Les nutriments

Cours de Nutrition
Cours de Nutrition
L2
L2
Les nutriments
Luc Farout
Maître de Conférence: Université de Nice Sophia Antipolis
– bureau 204A
–[email protected]
L’eau
introduction
• Les nutriments sont des substances chimiques simples ou
complexes caractérisées au plan chimique et ayant des activités
métaboliques connues.
• A côté des principaux nutriments:
– Protides
– Glucides
– Lipides
– Eau
Une place importante est accordée aux minéraux, aux oligoéléments, et
aux vitamines
Constituant des organismes vivants, l’eau est un nutriment indispensable. La
suppression de son apport entraîne la mort en quelques jours.
Teneur en eau
– Elle varie d’un tissu à l’autre:
•
•
•
•
83% dans le sang
70-75% dans le muscle
40-60% dans le squelette
10-35% dans le tissu adipeux
– Teneur moyenne en eau de l’organisme humain: 60%
– Variation de ce taux en fonction:
• De l’adiposité
• De l’âge
• Du sexe
1
•
•
L’eau
Compartiments corporels
Dans l’organisme, l’eau se répartie en 2 secteurs
La connaissance des compartiments corporels est importante en
nutrition. Il existe différents modèles de compartiments
Le secteur extracellulaire (20% du poids corporel)
– L’eau plasmatique ou intravasculaire (5% du poids corporel) de composition et
volume constants. Elle est riches en protéines (70-80 g/L)
– L’eau interstitielle (15% du poids corporel) de composition variable selon sa
localisation (lymphe, séreuses, eau intracellulaire). Elle est le plus souvent
pauvre en protéines.
– L’eau extracellulaire est liée aux ions Na+ et Cl-.
glucides
riche en ions
PO4-,
pauvre en Na+, Cl-
–
–
– riche en protéines
Solides
extracellulaires
protides
Masse
cellulaire
active
Le secteur intracellulaire (40% du poids corporel) est un milieu très
différent du précédent:
K+,
•
minéraux
Mg+
Masse non
grasse
eau
Liquides
extracellulaires
Répartition de l’eau entre les 2 secteurs varie au cours de la vie:
– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,61 à la naissance
– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,45 à l’age adulte
– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,5 chez l’adulte agé
lipides
Rôle de l’eau
lipides
Masse grasse
Besoins en eau
L’eau est nécessaire à la vie, car:
•
Pertes fécales faibles (100-150 g/24 h), mais peuvent devenir
importantes en cas de diarrhée
• Elle assure l’équilibre osmotique
•
• Elle transporte les substances dissoutes te les déchets du
métabolisme
La perspiration insensible par la peau (sueur), les muqueuses, la
respiration ⇒ 800-1000 g/24 h (en fait très variable, selon: humidité et
température ambiante, l’activité physique,…
•
Les pertes urinaires qui constitue la fraction ajustable: la diurèse
quotidienne moyenne = 1400 ml/jour est le résultat de la filtration
glomérulaire qui atteint 140 L/jour, mais dont 99% sont réabsorbés.
•
En fait les besoin en eau varient en fonction de nombreux paramètres:
• Elle fournit les ions H+ ou OH-, donc:
– contribue au maintien du pH optimum
– Intervient comme donneuse d’ions dans les réactions de synthèse et
de dégradation
– L’age: le nourrisson est très sensible au manque d’eau. Proportionnellement
ces besoins équivalent à 2-3 fois ceux de l’adulte
– Le teneur en Na de l’alimentation
– Les besoins en eau sont proportionnels au niveau calorique de l’ingesta: en
moyenne 1 ml d’eau pour 1 calorie alimentaire
2
Apports en eau
régulation
Ils proviennent de 3 sources:
•
L’eau de constitution des aliments: une alimentation variée fournit ±
1200 g d’eau
•
L’eau de combustion ou eau métabolique: produite par les réactions
chimiques des nutriments représente ± 300 g par jour
•
L’eau de boisson est la part ajustable des apports hydriques. En
moyenne 1000 g/24h ; en fait très variable entre 300-10000 g/24 h.
•
Ces différents apports sont mélangés dans le tube digestif, à l’eau
contenue dans diverses sécrétions (salive, suc gastrique, bile,…)
•
L’absorption de l’eau est un phénomène passif dépendant des
mouvements du Na
• Apports: le besoin en eau est signalé par la sensation de soif,
déclenchée par la déshydratation intracellulaire
• Pertes:
– L’organisme de contrôle pas les pertes insensibles
– L’élimination urinaire peut être influencée par l’intervention de 2
hormones:
• L’aldostérone qui favorise la réabsorption du Na+, et donc de l’eau
• L’ADH, hormone anti-diurétique qui favorise la réabsorption de l’eau
PROTIDES
L’eau de boisson
•
Elle n’est pas pure: lors de son passage dans les sols l’eau s’enrichit en sels
minéraux
•
Les protides sont des nutriments particulièrement importants:
•
L’eau distribuée par les réseaux d’adduction provient de sources, de lacs, de
rivières ou de nappe phréatique
•
Les protides constituent la principale source d’azote: en moyenne 1g de N pour 6,25 g de
protéine.
•
Elles subissent des traitements pour les débarrasser des impuretés, des
bactéries, des virus et pour améliorer le goût (traitement au Cl ou O3)
•
Les protéines sont des macromolécules à structure complexe caractérisée par des
chaînes polypeptidiques, la séquence de base étant composée par les acides aminés
•
•
L’eau de boisson est une source non négligeable:
Certains acides aminés sont indispensables (essentiels) car non synthétisés par
l’organisme
•
L’absorption intestinale des protides nécessite leur hydrolyse préalable par les protéases
digestives, car ne sont absorbés que:
– D’oligoéléments
– De sels minéraux
–
–
–
ce qui lui confère des qualités gustatives
•
Des eaux trop minéralisées peuvent être dangereuses (excès de Na) ou
impropres à la cuisson
•
Les eaux trop dures sont impropres au lavage et à la cuisson et entartrent les
canalisations
•
Les eaux trop douces (dites agressives) attaquent les canalisations et peuvent
véhiculer des sels toxiques (Pb)
–
–
15-25% de la matière sèche des aliments
L’Homme consomme chaque jour 60-100g de protides
Les acides aminés
Les dipeptides
Certains tripeptides
le pool d’acides aminés de l’organisme est dynamique: alimenté par les AA de l’alimentation
et ceux fournis par la protéolyse corporelle
•
Les protéines de l’organisme ont des rôle particulièrement important dans tous les
domaines de la vie (les enzymes sont des protéines)
•
Les protéines sont en permanence dégradées et resynthétisées
•
Les pertes d’azote et d’AA essentiels sont compensés par les apports alimentaires
3
L’unité de base de la protéine est l’acide aminé composé :
– d’un radical +/- complexe
– d’un acide organique: –COOH
– d’une amine: -NH2
COOH
R-CH
NH2
• Chez l’Homme on dénombre une vingtaine d’AA.
• L’organisme est capable d’en synthétiser 12
• Les 8 autres (AA essentiels) doivent être présents dans l’alimentation
• Dans certaines situations physiologiques et/ou pathologiques, d’autres AA
sont potentiellement indispensables
Les acides aminés
Protides: structure
Les classer en
fonction de
leurs
propriétés:
-Acide
-Alcool
-Aliphatique
-Amine
-Aromatique
-Imine
-soufré
Protides: classification
•
Acides aminés strictement indispensables:
– Isoleucine
– Phénylalanine
- Leucine
- Thréonine
- Lysine
- Tryptophane
- Méthionine
- Valine
Les AA sont présents dans les aliments sous forme combinés, on
distingue:
– Les polypeptides:
•
•
Acides aminés potentiellement indispensables:
– Histidine (pendant la croissance)
– Tyrosine
- Cystine
– Arginine
- Glutamine
Acides aminés non indispensables:
– Acide aspartique
– Acide glutamique
- Alanine
-Asparagine
- Taurine
- Proline
- Glycine
- Sérine
- Ornithine
-Cystéine
• Formés de 2 AA = di-peptides
• Formes de 3 AA = tri-peptides
• Ou formés d’un petit nombre d’AA
– Les holoprotéines ou protéines simples, associant des polypeptides,
mais formées exclusivement d’AA
– Les hétéroprotéines ou protéines conjuguées, constituée de
polypeptides associés à d’autres composés (groupement
prosthétique)
Les protéines de l’alimentation sont un mélange de toutes ces
formes, et devront subir une hydrolyse intestinale car seuls
peuvent être absorbés les AA, les dipeptides et les tripeptides
4
Principales protéines alimentaires
Protéines simples
–
–
–
–
–
Albumine (œuf, sang, lait)
Globulines (muscle, sang, céréales, légumineuses)
Glutélines (céréales)
Protamine (sperme, œufs de poisson)
Scléroprotéines (tissu conjonctif, phanères)
Le taux insuffisant d’un AA essentiel retentit sur l’utilisation
de tous les autres
Protéines conjuguées
–
–
–
–
–
–
–
–
Nucléoprotéines (liées aux Ac nucléiques)
Glycoprotéines et mucoprotéines (liées à des sucres)
Lipoprotéines (liées aux triglycérides et aux phospholipides)
Phosphoprotéines (ex: créatine)
Chromoprotéines (ex: hémoglobine)
Métalloprotéines (avec 1 cation Fe, Cu, Mo)
Flavoprotéine (avec riboflavine)
Porphyrinoprotéine (avec porphyrine)
Sources de protides
•
•
•
L’organisme synthétise les AA non indispensables, et toutes
les protéines complexes, à condition de trouver dans
l’alimentation tous les AA essentiels dans des proportions
correctes (facteur limitant)
Le transfert des AA des aliments dans le milieu intérieur
est un processus complexe.
L’évaluation de la digestibilité des protéines, variable selon
l’origine et la nature des protéines alimentaires, est une
étape importante pour juger de leur qualité nutritionnelle
Protéines d’origine animale
Les protéines alimentaires peuvent être d’origine animale ou végétale
Pour l’ensemble des populations humaines:
–
Les sources végétales fournissent la majorité des protéines alimentaires:
–
Les sources animales représentent 20-25%
•
•
50-60% par les céréales
20% par les tubercules
pays riches: 50% des protéines alimentaires sont d’origine animale, tiers-monde: 20%
Origine animale
Origine végétale
Viande
Œuf
Lait
Blé
Soja
Protéine en g/100 g
18
12
3,5
12
40
Valine (mg/g prot)
50
66
64
47
53
Leucine
81
86
95
72
85
Isoleucine
48
54
47
35
50
Lysine
89
70
78
31
70
Histidine
34
22
27
25
28
Phénylalanine + Tyrosine
80
93
102
80
88
Tryptophane
11
17
14
12
14
Thréonine
46
47
44
31
42
Méthionine + Cystéine
40
57
33
43
28
• Bonne digestibilité = facilement utilisables
• Elles apportent tous les AA essentiels
• Inconvénients:
– Coût élevé: 1 animal doit consommer 10 Kg de protéines végétales
pour produire 1 Kg de viande
– Association fréquente avec des graisses (viandes grasses, fromages
gras)
5
•
Protéines d’origine végétale
Les muscles (viande et filet de poisson)
– Protéines myofibrillaires (50%):
myosine, actine, tropomyosine,
troponines, sont riches en AA essentiels
– Protéines sarcoplasmiques (30%):
myoglobine, hémoglobine, et nombreuses
enzymes
– Protéines du tissu conjonctif: collagène
(riche en Gly, Pro, pauvre en AA
essentiels)
•
L’œuf de poule: 13% de
protéine, riche en AA
indispensables
– Le blanc: ovalbumine =
phophoglycoprotéine dont la
digestibilité est augmentée
par chauffage
– Le jaune associe diverses
protéines et de lipoprotéines
riches en phospholipides
•
•
•
Le lait contient une proportion de protéine
variable selon l’espèce 10-200 g/L, riche en
AA indispensables
Protéine principale = caséine (80%)
Présence de nombreuses protéines:
lactalbumine, lactoferrine, immunoglobulines
(IgA)
Protéines d’origine végétale
• Les protéines végétales sont souvent liées à des composés
indésirables de nature très diverses:
– Inhibiteurs enzymatiques (anti-protéase)
– Inhibiteur de l’absorption intestinale (lectine)
– Peptides toxiques:
• Troubles neurologiques
• Troubles endocriniens
• Cancers
• Les protéines sont souvent modifiées par un traitement
préalable à leur consommation (cuisson le plus souvent) qui
modifie +/-:
– Leur digestibilité
– Leur biodisponiibilité
– Leur valeur nutritionnelle
•
Les graines de céréales: riz, blé, maïs, orge, seigle, sorgho, avoine
•
Les graines de légumineuses: pois, fève, lentilles, lupin, arachides, soja
•
Les graine d’oléagineuses: soja, arachide, tournesol, colza, noix
•
Les tubercules: pomme de terre, manioc
– Protéines = 10% matière sèche
– Protéines pauvres en glutamine, proline, lysine
– Contiennent 20-40% de protéines
– Riches en lysine, pauvres en AA soufrés
– Protéines dont la teneur en AA essentiels est proche de celle des protéines
animales
– Exceptions:
arachide déficient en AA soufrés
soja déficient en méthionine
– Teneur en lysine très variable
– Déficient en AA soufrés
Rôle des protéines (1)
Les protéines ont de multiples rôles dans l’élaboration et le
maintien du tissu vivant:
– Enzymes qui catalysent toutes les réactions du métabolisme
– Structure des cellules
– Espaces intercellulaires
Certaines protéines ont des fonctions particulières:
– transporteurs d’ions ou autres substrats (hémoglobine, ferritine,
apolipoprotéines)
– Transport transmembranaire d’ions et autres molécules (glucose)
– Défense immunitaire (anticorps)
– Propriétés contractiles (myosine, actine)
6
Rôle des protéines (2)
Protéines corporelles
10-12 Kg
catabolisme
• Le rôle énergétique des protéines est très secondaire:
L’oxydation des AA jusqu’au stade d’urée fournit 4,31 Cal/g
Apport moyen en protéines 60-100 g/jour ⇒ 240-400 Cal fournis par
ces nutriments
250 g/jour
anabolisme
Acides aminés libres
50-80 g
• Il n’y a pas de forme de réserve des protéines
interconversion
La mobilisation des AA est directement réalisée par l’intermédiaire
des protéines fonctionnelles (musculaires)
Pertes
80 g/jour
• Dans l’organisme le renouvellement des protéines est incessant
Dégradées, les protéines libèrent des AA qui sont alors aussitôt
utilisés pour la synthèse d’autres protéines
Le pool d’AA libres dans la cellule est faible et représente 0,5-1 % des
protéines corporelles = 50-80 g
Métabolisme des acides aminés (1)
•
–
–
–
Histamine à partir de l’histidine
Sérotonine à partir du tryptophane
Adrénaline à partir de la dihydroxyphénylalanine (DOPA)
Transamination
NH2
COOH
α-céto-glutarate
acide aminé
•
•
Chez l’adulte sain il y a équilibre entre la synthèse des protéines
(anabolisme), et la protéolyse (catabolisme)
•
Chez l’enfant et l’adolescent l’anabolisme l’emporte (croissance)
•
Les pertes se font:
– Un peu sous forme d’azote non uréique: sueurs, peau, selles (2g/24h)
– Sous forme d’urée excrétée par le rein
Métabolisme des acides aminés (2)
Décarboxylation
R-CH
•
Protéines alimentaires
80 g/jour
Désamination oxydative
NH2
R-CH
+ ½ 02
COOH
R-CH
NH2
H
• Pour la synthèse protéique les AA proviennent:
+ CO2
glutamate
acide-α-cétonique
– De l’alimentation (après absorption intestinale)
– Des protéines sécrétées par l’intestin est dégradées au cours de la
digestion
– De la production de l’organisme:
• Issus de la protéolyse
• Issus de la synthèse des AA (non essentiels)
R-CO-COOH + NH3
7
régulation
Les nouvelles protéines
• Certaines hormones sont catabolisantes:
elles augmentent l’utilisation des acides-α-cétoniques à des fins
énergétiques, favorisant la production d’urée et le catabolisme des
protéines (ex: cortisol)
• Réponse aux besoins croissants de protéines de la
population mondiale qui augmente constamment
– Utilisation de protéines végétales jusque là délaissées pour
l’alimentation humaine (tourteaux…)
– Utilisation de protéines végétales jusque là inexploitable
(nouvelles technologies)
– Utilisation de micro-organismes
• Certaines hormones sont anabolisantes:
–
–
–
–
–
L’insuline
L’hormone de croissance
L’insulin-like-growth-factor (IGF1)
Les hormones androgénes (testiculaires et surrénaliennes)
L’effet des oestrogènes est moins évident
Les lipides
•
Les lipides constituent un groupe hétérogène de substances insolubles dans
l’eau, mais dans les solvants organiques (alcool chaud, éther, chloroforme,
benzène, hexane)
•
La structure de base est l’acide gras, constitué d’uns chaîne carbonée terminée
par 1 radical acide: COOH
•
La majorité des lipides alimentaires est constituée de triglycérides = ester de
glycérol et d’acide gras.
•
Les autres lipides sont des molécules plus complexes: phospholipides,
cholestérol, sphingolipides, cérides.
•
Les lipides jouent un rôle énergétique important. Ce sont les nutriments qui
possèdent le plus haut rendement calorique.
•
Mais les lipides ont aussi un rôle fonctionnel important:
•
– Lipides de constitution
– Précurseurs lipidiques
– Véhiculent les vitamines liposolubles
Lipides: structure et classification
Les acides gras
•
La plupart ont une forme linéaire répondant à la formule générale:
CH3-(CH2)n-COOH où 2<n<20
•
La longueur de la chaîne: caractérisée par le nombre d’atome de C (en général nb pair)
•
L’absence/présence de double liaison entre les C de la chaîne:
•
•
La position des doubles liaisons par rapport au COOH détermine le nom chimique de l’AG
La position de la première double liaison par rapport au CH3 détremine la dénomination physiologique
de l’AG: classification en ω ou n-
•
On détermine des familles d’AG en ω3, ω6, ω7, ω9:
•
Des AG inhabituels peuvent être trouvés chez certains végétaux
–
–
–
–
–
–
AG saturés: CH3-(CH2)n-COOH
AG monoinsaturé = 1 double liaison
AG polyinsaturé = 2 à plusieurs doubles liaisons
AG monoinsaturé: acide oléique = C18:1ω9
CH3-(CH2)7-CH=C-(CH2)7-COOH
AG polyinsaturés famille ω6, Acide liniléique C18:2ω6 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
AG polyinsaturé famille ω3, acide linolénique C18:3ω3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Certains AG sont essentiels, car non synthétisé par l’organisme
8
Glycérides
Principaux Acides Gras
•
Acides gras saturés:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Butyrique
Caproïque
Caprylique
Caprique
Laurique
Myristique
Palmitique
Stéarique
Arachidique
Représente la majorité des lipides alimentaires
C4:0
C6:0
C8:0
C10:0
C12:0
C14:0
C16:0
C18:0
C20:0
•
Acide gras monoinsaturés:
•
Acides gras polyinsaturés de la famille ω6:
•
Acide gras polyinsatueés de la famille ω3:
–
–
–
–
–
–
–
–
Palmitoléique
Oléique
Erucique
Linoléique
Arachidonique
Linolénique
Ecosapentaénoïque (EPA)
Docosahexaénoïque (DHA)
C16:1ω7
C18:1ω9
C20:1ω9
C18:2ω6
C20:4ω6
C18:3ω3
C20:5ω3
C22:6ω3
H2C – O – R1
|
HC – O – R2
|
H2C – O – R3
si R = H glycérol
• Triglycéride homogène: R1 = R2 = R3
• Triglycéride mixte: R1 ≠ R2 ≠ R3
• Nombre de combinaisons élévé: les triglycérides alimentaires
sont des mélanges complexes
Stérols
Source de lipides alimentaires
• Composé tétracyclique
• 27 à 29 C
•
Lipide de constitution: entrent dans la composition des aliments: viande, poisson,
jaune d’œuf, fromage, noix…
• Dans le règne animal: uniquement représenté par le cholestérol
• Très nombreuses variétés dans le règne végétal : polystérols
dans les huiles de noix, de graines, de céréales, de fruits, dans le
pain, les légumineuses et les légumes
•
Lipides ajoutés (ou d’assaisonnement): amélioration de l’agrément au goût
•
Dans les 2 cas, il s’agit essentiellement de triglycérides qui sont hydrolysés dans
l’intestin en glycérol et AG
•
Dans les entérocytes, les triglycérides sont resynthétisés, puis intégré dans de
grosses particules: les chylomicrons avant d’être largués dans la lymphe et le
courant sanguin
•
Dans l’alimentation, il faut considérer :
• Propriété hypocholestérolémiante des stérols végétaux
(concurrence avec cholestérol lors de l’absorption intestinale)
• La fonction alcool (OH) est soit libre, soit conjuguée avec un AG
(cholestérol-ester)
–
–
–
La teneur totale en lipides
Le % des AG: saturés, monoinsaturés, ⇒ essentiellement dirigés vers métabolisme
énergétique
Le % des AG polyinsaturés ⇒ activité fonctionnelle
9
Rôle des lipides
Composition moyenne des huiles
végétales
Acides Gras
Saturés
Monoinsaturés
polyinsaturés
ω6
Arachide
25
40
35
ω3
Colza
7
60
26
Coprah
90
8
2
Maïs
15
30
55
2
Noix
10
15
65
10
10
Olive
15
75
Palme
50
40
10
Pépin de raisin
10
15
75
Soja
15
22
55
Tournesol
15
25
65
7
• Rôle énergétique
– Plus fort rendement calorique: 1g de lipides = 9 Cal
– La plupart des graisses alimentaires s’accumulent sous forme de
réserve dans le tissu adipeux
– Chez un homme ± 10 Kg de graisses de réserve = 90 000 Cal
• Rôle de précurseur
– Cholestérol ⇒ hormone stéroïdiennes (surrénalienne et sexuelle),
sels biliaires
ω6, ω3, EPA, DHA ⇒ prostaglandines, …
• Rôle structurel
– Membranes cellulaire, mitochondriale ⇒ phospholipides, cholestérol
8
Métabolisme des acides gras
Métabolisme des triglycérides
• L’intestin, le foie, la plupart des organes peuvent synthétiser des
triglycérides à partir de glycérol et de 3 AG
• Catabolisme oxydatif des AG = β-oxydation
• Dans l’intestin, le foie, et la plupart des organes les triglycérides
peuvent être hydrolysés en 3AG et glycérol (rôle des lipases)
• La β-oxydation ne peut être réalisée qu’avec le AG
saturés
• Les AG insaturés doivent au préalable être saturés
• Triglycérides lipases bien connues:
– Lipoprotéine lipase:
• Sécrétée par le tissu adipeux et les muscles striés
• Se fixe sur les endothélium capillaires
• Hydrolyse les triglycérides des lipoprotéines (chylomicron, VLDL)
– Lipase hépatique:
• Hydrolyse les triglycérides et phospholipides de plusieurs lipoprotéines
(chylomicron, VLDL, HDL)
10
Métabolisme des phospholipides
• Les phospholipides alimentaires sont hydrolysés dans
l’intestin (phospholipase pancréatique)
• Dans l’entérocyte, ils sont reconstitués et incorporés
aux chylomicrons
• Leur métabolisme est complexe et fait intervenir de
nombreuses enzymes
Différentes classes de glucide
Sucres
Oligosaccharides
Sous classe
Principaux glucides
Monosaccharides
Glucose, galactose,
fructose
Disaccharides
Saccharose, lactose,
thréalose
Polyols
Sorbitol, manitol
Malto-oligosaccharides
Maltodextrine
Glucides
• Glucide = hydrate de carbone C H O
• Nutriments les plus consommés: 40-70% de l’apport
énergétique total
• Rôle essentiel: fournir à l’organisme le glucose
• Pouvoir sucrant
• Peut de réserve: glycogène hépatique et musculaire
(épuisée en quelques heures)
Classification des glucides: monosaccharides
•
Monosaccharides ou oses
•
Sucre en C5: pentose
•
Sucre en C6: hexose
•
Ils sont sous forme linéaire ou cyclique
Autres oligosaccharides Fructo-oligosaccharides
Polysaccharides
Amidon
Amylose, amylopectine
Polysaccharides non
amylacés
Cellulose, pectine
–
–
–
–
–
–
–
Presque tous possèdent 5 à 6 C
Soit fonction aldéhyde: aldose
Soit fonction cétone: cétose
Fucose
Arabinose
Xylose
Ribose
–
–
–
–
Glucose
Galactose
Manose
Fructose
–
–
Cycle se forme entre les C1 et C5 : pyranose
Cycle se forme entre les C1 et C4 : furanose
11
Classification des glucides: disaccharides
• Une molécule de glucose et un autre ose:
– Saccharose = glucose + fructose
– Lactose = glucose + galactose
– Maltose = glucose + glucose
Polysaccharides
• Amidon = réserve de glucide chez les végétaux = source
d’énergie majeure de l’alimentation humaine
• Amidon formé de 100 à plusieurs milliers d’oses
• L’amylose: chaîne linéaire de 600 à 6000 unités glucoses dont le
% varie dans l’amidon selon son origine:
– 30-60% dans les légumineuses
– 15-30% dans les céréales
– 15-20% dans les tubercules
• L’amylopectine: 10 à 100 unités glocoses en structure ramifiée
• Le glycogène est la forme de réserve des glucides dans le règne
animal, même structure que l’amylopectine
Sources de glucides
• Les aliments d’origine animale apportent peu de glucides
• Le glycogène de la viande:
– est présent en faible quantité
– disparaît rapidement après abattage
• Le lait contient 40g de lactose /L
– Lactose persiste dans les yaourts
– Lactose disparaît des les fromages
• Ce sont les végétaux qui apportent l’essentiel des glucides
alimentaires
Sucres simples
• Principalement saccharose obtenu de la betterave, de
la canne à sucre = 5-10% de la ration énergétique de
l’adulte, 20% et plus chez l’enfant
• Pour les 2/3, la consommation de sucre se fait par des
produits industriels (sucreries, biscuits, chocolat,
pâtisseries, soda)
• L’industrie se procure le glucose par hydrolyse de
l’amidon
• Le glucose est présent dans certains fruits (raisins),
le miel, certains légumes
12
Rôle nutritionnel
Aliments amylacés
• L’amidon est largement répandu dans les céréales, les
légumineuses, les tubercules
• Présent également dans quelques fruits: bananes, châtaignes
• Les habitudes alimentaires évoluent: les sucres amylacés sont
remplacés par des sucres simples
• Rôle énergétique
– Fonction essentielle des glucides
– Quotient respiratoire des glucide proche de 1
• Effet sur la glycémie
Valeur nutritive des principales céréales
Céréales
Cal
Eau
Protéines
Amidon
Lipides
Fibres
Blé
315
14
13
62
2
13
Maïs
362
12
12
71
1
11
Riz
366
12
6
80
1
3,5
Index glycémique de quelques aliments
Aliments
Sucres
Fruits
IG bas (<50)
Fructose (23)
Lactose (46)
La plupart
Boissons
Céréales
Pain
Jus de pomme (41)
All-bran (30)
Pain au son (44)
Pâtes
Riz
Légumes
La plupart (30-50)
Légumineuses
Produits laitiers
Pois chiche (33)
Petits pois (48)
Gâteaux
Soja (18)
Yaourts (14)
Lait entier (27)
Chocolat (49)
Divers
Cacahuètes (14)
IG moyen (50-74)
Saccharose (65)
Glucose (100)
Banane (53)
Mangue (55)
Jus d’orange (57)
Porrige (61)
Pain de seigle (50)
Pain blanc (70)
IG élevé (>75)
Miel (75)
La plupart (55-65)
Pomme de terre (62)
Betterave (64)
Carottes (71)
Riz rapide (91)
Frites (75)
Pastèque (72)
Corn-Flakes (84)
Baguette (95)
Pain complet (77)
Pomme de terre flocon (83)
Fèves (79)
– Particulièrement étudié en raison des pathologies
associées (sensibilité à l’insuline): obésité, diabète
– l’index glycémique quantifie le pouvoir
hyperglycémiant d’un aliment par rapport à un
glucide de référence: le glucose
Autres rôle des glucides
• Glucides de constitution
– Ribose et désoxyribose ⇒ acides nucléiques
– Mucopolysacchrides (associant glucides et
lipides):
• Chondroïtine sulfate des cartilages
• Mucoïtine sulfate du mucus
Crème glacée (61)
Pâtisseries (59)
Croissant (67)
Pop corn (55)
Pizza fromage (60)
Gaufres (70)
13
Glycogène
Métabolisme des glucides
•
•
Glucides = importante source d’énergie pour l’organisme
1g de glucide ⇒ 4 Cal
•
Glucose:
– Principal substrat du métabolisme intermédiaire sous forme de glucose-6phosphate
– Alimentation = source majeure de glucose
– Sources secondaires:
• Métabolisme de certains AA glucoformateurs
• Métabolisme du glycérol (dégradation des triglycérides)
•
•
Toutes les cellules sont capables de métaboliser le glucose
Certaines n’utilise que le glucose comme source d’énergie:
• Globules rouges
• Médulaire rénale
• Cerveau (corps cétonique en cas de jeûne prolongé)
– Voies métaboliques possibles pour le glucose-6-P
• Voie lactique anaérobie
• Voie des pentoses
• Voie de l’UDP glucose
• Il est composé de molécules de D-glucose liées entre elles par
des liaisons 1-4 et 1-6
• PM = plusieurs million
• Glycogène = molécule de réserve
• Réserve de l’organisme en glycogène = 400 g (1600 Cal)
• Réserves localisées dans le foie et le muscle squelettique
• La glycogénolyse permet de libérer du glucose dans la circulation
Métabolisme glucidique et
facteurs hormonaux (1)
• Insuline
–
–
–
–
Sécrétée: cellules β des îlots de Langherans
Petite protéine: 2 polypeptides, liaisons disulfures
Libérée en réponse à une augmentation de la glycémie
Seule hormone hypoglycémiante
Métabolisme glucidique et
facteurs hormonaux (2)
•
•
• Tissu adipeux
• Muscles
• Foie
•
•
•
•
Glycogénèse accrue dans le foie et le muscle
Activation du métabolisme du glucose
Entrée accrue des AA dans le muscle
Diminution de la lipolyse (= de la libération des AG libres par le tissu
adipeux)
–
–
– Action sur:
– Insuline entraîne:
Cortisol
Glucocorticoïde sécrété par le cortex surrénal, sous le contrôle de l’hormone
hypophysaire ACTH, elle-même sous le contrôle de la CRH hypothalamique.
Nombreuses actions dont certaines conduisent à une augmentation de la glycémie:
•
•
•
Glucagon
–
–
–
Synthétisé par les cellules α du pancréas
Sécrété en cas d’hypoglycémie (antagoniste insuline)
Il augmente les concentrations sanguines de glucose et d’AG, stimule la production
d’AMPc dans le foie, le tissu adipeux et le muscle
•
•
•
Dégradation accrue des protéines musculaires, libérant des AA, substrats de la néoglucogenèse
Synthèse accrue des enzymes de la néoglucogenèse
Inhibition de l’action de l’insuline
Glycogénolyse hépatique et musculaire accrue
Lipolyse et libération d’AG par le tissu adipeux
Adrénaline
–
Sécrétée par la médullosurrénale sous l’effet de:
–
Elle augmente les concentrations sanguines de glucose et d’AG, stimule la production
d’AMPc dans le foie, le tissu adipeux et le muscle
•
•
•
L’hypoglycémie
L’hypoxie
Stimuli du système nerveux (stress)
•
•
Glycogénolyse hépatique et musculaire accrue
Lipolyse et libération d’AG par le tissu adipeux
14
Fibres alimentaires
• Constituants végétaux: polysacchrides qui ne sont pas hydrolysés
par les enzymes digestives, mais sont en partie dégradées par la
flore colique
• Présents dans les aliments:
– Céréales
– Légumes, fruits
– Cellulose (formée d’unités glucose)
– Hémicellulose (chaine de pentoses, hexoses)
– Pectines
– Ce n’est pas un polysaccharide
Résistance à la digestion et à l’absorption intestinale
Caractère hydrophile (maintien de l’eau dans la lumière intestinale)
Conséquences sur le transit intestinal
Prévention du cancer colorectal
Conséquences métaboliques favorables
Sources de fibres alimentaires
•
Consommation de l’ordre de 17 g/jour
•
Teneur en fibres de quelques aliments (en g/100 g)
Céréales
Légumineuses
–
–
–
–
–
Son de blé: 47,5
Farine de blé blanche: 3,5
Pain blanc: 2,7
Pain complet: 8,5
Riz blanc: 3
- haricot blanc: 25,5
- Pois chiche: 15
- Lentille: 12
- Petits pois: 6,3
–
–
–
–
–
Carottes: 3,7
Pommes de terre: 3,5
Chou: 3,4
Laitue: 1,5
Tomate: 1,4
- Amandes : 14,3
- Noix: 5,2
- Banane: 3,4
- Poire: 2,4
- Pomme: 1,4
Légumes
• Polysaccharides des parois de cellules végétales:
• Lignine
• Propriétés:
–
–
–
–
–
Fibres alimentaires: classifacation
Fruits
• Polysaccharides cytoplasmiques
– Gommes et mucilages
– Amidon résistant:
• Inaccessibilité aux enzymes
• Changements structuraux dus au procédés de préparation
• Amidon ingéré cru (banane)
Rôles des fibres alimentaires
• Favorisent le transit intestinal
• Attaquées par la flore intestinale, elles permettent la production
de divers métabolites (AG, gaz,…)
• Luttent contre la constipation
• Prévention des cancers colorectaux
• Prévention de maladie cardiovascumaires
• Les fibres constituent un gel visceux qui s’étale sur la muqueuse
intestinale
– Ralentissement des échanges (absorption de certains nutriments)
• Glucose
• Cholestérol
• Sels biliaires
– Améliorent la réponse à l’insuline après le repas
15
Les minéraux (1)
Les minéraux (2)
• Le sodium (Na+)
• Calcium (Ca)
– Principal cation extracellulaire
– Cation majoritaire du tissu osseux
– Le tissu osseux est composé d’une matrice osseuse où se
déposent des sels de Ca insolubles
– De grande quantité de Ca doivent être absorbées pendant la
croissance
– Rôle majeur dans:
• Le potassium (K+)
– Principal cation intracellulaire
– Intervient dans le métabolisme cellulaire:
• Protéine, glycogène
• Excitabilité neuro-musculaire
•
•
•
•
• Ces ions interviennent dans la régulation de la
pression osmotique (osmolarité corporelle)
l’excitation des cellules musculaires et nerveuses
Le changement de perméabilité des membranes cellulaires
La régulation de la sécrétion de certaines hormones
Participation à la chîane de coagulation sanguine
Schéma général du métabolisme du calcium
Les minéraux (3)
Apports
alimentaires
• Phosphore
Espace extra-cellulaire
Accrétion
Résorption
Sécrétion
intestinale
Filtration
0,3 g
plasma
intestin
absorption
0,3 g
Os profond
1000 g
10g /24h
reins
Réabsorption
• Phosphore = 1% du poids corporel
• Un homme adulte contient 700 g de phosphore
9,85g /24h
4g
Échanges lents
0,9 g
rapides
– Forme avec le Ca des cristaux d’apatite déposés sur la matrice du
collagène = 85% du P de l’organisme
– Phosphate = principal tampon intracellulaire et urinaire
– Entrent dans la composition des Ac. nucléiques et des phospholipides
– AMP, ADP, ATP, GMP, GDP, GTP
– Régulation de la glycolyse
0,1-0,15 g
– 100 g dans les tissus mous
– 2 g dans le sang
0,8-0,9 g
Pertes fécales
16
Métabolisme du fer
Les minéraux (4)
• Magnésium (Mg)
–
–
–
–
–
Apports alimentaires
= 12 mg
Fèces
= 11 mg
Intestin grêle
Absorption
= 1 mg
Tous les tissus en contiennent
Environ 25 g présent dans l’organisme
La plus grande partie dans l’os
20% contenu dans les tissus mous ou lié aux protéines
Dans les cellules il est concentré dans les mitochondries
Réserves
tissulaires
Fer plasmatique
turn-over = 35 mg
Moelle osseuse
• Fer (Fe)
–
–
–
–
Rôle dans le transport de l’oxygène
Rôle dans le transfert d’électrons
L’organisme contient 3-5 g de Fe
Recyclage important (échanges = 1-3 mg/jour)
utilisation
Toute cellule
20 mg
Hémoglobine
Mort cellulaire
Pertes
menstruelles
= 30 mg/mois
Desquamation:
Peau, tube digestif,
voie urinaire
= 1 mg
pertes
Oligoéléments = éléments trace (1)
Oligoéléments (2)
•
Zinc
•
Iode
•
Fluor
–
–
–
Dans l’organisme 2 g
Intervient dans plus de 50 réactions enzymatiques
La plupart incorporé dans l’os
•
Nutriment sans valeur énergétique
•
Présence essentielle au métabolisme
•
Représentent <0,01% du poids corporels
•
17 éléments trace ont des fonctions biologiques identifiées chez les
mammifères, 10 sont considérés comme indispensables
•
Cuivre
•
Leurs concentrations tissulaires restent relativement constantes
•
Cobalt
•
Leur carence se manifeste par un défauts structurels et fonctionnels
reproductibles
•
Manganèse
•
Intervention dans une réaction biochimique précise
•
Sélénium
•
Les troubles liés à leur carence doivent être corrigés par l’apport de ce
seul élément
•
Molybdène
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Dans l’organisme 20-50 mg dont 8 mg contenu dans la glande thyroïde
Se concentre dans l’émail dentaire
Éliminé par voie urinaire
Contenu corporel: 100-150 mg
Propriétés anti-oxydantes
Contenu corporel 5-10 mg
Constituant de la vitamine B12
Contenu corporel: 12-20 mg
Propriétés anti-oxydantes
Rôle dans le métabolisme des radicaux libres
Rôle dans le métabolisme de l’ADN et de l’acide urique
Propriétés anti-oxydantes
17
Vitamines
•
Substances organiques indispensables
•
Sans valeur énergétique
•
Synthèse insuffisante ou inexistante
•
En cas d’absence dans l’alimentation:
Cours de Nutrition
Physiologie de la
digestion
– Apparition de troubles fonctionnels
– Puis de désordres anatomiques
– Fatal à long terme
•
L2
2 grandes familles de vitamines
– Vitamines liposolubles: A, D, E, K
– Vitamines hydrosolubles: B, C
Cavité buccale
Digestion
La digestion est l’ensemble des réactions mécaniques et
biochimiques qui transforment les aliments ingérés en
nutriments absorbés par la muqueuse digestive, et qui
seront ultérieurement transformés par les
différentes voies du métabolisme.
•
Elle est le siège de la mastication des aliments
•
La salive est produite par 3 paires de glandes salivaires:
•
La salive contient:
•
La salive est sécrétée en permanence ± 0,5 mL/min
•
Lors du repas la sécrétion augmente: 1-2 mL/min
•
Environ 0,7 à 1 L de salive sécrétée chaque jour
–
–
–
–
–
–
La digestion se déroule en plusieurs étapes déterminées
par des contraintes anatomiques
Les sous-maxillaires
Les parotides
Les sublinguales
De l’eau
Des électrolytes en concentrations hypotoniques: Na+, K+, Cl-, HCO3- (concentrations
variables selon débit salivaire)
Des protéines (α-amylase = coupure 1-6 de l’amidon et du glycogène)
18
Cavité buccale
Traversée oesophagienne: déglutition
Elle permet le passage du bol alimentaire de la cavité buccale à l’estomac
•
Les sucres provoquent des caries dentaires à la suite de leur
fermentation par les bactéries (Streptococcus mutans, Neisseria,
Actinomyces)
•
Ces bactéries synthétisent des polysaccharides qui se collent aux dents
•
La plaque dentaire est une sorte de gel mucosaccharidique qui entame la
base des dents au ras des gencives
•
Saccharose, Fructose entraînent une acidification à la suite de leur
fermentation
•
Le mannitol n’a pas cet effet
• Le réflexe de la déglutition comprend:
– un arrêt de la respiration en apnée inspiratoire légère
– la fermeture du nasopharynx
– La progression vers l’arrière du bol alimentaire
• La déglutition est commandée par plusieurs centre
nerveux:
– Le centre cortical = centre de la mastication volontaire
– Les centres inférieurs qui commandent la déglutition
automatique (situés dans le bulbe)
Traversée oesophagienne: progression dans
l’oesophage
• La progression dans l’œsophage est facilitée par la motricité
oesophagienne
• La déglutition déclenche une contraction péristaltique qui se
propage vers le bas (3 cm/s)
• La commande des mouvements péristaltiques se fait à 3 niveaux:
– Système nerveux central (et innervation extrinsèque)
– Innervation intrinsèque
– Muscle oesophagien lui même
• Le sphincter inférieur de l’œsophage est une barrière dynamique
qui s’oppose au reflux gastro-oesophagien
• Temps de passage des aliments dans l’œsophage = 10 s
Estomac: sécrétions gastriques
• La sécrétion gastrique est une solution isotonique composée:
– D’eau
– D’acide chlorhydrique (diminution du pH jusqu’à 2 ou 1
– De sels: NaCl, KCl
• Volume de sécrétion:
– 1-2 ml/min en période de repos
– 6-10 ml/min en période de grande activité
• Les effets de la sécrétion gastrique:
–
–
–
–
Transformation du pepsinogène en pepsine
Favorise l’activité de la pepsine à pH bas
Attaque de l’enveloppe des végétaux
Dilacère les fibres musculaires
19
Estomac: protéines, pepsine, facteur intrinsèque
• Concentration en protéines du suc gastrique = 3 g/L
• 4 classes différentes de protéines:
– Mucoprotéines: neutralisation de l’acidité, protection de la
muqueuse gastrique
– Les protéines plasmatiques: exudation plasmatique
– La pepsine
– Le facteur intrinsèque
• Pepsine
– La pepsine est produite sous forme de pepsinogène
inactif.
– L’acidité gastrique permet la conversion du
pepsinogène en pepsine
– Activité digestive de la pepsine:
• Protéines naturelles:
–
–
–
–
Caséine
Sérum-albumine
Ovalbumine
Hémoglobine
• L’effet protéolytique est d’autant plus marqué que le
polypeptide est riche en AA aromatiques (tyrosine,
phénylalanine, tryptophane)
• La dégradation des autres protéines est très incomplète,
permet de facilité la solubilisation des protéines et fibres
musculaires
Rôle de l’estomac dans la digestion (1)
• Facteur intrinsèque:
– Glycoprotéine, PM = 55000
– Fixation de la vitamine B12 (1 mg fixe 25 µg)
– Permet son absorption au niveau de l’iléon
– La fixation de la Vit.B12 augmente la stabilité du facteur
intrinsèque (changement de conformation ⇒ résistance à la
protéolyse)
– Sa production chez l’adulte dépasse de 98 fois les besoins
minimaux nécessaires à l’absorption de la dose utile de
Vit.B12
• Son rôle consiste essentiellement à préparer
les aliments à la digestion intestinale en
solubilisant la majeur partie des constituants:
– HCl:
• Dissout une partie des enveloppes des végétaux
• Dilacère les fibres musculaires
– Broyage mécanique des aliments sous l’effet de
l’activité motrice:
• Permet la dissociation des éléments
• Permet une bonne homogénéisation des aliments avec le
suc gastrique.
20
Rôle de l’estomac dans la digestion (2)
Intestin grêle
digestion absorption des glucides
• L’amylase salivaire hydrolyse l’amidon en
polysaccharides
• Son action continue dans l’estomac, tant que le pH est
élevé
• La digestion des glucides se fait essentiellement sous l’action de
l’α-amylase pancréatique (liaisons 1-4)
• La pepsine agit à la périphérie des aliments:
– Elle diminue la taille des morceaux de viande
– Rompt les parois des cellules
• Dégradation partielle des protéines (caînes
peptidiques)
• Destruction des émulsions de graisses
Intestin grêle
digestion absorption des glucides
• La digestion des oligo et poly saccharides est effectuée des
oligosaccharases et disaccharases de la bordure en brosse
• Principales enzymes:
– Lactase
– Glucosidase
– Maltase
• Absorption des glucides:
– Très hydrophiles, ne peuvent pas traverser les membranes
– Prise en charge par des transporteurs spécifiques:
• Glucose, galactose: tranfert Na dépendant
• Système de transfert du fructose : GLUT5
• GLUT2 membrane basale de l’entérocyte
• L’hydrolyse totale de l’amidon produit:
– 1/3 de maltose
– 1/3 de maltotriose
– 1/3 d’α-dextrines (liaisons 1-6)
• L’hydrolyse de l’amidon de différents aliments s’effectue à
vitesse variable:
–
–
–
–
–
–
Riz
Blé
Pomme de terre
Haricots
Soja
Lentilles
L’hydrolyse est plus rapide
lorsque les aliments ont été
cuits
Intestin grêle
digestion absorption des protéines (1)
• Les protéines soumises à digestion sont les protéines
alimentaires + quelques protéines endogènes
• La digestion des grosses protéines est assurée par les enzymes
pancréatiques:
– Trypsine
– Chymotrypsine
– Elastase
– Carboxypeptidases
– 30% des AA sont libres, 70% sont sous forme d’oligopeptides (2-6
AA)
21
Intestin grêle
digestion absorption des protéines (2)
• Au niveau de la bordure en brosse
présence de peptidases = AA libres + dipeptides + tripeptides
• L’absorption fait intervenir des transporteurs spécifiques:
– Transporteur des AA neutres
– Transporteur des AA acides
– Transporteur des AA basiques
• Transporteurs de di, tri peptides
mécanisme spécifique, Na dépendant, saturable
• Dans l’entérocyte, ces peptides sont hydrolysés en AA puis sont
relargués dans la circulation sanguine
protéine
Lumière
Bordure
en
brosse
Micro
villosité
trypsine
chymotrypsine
elastase
polypeptide
polypeptide
polypeptide
carboxypeptidase
AA libres
dipeptides
tripeptides
Transporteurs de dipeptides
tripeptide
Transporteurs d’AA
Neutres, acides, basiques
AA libres
Digestion et absorption des lipides:
la lipolyse
Digestion et absorption des lipides
• Enzymes hydrophiles ⊗ Substrats hydrophobes
• Sels biliaires (détergents)
– Acides biliaires (dérivés du cholestérol) associés à un AA (glycine,
taurine)
– Groupement hydroxyle (hydrosoluble)
Elle fait intervenir plusieurs lipases:
•
Lipase gastrique:
•
Lipolyse pancréatique:
au dessus d’une certaine concentration les sels biliaires forment
des structures spériques (micelle)
• L’absorption des graisses se déroule en 3 étapes:
– La lipolyse
– La solubilisation micellaire
– La resynthèse des triglycérides dans l’entérocyte d’où ils sont
excrétés dans la circulation sous forme de chylomicrons
– Libère des diglycérides et des AG
– La lipase agit à l’interface huile/eau
– Les sels biliaires activent la lipolyse:
• La colipase = cofacteur qui active la lipase en présence de sels biliaires
• Il y a formation d’un complexe : lipase-colipase-micelle qui permet à l’enzyme
d’accéder à son substrat
•
L’estérase non spécifique:
•
Phospholipase A2
– Action sur les substrats en solution
– Très active sur les phospholipides à chaînes courtes en absence de sels
biliaires
– En présence de sels biliaires action sur les triglycérides à chaînes longues
– Action sur les phospholipides en solution micellaire
– Activation par la trypsine
22
Solubilisation micellaire / absorption
•
Les AG libres, les monoglycérides se solubilisent dans les micelles de
sels biliaires
•
Ces micelles sont alors capables de solubiliser des lipides plus
hydrophobes:
– Diglycérides
– Cholestérol
– Vitamines liposolubles
•
Absorption:
– Les produits de la lipolyses sont libérés par les micelles au contact des
microvillosités
– Ils diffusent au travers de la membrane
– Dès l’entrée dans le cytoplasme de l’entérocyte les AG libres sont pris en
charge par la FABP (Fatty Acid Binding Protein) et sont retransformés en
triglycérides
– Les triglycérides sont pris en charge par les chylomicrons, puis déversés
dans la circulation
Absorption de l’eau
Absorption des vitamines
• Vitamines hydrosolubles
– Elles sont prise en charge par des transporteurs
spécifiques:
– Vit.C au niveau de l’iléon
– Vit.B1 au niveau du duodénum
– Vit.B12 facteur intrinsèque
• Vitamines liposolubles
– Absorption au niveau de l’intestin
– Elles sont transformée puis absorbée au niveau des
micelles
Absorption de quelques éléments minéraux
• Fer
• Elle provient de l’eau alimentaire et des différentes
sécrétions (6-10 L/jour)
• Duodénum: absorption puissante de l’eau
• Jusqu’à 18 L absorbés / jour (5 L au niveau du colon)
– Fer ferreux (Fe2+): utilisé en thérapeutique
– Fer héminique: dans la viande: hémoglobine (noyau
porphyrique); les œufs et poissons (lié aux protéines)
– Fer non héminique: dans les légumes beaucoup moins
absorbable
• Ca
–
–
–
–
Il doit être ionisé pour être absorbé
Duodénum et colon
Cotransport avec vit.D
Il existe aussi un transport passif
23
Hydrolyse et fermentation des glucides
Colon
• Les bactéries coliques ont des effets multiples:
– Elles hydrolysent les grosses molécules de glucides ou de protéines
qui ont résistées à l’hydrolyse du grêle, ou qui sont produites par
l’intestin
– Elles métabolisent les sucres (fermentation) et les AA
(putréfaction)
hydrolyse
Amidon
a-amylase
Cellulose
b-amylase
Galactosides
Galactosidase
Glucoconjugués
Glycuronidase
Glycoprotéines
(mucus)
Mucidases
Pectines
Pectinases
– Elles modifient de nombreux composés biologiques (sels biliaires,
stérols)
Dyholosides
Lactase
Saccharase
Maltase
– Les enzymes bactériennes jouent un rôle important dans le
métabolisme de nombreux médicaments modifiant leur
biodisponibilité et leur pharmacocinétique
AA
Desaminase
Cours de Nutrition
L2
H2
CH4
Hexose
CO2
Pentose
fermentation
ou
Acide correspondant
Ethanol
Butanol
Acide acétique
Acide butyrique
Acide propionique
Acide lactique
Alcool
Acides
Polyalcools
Aliments = matière organique (animale/végétale)
Doivent être transformés pour être assimilés par les cellules:
• Transformations mécaniques
Digestion résumé / rappels
• Transformations chimiques
24
2. Tube digestif
3. Système digestif
Spécialisation fonctionnelle et structurelle
des différentes régions du tractus digestif
Fonctions
3.1 Bouche et oesophage
Bouche
Structures
Bouche
• Ingestion
Pharynx
dents, langue,
• Processus
mécanique
Oesophage
Glandes salivaires
• Langue
- Analyse sensitive: récepteurs thermiques, chimiques, tactiles
- Déglutition du bol alimentaire (mécanique)
Pharynx
Estomac
• Digestion
• Sécrétion
• Dents mastication (mécanique)
Foie
Pancréas
Vésicule
biliaire
Oesophage
• Absorption
• Excrétion
Estomac
Gros
intestin
Petit
intestin
Intestin
• Glandes salivaires (salive)
- Lubrification (mucine)
- Solution tampon (neutralise acidité = protection contre carie)
- Lysozyme (antibactérien)
- Amylase salivaire : amidon → maltose
- Lipase : agit surtout dans l ’estomac
3.1.2 Déglutition
3.1.1 Glandes salivaires
Structures sécrétrices
• Nettoie la bouche
• Anatomie et processus dynamique
Parotide
Sous-maxillaire
• Dissout les aliments
• Humidifie la nourriture
Sublinguale
• Enzymes
1. La langue pousse le bol alimentaire
2. Le palais mou (luette) ferme les voies nasales
3. Le larynx s'élève et l'épiglotte s'abaisse (ferme la trachée)
25
3.2 Estomac
• Le bol alimentaire progresse par péristaltisme
3.2.1 Anatomie fonctionnelle
Contraction des
muscles circulaires
autour de la masse
alimentaire
Contraction des
muscles
longitudinaux le
long de la masse
alimentaire
Contractions
coordonnées des
muscles circulaires
qui fait avancer la
masse alimentaire
Cardia
Petite
courbure
Fundus
Corps
• Compartiment
gastrique
délimité par
Cardia (œsophage)
Grande
courbure
Sphincter pylorique
(Duodenum)
Pylore
Plis gastriques
Les plis gastriques
augmentent la surface
de contact
• Action chimique
3.2.2 Fonctions
9 Epithélium superficiel : sécrétion de mucus
Phase gastrique de la digestion (3-4h)
9 Cellules principales : sécrétion de pepsinogène
• Action mécanique
9 Cellules pariétales : sécrétion d’HCl
L ’entrée du bol alimentaire déclenche les contractions musculaires
Distension, ⇑ pH
Oesophage
Couche musculaire
longitudinale
Duodenum
fundus
+
Chémorécepteurs
Barorécepteurs
Couche musculaire circulaire
Couche musculaire
transversale
Sphincter
pylorique
26
Les cellules de l ’épithélium sécrètent le suc gastrique
3.3 Intestin grêle
Canal hépatique
Acide chlorydrique (HCl) - cellules pariétales
• pH de l ’estomac = 1,5 à 3,5
• Hydrolyse partiellement les protéines
• bactéricide
Pepsine - cellules principales dégrade les protéines en peptides
cellules pariétales
HCl
Pepsinogène
cellules principales
Pepsine
Mucus - cellules à mucus de l’épithélium: protection
Le duodénum reçoit les
sécrétions du pancréas et foie
Surface (muqueuse) se renouvelle entièrement en 3 jours
• Digestion dans l’intestin grêle
• Pancréas
9 Enzymes digestives
9 Glucides
Amidon
Maltose
Glucose + Glucose
9 Bicarbonates (ions hydrogénocarbonates)
Amylase pancréatique
• Foie
Disaccharides
Maltase (épithélium de l’intestin)
Monosaccharides
9 Bile (s’accumule dans la vésicule biliaire)
- Déchets excrétés par le foie (bilirubine)
- Sels biliaires : émulsionnent les lipides
9 Protéines
Disaccharidases
Protéines & peptides
Acides aminés
Enzymes du pancréas et enzymes de l’intestin
9 Lipides
Triacylglycérol
monoglycérides + acides gras
Lipase pancréatique & sels biliaires
27
• Absorption
Surface de contact avec les aliments = très élevée ~ 600 m2
Longueur ~ 6 m
• Replis circulaires
• Villosités
• Microvillosités
4. Régulation des sécrétions digestives
3.4 Gros intestin
4.1. Contrôle nerveux (SNC)
Côlon transverse
•
Intestin grêle sécrète 7 à 9 l d’eau/jour
•
Presque tout est réabsorbé par l’intestin
grêle
Côlon
descendant•
Côlon
ascendant
Le gros intestin absorbe ce qui reste
Rectum
Réabsorption
Réabsorption
Diarrhée
Constipation
28
4.2. Contrôle hormonal
Cours de Nutrition
Hormones sécrétées dans le sang par des
cellules de l ’intestin grêle:
L2
- Action sur les organes de la digestion
- Adaptent le fonctionnement de
l ’intestin à son contenu
Les aliments
Sélection des aliments / Régime alimentaire
Les aliments
• Les aliments sont des produits complexes que l’homme trouve
dans la nature ou prépare lui-même.
• A chaque type d’aliment sont associés un certain nombre de
nutriments.
•
En fonction de:
•
Les Humains sont omnivores:
• Les nutriments sont des substances bien caractérisées sur le
plan chimique et ayant des activités métaboliques connues:
glucides, lipides, protides, eau, minéraux, oligo-éléments,
vitamines.
• L’alimentation doit être composée d’une variété d’aliments pour
apporter l’ensemble des nutriments nécessaires à l’organisme
– Leur aspect attirant, de leur qualité gustative
– Leur signification symbolique qui est propre à chaque société ou groupe
– Leur poids économique
– Alimentation composée de produits d’origine animale, végétale et minérale
– Les aliments sont des denrées périssables dont la production est saisonnière
• Conservation
• Stockage
• Distribution
•
Paradoxe du monde moderne:
– Abondance de produits qui conduit au développement de pathologies jusque là
rares: obésité, diabète, cardiopathies
– Développement industriel ⇒ pollution de l’environnement ⇒ contamination
des aliments
29
Les 7 groupes d’aliments
Catégories d’aliments
• Les aliments sont regroupés en un certain nombre de catégories.
• Cette classification s’adresse essentiellement aux aliments
naturels.
• Sont regroupés dans une catégorie, des aliments ayant:
– La même valeur nutritionnelle (composition en nutriment voisine)
– Un tonus émotif identique (stimulation comparable de l’appétit)
– Les mêmes valeurs culturelles (au sein d’un même groupe social)
Catégories
Aliments
Sources de
1ère
Viandes, poissons, oeufs
Protéines +++
Lipides +
2ème catégorie
Produits laitiers
Protéines ++
Lipides ++
Glucides +
3ème catégorie
Corps gras
Lipides +++
Céréales et légumineuses
Glucides +++
Protéines ++
Légumes et fruits
Glucides ++
Produits sucrés
Glucides +++
catégorie
4ème
catégorie
5ème catégorie
6ème
catégorie
7ème catégorie
Catégorie 1: Viandes, Poissons, Œufs
Catégorie 1: Viandes, Poissons, Œufs
Les Viandes
•
La valeur calorique varie en fonction de sa teneur en lipide:
– 200 Cal pour 100 g en moyenne
Les Poissons
•
Valeur calorique:
•
Composition:
Le porc: 300 Cal/100 g, charcuteries 500-600 Cal/100 g, gibier 100-120 Cal/100 g
– Les protéines représentent 15-20% de la partie comestible (50-80% du poids sec)
– Les principales protéines sont:
–
–
–
La myosine
La myostroïne
Le collagène
–
–
–
–
–
<5% poulet, dinde, canard, cheval
5-10% veau
7-20% bœuf
15-25% porc, mouton
Jusqu’à 60% charcuteries (rillettes)
– Les lipides sont présents en quantité variable selon l’animal et le morceau:
•
•
Acides gras les plus abondants:
– Acides palmitique et stéarique (AG saturés)
– Acide oléique (mono-insaturé)
Les viandes de volaille contiennent plus d’AG mono et poly insaturés que les viandes de boucherie
La viande fournit des minéraux et vitamines:
–
–
Fer, Phosphore
Vitamines du groupe B
Boissons
Dépend de la teneur en lipide: 70-160 Cal/100 g
– Remplace souvent la viande comme source de protéines de qualité
– Les protéines représentent 15-20% de la partie comestible
– Principales protéines:
» Myosine
» Myoalbumine
» Peu de collagène
– Les lipides sont en proportion variables selon les espèces:
•
•
•
•
<5%: merlan, cabillaud, dorade, poissons plats, mollusques
5-10%: sardine, hareng, maquereau, rouget
10-15%: anguille, thon
Les principaux acides gras:
» Acide oléique (mono-insaturé)
» AG poly-insaturés de la famille des ω3: EPA, DHA
– Apports en minéraux et vitamines:
» Iode, sodium, calcium
» Vitamines du groupe B, vitamines liposolubles
30
Catégorie 1: Viandes, Poissons, Œufs
Catégorie 2: les produits laitiers
Les Œufs
• Valeur calorique: 76 Cal pour un œuf entier
Le lait
•
Aliment complet: fournit des protéines, des glucides, des lipides, des
minéraux (calcium) et des vitamines.
•
Valeur calorique:
•
Composition:
• Composition:
– Les œufs sont source de protéines:
– 13% de l’œuf entier
– Ovalbumine dans le blanc
– Ovovitelline dans le jaune
– Les lipides:
– Représentent 12% de l’œuf entier
– Présents uniquement dans le jaune:
» Phospholipides (lécithine)
» Cholestérol (250 mg/ œuf)
– Apports en minéraux et vitamines:
– Phosphore, fer
– Vitamines A, B, D
Catégorie 2: les produits laitiers
• Le lait est un produit fragile.
• Pour le conserver de nombreux procédés ont été mis au point au fil du temps.
• Les produits laitiers représentent une large famille d’aliments présentant des
propriétés variées.
La crème
• Crème: émulsion de lipides qui remonte à la surface et qu’on
retire après avoir laissé reposer le lait frai pendant 24h
–
–
–
Lait entier: 640 Cal/L
Lait demi écrémé: 490 Cal/L
Lait écrémé: 360 Cal/L
–
87% d’eau
–
5-7% de glucide (lactose)
–
Matière grasse: essentiellement des AG saturés. Jusqu’à 3,5% dans lait entier
–
Protéines: 1,5% lait maternel – 3,5% lait de vache
» Caséine
» Albumine
» Immunoglobulines
–
Minéraux et vitamines
» Calcium, potassium, sodium
» Vitamines du groupes B (détruites à la pasteurisation)
» Vitamine D (taux variable selon saison)
» Vitamines A (dans la matière grasse)
Catégorie 2: les produits laitiers
le beurre
Obtenu après barattage de la crème
Voir corps gras
• Valeur calorique: ± 325 Cal/100 g
• Composition:
•
•
•
•
35% de lipides (20% pour les crèmes allégées)
2% de protéines
63% eau
Vitamine A
31
Catégorie 2: les produits laitiers
les yaourts
Catégorie 2: les produits laitiers
les fromages
• Produits de la fermentation par les bacilles lactiques
•
Obtenu par coagulation du lait (puis égouttage et conservation ± longue)
•
Valeur calorique variable d’un fromage à l’autre selon teneur en graisse
•
On distingue:
• Valeur caloriques (variable selon le type de lait utilisé: entier, ½
écrémé, écrémé): 35-50 Cal/100 g
–
–
–
• Composition:
–
–
–
– Protéines: 5%
– Glucides (à la différence des fromages)
– calcium
•
• L’adjonction de sucre, de fruits, de sirop, de caramel, de
confiture, de chocolat détermine un apport calorique plus élevé
Catégorie 2: les produits laitiers
les fromages
Les fromages frais
Les fromages fermentés à pâte molle: coulommiers, brie, camembert,munster
Les fromages fermentés à pâte pressée non cuite: bonbel, cantal, portsalut, gouda,
saint-nectaire
Les fromages à pâte pressée cuite: gruyère, comté
Les fromages à moisissures internes: roquefort, bleus
Les fromages fondus obtenus à partir de fromage à pâte dure: vache-qui-rit, crème de
gruyère
Composition:
–
–
–
–
–
Les protéines sont en partie éliminées lors de l’égouttage
Les glucides sont totalement éliminés
La teneur en matière grasse varie selon le degré d’hydratation
Minéraux: calcium, phosphore, sodium (très élevée si ajout de sel)
Les vitamines: A, D, groupe B
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
Eau
Valeur calorique
Lipides
Fromage frai maigre à 0% de matière grasse
80
34
T
Fromage frai à 20% de matière grasse
80
80
4
Fromage frai à 40% de matière grasse
80
100
8
Petit suisse
77
150
10
Camembert
55
310
24
Munster
46
320
24
Bonbel
39
330
25
Gruyère
39
400
32
Roquefort
40
405
35
Chèvre
40
280
15
• Il s’agit de lipides ajoutés aux aliments pour assaisonner,
tartiner ou cuire
• Ces lipides s’ajoutent aux lipides déjà présents dans de
nombreux aliments (lipides de structure ou invisibles) comme les
viandes, la charcuterie, les fromages, les viennoiseries, les
biscuits
32
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
le beurre
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
la margarine
• Valeur calorique élevée: 760 Cal/100 g
• Les margarines sont obtenues par hydrogénation d’huiles
• Composition:
• Valeur calorique: 740 Cal/100 g
• 83% de lipides
– Riche en cholestérol (250 mg/100 g)
– AG saturés ⇒ solide à T° ambiante (fond à 32°C)
• Composition (semblable à celle du beurre):
• 83% de lipides
» Acides gras saturés, et acides gras trans
» Importance relative variant selon procédé de fabrication
» AG poly-insaturés:
- <10%, margarine dure
- 10-20% margarine semi dure
- 20-30% margarine molle
- >30% margarine extra molle
• 1-2% de protéines et glucides
• 15% d’eau
• Vitamine A (qui ne résiste pas à la cuisson)
• 16% eau
• Vitamine D
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
les huiles végétales
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
les huiles végétales, composition
Acides gras
Selon le procédé de fabrication on distingue:
–
Les huiles vierges, obtenues par pression à froid (principalement huile d’olive)
–
Les huiles raffinées, obtenues:
–
•
•
•
Pression à chaud
Extraction par solvant (hexane)
Raffinage :
–
–
–
élimination des impuretés et les AG libres
Décoloration
Désodorisation
Les matière grasses solides (fort % AG saturés)
•
•
Huile de certains fruits: palme, coco
Huile de graines ayant subit une hydrogénation
•
•
l’industrie alimentaire: biscuiterie, biscotterie, conserve
La restauration collective: friture
sont utilisés par:
–
–
Valeur calorique: 900 Cal/100 ml
Toutes ces huiles sont des graisses relativement pures (99% de triglycérides)
Saturés
Monoinsaturés
Polyinsaturés
ω6
Arachides (Afrique)
20
55
25
Arachide (Brésil)
25
40
35
7
60
26
Coprah
90
8
2
Maïs
15
30
55
2
Noix
10
15
65
10
Olive
15
75
10
Palme
50
40
10
Pépins de raisin
10
15
75
Soja
15
22
55
Tournesol
15
25
65
Colza
Polyinsaturés
ω3
7
8
33
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
exemple de l’huile d’olive
• % élevé (65-80%) d’acide oléique (C18:1ω9)
• Process de fabrication permet le maintien:
– Des aromes
– La présence de composés mineurs:
• Antioxydants:
– Composés phénoliques
– Vitamines
⇒ Prévention pathologies (maladies cardiovasculaires, cancers), vieillissement
• Minéraux
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
les graisses d’origine animale
• Il s’agit:
– Graisse de porc: saindoux
– Graisse de bœuf: suif
– Graisse d’oie ou de canard
Catégorie 3: les corps gras ajoutés
les autres huiles
• exemple des l’huiles de graines: tournesol, maïs, colza, soja,
pépins de raisin
– % élevé d’AG poly-insaturés
• Acide linoléique (famille w6)
• Acide linolénique (famille w3)
– Faible % d’AG saturés
• Huile de fruits oléagineux: noix, noisettes
– Riches en AG poly-insaturés
– Conserve un certain goût du fruit malgré le raffinage
Catégorie 4: les céréales et légumineuses
Elles sont source de glucides et de protéines,
et constituent, dans la majeure partie du globe,
l’essentiel des apports en énergie et en matière protéique.
Dans las pays industrialisés, leur part tend à diminuer.
• Ces graisses sont riches en AG mono-insaturés
34
Catégorie 4: les céréales et légumineuses
Les céréales
•
Catégorie 4: les céréales et légumineuses
Les céréales
Le blé
–
–
–
–
•
Céréale principale de notre pays
Moulu et bluté (blutage = séparation du son de la farine), il est consommé sous forme de
farine qui sert à la fabrication du pain, des pâtes et des pâtisseries
Valeur calorique: 340 Cal/100 g
Composition
•
•
•
•
•
•
•
10% d’eau
74% de glucides (amidon)
De la cellulose (% d’autant plus faible que le blutage est poussé)
2% de lipides
10% de protéines (gluten, pauvre en lysine)
Minéraux: phosphore
Vitamine B1
•
Biscottes et biscuits
•
Semoule
•
Pâtes alimentaires
Le pain
–
–
Valeur calorique: 250 Cal/100 g
Composition:
•
•
•
•
•
•
Certaines sont utilisées pour l’obtention de flocons: avoine, orge
•
Certaines sont utilisées pour les crêpes: sarrasin, orge
•
Certaines sont utilisées dans la malterie: orge
•
Le riz
•
Le maïs
•
Le mil
–
–
–
–
–
–
Très consommé dans le monde
Il est d’abord décortiqué (séparation de l’enveloppe fibreuse)
On utilise aussi du riz poli, ou du riz glacé (avec du talc et du glucose)
Contient 5% de lipides
Contient peu de protéines (carencé en lysine et tryptophane)
Très consommé en Afrique, notamment
– Obtenue par pétrissage sans fermentation de semoule de blé dur
– Divers produits naturels peuvent être ajoutés:
– Valeur calorique: 360 Cal/100 g de pâtes crues
Catégorie 4: les céréales et légumineuses
Les autres céréales
Certaines sont panifiables: seigle
Elle est obtenue par fragmentation de grains de blé dur
• Œufs, lait…
• Interdiction d’utiliser des colorants et autres substances chimiques
35% d’eau
55% de glucides
7% de protéines
1-2% de cellulose
NaCL
⇒ le pain complet apporte davantage de cellulose
•
– Préparés industriellement avec une pâte enrichie en sucre et lipides
– Leur valeur calorique est d’autant plus élevée que leur teneur en eau est
faible
Catégorie 4: les céréales et légumineuses
Les légumineuses
•
Elles comprennent:
–
les légumes secs:
–
–
Le soja
L’arachide
•
•
•
•
Lentilles
Fèves
Pois
Haricots secs
•
Elles contiennent peu d’eau (moins de 10%)
•
Elles sont riches en protéines: 15-35% dont la composition en acides aminés est
proche de celle de la viande
•
Elles sont riches en fer, phosphore et vitamines du groupe B
•
La valeur calorique dépend de la teneur en lipides:
–
–
–
Légumes secs: 330 Cal/100 g
Soja: 400 Cal/100 g
Arachides: 550 Cal/100 g
35
Catégorie 5: Légumes et fruits
Catégorie 5: Légumes et fruits
•
• Ce groupe renferme des aliments assez différents, mais dont le
point commun est une forte teneur:
– Perte des vitamines et minéraux
– Amélioration de la digestibilité
Catégorie 5: Légumes et fruits
•
•
– Valeur calorique: 80 Cal/100 g
– Composition:
•
•
•
•
•
– en eau (80-90%)
– En cellulose non digestible
– En calcium et vitamines (surtout Vit. C)
• Ces propriétés peuvent être fortement modifiées par la cuisson:
Pommes de terre
•
± 80% d’eau
20% d’amidon
2% de protéines
Pratiquement pas de lipides, ni de cellulose
Riche en Potassium et vitamine C (perdue si stockage et cuisson)
Légumes frais
– Valeur calorique faible: 30-40 Cal/100 g
– Composition:
•
•
•
•
•
•
Plus de 90% d’eau
5-10% de glucides (dont 1% de cellulose)
Pas de lipides, ni de protéines (sauf: petit pois)
Riches en: Ca, K, Mg, Fe (choux)
Riches en vitamines hydrosolubles, carotène
Riches en substances anti-oxydantes (polyphénols, stérols végétaux)
Catégorie 6: Produits sucrés
Champignons
–
–
Faible valeur caloriques: 10-15 Cal/100 g
Composition:
•
•
•
•
•
•
96% d’eau
2-3% de glucides
Faibles traces de lipides
Riches en K (500 mg/100 g), Fe (15 mg/100 g)
Riches en vitamines hydrosolubles
Riches en anti-oxydants
Fruits frais
–
Valeur calorique variable selon teneur en glucides
–
Composition:
•
•
•
•
•
40-55 Cal/100 g pour agrumes, pommes, poires, fraises, prunes
80 Cal/100 g pour raisins, cerises
90 Cal/100 g pour bananes
200 Cal/100 g avocats (qui contiennent de lipides)
600-650 Cal/100 g pour les fruits secs
•
•
Teneur en eau: 80-95%
Teneur en glucides variable:
•
•
•
ce sont surtout des glucides simples (glucose, saccharose). Il y a des glucides complexes dans la banane
(amidon). Il y a des fibres cellulosiques et de la pectine
Riches en minéraux: Ca, Mg, K
Riches en vitamines hydrosolubles
Riches en anti-oxydants: polyphénols
–
–
–
• Ce groupe d’aliments rassemble le sucre et des aliments, qui du
fait de leur saveur sucrée, sont souvent consommés en quantité
non négligeable.
• Ils sont une source importante de calories, bien que leur
présence ne soit pas vraiment nécessaire à l’équilibre de la ration
alimentaire.
Agrumes: <10%
Fruits à noyau et à pépins: 10-15%
Raisins, bananes, figues 15-20%
36
Catégorie 6: Produits sucrés
•
Sucre de canne ou de betterave
•
Miel
•
Confitures
•
•
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Catégorie 7: les boissons
C’est du saccharose pur
Coefficient d’assimilation élevé (100%)
Un morceau de sucre de 5g apporte 20 Cal
L’eau
Essentiellement constitué de glucose et de fructose (78%)
Pouvoir sucrant plus élevé que celui du saccharose
Apport faible en Vit. C
Contiennent environ 60% de sucre
30-35% d’eau
Riches en minéraux: K, Ca, P
Valeur calorique moyenne: 270 Cal/100 g
Confiseries
–
–
–
–
Obtenues à partir de sucre et de différents aliments (lait, miel, matières grasses, céréales, fruits,…)
Diverses substances pour les rendre attrayantes (cf. réglementation)
Composition moyenne: 90% de sucre, 10% d’eau
Valeur caloriques moyenne: 360 Cal/100 g
•
Sa composition en sels minéraux est très variable, et peut atteindre jusqu’à 0,5 g/L
•
Les minéraux dissous peuvent être: Na, K, Mg, S, Fe, Cl, I, Si
•
Plusieurs décrets et arrêtés précisent les qualités nécessaire pour qu’une eau soit potable
•
Des critères microbiologiques, chimiques, physiques et organoleptiques sont pris en compte.
•
3 catégories d’eau en bouteille:
–
–
Chocolat
–
–
–
–
Obtenu en mélangeant du sucre, de la pâte de cacao, éventuellement du lait
Valeur calorique moyenne: 500 Cal/100 g
Composition:
•
•
•
•
Les « eaux de table »: sans propriétés thérapeutiques
Les « eaux minérales »: propriétés thérapeutiques, provenant d’une source dont l’exploitation est autorisée
par décision ministérielle
Les « eaux de source »: eaux convenable pour l’alimentation humaine, dont la source est exploitable par
décision préfectorale
Lipides (en majorité saturés)
Glucides (saccharose)
Protéines (jusqu’à 6%)
Minéraux: Ca, Mg et des vitamines
Catégorie 7: les boissons
exemple de teneur en minéraux
Catégorie 7: les boissons
Bicarbo
-nate
(mg/ml)
Na
(mg/ml)
K
(mg/ml)
Mg
(mg/ml)
Ca
(mg/ml)
Chlorure
(mg/ml)
Sulfate
(mg/ml)
1,350
190
17
90
194
55
38
Contrexéville
347
8
8
66
451
11
1,130
Evian
357
5
1
24
78
-
32
Perrier
347
14
1
3,5
140
31
51
Badoit
Vals
573
180
18
-
33
7
35
Vichy Célestins
3,385
1,329
7,5
10
96
254
141
Vichy Saint-Yorre
4,282
1,679
130
12
113
280
182
Vittel Grande
Source
402
3
6
36
202
6
306
Vittel Hépar
369
21
4
134
591
11
1,672
Volvic
64
8
5
5,5
9
7,5
6
•
Boissons sucrées
– Très utilisées surtout enfants, adolescents:
Limonade, cola, soda, jus de fruits sucré
– Source importante de calories (sucres simples)
Leur consommation contribue au développement de l’obésité et de l’insulinorésistance
•
•
Café
–
–
–
–
Très utilisé pour ses qualités stimulantes
Contient de la caféine (50 mg / tasse)
Contient des minéraux: Ca, K, Mg, Na
Contient de la vitamine PP
Le café peut être responsable d’insomnies, de tachycardie, d’anorexie
Thé
– Boisson stimulante la plus utilisée dans le monde
– Contient de la théine (alcaloïde voisin de la caféine)
– Contient des tanins, du F, des vitamines B, K, PP
Comme pour le café son abus peut entrainer des insomnies, de l’anorexie et perturber
l’absorption du Fe
37
Catégorie 7: les boissons
Le vin
Catégorie 7: les boissons
La bière
• Ses qualités organoleptiques et digestives sont dues à
la présence de multiples constituants:
–
–
–
–
–
–
Acides organiques
Composés aromatiques
Tanins
Minéraux
Anti-oxydant de type polyphénols
Vitamine du groupe B
• Fabriquée à partir d’orge fermentée
• Contient des glucides
• Contient des vitamines du groupe B
Les propriétés digestives sont dues à son acidité (pH 2-2,5)
• Sa teneur en alcool varie de 2 à 10 %
• Une bière à 5° fournit 400 Cal/L
• Valeur énergétique:
– Dépend du d° d’alcoolémie (1g d’alcool fournit 7 Cal pour la
thermogenèse)
– 1 L de vin à 12° apporte 670 Cal
Catégorie 7: les boissons
autres boissons alcoolisées
Cours de Nutrition
% alcool
g alcool / L
g glucide / L
Cal / L
Vin rouge/blanc sec
9 / 14
72 / 112
Traces
500 / 780
Vin blanc sucré
9 / 14
72 / 112
15 / 70
560 / 1060
2 /8
6 / 64
30
250 / 570
1
8
50 / 100
250 / 450
1/6
8 / 48
1 / 60
60 / 340
Pastis pur
42
335
10 / 37
2400
Whisky
40
320
0
2240
15 / 22
120 / 170
40 / 70
1000 / 1500
Bière
Bière sans alcool
Cidre
Vins de liqueur
L2
Utilisation des nutriments
Voies métaboliques
38
Sources d’énergie
Métabolisme cellulaire
Protéines
↓
Acides aminés
• L’énergie provient de l’utilisation des nutriments
Polysaccharides
↓
Glucides simples
• Les réactions d’oxydoréduction représentent la seule source
d’énergie utilisable
glucose
glycolyse
• Types de réactions:
– Premier groupe = transformer les aliments en nutriments:
Cycle Krebs
• Glycolyse
• β-oxydation
• Catabolisme des acides aminés
NADH
Phosphorylation
oxydative
NH3
• Dans la mitochondrie l’acétyl-CoA est oxydé en CO2 + H (H2O)
• L’énergie est transférée sur des transporteurs spécifiques :
CO2
ATP
ATP
Produits de déchets
Production d’ATP (1)
Production d’ATP (2)
•
La production d’ATP extra-mitochondriale est mineure (5%), mais rôle
important
•
Production d’ATP extra-mitochondriale lactique:
• Globalement, chez l’Homme l’ATP est produit par voie oxydative
– Glucose : 38 mol.mol-1
– Acide palmitique: 129 mol.mol-1
– Protéine standard: 450 mol.mol-1
– Métabolisme énergétique anaérobie lactique = glycolyse
– Tissus très peu vascularisés
– Tissus transitoirement en hypoxie:
• Muscle en phase initiale de mouvement
• Muscle en cours d’exercice intense
– Devenir du lactate:
•
•
•
•
L’ATP est produit à partir de l’oxydation complète des différents nutriments:
•Protéine standard
•C100H159032N26S0,7 + 135,3 O2 → 87 CO2 + 53,5 H20 + 13 CO2(NH2)2 + 0,7 SO3 + 10619 Kal.mol-1
ATP
ATP
H2O
– NAD+ → NADH
– FAD → FADH2
•Acide palmitique
•C16H32O2 + 23O2 → 16 CO2 + 16 H2O + 2480 Kal.mol-1
NADH
Acétyl-CoA
– Second groupe = convertir les nutriments en un intermédiaire
commun: l’acétyl-CoA
• glucose
•C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H20 + 697 Kal.mol-1
ATP
pyruvate
• Protéines → acides aminés
• Polysaccharides → glucides simples
• Lipides → acides gras + glycérol
• Calcul de la quantité d’ATP formé pour chaque type de substrat
oxydé:
graisses
↓
Acides gras et glycérol
•
Oxydé en pyruvate
Gluconéogenèse
Cycle de Krebs
Excrété
Production d’ATP extra-mitochondriale alactique:
– Voie de l’adénylate kinase (myokinase du muscle) : ADP + ADP → ATP + AMP
– La phosphocréatine (PCr) : PCr + ADP → Cr + ATP
• Permet d’amortir les variations brutales de la concentration d’ATP
• Implication PCr/Cr dans le couplage de nombreuses réactions enzymatiques
• Facilitation du transport transmembranaire de l’ADP et de l’ATP
39
Utilisation de l’ATP
Cours de Nutrition
• Transport:
L2
– Chez l’Homme, l’ensemble des phénomènes de transport représente
30-40% de l’énergie produite
– Transports ATP dépendants:
•
•
•
•
Transport de différentes molécules
Maintien des différents potentiels de membrane
Régulation de l’osmolarité
Signaux intracellulaires
• Synthèse de molécules (coût énergétique important):
• 6 ATP pour synthétiser 1 glucose à partir du lactate (gluconéogenèse)
• 4 ATP par AA incorporé dans une protéine
• Difficile de mesurer exactement le coût réel en ATP des synthèses in
vivo
Utilisation des nutriments
Maintien de la composition corporelle
• Contraction des myofibrilles
• Mesure de la composition corporelle: méthodes indirectes
Méthodes de mesures classiques
• Densité/Nature
• L’indice de Quetelet (1871), index de masse corporelle (IMC)
ou Body Mass Index (BMI)
P = MM + MG
BMI = Poids / Taille 2
• MASSE MAIGRE (MM)
Hétérogène: eau, protéines, masse
calcique…
d = 1,10 g/ml
Contient les éléments vitaux
• MASSE GRASSE (MG)
43%
3%
14%
Muscle
Graisse
essentielle
Graisse de
stockage
36%
12%
15%
• Adulte:18 - 25
• Variabilité âge/sexe
Filles
Garçons
15% Os 12%
25% Autres 25%
Lipides « amorphes » (triglycérides)
≠ tissu graisseux
d = 0,90 g/ml
40
Rapport des circonférences Taille/ Hanche
Waist-to-Hip Ratio (WHR)
Estimation de la distribution abdominale des graisses (< 0,80)
risque cardiovasculaire
Méthode des plis cutanés
• Epaisseur cutanée avec un “compas” (10g/mm2 )
• Points précis (ex: plis bicipal, tricipal, supra-iliaque, sous
scapullaire)
c, m: coefficients
Densité corporelle = c - m x log(Σ 4 plis)
Calcul du %MG
(formule de SIRI)
• Sportifs: 7 plis +
circonférences
• Enfants: formules
adaptées/âge
La Densitométrie hydrostatique
• Densité du corps (principe d’Archimède) d = m/v
• «pesée hydrostatique»: pesée successive dans
l’eau et dans l’air
Le comptage du potassium 40
• Isotope radioactif naturel dans le corps humain
• Taux strictement constant de 0,012% du potassium total
MM = Potassium total / 68,1
La mesure de l’eau corporelle
• Isotopes stables comme le deutérium (eau lourde) ou l’oxygène18
MM = Veau / 0,732
d = Mair / ((Mair-Meau)/deau) - (Vr - VGI)
Fg = (495/d) - 450
d : densité corporelle; M : masse en Kg; V : volume en litre; VR = volume
résiduel pulmonaire; VGI volume des gaz du tractus
digestif; Fg: Fraction graisse (%)
Ces méthodes anciennes ne permettent de déterminer que 2
(voir 3) compartiments: MG, MM, (eau extracellulaire)
41
l’impédancemètrie bioélectrique
Méthodes récentes
Masse corporelle
Masse Grasse
Eau extracellulaire
37%
Eau intracellulaire
Volume d ’eau
extra-cellulaire
Volume
d ’eau total
Protéines
résistance
extracellulaire
Résistance
intra et extracellulaire
MM
Masse
calcique
Masse
protéique
5 compartiments
25%
Basse Fc
MM
Eau extra cellulaire Eau intracellulaire
• Le corps humain contient 60 à 65% d’eau
• Le milieu intérieur est conducteur d’électricité
• Technique basée sur la résistance électrique
16%
6%
MG
10-30%
5KHz
Minéraux
500KHz
Haute Fc
Graisse
Les glucides sont quantitativement
peu importants (<1%)
MM et MG (calcul)
Variations de la composition corporelle
•L’absorption biphotonique
(DEXA ou DPA)
• rayons X :atténuation du
• sexe / âge
faisceau/composition de la
matière.
3 trois composants : la masse
calcique, MM, MG
Masse
maigre
• Résonance Magnétique Nucléaire, Faisceau de neutron
4. Méthodes de mesure de la masse musculaire
Muscle
Débit urinaire (24h)
Créatine
Créatinine: 1g ⇒ 20 kg muscle
Masse
grasse
3 Methylhistidine
3 Methylhistidine
(AA protéine myofibrillaire)
42
Variations en fonction: sexe
sédentarité
Composition corporelle et activité métabolique
Masse grasse : réserve énergétique et matière protectrice
Masse maigre : noyau vital, poste essentiel de la dépense énergétique.
Pour juger du niveau métabolique, on rapporte en général la dépense énergétique
de repos au kilogramme de masse maigre.
La dépense normale est approximativement de 30 Kcal/24h/kg de MM chez le
sujet sain.
Compartiments de la dépense énergétique
Cours de Nutrition
L2
•
Dépense énergétique de repos (DER)
– DER = énergie dépensée au repos:
• 8-12 h après ingestion du dernier aliment
• Environnement neutre (pas de stress) ; aucun mouvement
• Température 20-22°C
– DER représentative du métabolisme de base et de la régulation
homothermique
•
Dépense énergétique
Effet thermique des aliments (ETA)
– ETA désigne l’augmentation de la dépense énergétique survenant dans les
heures qui suivent l’ingestion d’un repas
– ETA inclut:
•
•
•
•
•
Énergie d’absorption
Énergie de transport
Énergie nécessaire au stockage des nutriments
Énergie de la synthèse des composés glucidiques, lipidiques et protéiques
Effet thermique de l’exercice (ETE)
– ETE désigne l’augmentation de la DER pendant et après l’exercice
43
Dépense énergétique en 24 h (kcal)
Les 3 composantes de la dépense énergétique
Principaux facteurs affectant la dépense énergétique de l’homme
2500
2000
Effet thermogénique
de l’activité
15% - 30%
Effet thermogénique de l’alimentation environ 10%
Facteurs intrinsèques
Métabolisme basal
1500
1000
500
Métabolisme
de base
60% - 75%
Thermogenèse
Activité physique
Facteurs extrinsèques
Masse des tissus maigres
Age, sexe
Hormones thyroïdiennes
Etat nutritionnel
Activité du système nerveux
sympathique
Masse musculaire
Rendement des muscles
VO2 maximale
0
Prise alimentaire
Ingestion de substances
thermogéniques
Stress, exposition au froid
Durée et intensité des
exercices musculaires
Æ Métabolisme basal, thermogenèse, activité physique
Métabolisme basal (MB)
Dépense d’énergie au repos: quantité minimale d’énergie pour assurer les fonctions vitales de
l’organisme
• Position allongée, après 8h de sommeil, 12 h de jeûne
Exemple: Un homme de 70 Kg consomme 0,3 l O2.min-1
= 0,3 x 60 = 18 l O2.h-1
= 18 x 24 = 432 l O2.j-1
→ Soit en kcal. j-1 ?
Facteurs influençant le MB
• Activité métabolique: en relation avec la MM
► si MMÒ alors MBÒ
► A poids identique: MB femme < MB homme
• Surface corporelle
Ò Surface corporelle donc Ò pertes de chaleur par la peau, Ò
MB pour maintenir la t° corporelle constante
* Sachant qu’au repos, le corps consomme à la fois des
sucres et des graisses (Qr = 0,8), l’équivalent calorique est de 4,80 kcal. l-1 O2 consommé
* Dépense énergétique journalière = DEJ
432 l O2.j-1 x 4,80 kcal. l-1 O2 = 2074 kcal. j-1
→
1200 < MB < 2400 kcal.j-1
1800 < DEJ < 3000 kcal et jusqu’à 10 000 kcal (athlète)
• Age: MB Ô avec l’âge
• Température corporelle: MB Ò quand la t° corporelle Ò
• Stress : MB Ò
• Hormones : MB Ò
44
Exercice musculaire
Thermogenèse postprandiale
• Mise en réserve des nutriments
• Composante la plus variable
• Dépend du comportement des sujets, de leur
mode de vie, activité professionnelle
Glucose Æ glycogène
Stockage des lipides alimentaires Æ tissu adipeux
Ingestion des protéines
• Substances thermogéniques
Caféine, nicotine Æ Système Nerveux (SN) sympathique
et de la médullosurrénale
Calcul de la dépense énergétique: Calorimétrie directe
Contribution des différents organes en % DE basale globale
Consommation d’oxygène des
différents organes:
● différence artério-veineuse des
concentrations d’oxygène
● débit sanguin de l’organe
Foie
Cerveau
Cœur
Reins
Muscles
Tissu adipeux
Divers
(os, peau..)
Total
[O2]
L’organisme s’adapte à toute variation d’apport
calorique en ajustant l’une ou l’autre des 3
composantes de la dépense énergétique
[O2]
d(O2 - O2 )
Homme
(30 ans)
Femme
(30 ans)
Enfant
(6 mois)
21
20
9
8
22
4
16
21
21
8
9
16
6
19
14
44
4
6
6
2
24
100
100
100
Mesure directe des
variations de
températures
(air insufflé dans
l’enceinte étanche,
échanges de chaleur
entre les parois et un
circuit d’eau)
45
Quotient respiratoire, QR
Calcul de la dépense énergétique: Calorimétrie indirecte
La chaleur libérée par les processus
métaboliques peut être calculée à partir
des échanges gazeux (consommation
O2 et production de CO2 totale)
La libération d’énergie est couplée
à la consommation d’oxygène
O2
ATP
CO2
• Combustion d’un glucide: glucose
C6H12O6 + 6 O2 Æ 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
QR = VCO2 / VO2 = 6 CO2 / 6 O2 = 1
• Oxydation d’un lipide: acide palmitique (16:0)
C16H32O2 + 23 O2 Æ 16 CO2 + 16 H2O + 129 ATP
QR = VCO2 / VO2 = 16 / 23 = 0,70
Equivalence calorique du QR
QR = 1 (100% glucides)
QR = 0,70 (100% lipides)
Exemple
QR = 1
Consommation O2 = 2 l.min-1,
Energie
Æ 5,05 kcal. L-1 d’O2
Æ 4,69 kcal. L-1 d’O2
Æ E produite = 10,1 kcal. min-1
Facteurs de variabilité de la dépense énergétique
• Age
Croissance, activité physique
Cours de Nutrition
L2
• Variabilité interindividuelle (masse maigre)
• Conditions extrêmes
– Jeûne prolongé Ô métabolisme basal
Ô masse de tissus maigres
Ô dépense énergétique basale par kg de masse maigre
= « épargne énergétique »
– Surcharge chronique alimentaire
Ò masse de tissus maigres
Ò thermogenèse postprandiale
Ò coût énergétique de la locomotion (Ò poids corporel)
Besoins nutritionnels
46
Évaluation du besoin énergétique
•
Les besoins énergétiques d’un individu correspondent à la valeur de l’apport
énergétique alimentaire qui équilibre la dépense d’énergie chez un sujet dont la
corpulence, la composition de la masse corporelle et le degré d’activité physique
sont compatibles avec le maintien durable d’une bonne santé et permettent
l’exercice de l’activité physique économiquement nécessaire et socialement
souhaitable (OMS 1986)
•
Besoins énergétiques déterminés sur la base d’enquêtes épidémiologiques
–
–
–
–
•
Détermination du besoin énergétique (1)
• Le besoin énergétique (BE) est exprimé en multiple du
métabolisme de base (MB)
Au lit à 1,0 MB
Activité professionnelle à 1,7 MB
Activités discrétionnaires:
-activité socialement souhaitables et tâches ménagères à 3,0 MB
-Entretien cardiovasculaire et musculaires à 6,0 MB
Pour le temps restant, BE estimé à 1,4 MB
OMS: Organisation Mondiale de la Santé
FAO: Food and Agriculture Organisation (de l’OMS)
CNERNA-CNRS: Centre National de coordination des Études et Recherches sur la
Nutrition et l’Alimentation
AFSSA: Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments
Tache essentielle de ces groupes d’experts internationaux: fournir aux
institutions des outils permettant de juger de la suffisance, de l’appauvrissement
des apports alimentaires et de fixer des objectifs de la politique en matière de
nutrition et d’alimentation
Catégorie
1
2
3
4
5
6
NAP moyen
1
1,5
2,2
3
3,5
5
Activités
sommeil, repos en position allongée
activité en position assise: repas, couture, usage du micro-ordinateur, …
activité légère en position debout: toilette, achats, vente, …
activité modérée: industrie de production (agroalimentaire), menuiserie, …
activité plus élevée: travaux du batiment, jardinage, marche, …
activité intense: terrassement, sport, …
Il faut ensuite déterminer la durée des activités sur une journée à partir des activité de la semaine: on
obtient alors le NAP moyen
Homme
Femme
sujets
impotents
travail assis
sans déplacements
1,2
1,2
1,4
1,4
travail assis
travail debout
avec petits déplacements
(activité usuelle)
1,6
1,6
1,8
1,8
BE = NAP x MB (MJ)
kJ
2340
2970
2
0,5
7,5
420
140
750
_____
2580
1760
580
3140
_____
10780
25 ans; 1,72 m; IMC 22; MB = 70 kcal (290 kJ) par heure; employé de bureau: activité légère
Les apports énergétiques conseillés
Groupes
Adulte 20-40 ans
AEC Homme
AEC Femme
1
Personne ayant une activité physique réduite
2400 kCal
1900 kCal
2
Personne ayant une activité usuelle en France
2700
1900
3
Personne ayant une activité physique importante
3080
2400
4
Personne ayant une activité physique particulièrement
importante (plusieurs heures, chaque jour)
3400
2600
activité
physique intense
2
1,9
kcalth
560
710
Résultat: BE = 1,54 MB
Détermination du besoin énergétique (2)
Méthode proposée par l’AFSSA: en fonction du niveau
d’activité physique moyen (NAP)
heures
8
6
AFSSA, 2000
Facteurs influençant les AEC:
Âge, grossesse, allaitement,croissance, sport, …
Il faut donc déterminer les apports conseillés pour chaque catégorie, groupes d’individus
47
Répartition de la ration alimentaire
Ration alimentaire équilibrée
Repas
Glucides
(50-58%)
Amidon 25-36%
Oses et diholosides 19-25%
Sucre et produits sucrés < 10%
Protides
(12-14%)
Produits animaux de 1/2 à 2/3 des apports
Lipides
(30-35%)
AGS < 10%
AGMI > 12%
AGPI 5-7%
eau
% de l’AET
Collation
Adultes
Enfants
adolescents
Petit déjeuné
25 ± 5
20 ± 5
20 ± 5
5±5
5±5
35 ± 5
35 ± 5
15 ± 5
10 ± 5
25 ± 5
30 ± 5
Matinée
Déjeuné
40 ± 5
Gouter
Dîner
Au moins 1L/4,2 MJ
35 ± 5
Une alimentation équilibrée ne peut être que variée.
Bateau alimentaire de référence
Légumes
Féculents
En France: 6 grands groupes de
consommateurs
Bateau référence
Fruits
Graisses
animales
Graisses
végétales
Eau
Petits mangeurs
diversifiés
Gros mangeurs
diversifiés
Sucres
simples
Produits
laitiers
Viandes
Poissons
Mangeurs standards
Jeunes mangeurs
Petits
mangeurs pressés
Gros mangeurs
monotones
48