science et vie

Besoins de matière

Les protéines alimentaires sont les seules molécules organiques qui apportent à l'organisme l'azote dont il a besoin pour fabriquer ses propres protéines et ses acides nucléiques.

Un plat riche en protides et en lipides.

Les protéines de l'organisme sont renouvelées en permanence, une partie d'entre elles est recyclée, l'autre partie est éliminée dans les urines sous forme d'urée.

Les apports alimentaires en protéines doivent compenser les pertes quotidiennes en azote qui sont de l'ordre de 5 à 7 g/j. Ils sont estimés à 1g/kg/j soit, pour un adulte sédentaire, 70 à 80 g/j pour un homme et 50 à 60 g/j pour une femme.

En cas d'apports alimentaires en protéines insuffisants, comme c'est souvent le cas en Afrique noire et dans le sous-continent indien, une maladie par carence se développe : le kwashiorkor, souvent associée au marasme lié à une insuffisance énergétique globale. Le kwashiorkor se traduit par un amaigrissement général, des lésions cutanées, des œdèmes des membres inférieurs et des troubles digestifs (diarrhées) ; il est responsable chez l'enfant de graves retards dans le développement et la croissance.

Le bilan d'azote, utilisé en clinique, est le rapport existant entre les apports protéiques exprimés en azote (une protéine renferme en moyenne 16 % d'azote) et les pertes en azote.

Chez l'Homme, sur les vingt acides aminés entrant dans la constitution des protéines, huit ne peuvent pas être synthétisés par l'organisme et doivent obligatoirement être apportés par l'alimentation. Ce sont les acides aminés essentiels (indispensables) : isoleucine, leucine, lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane et valine.

Les protéines d'origine végétale n'ont pas la même valeur biologique que celles d'origine animale. Elles ne possèdent pas les mêmes teneurs en acides aminés essentiels. Ainsi, le maïs n'a pas la même valeur nutritionnelle que l'œuf : en effet, la zéine, protéine extraite du maïs, ne contient ni lysine, ni tryptophane, alors que les protéines de l'œuf renferment tous les acides aminés essentiels. C'est pourquoi les apports alimentaires en protéines doivent comporter, à parts égales, des protéines d'origine animale et des protéines d'origine végétale.

Le tableau ci-dessous indique, chez l'Homme, les teneurs en acides aminés essentiels conseillées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS)

Composition des acides aminés sur le site de l'académie de Nancy-Metz
www.ac-nancy-metz.fr/

Une spécialité alsacienne, le munster au kirsch.

Outre leur rôle dans la couverture énergétique de l'organisme, les lipides interviennent dans la constitution des membranes cellulaires, la transmission nerveuse, la production d'hormones et ils constituent une source essentielle de vitamines liposolubles (vitamines A, D et E).

L'alimentation apporte en proportions variables des lipides renfermant trois catégories d'acides gras :
- des acides gras polyinsaturés (acides linoléique, linolénique, arachidonique) contenus essentiellement dans les huiles végétales (pépins de raisin, colza, noix, soja, tournesol et maïs) ;
- des acides gras monoinsaturés (acide oléique) contenus dans certaines huiles végétales (olive, colza, arachide) ;
- des acides gras saturés (acides butyrique, palmitique, stéarique) contenus dans certaines huiles végétales (palme, arachides et soja) et dans les graisses animales (beurre, œuf, viande, charcuterie et poisson).

Les apports alimentaires conseillés pour ces trois catégories d'acides gras sont estimés à 10 % pour chacune d'elles.

Les acides gras saturés élèvent le taux de cholestérol sanguin qui est considéré comme l'un des facteurs augmentant le risque de maladies cardio-vasculaires (infarctus du myocarde).

La membrane plasmique est consolidée par le cholestérol dont la présence contribue à ordonner les molécules de phospholipides. (Voir l'article « Le bon cholestérol » dans Pour la science n° 199, mai 1994, p. 18.)

Certains acides gras polyinsaturés, qui interviennent notamment dans la constitution des membranes, la communication cellulaire et la production d'hormones, ne sont pas synthétisés par l'organisme et doivent obligatoirement être apportés par l'alimentation, ce sont des acides gras essentiels. Les principaux sont l'acide linoléique et l'acide -linolénique, ils sont indispensables au bon fonctionnement du système nerveux.

Ces acides gras essentiels, contenus dans les huiles végétales et les huiles de poisson (huile de foie de morue), doivent être apportés de façon équilibrée.

Si la carence en acide linoléique n'est généralement jamais observée, par contre, la carence en acide -linolénique entraîne des troubles visuels et neurologiques, car cet acide gras essentiel est indispensable au fonctionnement de l'enzyme Na-K-ATPase qui assure les transports des ions Na⁺ et K⁺ au travers de la membrane cellulaire, à l'origine des messages nerveux.

Le tableau ci-dessous précise les apports en acides gras essentiels des principales huiles végétales et des graisses animales.

Sources alimentaires	Acides gras essentiels (mg / 100 g)
	Acide linoléique C18H32O2	Acide -linolénique C18H30O
Huiles végétales
- arachide - colza - maïs - noix - olive - pépin de raisin - soja - tournesol	20 à 29 55 69 à 78 7 70 50 à 60 55 à 65	traces 90 3 à 13 traces traces 6 à 10 traces
Graisses animales
- bœuf - oie - poisson - porc (saindoux) - beurre - lait - jaune d'œuf	2 6,5 8 3 à 5 4 à 8	0,5 contient des dérivés traces

L'apport alimentaire quotidien minimal en glucides est de l'ordre de 150 g.

En cas d'apports insuffisants, les dépenses sont couvertes par néoglucogenèse à partir des lipides, voire des protides.

L'eau et les ions minéraux sont indispensables au bon fonctionnement de l'organisme.

Boire au plus près de la source.

Sans apport d'eau, un homme meurt en 2 à 3 jours.
L'organisme est composé en moyenne de 60 % d'eau et la plupart des réactions chimiques dont il est le siège se déroulent en présence d'eau. La dépense hydrique journalière est de l'ordre de 2,5 litres d'eau rejetés essentiellement dans les urines et la sueur.

Les apports en eau sont d'environ 2,5 litres par jour, ils ont 3 origines possibles :
- l'eau contenue dans les boissons (1 à 1,5 litre) ;
- l'eau contenue dans les aliments (0,5 à 1 litre) ;
- l'eau résultant du métabolisme (200 à 300 ml)
(l'oxydation de 1 g de glucides apporte 0,6 ml d'eau).

Bien que sans rôle énergétique ni plastique, l'absence ou l'insuffisance d'ions minéraux peuvent être à l'origine de maladies par carence.

Les ions sodium (Na⁺), associés aux ions chlore (Cl-) dans le chlorure de sodium, sont les constituants principaux du milieu extracellulaire (sang, lymphe circulante et interstitielle).
L'apport alimentaire de sodium, sous forme essentiellement de sel (NaCl), de l'ordre de 7 à 8 g par jour, est totalement absorbé au niveau de la muqueuse intestinale. Il est généralement excédentaire par rapport aux besoins de l'organisme qui sont de 1 à 2 g par jour. Le système nerveux et des hormones (aldostérone) interviennent dans la régulation du taux de sodium dans le sang (natrémie). L'excédent, filtré par les reins, est éliminé dans les urines.

Les ions potassium (K⁺) sont les ions essentiels du milieu intracellulaire. L'apport alimentaire en potassium, totalement absorbé au niveau intestinal, est excédentaire par rapport aux besoins qui sont de l'ordre de 2 à 6 g par jour. L'excédent, filtré par les reins, est rejeté dans les urines.

Les ions magnésium (Mg²⁺) sont contenus pour les deux tiers dans les os, le reste est intracellulaire. Ils interviennent dans toutes les réactions du métabolisme productrices d'énergie et sont indispensables à l'intégrité des membranes et au maintien des gradients ioniques (Ca²⁺, K⁺, Na⁺).
L'apport alimentaire en magnésium est le plus souvent insuffisant, il est de l'ordre de 4 mg/kg/j, alors que les besoins de l'organisme sont évalués à 6 mg/kg/j. Toute carence en magnésium se traduit par un ralentissement de la croissance osseuse et une hyperexcitabilité neuromusculaire à l'origine de tétanie liée à une perturbation du fonctionnement des pompes à calcium et constitue un facteur de risque cardio-vasculaire.

Un assortiment de fromages, sources de calcium, de protides et de lipides.

Les ions calcium (Ca²⁺). 99 % des 1000 à 1200 g de calcium de l'organisme sont concentrés dans les os et les dents sous forme de cristaux d'hydroxyapatite, 1 % interviennent dans la contraction musculaire, la transmission des messages nerveux, la coagulation du sang et l'activation de nombreuses enzymes.
Pour couvrir les besoins, qui sont de l'ordre de 900 mg par jour, l'apport alimentaire en ions calcium doit être nettement supérieur car leur absorption intestinale n'est que de 30 à 50 %. En cas d'insuffisance des apports alimentaires, il peut y avoir déminéralisation du squelette car le taux de calcium dans le sang (calcémie) est maintenu constant aux dépens du réservoir calcique des os. Des hormones (hormone parathyroïdienne, calcitonine) interviennent dans la régulation de la calcémie.

Poissons (soles) riches en protéines et en phosphore.

Le phosphore (P) est contenu pour l'essentiel (700 g) dans les os et les dents, associé aux ions calcium, mais il participe également à la constitution de molécules fondamentales comme les acides nucléiques (ADN et ARN), l'ATP et les phospholipides des membranes.
L'apport alimentaire, qui est de l'ordre de 1600 mg par jour, est généralement suffisant pour couvrir les besoins de l'organisme qui sont de l'ordre de 700 à 900 mg par jour.

Le tableau ci-dessous précise, pour les principaux ions minéraux, leur besoins quotidiens, leur rôle et les troubles et carences dont ils sont responsables.

– Type I : elle atteint généralement les femmes après la ménopause et se traduit par une perte d'os spongieux qui entraîne notamment des tassements de vertèbres.
– Type II ou sénile : elle touche les individus âgés et se traduit par une atteinte de l'os compact et de l'os spongieux qui entraîne le plus souvent des fractures du col du fémur.

Les oligo-éléments constituent une catégorie de micronutriments indispensables à l'état de traces. Un certain nombre d'entre eux sont des cofacteurs enzymatiques nécessaires au bon fonctionnement cellulaire.

Les principaux oligo-éléments sont : le chrome (Cr), le cobalt (Co), le cuivre (Cu), le fer (Fe), le fluor (F), l'iode (I), le manganèse (Mn), le molybdène (Mo), le sélénium (Se) et le zinc (Zn).

Une insuffisance, voire l’absence d'un oligo-élément, peut se traduire par des altérations de la croissance, du développement et de la reproduction qui peuvent être accompagnées de symptômes de carences spécifiques.

Le tableau ci-dessous indique les besoins quotidiens et le rôle de quelques oligo-éléments indispensables au bon fonctionnement de l'organisme.

Le fer (Fe) est un élément essentiel qui participe à la constitution :
de l'hémoglobine, principal transporteur d'oxygène du sang ;
des cytochromes cellulaires, transporteurs d'électrons de la chaîne respiratoire mitochondriale.
Il intervient également comme cofacteur dans un certain nombre de systèmes enzymatiques cellulaires.

Les besoins quotidiens en fer varient avec le sexe, l'âge et l'état physiologique (croissance, grossesse, allaitement). Ils sont de l'ordre de 5 à 20 mg par jour. Ils sont entièrement couverts par les apports alimentaires, malgré une absorption intestinale limitée à 10 à 20 %.
La biodisponibilité du fer alimentaire correspond au pourcentage de fer alimentaire consommé qui franchit la barrière intestinale. Elle peut être mesurée avec précision par des méthodes utilisant des isotopes du fer.

Même le pain renferme des vitamines.

Précurseurs de molécules à fonction enzymatique, les vitamines sont des micronutriments indispensables au métabolisme cellulaire. Elles interviennent dans :
– les oxydoréductions du métabolisme énergétique (vitamines B₁, B₂ et B₃) ;
– le métabolisme non énergétique (vitamines C et E) ;
– le métabolisme intermédiaire carboné (vitamines K) ;
– le métabolisme carboné des nucléotides (vitamine B₁₂) ;
– le métabolisme azoté et protéique (vitamines A et B₆) ;
– le métabolisme minéral (vitamine D).

Les vitamines sont classées en deux grandes catégories, celles solubles dans l'eau ou vitamines hydrosolubles et celles solubles dans les lipides ou vitamines liposolubles.

Les besoins quotidiens en vitamines sont de l'ordre de quelques mg par jour. Ils varient de quelques µg par jour pour la vitamine B₁₂ jusqu'à 50 mg par jour pour la vitamine C.

L'Homme étant dans l'incapacité d'effectuer la synthèse des vitamines dont il a besoin, à l'exception des vitamines B₂ et D₃, celles-ci doivent obligatoirement être apportées par l'alimentation.

Toutefois, cet apport alimentaire quotidien en vitamines est difficile à quantifier car les bactéries de la flore intestinale assurent la synthèse des vitamines indispensables à l'Homme à l'exception des vitamines A, C et D.

Les tableaux ci-dessous indiquent le rôle, les besoins quotidiens et les maladies par carence (avitaminoses) des principales vitamines hydrosolubles et liposolubles.

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