Nutriments et métabolisme

UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions
Nutriments et métabolisme
Marianne Zeller
Nutriments et métabolisme
- Nutriments = toute substance apportée par nos aliments
- Assurent croissance, entretien, réparation des tissus
- 5 groupes de nutriments:
- Glucides, lipides, protéines
- Vitamines, minéraux
- Glucides ( + lipides) apportent énergie → ATP
- Aliments = mélange nutriments
- Source = animale ou végétale
- 5 groupe d’aliments (≈ mêmes proportions de nutriments)
- Céréales
- Fruits/légumes
- Viandes/poisson/œuf
- Produits laitiers
- Graisses
Sources alimentaires de glucides
• Type = Sucres + amidon
• Origine = végétale
– Sauf lait, viande
• Principales sources
–
–
–
–
Fruits/légumes → glucose, fructose
Lait → lactose
Viandes → un peu glycogène
Céréales, légumineuses → amidon
• Cellulose = fibre alimentaire non digestible des
légumes (ex: salade), mais facilite (↑ volume )
évacuation des selles
Sources alimentaires de lipides
• Principaux types
– Triglycérides
– Phospholipides
– Cholestérol (jaune d’œuf, viande, produits laitiers)
• Catégories selon double liaisons chimiques AG
– Graisses animales → saturées
• Viande, produits laitiers
– Graisses végétales → insaturées
• Huiles, graines, noix
Sources alimentaires de protéines
• Polymères d’acides aminés (aa)
– 20 aa
• 9 essentiels = non synthétisés par l’organisme
• Protéines animales (meilleure qualité car type et proportion
optimale d’aa )
– Œuf
– Lait
– Viandes, poissons
• Protéines végétales (apport aa = incomplet)
– Légumineuses (lentilles, pois, haricots…)
– Céréales, noix
Sources alimentaires de vitamines
• 13 vitamines
– Liposolubles = A, D, E et K
– Hydrosolubles = B, C
• Apportés par alimentation, sauf
– Vitamine A = une partie synthétisée par la peau
– Vitamine K (bactéries du colon)
• Nécessaires au fonctionnement cellulaire, en
petites quantités
• Rôles très variés
– Souvent = co-enzymes
Sources alimentaires des minéraux
• Besoins vitaux journaliers
• 7 minéraux (mg)
– Calcium, phosphore, potassium, soufre,
sodium, chlore et magnésium
• Oligoéléments (µg)
– Ex: Iode, Fluor, Fer, Zinc, Cuivre, Sélénium…
• Surtout dans légumes, légumineuses, lait,
viandes
Nutriments et métabolisme
-Les nutriments sont apportés par le sang aux
cellules de l’organisme.
- Ils subissent un ensemble de réactions
biochimiques constituant le métabolisme
= Ensemble de réactions chimiques
nécessaires au maintien de la vie
- Au cours de ces processus, des substances sont
continuellement élaborées et dégradées
- Utilisations des nutriments par les cellules selon
leur nature biochimique
Principales voies d’utilisation
des nutriments
Lipides
Glucides
Glycérol, AG
Membranes
Myéline
Glucose
Tissu adipeux
Energie
ATP
Protéines
Acides aminés
Structurales
Fonctionnelles
Muscles
Enzymes
Kératine
Hormones
Elastine
Collagène
Nutriments et métabolisme
- Anabolisme: réactions de synthèse de grosses
molécules à partir de molécules plus petites
→ Consommation d’ATP
Ex: aa → protéines
- Catabolisme: réactions de dégradations de
molécules complexes en molécules plus simples
Energie libérée → Production d’ATP
Ex: Oxydation glucose (respiration cellulaire)
Métabolisme des glucides
Glucose = principal produit de la digestion des glucides
Rentre dans cellules par diffusion facilitée (insuline)
Combustible alimentaire des cellules → ATP (sauf foie, muscles repos et cœur : lipides → ATP )
Energie chimique libérée par la dégradation glucose → permet liaison d’un groupement
phosphate sur un ADP → ATP
Respiration cellulaire
Mitochondrie
Cytoplasme
Digestion →
Sang
La respiration cellulaire
Respiration
cellulaire
Métabolisme des lipides
Tissu adipeux
Hanches, Abdomen,
Seins, Hypoderme…
Lipides digérés (AG, glycérol) → lymphe → sang
- Foie :
1) Lipides → ATP
AG → Acétyl CoA → CO2 + H2O + ATP
Si combustion incomplète (glucose non disponible) → corps cétoniques (acétone) → acidose
(cétose). Ex : au cours du diabète ou du jeûne
2) Lipides → synthèse lipoprotéines, cholestérol
- Le reste des lipides : retourne dans le sang pour
- Stockage dans tissu adipeux
- Utilisation par les cellules
→ Production d’ATP (respiration cellulaire)
→ Synthèse de myéline, membranes cellulaires
Métabolisme et transport du
cholestérol
• Cholestérol = molécule indispensable à la vie
• Rôles (≠ production d’énergie)
– Précurseur hormones stéroïdes, vitamine D
– Constituant des membranes cellulaires
• Origine
– Alimentaire (15%)
– Synthèse dans foie (85%) (à partir d’acétyl CoA)
• Elimination dans sels biliaires (→ fèces)
• Transport dans le sang = lipoprotéines
– LDL-cholestérol : Foie → cellules
– HDL-cholestérol : Cellules → Foie
• Hypercholestérolémie = excès de LDL dans le sang
– Facteur de risque de maladies cardiovasculaires
Métabolisme des protéines
Protéines dégradées par digestion → acides aminés
Passage dans le sang (après passage dans le foie)
- Sang reçoit aussi les aa issus de dégradation des protéines cellulaires (recyclage)
Puis captés (transports actifs) et utilisés par les cellules pour la synthèse de leurs protéines
(fonctionnelles, structurales)
- Le reste → production d’ATP (respiration cellulaire) → NH3 → urée
Foie et métabolisme du glucose
Cerveau
Muscle
Glycémie
Glycogénèse
Néoglucogénèse
Glycogénolyse
Acides aminés
Glycogène
Glycérol
Foie
Lipides
Protéines
Foie et régulation de la glycémie
Apports énergétiques
• Apport énergétique = énergie dégagée par l’oxydation des
nutriments
– Unité d’énergie = Kilocalorie (Kcal)
• 1 kcal = 4,18 kj
Nutriment
Kcal / g
Glucides
4
Lipides
9
Protéines
4
Alcool
7
• Régulation des apports : mécanismes complexes nerveux et
hormonaux impliquant l’hypothalamus (signaux de faim/satiété) et
venant de
– Tube digestif
– Taux nutriments sg
– Leptine = hormone libérée par le tissu adipeux
Les apports et les dépenses
énergétiques
Nutriments
Apports
Energie
Dépenses
Stockage
60%
Chaleur
Mise en réserve
Travail
Mécanique
Transport
Synthèse
Dépenses énergétiques
• Dépense énergétique = énergie immédiatement
perdue sous forme de
– Chaleur
– Travail
– Réserve d’énergie (tissu adipeux, glycogène)
• Dépense énergétique au repos = métabolisme basal
= Dépenses liées au maintien des activités vitales
(respiration, fonctionnement des organes)
– Variable suivant individus (surface corporelle, âge, sexe, état
émotionnel…)
• Homme jeune 70 kg ≈ 1500 kcal / j
– Thyroxine (hormone thyroïdienne) → ↑ dépenses
métaboliques → ↑ métabolisme basal
• Dépense énergétique liée à activité physique = très
variable
L’équilibre énergétique
• Si apports (nutriments) = dépenses (chaleur, travail, réserve) → poids
corporel = stable
• Si apports ≠ dépenses → variations poids corporel
– Apports > dépenses → ↑ poids corporel
– Dépenses > apports → ↓ poids corporel
• Régulation du poids le plus souvent par adaptation des apports aux
dépenses
UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions
Thermorégulation
Pr Marianne Zeller
D’où vient la chaleur
de notre corps ?
• Quand un combustible brule, il consomme O2 et
produit de l’énergie (ε)
Glucose + O2 → CO2 + H2O + ε
• ε de notre corps provient oxydation nutriments
• 1er principe thermodynamie: ε ni crée ni détruite
• An final, ε des nutriments convertie en chaleur
La thermorégulation
• La température corporelle reste constante autour de 37 ± 0,5°C
• entre 35,8°C et 38,2°C
• = Température compatible avec activités biologiques (vitesse
réactions enzymatiques, conformation protéines)
• Activité métabolique et température extérieure = variables
• → il faut des systèmes de perte ou de production de chaleur pour
compenser ces variations et maintenir la température constante
• Thermorégulation = mécanismes mis en jeu pour maintenir la
température optimale
L’Equilibre thermique
Thermogénèse
Thermolyse
Production
chaleur
Déperdition
chaleur
1) Notre température corporelle
résulte d’un équilibre entre
production et déperdition
2) Il existe un ajustement constant
afin de maintenir l’équilibre
thermique
Thermogénèse=production de chaleur
par l’organisme pour maintenir
constante la température interne
Thermolyse=déperdition de chaleur par
l’organisme pour maintenir constante
la température interne
Exposition au froid :
mécanismes de la thermogénèse
Augmentation production chaleur par:
- Comportement (se couvrir, se mettre vers un endroit chaud…)
- Frissons
- Vasoconstriction vaisseaux cutanés
- ↑ Tonus musculaire
- ↑ Métabolisme (via Catécholamines, hormones thyroïdiennes)
- Graisse brune (nouveaux nés)
Exposition au chaud :
mécanismes de la thermolyse
1. Evaporation
= Dissipation chaleur quand eau liquide → gazeux (vapeur)
• Insensible (poumons, bouche)
• Sensible: sueur (glandes sudoripares)
A l’’exercice, jusqu’à 1 à 2 L d’eau
perdue par heure
Thermolyse
2. Vasodilatation périphérique
-Dilatation vaisseaux cutanés favorisent
déperdition de chaleur
-Augmente échanges température du sang
avec l’extérieur
3. Comportement
-Rechercher un endroit frais
-Se dévêtir
-S’éventer
-Bouger
-Etc.
Mécanismes de thermorégulation
La fièvre
• Hyperthermie = Toute élévation température corporelle (ex:
exercice physique)
• Fièvre = Modification du réglage du thermostat cérébral
(augmentation de la température de consigne hypothalamique)
• Objectif = stimuler mécanismes de défense
• Cause la plus fréquente = infection, mais aussi traumatisme
physique et stress
• Symptômes
• Sensation de froid : recroquevillement, frissons, vasoconstriction
• Correspondent à une adaptation de l’organisme afin d’augmenter la
thermogénèse
• En fin de processus, mise en route de la thermolyse (sudation,
vasodilatation) afin de faire redescendre la température
L’essentiel
• Thermorégulation = lutte contre les variations de
la température ambiante
• Intervention de différentes fonctions
physiologiques et comportementales
• Coordination par l’hypothalamus
« thermostat »): thermosensible et contrôle
l’activité de systèmes effecteurs (thermolyse/
thermogenèse)
• Fièvre = hyperthermie contrôlée due à
réajustement réglage thermorégulation centrale