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UE3 – Biochimie clinique MP GONTHIER Plage horaire : 10h00 – 11h30 Enseignant : Tatie MP <3 Date : 19/10/2015 Promo : D1 2015-2016 Ronéistes : GONTHIER Damien VISNELDA Thibault LES MICRONUTRIMENTS I. Introduction II. Les micronutriments A. Eléments minéraux 1) Sodium, potassium, calcium, magnésium 2) Fer, iode, zinc, cuivre, sélénium B. Vitamines 1) Vitamines hydrosolubles a. Vitamines B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12 b. Vitamine C 2) Vitamines liposolubles a. Vitamine A et précurseurs de type caroténoïdes b. Vitamine D c. Vitamine E d. Vitamine K 3) Conservation des vitamines C. Polyphénols 1) Les grandes classes de polyphénols 2) Localisation et rôles dans les végétaux 3) Polyphénols et alimentation 4) Propriétés biologiques des polyphénols et effet sur la santé III. Conclusion Page 1 sur 36 I. Introduction On a déjà vu les macronutriments qui ont généralement une casquette purement énergétique avec d’autres fonctions telles que le rôle de structure des membranes, précurseurs d’hormones ou de médiateurs cellulaires… On va maintenant voir le cas des micronutriments qu’on avait tendance à un peu oublier en nutrition et en diététique : les micronutriments ne contribuant pas à l’apport énergétique, sont des éléments de forme et de goût des aliments. Cependant, les recherches ont démontré que l’apport en micronutriments va être important puisque de nombreux micronutriments (comme les vitamines) vont jouer un rôle de facteurs coenzymatiques. Leur absence provoquera une altération du métabolisme des macronutriments. Donc sans micronutriments, l’organisme est incapable d’utiliser de manière correcte les macronutriments. Certains d’entre eux vont exercer d’autres rôles importants comme le fer, le calcium, les polyphénols (puissants agents antioxydants qui piègent les radicaux libres lors du métabolisme énergétique et empêchent que la cellule subisse un phénomène d’intoxication et meure par apoptose). Pour ce cours sur les micronutriments, la prof est obligée de nous faire une liste exhaustive des vitamines et éléments minéraux. On ne pourra pas tout faire mais elle va essayer d’attirer notre attention sur les micronutriments qui aujourd’hui attirent l’attention du corps médical, des scientifiques, des professionnels de l’agro-alimentaire et du consommateur. On verra 3 types de micronutriments importants : - Les minéraux (liste non exhaustive, ciblé sur ceux impliqués dans quelques phénomènes pathologiques : Sodium, Potassium, Calcium et Magnésium), quelques micro et oligo-éléments (Fer, Iode, Zinc, Cuivre et Sélénium qui jouent un rôle important en tant que cofacteurs d’enzymes anti-oxydantes endogènes) - Toute la famille des vitamines avec les vitamines hydrosolubles (toutes les vitamines B et la vitamine C) et les vitamines dites liposolubles (la famille ADEK : vitamine A et ses précurseurs de type caroténoïdes, vitamine D, vitamine E et vitamine K) - Les polyphénols (aujourd’hui : importante littérature sur les polyphénols et leurs bienfaits. Ils sont apportés notamment par le raisin, le cacao, le café, le thé vert. Ils possèdent de nombreuses propriétés et un fort potentiel anti-oxydant) La prof n’a pas tout mis, il manque les phytostérols… Nature des composants alimentaires : Page 2 sur 36 Rappelons juste la composition d’un aliment avec une teneur plus ou moins variable en eau. On a donc : • Une composante dite énergétique : les macronutriments apportés en grande quantité. ➢ Glucides, fibres alimentaires ➢ Lipides ➢ Protéines • Une composante non énergétique : les micronutriments ➢ Minéraux, oligo-éléments ➢ Vitamines ➢ Polyphénols Ces micronutriments n’ont pas de propriété énergétique intrinsèque. On ne va donc pas les consommer dans le but de récupérer de l’énergie de manière directe. Mais de manière indirecte, ces micronutriments vont jouer un rôle important dans le métabolisme des glucides, des lipides et des protéines. Par conséquent, même si eux ne sont pas à propriété énergétique intrinsèque propre, ils vont permettre à l’organisme de retirer le plus d’énergie possible des autres macronutriments. Les micronutriments jouent donc un rôle dans le métabolisme énergétique. Page 3 sur 36 Les micronutriments II. A. Eléments minéraux ❖ Définition et classification La fraction minérale des aliments est composée de : ➢ macro-éléments ➢ micro-éléments ➢ oligo-éléments Cette classification est basée selon importance quantitative dans le corps humain (70kg), donc selon la quantité disponible au sein de l’organisme et non pas selon la quantité apportée par les aliments : - Macro-éléments : 30g < quantité < 1 300g Ex : sodium, potassium, calcium (le plus abondant), magnésium, phosphore, chlore, soufre Ce sont des éléments minéraux existant en grande quantité dans l’organisme. Ce n’est pas lié à leur quantité dans les aliments mais à leur stockage dans l’organisme. - Micro-éléments : 1g < quantité < 10g Ex : fer, fluor, iode, zinc - Oligo-éléments : quantité < 0,1g (dits à l’état de traces) Ex : cuivre, sélénium, manganèse, chrome, cobalt, lithium Dans le langage courant, on parle de sels minéraux pour l’ensemble macro et micro-éléments, et oligoéléments des aliments sont à part car ils sont à l’état de traces. Les oligo-éléments sont peu consommés mais ce n’est pas la quantité qui compte puisque, certains vont jouer des rôles cruciaux notamment le sélénium qui sera un élément important pour l’activation d’enzymes anti-oxydantes au niveau mitochondrial. Donc généralement, plus ils sont apportés à l’état de traces (en petite quantité), plus ils vont exercer des fonctions bien précises. En cas de carence, on peut avoir une pathologie précise qui sera associée. Question de Loïc : ça ne reviendrait pas à la même chose de parler de quantité dans l’organisme et de quantité dans les aliments qu’on ingère ? On ne trouvera jamais du fluor en quantité astronomique dans quelque chose que l’on ingère non ? Réponse : Bien sûr que ça va dépendre de ce que l’on va consommer. Si deux personnes consomment du lait différemment, les teneurs en calcium vont être différentes. Là, ces quantités sont basées sur l’apport journalier recommandé pour la fonction physiologique attribuée. Par exemple, la densité osseuse du calcium est d’environ 2% et si on carbonisait un corps humain on retrouverait 1kg à 1kg3 de calcium. Mais cette classification est liée à la quantité stockée dans l’organisme et non à la quantité dans les aliments que l’on consomme. ❖ Apports alimentaires des éléments minéraux : Cet apport de minéraux peut se faire : Page 4 sur 36 - souvent sous forme de cristaux solides, non ionisés = sels minéraux (ex : chlorures et phosphates de sodium, potassium, calcium, magnésium, le sel ou chlorure de sodium) certains sous forme de complexes, notamment avec protéines, fibres alimentaires (ex : fer abondant dans les viandes puisqu’il est fixé au niveau des molécules de globines) ❖ Minéraux d’intérêt dans l’alimentation et effets sur la santé : (liste non exhaustive, souvent associés à des disfonctionnements importants) - Sodium impliqué dans l’hypertension artérielle - Potassium - Calcium pour l’ostéoporose ou le rachitisme - Magnésium - Fer - Zinc - Cuivre - Sélénium - Iode Minéraux impliqués dans la défense anti-oxydante : fer, zinc, cuivre, sélénium, iode. ❖ Intérêts nutritionnels des éléments minéraux Les minéraux ne sont pas des sources d’énergie (mais sont tout de même importants), mais sont souvent incorporés dans des structures cellulaires (ex : membranes cellulaires, structure des os…) A cet égard, ils jouent le rôle de nutriments structuraux. D’autre part, de très nombreux minéraux sont indispensables à l’activité des hormones, des protéines et surtout des enzymes (de nombreuses enzymes sont dépendantes du cuivre : métallo-enzymes, certaines sont dépendantes du magnésium, d’autres du calcium). A cet égard, ils jouent donc le rôle de nutriments catalytiques. Les minéraux ne sont pas dégradables au sein de l’organisme. Il n’y a donc pas de catabolisme de ces minéraux. Le « métabolisme minéral » se limite aux mouvements de ces composés entre le sang et les tissus, et à leur élimination au niveau urinaire. Ces minéraux sont absorbés, utilisés par les tissus puis évacués. Donc il n’y a pas de métabolisme, ni de biosynthèse, ni de catabolisme comme dans le cas des macronutriments. Ça se résume à un mouvement d’entrée, utilisation et biodisponibilité, puis élimination et clairance rénale. La répartition des minéraux est irrégulière dans les aliments. Pour certains d’entre eux, il est utile de connaître les aliments qui en sont riches. Selon la source de l’élément, la répartition des minéraux est très variable. On s’aperçoit que les aliments d’origine végétale sont riches en minéraux et les viandes sont caractéristiques de certains types de minéraux. Lorsque je vais devoir combler une carence chez un individu, je vais devoir aller chercher dans le codex alimentaire (la classification internationale des aliments) les principales sources de certains types de minéraux. Les diapos sont très complètes, en rouge sont les choses importantes selon la prof. Tout n’est donc pas à retenir, on n’aura pas à savoir la quantité de sodium dans telle ou telle source : ça n’est pas le but. C’est de la culture générale. Page 5 sur 36 Par contre, on doit connaître la classification, un exemple de molécule, un exemple de source alimentaire, l’intérêt biologique/nutritionnel et un désordre/ pathologie associée (comme vu au TD). NB : Pour toutes les valeurs « apport nutritionnel conseillé », c’est pour la France. 1) Sodium, potassium, calcium, magnésium Sodium (Na) C’est un macro-élément. Sources alimentaires majeures : charcuterie, fromage - Na > 500mg / 100g : charcuterie, fromage, biscuits salés, olives (conserves) - 500 < Na < 100mg / 100g : poissons fumés, œufs, biscottes, mayonnaise, margarine - 100 < Na < 10mg / 100g : lait, carotte, épinards, betterave rouge, navet - Na < 10mg / 100g : huile, farines, fruits et jus, la plupart des légumes (Eaux minérales : 155 – 1800 mg/L) Apport alimentaire : 4g/j de Na soit 10g/j de NaCl (sel) Apport nutritionnel conseillé : 0,5 g/j : on mange trop salé ! ! ! On estime que la population française consomme 10 fois + salé que nécessaire. Aspects physiologiques et nutritionnels : Cation majeur du milieu extracellulaire, participe à l’équilibre de la polarisation membranaire, transport de nutriments (au niveau de l’intestin : transporteur « SGLT 1 », transporteur de glucose sodium dépendant) … Mais trop forte consommation de Na → déficit élimination rénale → Augmentation de la pression sanguine → Hypertension Artérielle → Augmentation des risque cardiovasculaires → Véritable problème de santé publique en France ⇨ Il faut diminuer notre consommation de sel : responsabilité des consommateurs (ne plus saler certains aliments), des administrateurs (législation), des industriels (ajouter moins de sel aux aliments). Si on est capable de réguler l’apport en sodium alimentaire, on pourrait alors ramener la pression sanguine à une valeur normale au bout de quelques mois si on n’a pas encore une déformation des parois vasculaires. On a intérêt à prendre très tôt l’accompagnement d’un sujet hypertendu, puisque si le phénomène s’installe il va y avoir une altération de la paroi vasculaire qui va générer un phénomène d’hypertension artérielle chronique et il n’y a pas de situation de retour ! C’est irréversible : une fois que l’élasticité a été altérée, elle va le rester ad vitam aeternam. Il faudra alors prendre des médicaments pour réguler ce phénomène d’hypertension artérielle (HTA). Page 6 sur 36 La prise en charge des HTA constitue le premier trou de la sécurité sociale en France, car ce type de médicaments est extrêmement coûteux. Ça constitue donc un véritable problème de santé publique et ça a amené le ministère de la santé à imposer à ce que les industriels de l’agro-alimentaire respectent les quantités de sodium à ajouter dans les aliments pour essayer de lutter en termes de prévention face à ce problème d’HTA. Le consommateur se met aussi dans l’engrenage puisque nous avons trop l’habitude de saler les aliments alors qu’ils sont déjà riches en sodium (exemple de rajout de sel sur les frites alors que la pomme de terre est une source par excellence de sodium). On augmente alors la concentration de sel consommé. Aspects industriels : le sel augmente l’appétence de l’aliment (et donc du goût) et augmente le temps de conservation des aliments. Il faut donc faire de la nutrition et penser au sujet et penser à l’industrie agro-alimentaire (dans certains types d’aliments on ne peut pas trop baisser la teneur en sel sinon l’aliment sera très vite dégradé) : compromis à faire. Il faut donc veiller à la consommation excessive de sodium mais attention, l’apport de sodium joue quand même un rôle important. Face à un individu consommant trop salé, on va lui demander d’augmenter sa consommation de potassium pour contrebalancer les effets du sodium. Potassium (K) Sources alimentaires majeures : fruits, légumes, céréales, viandes (principalement d’origine végétale) - K > 500mg / 100g : viandes, fruits secs, légumes verts, cacao, café - 500 > K > 100mg / 100g : fruits, noix de coco, poissons - 100 > K > 10mg / 100g : pain, riz, lait, eaux minérales - K < 10mg / 100g : beurre, huile, margarine Apport alimentaire : 3-5 g/j (en 2012, la population française consomme donc des quantités proches de celles recommandées. Mais l’OMS note qu’il commence à y avoir un déficit en potassium dans la consommation française puisque les gens consomment de plus en plus raffiné et donc consomment de moins en moins de potassium. Il faudra donc dans quelques années avertir la population qu’il ne faut pas négliger le potassium) Apport nutritionnel conseillé (ou apport journalier recommandé): 4 g/j Aspects physiologiques et nutritionnels : (Le potassium fait l’inverse du sodium !) Cation majeur du milieu intracellulaire, régulation de la polarisation membranaire, facteur d’activation d’enzymes de la glycogénèse, favorise la protéosynthèse… Sa consommation neutralise l’effet du sodium car elle augmente le rapport K+/Na+ : diminution de la pression sanguine → moyen de lutter contre l’hypertension artérielle. ⇨ Il faut donc augmenter notre consommation d’aliments riches en potassium, et en particulier fruits, légumes et céréales. Page 7 sur 36 Le potassium est la première démarche nutritionnelle pour lutter contre le phénomène d’HTA aujourd’hui. On demande au sujet de baisser la consommation de sodium (charcuterie, fromage, sel) et d’augmenter sa consommation végétale (riche en potassium). Calcium (Ca) Probablement le macroélément le plus abondant de l’organisme puisque sa concentration peut atteindre le 1,3 kg. Sources alimentaires majeures : produits laitiers (pour 2/3 de la consommation chez l’Homme), eaux de boisson, certains végétaux - Fromage : 600mg /100g ; lait : 110mg / 100g ; le beurre n’est pas riche en calcium. - Certaines eaux de boisson : 500mg/L - Légumes secs : 50-150mg / 100g ; légumes frais : 40-70mg / 100g (le plus riche : le chou) - Fruits secs : 100mg / 100g ; fruits en moyenne : 10-30mg / 100g (en particulier les agrumes) - Pain : 50-90mg / 100g. Apport nutritionnel conseillé : 900mg/j à tous les âges de la vie : cas particuliers pendant l’enfance, l’adolescence, les seniors, la grossesse et l’allaitement (> 1g/j conseillé pour les enfants en bas âge et pendant la croissance pour une meilleure maturation du squelette osseux) Aspects physiologiques et nutritionnels : Minéral le plus abondant de l’organisme humain (1,5-2% du poids corporel du fait de sa situation au niveau de l’os) Surtout présent au niveau de l’os (pour minéralisation de l’os et sa résistance : dureté de l’os), dents ➔ D’où pathologie associée : ostéoporose = réduction de la masse osseuse et fragilité accrue. Une carence calcique va être associée à une fragilité accrue du squelette osseux. Absorption intestinale représente seulement 25-50% de la dose ingérée car certains composants alimentaires fixent le Ca2+ (acide gras, acide phytique), alors que d’autres composants comme le lactose, la vitamine D améliorent l’absorption du Ca2+. Autres rôles physiologiques : polarisation membranaire, cohésion cellulaire, contraction musculaire… Il arrive que certains individus consomment ce qu’il faut en calcium. Mais selon la constitution du bol alimentaire, il peut y avoir un phénomène de ralentissement de l’absorption du calcium. La consommation de gras concomitante à celle du calcium piège le calcium et limite donc son absorption. Par ailleurs, deuxième phénomène important : dans toutes les céréales, présence très abondante d’acide phytique qui est un dérivé myoinositol hexaphosphorique. L’industrie agroalimentaire aujourd’hui a développé un système de phytase (= enzymes de synthèse pour dégrader l’acide phytique) puisque si on plante soi-même ses céréales chez soi et les récolte, les céréales contiennent naturellement de l’acide phytique. Cet acide phytique est un agent qui va piéger les minéraux tels que le calcium comme les acides gras, et donc en limite l’absorption. Dans l’industrie agroalimentaire, l’acide phytique est dégradé au moment de Page 8 sur 36 la décortication du grain de blé chez les céréaliers par l’ajout de phytase. Acide phytique (acide myo-inositol hexaphosphorique) Le calcium va être impliqué dans le phénomène de contact cellulaire, notamment les molécules cadhérines qui sont calcium-dépendante. Ces cadhérines vont réguler la capacité des cellules à adhérer à leur matrice et à interagir avec leur voisines. On a donc d’autres rôles attribués à ce calcium. Le calcium intervient aussi avec le potassium dans la régulation de la contraction musculaire. ANC en Calcium : Il sera important de considérer l’ANC en calcium selon l’âge de l’individu, il faudra réguler l’apport selon l’âge de l’individu et c’est probablement le minéral qui attire le plus l’attention des pédiatres et nutritionnistes. Plus l’enfant est jeune, plus il faudra augmenter les apports pour permettre une meilleure maturation du squelette osseux. On préconise chez la femme allaitante, d’augmenter sa consommation en calcium au environ de 1,3 grammes par jour, pour permettre une diminution du risque de carence calcique chez les enfants et limiter les fragilités osseuses. • • • • • Adulte jeune = 900mg/j Femme enceinte = 1 000mg/j Adolescent = 1 200mg/j Femme de plus de 55 ans et homme de plus 65 ans = 1 200mg/j Allaitement = 1 300mg/j • 300 mg de Calcium : un bol de lait de 250 ml, 2 yaourts de 125 g, 300 g de fromage blanc, 5 petits suisses de 60 g, 80 g de camembert, 50 g de fromage fondu, 45 g de roquefort, 30 g de gruyère, 650 mL de Contrex, 550 mL d’Hépar. Magnésium (Mg) Sources alimentaires majeures : chocolat, céréales, fruits secs, noix - Mg > 50mg / 100g : chocolat, céréales complètes, son, graines oléagineuses, fruits secs - 25 < Mg < 50mg / 100g : fruits, légumes frais, poissons, fromages - Mg < 25mg / 100g : viandes, œufs, lait, beurre Le cacao est une source abondante de magnésium et également de polyphénols. Apport alimentaire : 0,5 g/j Apport nutritionnel conseillé : 0,3-0,4 g/j La population française consommait en 2012 : 0,5 g/j. Des études épidémiologiques montrent cependant, qu’aujourd’hui la population française montre des signes de carences magnésiques. Ceci est dû à ce que l’on consomme des aliments de plus en plus raffinés. Par exemple, les céréaliers enlèvent souvent la cuticule du grain de blé alors que la grande majorité des vitamines et des minéraux s’y trouve. On est donc en train de changer la mentalité des céréaliers pour qu’ils broient le grain de blé avec la cuticule. Cette cuticule du grain de blé par à Urcopa à la Réunion Page 9 sur 36 pour le rabato, farines pour les animaux et finalement on donne aux animaux le meilleur du grain de blé. Le pire c’est que les pilotes de fabrication de ces farines sont brevetés aux USA depuis 1960 et aucun céréalier de France n’a encore mis les moyens pour changer la chaîne de production à l’usine. On décortique alors les grains de blés pour former de la farine blanche, et c’est en fin de chaîne qu’on rajoute la cuticule du grain de blé sous forme de son dans la farine pour former de la farine complète. On perd donc en minéraux. C’est donc un coût mécanique très important à l’usine expliquant le prix de la farine complète. Aspects physiologiques et nutritionnels : Mg contrôle l’excitabilité musculaire (provoque phénomène de relaxation et contraction) ; régule la motricité intestinale… Absorption diminuée par excès d’acides gras, acide phytique, alcool ; facilitée par le lactose et la vitamine D Actuellement, déficit magnésique dans la population lié à : ✓ Trop forte consommation de graisses, de plus sources alimentaires de Mg sont riches en lipides (chocolat, noix) ✓ Consommation d’aliments raffinés qui s’appauvrissent en Mg au cours des traitements Conséquences du déficit en Mg : hyperexcitabilité musculaire (crampes) ; activation de réactions inflammatoires, contractilité vasculaire anormale → risque cardiovasculaires, avec formation de plaques d’athérome sur les artères. Si on a une carence en magnésium, on aura des phénomènes de crampes, les muscles sont crispés et ne se relâchent plus. Il suffit alors de manger une cote de chocolat. Lorsqu’il s’agit de crampes du mollet ou de la cheville ça n’est pas bien grave ; mais chez des enfants ou des personnes âgées qui font des carences magnésiques et que la crampe se passe au niveau du muscle cardiaque, c’est plus compliqué. Il y a donc des déficits magnésiques extrêmement rigoureux à suivre selon l’âge de l’individu. On a donc intérêt de contrôler l’état magnésique de l’individu par une simple prise de sang (mesure du taux circulant de magnésium). 2) Fer, iode, zinc, cuivre, sélénium On a 5 oligo-éléments apportés sous forme de traces (parfois de l’ordre du microgramme par jour) jouent un rôle important. Fer (Fe) (diapo sur le fer non commentée en cours) Sources alimentaires majeures : céréales, légumes verts, oeufs, viandes - Viande de bœuf : 3 mg/100 g - Epinards : 4-30 mg/100 g - Riz : 0,4 mg/100 g Apport alimentaire : 10-60 mg/j (dont 34% par céréales et 24% par viandes) ➔ 13% sous forme de fer héminique (viandes) et de 87% sous forme de fer non héminique (produits végétaux) Apport nutritionnel conseillé : 10-20 mg/j Aspects physiologiques et nutritionnels : Absorption variable selon source produits végétaux: 1-5% / produits animaux: 10-25% Page 10 sur 36 Fer héminique mieux absorbé car non influencé par autres constituants alimentaires comme acide phytique des céréales, polyphénols du thé…. Carence en fer = trouble nutritionnel le plus répandu (10-20% population mondiale) Signe de carence = anémie fatigue physique, troubles intellectuels, susceptibilité aux infections Rôle essentiel dans transport de O2, fonctions mitochondriales et chaîne respiratoire; favorise activités de diverses enzymes (synthèse ADN)… Mais surcharge contribue à production du radical libre oxygéné le plus dangereux de l’organisme (OH•) toxicité par oxydation des lipides, protéines, ADN = stress oxydatif Zinc Apport nutritionnel conseillé : 15-20 mg/j Sources alimentaires : viandes rouges, œufs, poissons, fruits de mer, céréales, légumes secs Aspects physiologiques : indispensable au fonctionnement d’une multitude d’enzymes dont celles impliquées dans synthèse protéique et de défense anti-oxydante au niveau mitochondrial. Il joue un rôle important dans la régulation notamment des enzymes de type glutathion-peroxydase qui permettent à la mitochondrie de se débarrasser de ses radicaux libres. Carence : défaut de croissance, défaut de cicatrisation tissulaire Cuivre Apport nutritionnel conseillé : 1-3 mg/j Sources alimentaires : féculents, légumineuses (lentilles), abats (foie), légumes Aspects physiologiques : - régule l’activité des enzymes anti-oxydantes ; contrôle de la respiration cellulaire ; contribue à la régulation de la synthèse de l’élastine et collagène et de celle des neurotransmetteurs ; facilite absorption intestinale du fer. Donc associé à des phénomènes métaboliques très précis. Carence : anémie (puisque souvent le cuivre accompagne le fer), déficit immunitaire S’il manque de cuivre, c’est une indication que l’individu manque aussi de fer. Excès : troubles digestifs, lésions foie et rein. Un inconvénient, en cas d’excès de cuivre, il peut y avoir un phénomène de pro-oxydation. Les intoxications au cuivre sont limités avec des troubles digestifs, lésions au foie (stress oxydatif au niveau des hépatocytes et provoquer des lésions hépatocytaires). Selon sa concentration cellulaire, le cuivre peut être plutôt pro-oxydant ou antioxydant. Sélénium Page 11 sur 36 Nous avons une experte internationale en sélénium à la Réunion qui est notre doyen : Pascale Guiraud a été une des chercheurs du monde à déterminer le rôle clé du sélénium avec son équipe à Grenoble. C’est The spécialiste du sélénium. Elle a démontré que c’est le sélénium qui régule l’activité de la glutathion peroxydase au niveau mitochondrial pour éliminer la production de radicaux libres et donc lutter contre le stress oxydatif qui est aujourd’hui important dans de nombreuses pathologies. Apport nutritionnel conseillé : 50-100 µg/j selon l’âge de l’individu donc très petite quantité. Sources alimentaires : viandes, produits laitiers, fruits de mer, céréales, fruits, légumes Aspects physiologiques : rôle majeur dans la protection anti-oxydante en activant une enzyme clé, la glutathion peroxydase. Carence : stress oxydatif et pathologies associées (maladies cardiovasculaires, cancers…). Le stress oxydatif va engendrer au niveau du tissu adipeux une insulino-résistance par exemple. Le stress oxydatif va entraîner des mutations de l’ADN qui vont engendrer de nombreux cancers. Donc la découverte du sélénium comme élément clé régulateur de l’enzyme anti-oxydante glutathion peroxydase est aujourd’hui proposé dans le ralentissement de la progression de certains cancers en ralentissant le stress oxydatif. Iode Apport nutritionnel conseillé : 90-120 µg/j (enfants) ; 150µg/j (adolescents et adultes) Sources alimentaires : produits laitiers et céréaliers (rôle clé dans l’apport en minéraux de ces deux produits), œufs et leurs produits dérivés contribuent à l’apport en iode chez les enfants et adolescents (pour 100g d’œufs : 48µg ; de fromage : 26µg ; de lait : 15µg), produits d’origine marine (poissons, crustacés : 100-180µg / 100g), sel de table. Aspects physiologiques : impliqué dans la régulation de la synthèse des hormones thyroïdiennes, apport déterminant chez la femme enceinte (ANC 200µg/j). Carence : troubles mentaux (crétinisme), psychomoteurs, goitre (hypertrophie thyroïdienne). En situation de carence, les populations habitant dans les montagnes, peu exposés aux produits marins ,présentent souvent des déficits mentaux. A l’époque les médecins des campagnes appelaient ça le « crétinisme des Alpes» en pensant que c’était un phénomène génétique : le papa n’est pas très futfut et le fils n’est pas très très futfut non plus et le petit fils non plus. C’est beaucoup plus tard que la littérature va montrer que ça n’était pas un phénomène héréditaire (le futfut ne se transmet pas !). Les familles dans les montagnes mangent la même chose et ne consomment pas de produits marins : tout le monde est donc en carence d’iode. Ça induit le phénomène de déficit mental ou « crétinisme des Alpes » qui est finalement associé à une carence nutritionnelle en iode. Face à une hyperthyroïdie, on aura apparition d’un goitre associé à cette irrégulation de l’apport en iode. Page 12 sur 36 ➔ Deux phénomènes importants d’origine neurologique ou hormonale pour la synthèse des hormones thyroïdiennes. ⇨ Tout ça pour dire que la mentalité concernant le rôle de ces micronutriments a beaucoup changé. En 2003, on disait que les micronutriments étaient des éléments peu importants dans l’alimentation alors que ceux-ci jouent des rôles très importants. Ce n’est pas parce qu’ils sont non-énergétiques qu’on doit les enlever de l’alimentation ! B. Vitamines ❖ Définition Les vitamines constituent un vaste groupe de substances organiques (donc comportant un squelette carbone-carbone) : - que l’organisme est incapable de synthétiser (pour certaines d’entre elles, synthèse dans la microflore intestinale mais en très faible quantité (vit B3)) - qui sont nécessaires à la croissance et au métabolisme énergétique (vit B5) - qui agissent à très faibles doses donc agit précisément à un endroit donné et s’il en manque alors la fonction est altérée. - qui sont dépourvues de valeur énergétique intrinsèque - et qui doivent être apportées par l’alimentation Autrefois, on considérait les vitamines comme étant des éléments vitaux. Si on n’en avait pas, on pouvait mourir de pathologies encore non identifiées. On a donc fait de nombreuses recherches et on a découvert en premier les vitamines C et B1. On a donc cherché les composés type vitaminique pour lesquels si on a une carence, on observe des pathologies spécifiques, et qu’il suffit de combler la carence pour que la pathologie se résorbe dans le meilleur des cas. ❖ Classification → vitamines hydrosolubles - 8 vitamines B (B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12) - vitamine C (acide ascorbique) → vitamines liposolubles Page 13 sur 36 - vitamine A et ses précurseurs d’origine végétale de type caroténoïdes (le foie métabolise ses caroténoïdes en vitamine A qui joue un rôle important au niveau de la vision et en tant qu’agent antioxydant). - vitamine D (rôle important pour la fixation du calcium au niveau de l’os). - vitamine E (α –tocophérol : rôle important dans la prévention de l’oxydation des lipides au niveau membranaire). - vitamine K (« K » parce que c’est un danois qui l’a découvert et que c’est impliqué dans les phénomènes de coagulation). ❖ Vitamines et aliments types Vitamines Principales sources Vitamine B1 Germe de blé, abats, viandes Vitamine B2 Lait et abats Vitamine B3 Son de blé, abats, viande Vitamine B5 Chou, jaune d’œuf… Vitamine B6 Légumes, fruits, abats, viande… Vitamine B8 Abats, jaune d’œuf, arachide, chocolat Vitamine B9 Légumes verts, abats, viandes, jaune d’œuf Vitamine B12 Viande Vitamine C Agrumes, légumes verts Vitamine A Origine animale : huile de foie de poisson, lait, produits laitiers Origine végétale = caroténoïdes (précurseurs) : fruits et légumes pigmentés Vitamine D Huile de foie de poisson, chair de poisson gras et synthèse endogène Vitamine E Huile végétale et légumes verts Page 14 sur 36 Vitamine K Légumes verts et synthèse endogène Les principales sources de vitamines sont d’origine alimentaire : essentiellement sources exogènes. Il existe une petite synthèse possible endogène souvent au niveau intestinal par les bactéries du colon, c’est le cas de la vitamine K. Il existe aussi une synthèse de vitamine D à partir du cholestérol de la peau sous l’effet des rayons UV. Mais ces synthèses endogènes restent quand même très minoritaires par rapport à l’apport alimentaire. De manière très générale : ✓ Toutes les 8 vitamines B sont issues principalement des céréales (le grain de blé : source abondante !) ✓ La vitamine C dérive principalement de tout ce qui est végétal (agrumes, légumes verts, kiwi, goyave à la Réunion) ✓ La vitamine A : soit d’origine animale associée à des aliments gras (huile de foie de poisson et produits laitiers) ; soit de précurseurs qu’on appelle « caroténoïdes » qui sont des molécules comme les bêta-carotènes au niveau des produits végétaux comme la carotte. Lorsque les caroténoïdes seront absorbés, ils seront dégradés par le foie pour générer de la vitamine A, qui joue un rôle important notamment au niveau de la vision (au niveau des cellules des bâtonnets pour la captation des photons lumineux et la transformation de ces photons lumineux en un message nerveux permettant le phénomène de vision.) ✓ La vitamine D pourvue par tout ce qui est gras (huiles de poissons) car ce sont des vitamines liposolubles. ✓ La vitamine E également. ✓ La vitamine K est apportée par certains végétaux avec une petite synthèse endogène. ⇨ On voit qu’il y a une très grande variabilité de sources possibles et que ça reste principalement des sources d’origine végétale selon les familles de vitamines considérées. 1) Vitamines hydrosolubles a. Vitamines B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12 Les vitamines n’ont pas de propriétés énergétiques intrinsèques mais elles jouent un rôle important dans la bonne utilisation des macronutriments énergétiques. ❖ Vitamine B1 (thiamine) Structure Cycle pyrimidique + cycle thiazolique (avec fonction soufrée) Page 15 sur 36 Sources Présente dans le lait, abats, œuf, poissons, enveloppes (dans les cuticules) des grains de blé, manioc (population mahoraise en consomme beaucoup et en 2004 à Mayotte : grand phénomène de mortalité infantile. Ce phénomène serait lié à un changement de type d’alimentation de la population mahoraise en consommant moins de manioc d’où carence en vitamine B1 chez les enfants nés de ces femmes carencées) Propriétés physicochimiques Peu soluble dans l’eau Rôle biologique C’est le précurseur important du coenzyme thiamine pyrophosphate (TPP) des décarboxylases impliquées dans le métabolisme des glucides (dégradation du glucose au moment de la glycolyse) et le cycle de Krebs. Rôle important dans la synthèse de la thiamine pyrophosphate. Apport nutritionnel 1 – 2 mg/j conseillé : ANC Pathologie associée Maladie de carence : le béribéri (fatigue, perte d’appétit, diarrhée, infection système nerveux et insuffisance cardiaque). Le béribéri est un terme venant du Sri Lanka. On constatait que les personnes atteintes de béribéri disaient souvent «je ne peux pas, je ne peux pas » en sri lankais qui s’intitule « béri béri » car elles présentaient un état de fatigue très important, avec une perte d’appétit associée à de la diarrhée et troubles neurologiques et du rythme cardiaque. Au niveau du système nerveux, lorsque la thiamine fait défaut, il y aura des dérégulations des fonctions neuronales avec une altération de l’appareil circulatoire d’où des défaillances cardiaques. Les sujets sont donc extrêmement amaigris. En absence de vitamine B1, les décarboxylases sont inactives et le métabolisme énergétique est ralenti. ❖ ❖ Vitamine B2 (riboflavine) Structure Noyau iso-alloxazine (contenant les fonctions amines) + dérivé glucose (ribitol) (chaîne carbonnée) Sources Présente dans de nombreux aliments (germe de blé, cuticule de riz, abats, viande de porc, lait) Propriétés physicochimiques Très soluble dans l’eau Page 16 sur 36 Rôle biologique C’est le précurseur des coenzymes FAD (flavine adénine dinucléotide) et FMN (flavine mononucléotide) qui sont des coenzymes clés fondamentaux impliquées dans réactions d’oxydo-réduction comme chaîne respiratoire ou transformation des glucides, lipides, protéines, synthèse ADN et ARN Apport nutritionnel 1,5 – 1,8 mg/j conseillé : ANC Pathologie associée Maladie de carence rare : dessèchement peau. Donc ça reste un phénomène non dangereux, pas un phénomène important. Ces maladies sont relativement rares du fait qu’on la retrouve dans un peu tous les aliments. Si on n’a pas de vitamine B2, on est incapable de fabriquer FAD et FMN et donc incapables d’effectuer ces mécanismes d’oxydo-réduction qui nécessitent ces deux coenzymes. ❖ ❖ Vitamine B3 (PP ou niacine) Structure Structure de la nicotinamide = dérivé de l’acide nicotinique. Attention QCM : l’acide nicotinique n’est pas la nicotine, ce sont 2 molécules complètement différentes. La vitamine B3 n’a rien à voir avec la nicotine. Sources Son de blé, riz, céréales, abats, viande, + à partir de la dégradation du tryptophane par la microflore intestinale Propriétés physicochimiques Très soluble dans l’eau Rôle biologique C’est le précurseur du NAD+ et NADP+, cofacteurs d’enzymes de la chaîne respiratoire et du cycle de Krebs pour le catabolisme des macronutriments énergétiques : métabolisme des glucides, lipides, protéines. Si l’on est en carence de vit B3, il n’y a pas de synthèse de ces cofacteurs, les enzymes qui en dépendent sont altérées et le métabolisme énergétique est altéré. ANC 18 – 20 mg / jour Page 17 sur 36 Pathologie associée Carence sévère = maladie de pellagre aussi appelé syndrome « 3 D » avec des : - Troubles neurologiques : démence - Troubles digestifs : diarrhée - Troubles cutanés : dermite = aspect de peau brûlée par le soleil ❖ ❖ Vitamine B5 (acide pantothénique) Structure Amide de la β-alanine et d’un dérivé de l’acide diméthylbutyrique Sources Variées (grec pantos → partout, ubiquitaire) : jaune d’œuf (ne pas préconiser cette source pour les personnes présentant des risques de maladies cardiovasculaires car également riche en cholestérol), chou, blé, riz, foie… Propriétés physicochimiques Soluble dans l’eau Très stable à la chaleur Rôle biologique C’est la forme « active » du coenzyme A impliquée dans la dégradation du glucose, des acides gras et des acides aminés pour fourniture d’énergie. Rôle crucial dans le métabolisme énergétique car la vitamine B5 est le précurseur du coenzyme A (vit B5 protonée → coenzyme A). Le coenzyme A joue un rôle important au niveau de la glycolyse, au niveau de la dégradation des acides aminés et au niveau du métabolisme des acides gras. Sans coenzyme A, ces voies métaboliques qui débouchent vers le cycle de Krebs seront altérées. ANC 5 – 10 mg / jour Pathologie associée Carence rare du fait de son origine alimentaire variable. ❖ Une supplémentation en vitamine B5 dans le cadre d’un régime amaigrissant pour des personnes obèses peut-elle booster l’amaigrissement ? L’absorption intestinale de la vitamine B5 est limitée, donc même si on en donne beaucoup, seule une quantité physiologique passe et la supplémentation ne booste pas plus l’activité métabolique. ❖ Vitamine B6 (pyridoxine) Structure 3 formes actives = pyridoxine, pyridoxamine (forme aminée) et pyridoxal (forme aldéhyde) Sources Germes de céréales, légumes, fruits, abats, viande rouge (si l’animal a consommé beaucoup de produits végétaux) Propriétés physicochimiques Soluble dans l’eau Stable à la chaleur : la vitamine B6 est reconnue pour être peu perdue au moment de la cuisson, bien que la cuisson à la vapeur ou à l’eau influence la stabilité de cette vitamine B6 Page 18 sur 36 Rôle biologique C’est le coenzyme des enzymes de type transaminases du métabolisme azoté (= métabolisme des acides aminés et protéines). Rappel : 6 voies possibles de dégradation des acides aminés. Certaines transaminases dégradent les acides aminés en leur retirant leur fonction amine. ANC 2 mg / jour Pathologie associée Carence rare car vitamine répandue dans divers aliments ❖ ❖ Vitamine B8 (biotine) Structure Formée d’un double noyau, avec 2 isomères possibles : α et β biotine Partie cyclique : 2 fonctions azotes et un soufre Sources Abats, jaune d’œuf, arachide, chocolat, pois secs, champignon + synthèse par microflore intestinale Propriétés physicochimiques Peu soluble dans l’eau par rapport aux autres vitamines B Stable à la chaleur Rôle biologique Coenzyme des carboxylases du métabolisme des glucides, lipides et protéines. Si carence en vitamine B8 → mauvaise utilisation de ces substrats énergétiques. ANC 10 – 30 μg / jour Pathologie associée Il n’existe pas de carence spontanée en vitamine B8. ❖ ❖ Vitamine B9 (acide folique) Structure Acide ptéroïque + acide glutamique polymérisé (dit polyglutamate d’acide folique) Sources Légumes verts (crucifères : choux, brocoli), germe de blé, abats, œuf, fromage… Propriétés physicochimiques Peu soluble dans l’eau Stable à la chaleur Dégradée par la lumière Page 19 sur 36 Rôle biologique Pour être absorbée, la molécule doit être hydrolysée et avoir qu’un seul glutamate, les cellules intestinales dégradent le polyglutamate jusqu’à générer la molécule la plus simple avec une molécule de glutamate en fin de chaine. Nécessite une hydroxylation (acide tétrahydrofolique) pour être actif dans la synthèse de la méthionine, ADN et ARN, d’où son importance pour la division cellulaire. ANC 400 μg / jour Pathologie associée Surdosage : augmentation du taux d’homocystéine dans le sang → risque de maladie cardiovasculaire. Carence : baisse du nombre de globules blancs et des plaquettes sanguines, risque majeur de spina bifida chez les femmes enceintes carencées. ❖ Carence en vitamine B9 → altération +++ de la division cellulaire, ceci est extrêmement marqué au moment de la grossesse. Si la mère est carencée en vitamine B9, il n’y a plus de passage placentaire de l’acide folique au niveau du fœtus. Cette carence se manifeste durant les 3 premiers mois de grossesse, lors de cette période où il y a une nécessité accrue de divisions cellulaires pour générer les 3 feuillets embryonnaires (mésoderme, endoderme et ectoderme). La carence en vitamine B9 va se traduire chez l’embryon par une mauvaise fermeture du tube neural (dérivant de l’ectoderme qui va donner également les cellules de la peau). Le tube neural va constituer l’orientation cranio-caudale (« tête – pied ») pour générer la sphère cérébrale et la colonne vertébrale. La mauvaise fermeture du tube neural se manifeste chez les nouveau-nés, par une épine dorsale ou spina bifida, la colonne vertébrale est donc ouverte, au niveau cutané on observe un « trou ». En France, le ministère de la santé a adressé aux médecins traitants et aux gynécologues une recommandation pour vérifier chez toutes les femmes enceintes de manière systématique leur concentration plasmatique en vitamine B9. La carence en vitamine B9 est responsable d’un risque important de spina bifida et le seul moyen de prévention consiste en une prise en charge nutritionnelle. On doit donc prendre en charge les femmes à risque, les femmes déjà carencées ; et veiller à ce que même si elles ne sont pas carencées, on leur propose une supplémentation systématique. La spina bifida est un phénomène irréversible ; dans le meilleur des cas, les enfants survivent avec un important handicap de toute la partie basse du corps qui sera non innervée. Dans le pire des cas, les enfants meurent à la naissance. Vitamine B9 : prévention de la spina bifida lors de la grossesse – 3 recommandations majeures : - Insister auprès des femmes en âge de procréer (rôle de l’infirmière scolaire) sur la nécessité de consommer des aliments riches en vitamine B9 : légumes verts à feuilles, légumes secs, agrumes… - Réaliser pour les femmes à risque élevé (ex : femme ayant eu des problèmes d’anorexie), une supplémentation en vitamine B9 à la dose de 500μg/jour, dès qu’elles envisagent une grossesse (antécédent de grossesse avec anomalie de fermeture du tube neural, traitement par certains médicaments antiépileptiques). Page 20 sur 36 - Pour les femmes sans antécédent particulier et qui désirent concevoir, une supplémentation systématique est préconisée, mais à une dose moindre de 400 μg/jour. ❖ Vitamine B12 (cobalamine) Structure Ester formé d’un noyau corrine et un pseudonucléotide (5-déoxyadénosine) Présence d’un cobalt en pleine structure. Un excès de cobalt est toxique au niveau du foie, mais il faut tout de même consommer un tout petit peu de cobalt. Sources Abats, fromage + synthèse endogène mineure par la microflore intestinale Propriétés physicochimiques Apportée dans l’aliment sous forme de complexe protéique, qui est dissocié par la chaleur, ou pH acide de l’estomac Rôle biologique - Coenzyme essentiel à la maturation normale et au développement des globules rouges. Impliqué dans le métabolisme de 3 acides aminés : l’isoleucine, la méthionine et la thréonine. ANC 2 – 5 μg / jour Le stockage dans le foie couvre 2 à 3 ans des besoins car le cobalt est un élément très difficile à éliminer par les hépatocytes. Pathologie associée Il n’existe pas de carence d’apport car le foie possède des stocks pour 2 ans. ❖ Q/R : Il peut y avoir une dégradation de la molécule dans l'aliment car c'est une molécule sensible, notamment à la lumière. D'où le surdosage de cette molécule dans les aliments comme le lait par les industriel. b. Vitamine C : acide ascorbique Structure Dérivé glucidique. 4 groupements hydroxyles donateur de protons à des cibles oxydées → rôle antioxydant Sources Goyave, agrumes, fraises, épinards, chou, poivron vert Propriétés physicochimiques Très soluble dans l’eau Page 21 sur 36 - Rôle biologique - Agent antioxydant majeur de notre alimentation de par ses propriétés réductrices : lutte contre le stress oxydatif induit par les radicaux libres oxygénés et qui peut affecter les lipides, les protéines et l’ADN (protège les cibles cytosoliques en particulier) ⇨ Diminution du risque de maladies cardiovasculaires et cancers. Indispensable à l’activité de l’enzyme de synthèse du collagène. Intervient dans la synthèse des hormones permettant de résister au stress : les glucocorticoïdes. Rôle dans la résistance aux infections bactériennes et virales. ANC 90 – 120 mg / jour Pathologie associée Carence : scorbut (déchaussement des gencives, fatigue…) à ne pas confondre avec le béribéri. . Une hypothèse existe selon laquelle l’excédent de vitamine C serait impliqué dans une diminution de la capacité des macrophages à détruire les agents pathogènes, ce qui serait à l'origine d'apparition d'infections opportunistes. Mais cela reste très très rare. Page 22 sur 36 2) Vitamines liposolubles : « ADEK » a. Vitamine A et précurseurs de type caroténoïdes Vitamine A ou rétinol = diterpène de 20 C avec une fonction alcool. Caroténoïdes = molécules apparentées à la vitamine A et pouvant par leur métabolisme être précurseurs de la vitamine A (ex : β-carotène), responsables de la coloration des fruits et légumes comme la carotte. Structure des caroténoïdes : longue chaine isoprénique très hydrophobe, liposoluble. Vitamine A (rétinol) Structure Caroténoïdes β-carotène Sources - Propriétés physicochimiques Vitamine A, provenant de « produits gras » : huile de foie de poisson, lait, beurre apporté majoritairement par des sources animales. Caroténoïdes : abondant dans les produits très pigmentés (pas seulement la pigmentation orange, mais également le pigment rouge…) tels que : carottes, épinards, abricots, melon, pastèque, tomate, mangue… exclusivement apporté par des sources végétales. Insolubles dans l’eau - Rôle biologique - Puissants agents antioxydants de notre alimentation comme les vitamines C et E, protection des cibles lipidiques (lipoprotéines, lipides membranaires) ⇨ Diminution du risque de maladies cardiovasculaires et cancers. Implication dans le mécanisme de la vision. Implication dans la pigmentation de la peau (mélanine). Rôle anti-infectieux. ANC 1 - 5 mg / jour Pathologie associée Carence : cécité, dessèchement de la peau . Les caroténoïdes sont majoritairement d’origine végétale, et lorsqu’ils arrivent au niveau du foie, ils seront dégradés pour générer la molécule de vitamine A. La vitamine A également appelée rétinol, intervient au niveau de la rétine pour la captation des photons lumineux. Le rétinol va se fixer au niveau des membranes des bâtonnets de la rétine où se trouve une protéine appelée la rhodopsine. Le complexe vitamine A – rhodopsine va activer la rhodopsine en une Page 23 sur 36 protéine : l’opsine responsable de la captation des photons lumineux. Ce signal photonique sera transformé en signal nerveux qui va induire le phénomène visuel. Dans les pays en voie de développement, les enfants carencés de manière importante en vitamine A ou en précurseurs seront malvoyants voire aveugles. Si la carence n’est pas traitée à temps, la cécité sera irréversible. La vitamine A est également impliquée dans la pigmentation de la peau. En Métropole, lorsqu’on approche du mois de juillet, les pharmacies vous proposent des pilules de vitamine A ou de caroténoïdes, qui sont « extraits naturellement de la carotte, de la pastèque ». Ces pilules sont destinées aux jeunes femmes qui prévoient d’aller en vacances au soleil, puisque ces pilules faciliteront la captation des photons lumineux et donc un bronzage plus rapide. Il est même possible de commencer à bronzer avant même d’aller en vacances, puisqu’il suffit de s’exposer un petit peu au soleil pour qu’il y ait un phénomène d’activation de la synthèse de la mélanine. b. Vitamine D : calciférol Structure Dérivé du cholestérol Vitamine D2 : ergocalciférol Origine végétale Vitamine D3 : cholécalciférol Origine animale Sources Exogène : huile de poisson, chair de poisson gras Apport sous forme de vitamine D3 (animale) ou D2 (végétale). - - Endogène : synthèse cutanée de vitamine D1 sous l’action des UV, à partir du 7-déhydrocholestérol puis métabolisme (hydroxylation) de la vitamine D au niveau du foie et du rein pour obtenir la forme active = 1,25-diOH vit D. Vitamine D1 : vitamine d’origine endogène (humaine). Propriétés physicochimiques Insoluble dans l’eau Sensible à la lumière Rôle biologique Favorise l’absorption intestinale du Ca2+ et la fixation du Ca2+ au niveau de l’os → minéralisation osseuse Page 24 sur 36 ANC 10 μg / jour (nourrisson et enfant) 2 μg / jour (adulte) Pathologie associée Carence : rachitisme → déformation du squelette, déminéralisation du squelette osseux phénomène d'ostéoporose (pour éviter ce phénomène il faut les supplémenter en vitamine D3), hypertrophie des cartilages des côtes et au niveau des genoux, Surdosage : vomissements, nausées, troubles rénaux. . Structure Noyau chromane méthylé + radical phytyl (= chaine aliphatique) Sources Huiles végétales (!), germe de céréales, légumes verts (salade, chou, épinard) Propriétés physicochimiques Insoluble dans l’eau Rôle biologique - - Agent antioxydant majeur de notre alimentation comme la vit C. Associé aux lipides membranaires et les protège contre le stress oxydatif. La vitamine E protège les cibles lipidiques (lipides membranaires et LDL) contre les phénomènes d’oxydation. Inhibe l’agrégation plaquettaire. ⇨ Diminution du risque de maladies cardiovasculaires. ANC 12 mg / jour Pathologie associée Carence rare Redondance entre la vitamine A et la vitamine E pour protéger les cibles lipidiques contre l’oxydation → carence rare. Page 25 sur 36 c. Vitamine E : α-tocophérol NB : la vit E est utilisée comme additif antioxydant (E 306 et E 309) dans les aliments, (ex : margarine). Pool anti-oxydant : Vit A et caroténoïdes, Vit E, C et les polyphénols. Les vit E et A étant des vitamines dérivant des matières grasses, elles vont plutôt placer leur potentiel antioxydant au niveau des membranes. Alors que la vit C et les polyphénols, étant hydrosolubles, auront plutôt une action intracellulaires. d. Vitamine K Structure Noyau naphtoquinone + longue chaîne isoprénique de 5 atomes de carbone - Sources - Exogène K1 : aliments d’origine végétale (légumes verts tels que les choux et les épinards) ou animale (foie) Endogène K2 : synthèse par la microflore intestinale Rôle biologique C’est l’activateur des facteurs impliqués dans la coagulation sanguine. ANC 140 μg / jour Pathologie associée Carence : accidents hémorragiques . Le nom vitamine « K », vient du danois qui l’a identifié pour la 1ère fois et qui a constaté que les carences en vitamine K étaient impliquées dans les phénomènes de dérégulation de la coagulation sanguine. En Danois, coagulation s’écrit avec un K. 2) Conservation des vitamines La perte de vitamines par les procédés de transformation et de cuisson résulte de leurs propriétés de solubilité, oxydation et transformation à la lumière : - Les vitamines liposolubles, stables à la chaleur et ne passant pas dans les eaux de cuisson, sont bien conservées. - Les vitamines hydrosolubles subissent une perte par oxydation proportionnelle au temps de chauffage, aux conditions de pH. - La perte par diffusion dans l’eau est plus importante que la perte par oxydation. Chaque fois que l’eau de cuisson est consommée, la perte est moins importante. Si l’eau est rejetée, la perte est variable selon le type de vitamine : Vitamine C Vitamine B1 Carotènes Cuisson à l’eau 50% 30% 20% Cuisson sans l’eau 10 – 20 % 10 – 20% Presque pas de perte Page 26 sur 36 La cuisson à l’eau des aliments contenant des vitamines hydrosolubles entraînent une perte de ces vitamines qui passent dans l’eau de cuisson. Pour récupérer ces vitamines, il faudrait boire l’eau de cuisson … Comme alternative, on peut faire cuire les aliments dans un cuiseur vapeur pour limiter la perte de ces vitamines hydrosolubles. Quel est l’impact de la cuisson au micro-onde sur les vitamines ? Cela dépend des vitamines. (ronéo 2014) Il semblerait que la cuisson au micro-onde de la ménagère ne dégrade pas les vitamines et permet d’améliorer la teneur en vitamines par rapport à la cuisson à l’eau. Cependant, cuire un végétal au microonde est parfois difficile, surtout pour 4-5 gros mangeurs réunionnais (faire cuire le chouchou au microonde prendrait 2 heures…). S’il s’agit d’un végétal avec une paroi végétale fine, le micro-onde peut faire cuire le végétal et dégrade peu les vitamines. La lumière transforme et inactive les vitamines B2, A et B12. Pour cette raison, on utilise de plus en plus d’emballages opaques pour le transport du lait. Ex : les margarines ne sont jamais vendues dans un emballage transparent. Comment conserver les aliments, faut-il manger frais (juste après la cueillette), conserver au réfrigérateur ou au congélateur pour conserver un maximum les vitamines ? On nous demande de stocker les produits végétaux au réfrigérateur pour conserver les aliments plus longtemps, cependant le froid fait diminuer la quantité de vitamines (mais les polyphénols vont bien se conserver). Il faut faire un compromis entre : conserver à l’air libre et consommer très rapidement, et conserver à -4°C plus longtemps. La congélation préserve bien les éléments vitaminiques et minéraux mais altère les propriétés organoleptiques (perte de goût). Qu’en est-t-il de la conservation dans les boîtes de conserve (exemple de la conservation des haricots verts) ? Il existe une très grande variabilité de la teneur finale en vitamines (notamment vitamines B) selon la marque. Les industriels qui vendent les haricots verts dans des conserves en verre permettent une meilleure stabilité des vitamines grâce à la préservation de l’oxydation par l’air ambiant. Dans les boîtes de conserve métalliques, l’oxydation est plus importante car il y a une interaction entre les aliments et le packaging métallique. La perte de vitamines est plus importante dans les boîtes de conserve métalliques que dans les bocaux en verre, mais les bocaux coûtent plus chers. Il faut cependant rester lucide d’un point de vue nutritionnel, il faut mieux que quelqu’un consomme des légumes en boîtes de conserve que rien du tout, puisqu’il y aura un apport en vitamines même s’il est faible. Petit bémol, s’il s’agit d’un patient hypertendu, il faut surtout lui demander d’éviter les boîtes de conserve qui sont très salées. On va devoir afficher à la Réunion à partir de 2015, après 10 ans de combat, sur tous les produits la composition en protéines – glucides – lipides. On a différents types de classification selon la loi européenne : - Soit on indique uniquement la composition en protéines – glucides – lipides - Soit on indique la composition en protéines – glucides – lipides et sel - Soit on indique la composition en protéines – glucides – lipides – sel et quelques minéraux. Le dosage des vitamines s’effectue soit par chromatographie liquide soit par dosage enzymatique. Page 27 sur 36 Problème actuel lié à la consommation des vitamines = consommation en dessous des apports nutritionnels conseillés. Il faut conseiller une modification des habitudes alimentaires : - Ex : consommer des céréales complètes au profit des céréales raffinées. Le petit hamburger de Mc Do ne vous fournira pas en vitamines… - Ex : privilégier aliments pourvoyeurs de vitamines comme germes de blé, céréales. - Ex : assaisonnement avec des huiles riches en vitamine E. - Ex : changement du mode de cuisson pour diminuer les pertes (privilégier la cuisson à la vapeur). ➔ Diversifier son alimentation le plus possible pour éviter les carences et permettre une complémentarité des vitamines à fonction biologique majeure comme la protection antioxydante – sinon supplémentation médicale adaptée selon l’état de santé, l’âge de l’individu. C. Polyphénols Parmi les micronutriments aujourd’hui, on a attribué un intérêt particulier aux vitamines et aux minéraux. Les polyphénols attirent également beaucoup l’attention des consommateurs, des scientifiques et du corps médical puisqu’ils constituent les antioxydants les plus abondants apportés par l’alimentation. 1) Les grandes classes de polyphénols Page 28 sur 36 Les polyphénols sont les micronutriments les plus complexes de nos aliments. On compte plus de 8000 polyphénols identifiés (bat le nombre de tous les minéraux et vitamines associés). La vanille de la Réunion abonde en polyphénols, le curcuma également, les fruits tropicaux explosent en polyphénols… Tous les produits végétaux contiennent des polyphénols, ce qui explique que l’on en consomme beaucoup. Les polyphénols sont composés d’un ou plusieurs noyau(x) phénolique(s). On observe également la présence de nombreux groupements hydroxyles qui vont donc représenter des potentiels antioxydants intéressants. 4 grandes familles ont été identifiées : La famille des monophénols ou acides phénoliques se divise en 2 sous-familles : les acides benzoïques et les acides cinnamiques (goût caractéristique du café). Ces polyphénols sont en général responsables des propriétés organoleptiques des produits végétaux, ils vont leur donner leur amertume, leur acidité… Les polyphénols interagissent avec les protéines salivaires et forment des complexes qui vont vous déranger d’un point de vue sensoriel (ex : mangue verte qui « patine » sur la langue). - - La famille des flavonoïdes constitue dans la littérature la sous-famille de polyphénols la plus abondante, avec près de 5000 flavonoïdes. Dans ces flavonoïdes, tout part de la synthèse des chalcones (abondants dans la pomme). Les flavonoïdes sont caractérisés par la présence de 3 cycles qu’on appelle les cycles A, B et C avec des substitutions importantes en groupement hydroxyle qui leur confère un potentiel antioxydant. La synthèse chez les végétaux se passe à partir des chalcones avec un cycle C qui est encore ouvert, et après le végétal va transformer ce chalcone pour donner les différentes familles possibles des flavonoïdes. Page 29 sur 36 Parmi ces molécules, on peut retenir dans la famille des flavonols l’exemple de la quercétine de l’oignon qui est un puissant antioxydant faisant l’objet d’étude clinique. Dans la famille des flavanols on peut retenir les catéchines du thé (amertume du thé) qui représentent des cibles intéressantes pour des propriétés anti-cancéreuses et antidiabétiques. Les catéchines peuvent exister sous forme monomérique (flavanols) ou sous forme de polymère appelés proanthocyanidines ou tanins dans le jargon des œnologues (amertume du raisin et du vin). Dans la famille des isoflavones, on peut retenir les exemples de la daidzéine et de la génistéine qui sont 2 molécules appelées également phyto-œstrogènes, sont très importante dans le soja. Ce sont des polyphénols qui sont capables de se fixer sur les récepteurs aux œstrogènes, provoquant un effet « œstrogène-like ». Chez les femmes en situation de pré-ménopause, ou de ménopause et qui sont carencées en œstrogènes, avec des fractures du fémur possibles, on va les supplémenter en phytoœstrogènes en leur demandant de consommer du soja. La consommation d'un certain niveau d'isoflavone de soja protège de la carence œstrogénique, du cancer de la glande mammaire et de la prostate. Par contre une surconsommation d'isoflavone crée un risque d'engendrer des cancers hormono-dépendant. - Les lignanes sont très caractéristiques du lin. On commence à avoir des céréales à base de lin ajouté dans les aliments. Jusqu’à présent, le lin n’était donné qu’aux animaux (dans le rabatau). Une équipe finlandaise a démontré que les lignanes devaient être mélangées à nos farines pour pouvoir augmenter nos apports en polyphénols. Les stilbènes : avec une molécule qui fait fureur aujourd’hui : le resvératrol (pépins de raisins et cacahuètes). Une start-up de Nice a eu pour idée d’aller récupérer chez les œnologues tous les pépins de raisins qui étaient jusqu’alors considérés comme des déchets. Ils en ont extrait le resvératrol qu’ils vendent en grande quantité et très cher. Ce resvératrol est aujourd’hui testé dans des études cliniques pour des effets antioxydants très protecteurs contre l’altération des cellules endothéliales des parois vasculaires. M-P GONTHIER a découvert à la Réunion que le fruit de la passion est riche en un dérivé du resvératrol. Le resvératrol, quand on le consomme, est très peu disponible mais le dérivé que contient le fruit de la passion qu'on appelle le pisertanol, lui, passe très bien la paroi intestinale. - Les polyphénols sont des molécules extrêmement nouvelles dans la littérature, et nous serons concernés par l’explosion des médicaments à base de ces polyphénols. Remarque : Lorsque la répression des fraudes fait un contrôle de la vanille de la Réunion, ils vont utiliser comme marqueur le taux de vanilline. La vanilline est un polyphénol de la famille des acides benzoïques et on estime que la bonne vanille de la Réunion doit contenir entre 1 et 2% de vanilline. Les vanilles de Madagascar sont parfois un peu trichées, quand on dose la vanilline elle est inférieure à 1% et certains fournisseurs de Madagascar rajoutent de la vanilline de synthèse pulvérisée sur les gousses. Lorsque l’on fixe le prix du café arabica ou du café robusta, on va mesurer comme marqueur de qualité la teneur en acide chlorogénique (= acide cinnamique). La teneur en proanthocyanidines du cacao va jouer sur le prix du cacao. La teneur en polyphénols de type tanin va conditionner le prix des grands crus (vins) de Bordeaux. Page 30 sur 36 2) Localisation et rôles dans les végétaux Localisation : principalement dans vacuoles des tissus externes (feuille, pellicule, peau) exposés à la lumière, car la lumière stimule leur synthèse. Autres cas : pépins de raisin très riches en pro-anthocyanidines, de même que l’oignon qui est un tubercule riche en quercétine (flavonol). Mystère : l’oignon et la patate douce qui poussent sous terre sont riches en polyphénols or les scientifiques ont montré que la lumière qui active la synthèse de polyphénols. Il est possible que ce soit l’interaction des racines du végétal avec les bactéries autours. Selon les connaisseurs de la biologie végétale, les polyphénols constitueraient le système immunitaire des végétaux. NB : il faut dorénavant consommer pépins et peau des végétaux, car les polyphénols se trouvent principalement à ces endroits. Il faut cependant noter que les végétaux non issus de l’agriculture biologique contiennent beaucoup de pesticides dans la peau. Il faut faire un compromis, par exemple en mâchant les pépins de raisins et les pépins de pomme… Rôles : - Qualité organoleptique des aliments Réactions de défense des végétaux face à un stress biotique (bactérie, herbivore (goût amère des feuilles pour repousser l’herbivore)) ou abiotique (pesticide, polluant, rayonnement UV…) La feuille de tabac infectée par des bactéries va sécréter une grande quantité de polyphénols toxiques pour la bactérie et cette grande sécrétion de polyphénols va tuer la feuille. La plante liquide la feuille affectée pour sauver le reste de la plante. 3) Polyphénols et alimentation Page 31 sur 36 Chez l’homme, les polyphénols vont jouer le rôle d’antioxydants extrêmement efficaces. Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants de notre alimentation. La consommation de polyphénols est estimée à 1 g / jour. Sources alimentaires majeures des polyphénols = fruits, légumes, boissons dérivées. Polyphénols : grande variabilité des teneurs dans les aliments Certains aliments sont sources d’un seul type de polyphénol (l’acide phénolique) : la pomme de terre, la tomate et la laitue. L’oignon est une source exclusive de flavonols (quercétine). Un aliment peut contenir un ou plusieurs types de polyphénols. La cerise peut apporter à la fois des acides phénoliques, des catéchines, des proanthocyanidines et des anthocyanes. Il y a une très grande variabilité de la teneur en polyphénols selon la nature du végétal. Dans un végétal, une catégorie de polyphénols peut dominer ; ex : le cacao est particulièrement abondant en proanthocyanidines → le chocolat est bourré d’antioxydants ! Les polyphénols sont les anti-oxydants les plus abondants apportés par l'alimentation • 10x plus que la vitamine C • 100x plus que la vitamine E • 200x plus que la vitamine A et caroténoïdes d'un point de vue quantitatif 4) Propriétés biologiques des polyphénols et effet sur la santé ● Puissants réducteurs luttant contre les radicaux libres oxygénés Forte capacité anti-oxydante Page 32 sur 36 ● Chélation de métaux (cuivre et fer) ● Modulation d’activités enzymatiques diverses · Enzymes impliquées dans la production de radicaux libres · Enzymes de la réaction inflammatoire · Enzymes impliquées dans le contrôle de la prolifération cellulaire, infection virale… ● Interaction avec certains récepteurs spécifiques · Récepteur aux oestrogènes (pour les isoflavones) · Transporteurs membranaires Activités : - Anti-inflammatoires - Anti-tumorales - Antivirales ➔ Conséquences sur la santé : une alimentation riche et diversifiée en produits végétaux, sources de polyphénols, présenterait un intérêt nutritionnel majeur pour la prévention de pathologies graves comme les maladies cardiovasculaires, les cancers… Attention : les personnes anémiées ne doivent pas consommer de thé vert car les polyphénols du thé vont continuer à séquestrer le fer (agent chélateur). Molécules du thé vert : propriété anti-cancéreuse à l’étude. Certains polyphénols tels que la quercétine de l’oignon sont capables de réguler le récepteur SGLT du glucose au niveau intestinal, et donc de limiter l’absorption de glucose → « effet anti-diabétique ». Au laboratoire où travaille Mme Gonthier : recherche sur la spécificité des polyphénols contenus dans les végétaux et plantes médicinales de la Réunion. La 2ème étape est de rechercher des effets anti-diabétiques et anti-obésité de ces polyphénols. Le I et II était dans le ronéo de l'année dernière I - L’effet santé des polyphénols dépend de leur devenir dans l’organisme : Page 33 sur 36 Pour exercer ces différentes propriétés biologiques, ces polyphénols doivent atteindre les cellules cibles. Pour espérer avoir des effets bénéfiques associés à la consommation de polyphénols, il faut savoir maitriser ce qu’ils deviennent dans l’organisme. De nombreux travaux cherchent comment les polyphénols sont absorbés, comment ils sont métabolisés, comment ils sont exposés au tissus et comment ils sont éliminés. II - Schéma général de la biodisponibilité des polyphénols : Les polyphénols peuvent être sous forme libre ou conjuguée avec des glucides dans l’alimentation. Les polyphénols simples sont bien absorbés au niveau entérocytaire. Ils sont envoyés au niveau du foie où ils seront conjugués (comme les médicaments) à de l’acide sulfonique et autres. Ils seront méthylés pour pouvoir prendre la circulation générale et atteindre les tissus cibles. Au niveau des tissus cibles, ils exerceront leurs effets antioxydants et anti-inflammatoires. Puis ils seront éliminés dans les urines. De nombreux polyphénols ne sont pas absorbés au niveau de l’intestin grêle, par contre ils exercent toujours des effets intéressants. Les polyphénols du thé sont très peu absorbés mais sont très efficaces en terme de protection pour le cancer. Tous les polyphénols complexes non absorbés au niveau de l’intestin grêle tels que les glycosides, les polyphénols sous forme d’esters ou de polymères (catéchine du thé vert), vont descendre avec le bol alimentaire au niveau de la microflore intestinale qui est dotée de puissants systèmes enzymatiques. Page 34 sur 36 Les bactéries du côlon vont dégrader les polyphénols sous forme de petits acides aromatiques très simples. Ce sont ces métabolites microbiens qui sont réabsorbés au niveau de la paroi du côlon pour être véhiculés au niveau du foie puis conjugués, méthylés et envoyés dans la circulation sanguine. Il a été démontré que souvent, ce ne sont pas les polyphénols natifs qui ont été absorbés qui agissent, mais plutôt leurs métabolites, notamment ceux fabriqués par la microflore intestinale. ➔Rôle crucial de la microflore intestinale dans le bienfait de ces micronutriments. Page 35 sur 36 III. Conclusion A tout âge, l’alimentation doit pourvoir en nutriments non énergétiques, ce sont les micronutriments. Il ne faut pas minimiser le rôle des micronutriments en nutrition et en biochimie métabolique. Parmi les principaux micronutriments : - Eléments minéraux - Vitamines - Polyphénols. Les micronutriments sont dépourvus de valeur énergétique MAIS sont indispensables au bon fonctionnement de l’organisme et à la bonne utilisation des macronutriments énergétiques. Ils sont faiblement stockés : apports quotidiens nécessaires notamment en consommant beaucoup de produits végétaux (cf. slogan : 5 fruits et légumes par jour). Les carences en micronutriments peuvent être associées à des dérégulations biologiques et maladies graves (stress oxydatif, maladies cardiovasculaires, cancers, troubles neurologiques, spina bifida, scorbut, cécité, ostéoporose, rachitisme, anémie…). Attention aux excès : - sodium : hypertension artérielle, - fer : accélère le stress oxydatif. Il faut dans notre pratique en médecine se dire que l’alimentation joue un rôle important, elle doit être notre 1er réflexe d’accompagnement d’un sujet. Hippocrate en -400 avant J.-C., l’avait déjà constaté : ⇨ « Que ton alimentation soit ta première médecine ». Le ministère de la santé a mis en place de nombreux programmes : manger – bouger, la santé vient en mangeant... Quand on n’a plus la possibilité de réguler un problème par l’alimentation, c’est à ce moment-là que l’on doit passer à l’étape médicamenteuse. Page 36 sur 36
