4. 5. Vitamines
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Les vitamines I. Définitions - Molécule organique non (ou insuffisamment) fabriquée par l’organisme, et devant donc être trouvée dans l’alimentation. Nécessaires en très petites quantités (qques dizaines de µg/j) au fonctionnement correct de l’organisme et dont les carences entraînent souvent des troubles graves. Il existe 2 grands types de vitamines : o Liposolubles (hydrophobes) : A, D, K, E o Hydrosolubles (hydrophiles) : B1, B2, B3 (PP), B5, B6, B8, B9 (acide folique), B12 et la C II. Vitamines liposolubles Généralités - Toutes dérivées du motif isoprène : motif de base du cholestérol. Composés liposolubles/hydrophobes qui nécessitent donc des transporteurs plasmatiques +/- spécifiques : o Sérumalbumine : peu spécifique (vit. K++) o RBP : spécifique à la vit. A (rétinol binding protein) o DBP : spécifique à la vit. D (vitamin D binding protein) o Cas particuliers : HDL et LDL pour vit. E qui protègent les membranes plasmatiques, les lipoprotéines et l’albumine. Ils sont très importants. II. 1. Les rétinoïdes : vitamine A (rétinol, rétinal, acide rétinoïque) - - Famille de composés très importants : o Rétinal : rôle dans la vision o Acide rétinoïque : rôle dans les premiers stades du développement embryonnaire (développement des membranes et mise en place des feuillets) et dans la synthèse de MEC. Peuvent être trouvés dans l’alimentation sous 2 formes : o Précurseurs végétaux : dans les légumes, fruits rouges ou orange. Ils devront être métabolisés. o Rétinoïdes matures : déjà « entiers », trouvés majoritairement dans le foie -> produits animaux (poissons gras, foie++). II. 1. 1. A partir d’un précurseur alimentaire : β-carotène - Le β-carotène se retrouve dans l’intestin après ingestion. - Coupé en 2 par une β-carotène-di-oxygénase et les sels biliaires (car hydrophobe) dans l’intestin. - Donne ainsi 2 aldéhydides (CHO), 2 molécules de rétinal. - Deux destinées pour le rétinal : o Réduit en rétinol par une rétinaldéhyde-réductase o Réduit en acide rétinoïque II. 1. 2. Forme directe - Dans le foie, les poissons gras, l’huile de foie de morue ++, sinon un peu dans les œufs, le beurre et le lait. - Absorption avec les autres lipides alimentaires : nécessite donc des acides biliaires -> stockage hépatique. Si obstruction biliaire : carence générale en vitamines liposolubles - Transport dans le plasma et les cellules : o Transport plasmatique : vers les tissus par RBP (rétinol et rétinal) ou albumine (acide rétinoïque) o Transport intracellulaire : CRBP I et II (rétinol et rétinal) et CRABP I et II (acide rétinoïque). II. 1. 3. Vitamine A : besoins journaliers - Rétinal fondamental pour le processus de vision. - Troubles et effets d’une carence : o Troubles oculaires +++ : cécité, xénophtalmie (cornée squameuse), ulcérations cornéennes (destruction partielle de la cornée), héméralopie, tâche de Bitot, kératomalacie (fonte de la cornée)… o Troubles de la croissance : petite taille sans déformations osseuses o Troubles cutanés : squames… o Troubles de la fertilité Endémique dans les zones de malnutrition, on supplémente par voie orale ou injections. II. 1. 4. Rétinal : rôle dans la vision - - Les bâtonnets ont une structure particulière, présentant des disques superposés : vésicule close par une double membrane phospholipidique dans laquelle se trouvent des récepteurs sensibles aux photons. Opsine : protéine de la rhodpsine, qui se trouve liée de manière covalente au rétinal par le biais de la fonction aldéhyde (dans un des 7 segments transmembranaires). La lumière provoque l’isomération du rétinal « 11-monocis » en rétinal « tout trans » : transconformation de la rhodopsine. Phénomène conduisant à l’activation d’une protéine G- α (transducine α) qui active la phosphodiestérase convertissant le GMPc en GMP. Or, le GMPc est responsable de l’ouverture des canaux cationiques à l’origine de la dépolarisation. Donc la diminution de la concentration en GMPc entraîne la fermeture des canaux. La diminution du flux entrant de Na+ repolarise la membrane. On a ainsi une hyperpolarisation de long du bâtonnet qui entraîne la libération de glutamate dans la fente synaptique, sa propagation dans le nerf optique et l’interprétation de ce que l’on voit. II. 1. 5. Acide rétinoïque : récepteurs nucléaires - Action sous forme d’hormone stéroïdienne dans le noyau des cellules, présente sous forme trans ou 9-cis et produit à partir du rétinal, puis du rétinol. - Deux récepteurs au niveau du noyau : o RAR : très spécifique o RXR : moins spécifique (partage avec la vit. D ou les glucocorticoïdes) - Lors de la pénétration dans le noyau, il se fixe sur l’ADN, forme un dimère et induit ou réprime la synthèse de protéines cellulaires : o Modulation de l’expression de divers gènes (os, conjonctives) o Embryogénèse : tératogène, notamment pour le ttt contre l’acné. o Cancérologie : chez certaines leucémies, on administre l’acide rétinoïque pour donner une redifférenciation des cellules. Le rétinol et le β-carotène sont également de bon anti-oxydants. Le β-carotène est notamment utilisé comme photoprotecteur dans les pathologies liées à une photo-sensibilisation (prophyries). II. 2. Vitamine D - - - Exposition aux UVB coupe le 7-dihydrocholestérol pour donner la vitamine D3 (cholécalciférol) qui n’est pas la forme définitive car il faut 2 hydroxylations supplémentaires : o Dans le foie : 1ère fois en position 25 o Dans le rein : 2ème foie en position 1 Régulation de la formation de la structure active par l’hydroxylation rénale en 1 : o Stimulation par toute hypo-calcémie et –phosphatémie. o Inhibition par toute hyper-calcémie, –phosphatémie et calcitonine. o Inhibition par rétrocontrôle si trop de formation de calcitriol. Principales sources de vitamine D : o Exposition solaire (si trop : vieillissement de la peau et cancer !) o Source alimentaire : foie, poissons gras o Compléments alimentaires multivitaminiques ou vit. D seule (Dedrogyl, Uvédose). - - - Carences chez l’enfant = rachitisme : o Enfants de petite taille avec des déformations importantes au niveau des MI, du crâne, du grill costal… o Certains enfants ayant une peau pigmentée très riche en mélanine ne permettent pas une production par les UV efficace. Si pas d’apports nutritionnels ajoutés, carence en vitamine D -> endémique dans les zones péri-équatoriales. o Défaut de minéralisation de l’os chez l’enfant : début précoce, troubles de la croissance et déformations. A la radio, on a un aspect flou de la trame osseuse, élargissement des poignets et phalanges, déformations en escalope, irrégularité des épiphyses… Carences chez l’adulte : ostéomalacie : o Défaut de minéralisation de l’os chez l’adulte (âgé, carencé…) : douleurs osseuses diffuses +/musculaires, myasthénie, +/- déformations osseuses, fractures rares, contexte d’isolement et malnutrition. A la radio : os flou, tassements vertébraux, stries de Looser Milkan, déformations des os longs, bassin, sternum… o Circonstances pouvant mener à l’ostéomalacie : SDF (malnutrition + mauvaise hygiène), personnes âgées qui ne se nourrissent plus. Principaux effets métaboliques (+) : o Stimulation de l’absorption intestinale de Ca2+ et du phosphate o Stimulation de la réabsorption rénale de phosphate o Stimulation de la différenciation des ostéoblastes et ostéoclastes -> remodelage osseux o Stimulation de la synthèse de la matrice osseuse et de la minéralisation de l’os -> calcification de l’os II. 4. La vitamine K - Principale forme : Phyloquinone bi-cycle (vit. K1) trouvé dans les végétaux (blés, céréales, tout légume vert, germe de soja, graine de quinoa). 2ème forme : Ménaquinone (vit. K2) moins long. Produit par la flore intestinale (bonne hygiène intestinale importante sinon carence possible) 3ème forme : Ménadione, forme synthétique. Plus de queue lipidique, soluble dans l’eau et dangereuse car beaucoup plus actif que la vit. K normale. II. 4. 1. Vit. K2 : mécanisme d’action - La vit. K est une co-enzyme hépatique des γ-glutamines-carboxylase. Elle est d’abord réduite, puis remaniée, oxydée et on arrive à une forme sur laquelle se fixe grâce à l’ATP, le CO2. C’est donc une co-enzyme transporteur de CO2. Elle utilise le CO2 et le fixe sur le groupement glutamate de la des γ-glutamate-carboxylée. Grâce à l’enzyme de carboxylation qui utilise ce CO2, on ajoute une fonction carboxylique sur le glutamate -> résidu des γ-carboxyl-glutamique, ce qui lui donne une structure chargée doublement négativement => pince GLA (2 extrémités négatives). - Le Dicoumarol ou Warfarine sont des composés empêchants la régénération de la vit. K : dernière enzyme de régénération sera inhibée et provoquera une hémorragie interne (car plus de coagulation du sang. Utilisés dans les granulés pour tuer les rats II. 4. 2. Rôle physiologique de la vit. K - Prothrombine : 10 résidus carboxylés sur 33 terminaux. Elle devient active quand elle se fixe à des surfaces lipidiques (membranes phospholipidiques des plaquettes par ex). C’est un facteur de coagulation qui sera absorbé dans les plaquettes notamment, pour aider à la coagulation grâce à un pont formé par des ions Ca2+. Cette adhésion est nécessaire à l’activation des protéines de coagulation. - Facteurs VII, IX, X : rôle important dans la coagulation, rôle récemment démontré dans la minéralisation osseuse (MGLA protein, doté d’une ponce GLAé chélatant le Ca2+). II. 4. 3. Principales sources et apports quotidiens conseillés - Choux, épinards, salades - Foie : toujours !!! II. 4. 4. Conséquences d’une carence ou d’un effet iatrogène - Maladie hémorragique du nouveau-né (rare) : souvent quand prématurité, le foie n’a pas le temps de stocker la vitamine K. On fait quasi systématiquement des injections de vit. K1 aux nourrissons. - Purpura par carence (d’abord ATB au long cours ou malabsorption intestinale) -> personnes âgées dénutries et ATB au long cours qui détruisent la fore intestinale. - Risques liés aux ttt anti-vitamine K après accidents thromobitques (+++) (Sintrom, Préviscan) : surveiller l’INR : temps de coagulation du patient traité / témoin => entre 2 et 4 selon les cas. Antidote = K1 en IV II. 5. La vitamine E - - Très importante : meilleur protecteur des membranes cellulaires phospholipidiques = lipide dissous dans les membranes cellulaires plasmiques et internes. Plusieurs types : tocophérols mais chez l’homme la plus importante et l’α-tocophérol. Structure : noyau chromane actif ++ et queue isophénique de taille différente sans grande action. La vitamine E se trouve surtout dans les végétaux verts et les huiles végétales : les carences sont très rares ! Fonctionnement : o Réarrangement : la vit. E s’ouvre et peut réagir avec des produits de péroxydations des AG et notamment avec les groupements alco-péroxyl. Si on ne neutralise pas, la membrane va être détruite par la mouvement en cercle de destruction/reformation et la cellule va mourir. o La vit. E agit avec cet alco-péroxyl et devient un radical tocophéryl. L’alcolphéryl devient un hydropéroxyl qui est beaucoup moins toxique et ne peut pas déclencher la péroxydation lipidique, donc protège la membrane. o Ensuite, on a 2 possibilités : Tocophéryl qui agit de nouveau avec un alco-péroxyl -> protection de 2 AG Régénération en vit. E par réduction : peut être réutilisée indéfiniment grâce à la vit. C. o Stress oxydant : le phospholipide a un alco-péroxyl, radical, et non plus un AG oxydable (mauvais). La vit. E est dans la membrane et repère le radical formé. Elle le transforme directement en un hydropéroxde et récupère un électron. La vit. C régénère le tocophéryl et devient un radical ascorbyle (redevient vit. C en utilisant le NADPH). o Un phospholipide qui contient un hydroperoxyde n’est pas un phospholipide normal et ne peut par être inséré comme il faut. Nécessite une réparation grâce à la phospholipase A2 présente dans la membrane qui coupe le phospholipide en 2 -> donne lisophospholipide. L’hydroperoxyde est libéré dans le cytosol car il est beaucoup plus hydrophile et est ensuite réduit en forme alcool beaucoup moins actif via un glutathion -> la détoxification est complète. o La vitamine E peut être régénérée à partir du radical chromaxyle et la vitamine C (qui le réduit). Principal antioxydant lipophile protégeant des AGPE des phospholipides membranaires. Effet protecteur contre l’athérosclérose, les cancers, les maladies neuro-dégénératives. (bon courage… ;-) ) III. Vitamines hydrosolubles - 2 classifications possibles : o Par groupes (traditionelle) : B1, B2, B3 (PP), B5, B6, B8, B9, B12, C o Fonctionelle : Les transporteurs de groupements carbonés et aminés : B1 5, 6, 8, 9, 12 Les transporteurs d’électrons (réaction d’oxydoréduction) : B2, B, et vit. C 1. TRANSPORTEURS DE GROUPEMENTS CARBONES ET AMINES III. 1. Vitamine B1 : thiamine - Avant d’être active, elle doit être phosphorylée 2 fois sur le groupement alcool : TT thiamine pyrophosphate. Sous cette forme, elle intervient dans les réactions de décarboxylation oxydative et de transcétolisation. Elle a un rôle majeur dans le catabolisme oxydatif (glycose + Krebs) du glucose, donc dans le métabolisme énergétique, notamment au niveau des neurones (car glucose aliment préférentiel). -> rôle capital pour le SNC III. 1. 1. Principales sources et apports conseillés - Germes de blés, céréales complètes, viandes, foie, poissons, laitages, légumes (artichauts, lentilles, haricots vers…) - Vitamine fragile donc détruite par ébullition prolongée ! - Pas de réserve III. 1. 2. Conséquences de la carence - Si carence : « Béri béri » -> fatigue, amaigrissement, irritabilité, troubles trophiques, polynévrite (car neurone fonctionne au glucose), problèmes de vision, cardiomégalie, oedèmes… - Causes : malnutrition, alcoolisme chronique (diabète, excès de glucides, pathologies intestinales ou hépatiques…) - Pathologie en recrudescence III. 2. Vitamine B5 : acide panthoténique - - Dérive du co-enzyme A qui comporte l’acide panthoïque (composant essentiel de l’acide pathoténique). Le coenzyme A joue un rôle majeur dans le métabolisme glucido-lipidique comme transporteur du groupement acyle. Il forme avec les groupements acyle (ex : acétate, propionate, AG a longue chaines..) des complexes acyl coenzyme A par formation d’une liaison thioester riche en énergie entre le carboxyle de l'acyle, et le thiol terminal du Coenzyme A. Le coenzyme A est un activateur universel de nombreuses réactions métaboliques : o Métabolisme des glucides : Décarboxylation oxydative du pyruvate -> acétyl CoA (acétate actif) Décarboxylation oxydative de l’ α- cétoglutamate -> succynil-CoA Acétyl-CoA + oxalo-acétate -> citrate (permet de rentrer dans le cycle de Krebs) o Métabolisme des lipides Synthèse des acides gras et des TG Synthèse du cholestérol Dégradation mitochondirale des acides gras (β oxidation) o Biosynthèse de l’hème : Succinyl CoA + glycine -> ALA III. 2. 1. Besoins et sources : - Besoins assez importants - Sources : foie, rognon, champignons (riches en oligo-éléments), viandes, œufs III. 2. 2. Carences - Rare car très abondant dans l’alimentation - Alopécie ++, asthénie, hypotension, nausées, ulcères, troubles cutanés… - Carences dans les grandes dénutrition : SDF, alcooliques, famines. - Carences si < 1mg /mL de sang III. 3. Vitamine B6 : pyridoxine - Pyridoxine => Pirydoxal-P, forme active Co-enzyme essentiel des réactions de transamination, désamination, décarboxylation = importance dans le métabolisme cellulaire. Impliqué dans la formation de différents médiateurs du SNC : GABA, adrénaline, dopamine, sérotonine, etc… III. 3. 1. Principales sources et apports conseillés - Germes de blé, céréales, pain complet - Foie, rognon, viandes, poissons - Haricots, lentilles, choux, légumes verts - Bananes III. 3. 2. Conséquences d’une carence - Lésions cutanéo-muqueuses (glossite) - Asthénie, vertiges, convulsions - Neuropathies périphériques - Anémie, amaigrissement, dépression - Biologie : carence qd < 25 microg / L (plasma) - Etiologies principales : malnutrition, alcoolisme (carence d’apport), maladies intestinales (carence d’absorption), insuffisance hépatique (carence d’utilisation), grossesse, lactation (augmentation des besoins), prise d’INH ou hémodialyse. III. 4. Vitamine B8 : biotine - Co-enzyme de carboxylation : catalyse l’incorporation du CO2 dans différents substrats et est d’une grande importance métabolique : substrat + HCO3- + ATP CO2-substrat + ADP + P Enzyme clé de la néoglucogénèse et de la biosynthèse des acides gras. ne pas confondre avec la gamma-carboxylation de l’acide glutamique qui est une modification posttraductionnelle dans laquelle la biotine n’est pas du tout impliquée (++) III. 4. 1. Conséquences des carences - Les vraies carences sont rares !! Elles sont dues à la dénutrition et l’alcoolisme. - Asthénie, amaigrissement, hypotonie, alopécie, dermite caractéristique (autour nez/bouche) réversible - Cas rare : alimentation à base de blanc d’œuf -> avidine (musculation, certains végétariens) se complexe définitivement à la biotine (pas + de 3 œufs/j !!) - Cas très rare : déficit en biotinidase -> pas de recyclage de la biotine : acido-cétose, ataxie, convulsions. Sévère et mortel si non traité mais réagit bien à la biotine (ttt à vie). Autosomal récessif, dépistage anténatal si cas princeps. III. 5. Vitamine B9 : acide folique - Absorption intestinale puis dans l’entérocyte, réduction en 5=6 -> DHF, puis en 7=8 -> THF Transport plasmatique par FBP, spécifique La substitution en N5 et N10 permet le transport.. ? Schéma Les donneurs de monocarboné sont essentiellement la sérine, l’histidine, la glycine. La méthionine est ensuite activée en SAM, principal donneur de méthyles dans l’organisme (multiples réactions divers métabolismes). Le méthylène THF est indispensable à la formation de la thymine. Les analogues du folate empêche cette réaction. La vitamine B12 permet la formation d’adrénaline, de DNA méthylé, de phosphatidyl-choline via le méthyl THF. III. 5. 1. Principales sources et apports conseillés - Légumes verts : épinards, salades, cresson, mache, haricots - Levure sèche - Foie attention à la cuisson qui détruit une partie de la vit. B9 III. 5. 2. Conséquences des carences - Cliniquement : anorexie, nausées, diarrhées, dermites, glossite, pb psychiques et neuropathies périphériques si carence chronique - Biologiquement : anémie macrocytaire arégénérative, leucopénie, thrombopénie, mégaloblastose médullaire - Principales causes : malnutrition, alcoolisme, malabsorption (maladie de Crohn, maladie coeliaque, résections +), grossesse, certains médicaments, rares maladies héréditaires… - Carence si < 9nmoles/ L (plasma) - La + fréquente des carences vitaminiques dans les pays dits développés. III. 6. Vitamine B12 : cobalamine - Complexe, cobalt cofacteur métallique B12 co-enzyme de la méthionine synthase Absorption intestinale sous forme d’un complexe avec une protéine spécifique, le « facteur intrinsèque » sécrété par l’estomac. Transport sanguin par la transcobalamine, protéine spécifique, pénétration cellulaire par endocytose médiée par les récepteurs. Principal lieu de stockage : foie III. 6. 1. Principales sources et apports conseillés - Uniquement d’origine animale !! - Compléments alimentaires moins efficaces, ne soyez pas végétariens ! III. 6. 2. Conséquences des carences - Cliniquement : anorexie, asthénie, anémie, atteinte cutanéo-muqueuse, irritabilité/dépression, neuropathies périphériques (sensitives) - Biologiquement : anémie macrocytaire arégénérative, leucopénie, thrombopénie, mégaloblastose médullaire - Principales causes : malnutrition, alcoolisme, malabsorption, déficit en facteur intrinsèque (Biermer, gastrectomie, déficit héréditaire), destruction du complexe B12-FI, botriocéphalose (ver solitaire), régime végétalien exclusif - Carence si > 40 pmol/L (plasma) 2. VITAMINES HYDROSOLUBLES IMPLIQUEES DANS DES REACTIONS D’OXYDO-REDUCTION III. 7. Vitamine C : acide ascorbique - - Rôles très variés : Oxydo-réductions Intercepteur de radicaux libres Régénère la vitamine E Synthèse du collagène (hydroxylation) = MEC Synthèse de neuro-médiateurs : dopamine, sérotonine, adrénaline… Absorption du fer Sources et apports conseillés : fruits (baie, cassis, kiwi, agrumes, fraises…), chou fleur, foie, rognon… Conséquences des carences en vit. C : o Oedèmes, hémorragies cutanéo-muqueuses, perte des dents, fatigue, douleurs musculaires o Carence si taux plasmatique < 2,5 mg/mL o Causes : malnutrition (sujets âgés, régime alimentaire déséquilibré, affection du grêle, dialyse….) III. 8. Vitamine B2 : riboflavine - Constituant du FMN et du FAD, permet le transport de 2 électrons et de 2 protons simultanément. Importance métabolique ++ Transporteurs d’électrons et de protons o FMN coenzyme du complexe I de la chaîne respiratoire mito o FAD coenzyme de la succino-déshydrogénase (complexe II CR) ainsi que de très nombreuses déshydrogénases : Déshydrogénases à FAD de la béta-oxydation des AG Décarboxylation des alpha-cétoniques o FAD coenzyme de la xanthine oxydase (catabolisme purine) III. 8. 1. Sources et apports conseillés - Levure sèche - Foie, fromage, œufs, champignons - Yaourt, fromage blanc Attention : photosensible ! III. 7. 8. Carences - Rare et peu spécifique car il y en a un peu partout. - Cliniquement : chéilite, glossite, dermite séborrhique, hypervacularisation conjonctivale et photophobie. - Biologie : B2 érythrocytaire (GR) < 10 microg/L - Populations à risque : Dénutritions, alcoolisme chronique, exceptionnellement maladies héréditaires… III. 9. Vitamine B3 : PP, niancine - Précurseur du NAD et du NADP, transporteurs d’électrons et de protons Réactions d’oxydoréduction o NAD : oxydations (déshydrogénation) = catabolisme -> énergie (chaine respi) o NADP = synthèses (donneur de protons sous forme NADPH, H+) III. 9. 1. Sources et apports conseillés - Levure sèche - Foie, viandes, rognons, poissons, champignons - Pain complet III. 9. 2. Conséquences des carences - « Pellagre » : asthénie +, anémie hypochrome, dermite, glossite, stomatite, diarrhées, rectorragies, dépression, confusion, délires, hallucinations - Populations à risque : grandes dénutritions (++), éthylisme, tt par isoniazide, maladie héréditaire
