : 2 mg). Intervient dans le métabolisme cellulaire, dans la formation des anticorps et de l'hémoglobine. On la trouve dans le foie, les poissons, les céréales, les légumes, les viandes. (vi) B8 ou biotine (AQR : inconnu, + d'élimination par jour que d'absorption). Essentiel au cycle de Krebs (synthèse de l'ATP dans la mitochondrie à partir des acides aminés), on la trouve dans le foie, les abats, le jaune d'oeuf, les légumineuses, les champignons, le chocolat. Elle est sans doute produite par l'action des bactéries coliques. (vii)B9 ou acide folique (AQR : 0,4 mg). Joue un rôle dans la synthèse des acides aminés, de l'ADN et des globules rouges, on la trouve dans les légumes verts crus, le foie, les abats, le jaune d'oeuf, la viande, le chocolat. (viii) B12 ou cyanocobalamine (AQR : 3 à 6 µg). Joue un rôle de coenzyme dans toutes les cellules, notamment dans le tube digestif, le système nerveux, et la moelle osseuse, dans la synthèse de l'ADN. (ix) C ou acide ascorbique (AQR : 60 mg, > 100 pour les fumeurs). Intervient dans la formation des tissus conjonctifs, dans la formation des sels biliaires à partir du cholestérol, protège les vitamines A et E et les lipides alimentaires de l'oxydation, favorise l'absorption du fer et l'activation de l'acide folique. On la trouve dans les fruits (agrumes, les légumes verts feuillus, les tomates, les fraises...). E) Les oligo-éléments. Ce sont des métalloïdes nécessaires à dose infime pour les réactions biologiques, notamment au niveau de la digestion, dans la lutte contre les radicaux libres à l'origine du vieillissement, dans la synthèse des hormones et dans les processus de régulation de l'humeur. Ce sont l'arsenic, le chrome, le cobalt, le cuivre, le fer, le fluor, l'iode, le manganèse, le molybdène, le nickel, le sélénium, le soufre, le vanadium et le zinc. On peut y ajouter l'aluminium, l'argent, le bismuth, le lithium et l'or.
