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Cours de Nutrition L2Luc FaroutMaître de Conférence: Université de Nice Sophia Antipolis

– bureau 204A–luc.farout@unice.fr

Cours de Nutrition L2

Les nutriments

introduction

• Les nutriments sont des substances chimiques simples ou complexes caractérisées au plan chimique et ayant des activités métaboliques connues.

• A côté des principaux nutriments:– Protides– Glucides– Lipides– EauUne place importante est accordée aux minéraux, aux oligoéléments, et

aux vitamines

L’eau

Teneur en eau

– Elle varie d’un tissu à l’autre:• 83% dans le sang• 70-75% dans le muscle• 40-60% dans le squelette• 10-35% dans le tissu adipeux

– Teneur moyenne en eau de l’organisme humain: 60%– Variation de ce taux en fonction:

• De l’adiposité• De l’âge• Du sexe

Constituant des organismes vivants, l’eau est un nutriment indispensable. La suppression de son apport entraîne la mort en quelques jours.

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L’eau

• Le secteur extracellulaire (20% du poids corporel)– L’eau plasmatique ou intravasculaire (5% du poids corporel) de composition et

volume constants. Elle est riches en protéines (70-80 g/L)– L’eau interstitielle (15% du poids corporel) de composition variable selon sa

localisation (lymphe, séreuses, eau intracellulaire). Elle est le plus souvent pauvre en protéines.

– L’eau extracellulaire est liée aux ions Na+ et Cl-.

• Le secteur intracellulaire (40% du poids corporel) est un milieu très différent du précédent:– riche en ions K+, PO4

-, Mg+

– pauvre en Na+, Cl-– riche en protéines

• Répartition de l’eau entre les 2 secteurs varie au cours de la vie:– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,61 à la naissance– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,45 à l’age adulte– Le rapport eau extracellulaire / eau totale = 0,5 chez l’adulte agé

Dans l’organisme, l’eau se répartie en 2 secteurs

Compartiments corporels

lipides

eau

protidesglucidesminéraux

lipides

Liquides extracellulaires

Masse cellulaire active

Solides extracellulaires

Masse grasse

Masse non grasse

La connaissance des compartiments corporels est importante en nutrition. Il existe différents modèles de compartiments

Rôle de l’eau

• Elle assure l’équilibre osmotique

• Elle transporte les substances dissoutes te les déchets du métabolisme

• Elle fournit les ions H+ ou OH-, donc:– contribue au maintien du pH optimum– Intervient comme donneuse d’ions dans les réactions de synthèse et

de dégradation

L’eau est nécessaire à la vie, car:

Besoins en eau

• Pertes fécales faibles (100-150 g/24 h), mais peuvent devenir importantes en cas de diarrhée

• La perspiration insensible par la peau (sueur), les muqueuses, la respiration ⇒ 800-1000 g/24 h (en fait très variable, selon: humidité et température ambiante, l’activité physique,…

• Les pertes urinaires qui constitue la fraction ajustable: la diurèse quotidienne moyenne = 1400 ml/jour est le résultat de la filtration glomérulaire qui atteint 140 L/jour, mais dont 99% sont réabsorbés.

• En fait les besoin en eau varient en fonction de nombreux paramètres:– L’age: le nourrisson est très sensible au manque d’eau. Proportionnellement

ces besoins équivalent à 2-3 fois ceux de l’adulte– Le teneur en Na de l’alimentation– Les besoins en eau sont proportionnels au niveau calorique de l’ingesta: en

moyenne 1 ml d’eau pour 1 calorie alimentaire

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Apports en eau

• L’eau de constitution des aliments: une alimentation variée fournit ±1200 g d’eau

• L’eau de combustion ou eau métabolique: produite par les réactions chimiques des nutriments représente ± 300 g par jour

• L’eau de boisson est la part ajustable des apports hydriques. En moyenne 1000 g/24h ; en fait très variable entre 300-10000 g/24 h.

• Ces différents apports sont mélangés dans le tube digestif, à l’eau contenue dans diverses sécrétions (salive, suc gastrique, bile,…)

• L’absorption de l’eau est un phénomène passif dépendant des mouvements du Na

Ils proviennent de 3 sources:

régulation

• Apports: le besoin en eau est signalé par la sensation de soif, déclenchée par la déshydratation intracellulaire

• Pertes: – L’organisme de contrôle pas les pertes insensibles– L’élimination urinaire peut être influencée par l’intervention de 2

hormones:• L’aldostérone qui favorise la réabsorption du Na+, et donc de l’eau• L’ADH, hormone anti-diurétique qui favorise la réabsorption de l’eau

L’eau de boisson• Elle n’est pas pure: lors de son passage dans les sols l’eau s’enrichit en sels

minéraux

• L’eau distribuée par les réseaux d’adduction provient de sources, de lacs, de rivières ou de nappe phréatique

• Elles subissent des traitements pour les débarrasser des impuretés, des bactéries, des virus et pour améliorer le goût (traitement au Cl ou O3)

• L’eau de boisson est une source non négligeable:– D’oligoéléments– De sels minéraux

ce qui lui confère des qualités gustatives

• Des eaux trop minéralisées peuvent être dangereuses (excès de Na) ou impropres à la cuisson

• Les eaux trop dures sont impropres au lavage et à la cuisson et entartrent les canalisations

• Les eaux trop douces (dites agressives) attaquent les canalisations et peuvent véhiculer des sels toxiques (Pb)

PROTIDES• Les protides sont des nutriments particulièrement importants:

– 15-25% de la matière sèche des aliments– L’Homme consomme chaque jour 60-100g de protides

• Les protides constituent la principale source d’azote: en moyenne 1g de N pour 6,25 g de protéine.

• Les protéines sont des macromolécules à structure complexe caractérisée par des chaînes polypeptidiques, la séquence de base étant composée par les acides aminés

• Certains acides aminés sont indispensables (essentiels) car non synthétisés par l’organisme

• L’absorption intestinale des protides nécessite leur hydrolyse préalable par les protéasesdigestives, car ne sont absorbés que:

– Les acides aminés– Les dipeptides– Certains tripeptides

le pool d’acides aminés de l’organisme est dynamique: alimenté par les AA de l’alimentation et ceux fournis par la protéolyse corporelle

• Les protéines de l’organisme ont des rôle particulièrement important dans tous les domaines de la vie (les enzymes sont des protéines)

• Les protéines sont en permanence dégradées et resynthétisées

• Les pertes d’azote et d’AA essentiels sont compensés par les apports alimentaires

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Protides: structure

L’unité de base de la protéine est l’acide aminé composé :– d’un radical +/- complexe– d’un acide organique: –COOH– d’une amine: -NH2

R-CH

COOH

NH2

• Chez l’Homme on dénombre une vingtaine d’AA.

• L’organisme est capable d’en synthétiser 12

• Les 8 autres (AA essentiels) doivent être présents dans l’alimentation

• Dans certaines situations physiologiques et/ou pathologiques, d’autres AA sont potentiellement indispensables

Les

acid

es a

min

és

Les classer en fonction de leurs propriétés:-Acide-Alcool-Aliphatique-Amine-Aromatique-Imine-soufré

• Acides aminés strictement indispensables:– Isoleucine - Leucine - Lysine - Méthionine– Phénylalanine - Thréonine - Tryptophane - Valine

• Acides aminés potentiellement indispensables:– Histidine (pendant la croissance)– Tyrosine - Cystine - Taurine - Glycine– Arginine - Glutamine - Proline

• Acides aminés non indispensables:– Acide aspartique - Alanine - Sérine -Cystéine– Acide glutamique -Asparagine - Ornithine

Protides: classification

Les AA sont présents dans les aliments sous forme combinés, on distingue:

– Les polypeptides:• Formés de 2 AA = di-peptides• Formes de 3 AA = tri-peptides• Ou formés d’un petit nombre d’AA

– Les holoprotéines ou protéines simples, associant des polypeptides, mais formées exclusivement d’AA

– Les hétéroprotéines ou protéines conjuguées, constituée de polypeptides associés à d’autres composés (groupement prosthétique)

Les protéines de l’alimentation sont un mélange de toutes ces formes, et devront subir une hydrolyse intestinale car seuls peuvent être absorbés les AA, les dipeptides et les tripeptides

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Principales protéines alimentaires

Protéines simples– Albumine (œuf, sang, lait)– Globulines (muscle, sang, céréales, légumineuses)– Glutélines (céréales)– Protamine (sperme, œufs de poisson)– Scléroprotéines (tissu conjonctif, phanères)

Protéines conjuguées– Nucléoprotéines (liées aux Ac nucléiques)– Glycoprotéines et mucoprotéines (liées à des sucres)– Lipoprotéines (liées aux triglycérides et aux phospholipides)– Phosphoprotéines (ex: créatine)– Chromoprotéines (ex: hémoglobine)– Métalloprotéines (avec 1 cation Fe, Cu, Mo)– Flavoprotéine (avec riboflavine)– Porphyrinoprotéine (avec porphyrine)

L’organisme synthétise les AA non indispensables, et toutes les protéines complexes, à condition de trouver dans l’alimentation tous les AA essentiels dans des proportions correctes (facteur limitant)

Le taux insuffisant d’un AA essentiel retentit sur l’utilisation de tous les autres

Le transfert des AA des aliments dans le milieu intérieur est un processus complexe.

L’évaluation de la digestibilité des protéines, variable selon l’origine et la nature des protéines alimentaires, est une étape importante pour juger de leur qualité nutritionnelle

Sources de protides• Les protéines alimentaires peuvent être d’origine animale ou végétale• Pour l’ensemble des populations humaines:

– Les sources végétales fournissent la majorité des protéines alimentaires:• 50-60% par les céréales• 20% par les tubercules

– Les sources animales représentent 20-25%• pays riches: 50% des protéines alimentaires sont d’origine animale, tiers-monde: 20%

40123,51218Protéine en g/100 g

2843335740Méthionine + Cystéine4231444746Thréonine1412141711Tryptophane88801029380Phénylalanine + Tyrosine2825272234Histidine7031787089Lysine5035475448Isoleucine8572958681Leucine5347646650Valine (mg/g prot)

SojaBléLaitŒufViandeOrigine végétaleOrigine animale

Protéines d’origine animale

• Bonne digestibilité = facilement utilisables

• Elles apportent tous les AA essentiels

• Inconvénients:– Coût élevé: 1 animal doit consommer 10 Kg de protéines végétales

pour produire 1 Kg de viande– Association fréquente avec des graisses (viandes grasses, fromages

gras)

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• Le lait contient une proportion de protéine variable selon l’espèce 10-200 g/L, riche en AA indispensables

• Protéine principale = caséine (80%)• Présence de nombreuses protéines:

lactalbumine, lactoferrine, immunoglobulines (IgA)

• Les muscles (viande et filet de poisson)– Protéines myofibrillaires (50%):

myosine, actine, tropomyosine, troponines, sont riches en AA essentiels

– Protéines sarcoplasmiques (30%): myoglobine, hémoglobine, et nombreuses enzymes

– Protéines du tissu conjonctif: collagène (riche en Gly, Pro, pauvre en AA essentiels) • L’œuf de poule: 13% de

protéine, riche en AA indispensables– Le blanc: ovalbumine =

phophoglycoprotéine dont la digestibilité est augmentée par chauffage

– Le jaune associe diverses protéines et de lipoprotéines riches en phospholipides

Protéines d’origine végétale

• Les graines de céréales: riz, blé, maïs, orge, seigle, sorgho, avoine– Protéines = 10% matière sèche– Protéines pauvres en glutamine, proline, lysine

• Les graines de légumineuses: pois, fève, lentilles, lupin, arachides, soja– Contiennent 20-40% de protéines– Riches en lysine, pauvres en AA soufrés

• Les graine d’oléagineuses: soja, arachide, tournesol, colza, noix– Protéines dont la teneur en AA essentiels est proche de celle des protéines

animales– Exceptions: arachide déficient en AA soufrés

soja déficient en méthionine

• Les tubercules: pomme de terre, manioc– Teneur en lysine très variable– Déficient en AA soufrés

Protéines d’origine végétale

• Les protéines végétales sont souvent liées à des composés indésirables de nature très diverses:– Inhibiteurs enzymatiques (anti-protéase)– Inhibiteur de l’absorption intestinale (lectine)– Peptides toxiques:

• Troubles neurologiques• Troubles endocriniens• Cancers

• Les protéines sont souvent modifiées par un traitement préalable à leur consommation (cuisson le plus souvent) qui modifie +/-:– Leur digestibilité– Leur biodisponiibilité– Leur valeur nutritionnelle

Rôle des protéines (1)

Les protéines ont de multiples rôles dans l’élaboration et le maintien du tissu vivant:

– Enzymes qui catalysent toutes les réactions du métabolisme– Structure des cellules– Espaces intercellulaires

Certaines protéines ont des fonctions particulières:– transporteurs d’ions ou autres substrats (hémoglobine, ferritine,

apolipoprotéines)– Transport transmembranaire d’ions et autres molécules (glucose)– Défense immunitaire (anticorps)– Propriétés contractiles (myosine, actine)

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• Le rôle énergétique des protéines est très secondaire:L’oxydation des AA jusqu’au stade d’urée fournit 4,31 Cal/gApport moyen en protéines 60-100 g/jour ⇒ 240-400 Cal fournis par ces nutriments

• Il n’y a pas de forme de réserve des protéinesLa mobilisation des AA est directement réalisée par l’intermédiaire des protéines fonctionnelles (musculaires)

• Dans l’organisme le renouvellement des protéines est incessantDégradées, les protéines libèrent des AA qui sont alors aussitôt utilisés pour la synthèse d’autres protéinesLe pool d’AA libres dans la cellule est faible et représente 0,5-1 % des protéines corporelles = 50-80 g

Rôle des protéines (2) Protéines corporelles10-12 Kg

Acides aminés libres50-80 g

catabolisme

Pertes80 g/jour

anabolisme

Protéines alimentaires80 g/jour

interconversion

250 g/jour

• Chez l’adulte sain il y a équilibre entre la synthèse des protéines (anabolisme), et la protéolyse (catabolisme)

• Chez l’enfant et l’adolescent l’anabolisme l’emporte (croissance)

• Les pertes se font:– Un peu sous forme d’azote non uréique: sueurs, peau, selles (2g/24h)– Sous forme d’urée excrétée par le rein

Métabolisme des acides aminés (1)

• Décarboxylation– Histamine à partir de l’histidine– Sérotonine à partir du tryptophane– Adrénaline à partir de la dihydroxyphénylalanine (DOPA)

NH2 NH2R-CH R-CH + CO2

COOH H• Transamination

α-céto-glutarate glutamateacide aminé acide-α-cétonique

• Désamination oxydativeNH2

R-CH + ½ 02 R-CO-COOH + NH3COOH

• Pour la synthèse protéique les AA proviennent:– De l’alimentation (après absorption intestinale)– Des protéines sécrétées par l’intestin est dégradées au cours de la

digestion– De la production de l’organisme:

• Issus de la protéolyse• Issus de la synthèse des AA (non essentiels)

Métabolisme des acides aminés (2)

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régulation

• Certaines hormones sont catabolisantes:elles augmentent l’utilisation des acides-α-cétoniques à des fins énergétiques, favorisant la production d’urée et le catabolisme des protéines (ex: cortisol)

• Certaines hormones sont anabolisantes:– L’insuline– L’hormone de croissance– L’insulin-like-growth-factor (IGF1)– Les hormones androgénes (testiculaires et surrénaliennes)– L’effet des oestrogènes est moins évident

Les nouvelles protéines

• Réponse aux besoins croissants de protéines de la population mondiale qui augmente constamment– Utilisation de protéines végétales jusque là délaissées pour

l’alimentation humaine (tourteaux…)– Utilisation de protéines végétales jusque là inexploitable

(nouvelles technologies)– Utilisation de micro-organismes

Les lipides• Les lipides constituent un groupe hétérogène de substances insolubles dans

l’eau, mais dans les solvants organiques (alcool chaud, éther, chloroforme, benzène, hexane)

• La structure de base est l’acide gras, constitué d’uns chaîne carbonée terminée par 1 radical acide: COOH

• La majorité des lipides alimentaires est constituée de triglycérides = ester de glycérol et d’acide gras.

• Les autres lipides sont des molécules plus complexes: phospholipides, cholestérol, sphingolipides, cérides.

• Les lipides jouent un rôle énergétique important. Ce sont les nutriments qui possèdent le plus haut rendement calorique.

• Mais les lipides ont aussi un rôle fonctionnel important:– Lipides de constitution– Précurseurs lipidiques– Véhiculent les vitamines liposolubles

• Certains AG sont essentiels, car non synthétisé par l’organisme

Lipides: structure et classification

• La plupart ont une forme linéaire répondant à la formule générale:CH3-(CH2)n-COOH où 2<n<20

• La longueur de la chaîne: caractérisée par le nombre d’atome de C (en général nb pair)

• L’absence/présence de double liaison entre les C de la chaîne:– AG saturés: CH3-(CH2)n-COOH– AG monoinsaturé = 1 double liaison– AG polyinsaturé = 2 à plusieurs doubles liaisons

• La position des doubles liaisons par rapport au COOH détermine le nom chimique de l’AG• La position de la première double liaison par rapport au CH3 détremine la dénomination physiologique

de l’AG: classification en ω ou n-

• On détermine des familles d’AG en ω3, ω6, ω7, ω9:– AG monoinsaturé: acide oléique = C18:1ω9 CH3-(CH2)7-CH=C-(CH2)7-COOH– AG polyinsaturés famille ω6, Acide liniléique C18:2ω6 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH– AG polyinsaturé famille ω3, acide linolénique C18:3ω3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH

• Des AG inhabituels peuvent être trouvés chez certains végétaux

Les acides gras

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Principaux Acides Gras

• Acides gras saturés:– Butyrique C4:0– Caproïque C6:0– Caprylique C8:0– Caprique C10:0– Laurique C12:0– Myristique C14:0– Palmitique C16:0– Stéarique C18:0– Arachidique C20:0

• Acide gras monoinsaturés:– Palmitoléique C16:1ω7– Oléique C18:1ω9– Erucique C20:1ω9

• Acides gras polyinsaturés de la famille ω6:– Linoléique C18:2ω6– Arachidonique C20:4ω6

• Acide gras polyinsatueés de la famille ω3:– Linolénique C18:3ω3– Ecosapentaénoïque (EPA) C20:5ω3– Docosahexaénoïque (DHA) C22:6ω3

Glycérides

• Triglycéride homogène: R1 = R2 = R3

• Triglycéride mixte: R1 ≠ R2 ≠ R3

• Nombre de combinaisons élévé: les triglycérides alimentaires sont des mélanges complexes

Représente la majorité des lipides alimentaires

H2C – O – R1|

HC – O – R2 si R = H glycérol|

H2C – O – R3

Stérols • Composé tétracyclique• 27 à 29 C

• Dans le règne animal: uniquement représenté par le cholestérol• Très nombreuses variétés dans le règne végétal : polystérols

dans les huiles de noix, de graines, de céréales, de fruits, dans le pain, les légumineuses et les légumes

• Propriété hypocholestérolémiante des stérols végétaux (concurrence avec cholestérol lors de l’absorption intestinale)

• La fonction alcool (OH) est soit libre, soit conjuguée avec un AG (cholestérol-ester)

Source de lipides alimentaires

• Lipide de constitution: entrent dans la composition des aliments: viande, poisson, jaune d’œuf, fromage, noix…

• Lipides ajoutés (ou d’assaisonnement): amélioration de l’agrément au goût

• Dans les 2 cas, il s’agit essentiellement de triglycérides qui sont hydrolysés dans l’intestin en glycérol et AG

• Dans les entérocytes, les triglycérides sont resynthétisés, puis intégré dans de grosses particules: les chylomicrons avant d’être largués dans la lymphe et le courant sanguin

• Dans l’alimentation, il faut considérer :– La teneur totale en lipides– Le % des AG: saturés, monoinsaturés, ⇒ essentiellement dirigés vers métabolisme

énergétique– Le % des AG polyinsaturés ⇒ activité fonctionnelle

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Composition moyenne des huiles végétales

354025Arachideω3 ω6

652515Tournesol8552215Soja

751510Pépin de raisin104050Palme107515Olive

10651510Noix2553015Maïs

2890Coprah726607Colza

polyinsaturésMonoinsaturésSaturésAcides Gras

Rôle des lipides

• Rôle énergétique– Plus fort rendement calorique: 1g de lipides = 9 Cal– La plupart des graisses alimentaires s’accumulent sous forme de

réserve dans le tissu adipeux– Chez un homme ± 10 Kg de graisses de réserve = 90 000 Cal

• Rôle de précurseur– Cholestérol ⇒ hormone stéroïdiennes (surrénalienne et sexuelle),

sels biliairesω6, ω3, EPA, DHA ⇒ prostaglandines, …

• Rôle structurel– Membranes cellulaire, mitochondriale ⇒ phospholipides, cholestérol

Métabolisme des acides gras

• Catabolisme oxydatif des AG = β-oxydation

• La β-oxydation ne peut être réalisée qu’avec le AG saturés

• Les AG insaturés doivent au préalable être saturés

Métabolisme des triglycérides

• L’intestin, le foie, la plupart des organes peuvent synthétiser des triglycérides à partir de glycérol et de 3 AG

• Dans l’intestin, le foie, et la plupart des organes les triglycérides peuvent être hydrolysés en 3AG et glycérol (rôle des lipases)

• Triglycérides lipases bien connues:– Lipoprotéine lipase:

• Sécrétée par le tissu adipeux et les muscles striés• Se fixe sur les endothélium capillaires• Hydrolyse les triglycérides des lipoprotéines (chylomicron, VLDL)

– Lipase hépatique:• Hydrolyse les triglycérides et phospholipides de plusieurs lipoprotéines

(chylomicron, VLDL, HDL)

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Métabolisme des phospholipides

• Les phospholipides alimentaires sont hydrolysés dans l’intestin (phospholipase pancréatique)

• Dans l’entérocyte, ils sont reconstitués et incorporés aux chylomicrons

• Leur métabolisme est complexe et fait intervenir de nombreuses enzymes

Glucides

• Glucide = hydrate de carbone C H O

• Nutriments les plus consommés: 40-70% de l’apport énergétique total

• Rôle essentiel: fournir à l’organisme le glucose

• Pouvoir sucrant

• Peut de réserve: glycogène hépatique et musculaire (épuisée en quelques heures)

Différentes classes de glucide

Cellulose, pectinePolysaccharides non amylacés

Amylose, amylopectineAmidonPolysaccharides

Fructo-oligosaccharidesAutres oligosaccharides

MaltodextrineMalto-oligosaccharidesOligosaccharides

Sorbitol, manitolPolyols

Saccharose, lactose, thréalose

Disaccharides

Glucose, galactose, fructose

MonosaccharidesSucres

Principaux glucidesSous classe

Classification des glucides: monosaccharides

• Monosaccharides ou oses– Presque tous possèdent 5 à 6 C– Soit fonction aldéhyde: aldose– Soit fonction cétone: cétose

• Sucre en C5: pentose– Fucose– Arabinose– Xylose– Ribose

• Sucre en C6: hexose – Glucose– Galactose– Manose– Fructose

• Ils sont sous forme linéaire ou cyclique– Cycle se forme entre les C1 et C5 : pyranose– Cycle se forme entre les C1 et C4 : furanose

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• Une molécule de glucose et un autre ose:

– Saccharose = glucose + fructose– Lactose = glucose + galactose– Maltose = glucose + glucose

Classification des glucides: disaccharides Polysaccharides

• Amidon = réserve de glucide chez les végétaux = source d’énergie majeure de l’alimentation humaine

• Amidon formé de 100 à plusieurs milliers d’oses

• L’amylose: chaîne linéaire de 600 à 6000 unités glucoses dont le % varie dans l’amidon selon son origine:– 30-60% dans les légumineuses– 15-30% dans les céréales– 15-20% dans les tubercules

• L’amylopectine: 10 à 100 unités glocoses en structure ramifiée

• Le glycogène est la forme de réserve des glucides dans le règne animal, même structure que l’amylopectine

Sources de glucides

• Les aliments d’origine animale apportent peu de glucides

• Le glycogène de la viande:– est présent en faible quantité– disparaît rapidement après abattage

• Le lait contient 40g de lactose /L– Lactose persiste dans les yaourts– Lactose disparaît des les fromages

• Ce sont les végétaux qui apportent l’essentiel des glucides alimentaires

Sucres simples

• Principalement saccharose obtenu de la betterave, de la canne à sucre = 5-10% de la ration énergétique de l’adulte, 20% et plus chez l’enfant

• Pour les 2/3, la consommation de sucre se fait par des produits industriels (sucreries, biscuits, chocolat, pâtisseries, soda)

• L’industrie se procure le glucose par hydrolyse de l’amidon

• Le glucose est présent dans certains fruits (raisins), le miel, certains légumes

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Aliments amylacés

• L’amidon est largement répandu dans les céréales, les légumineuses, les tubercules

• Présent également dans quelques fruits: bananes, châtaignes

• Les habitudes alimentaires évoluent: les sucres amylacés sont remplacés par des sucres simples

3,5180612366Riz111711212362Maïs132621314315Blé

FibresLipidesAmidonProtéinesEauCalCéréales

Valeur nutritive des principales céréales

Rôle nutritionnel

• Rôle énergétique– Fonction essentielle des glucides– Quotient respiratoire des glucide proche de 1

• Effet sur la glycémie– Particulièrement étudié en raison des pathologies

associées (sensibilité à l’insuline): obésité, diabète– l’index glycémique quantifie le pouvoir

hyperglycémiant d’un aliment par rapport à un glucide de référence: le glucose

Index glycémique de quelques aliments

Pizza fromage (60)Pop corn (55)Cacahuètes (14)DiversCroissant (67)

Gaufres (70)Pâtisseries (59)Chocolat (49)GâteauxLait entier (27)

Crème glacée (61)Yaourts (14)Produits laitiersFèves (79)Soja (18)Légumineuses

Carottes (71)Pomme de terre flocon (83)Betterave (64)Petits pois (48)Frites (75)Pomme de terre (62)Pois chiche (33)LégumesRiz rapide (91)La plupart (55-65)Riz

La plupart (30-50)PâtesPain complet (77)Pain blanc (70)Baguette (95)Pain de seigle (50)Pain au son (44)PainCorn-Flakes (84)Porrige (61)All-bran (30)Céréales

Jus d’orange (57)Jus de pomme (41)BoissonsMangue (55)

Pastèque (72)Banane (53)La plupartFruitsGlucose (100)Lactose (46)

Miel (75)Saccharose (65)Fructose (23)SucresIG élevé (>75)IG moyen (50-74)IG bas (<50)Aliments

Autres rôle des glucides

• Glucides de constitution– Ribose et désoxyribose ⇒ acides nucléiques– Mucopolysacchrides (associant glucides et

lipides):• Chondroïtine sulfate des cartilages• Mucoïtine sulfate du mucus

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Métabolisme des glucides

• Glucides = importante source d’énergie pour l’organisme• 1g de glucide ⇒ 4 Cal

• Glucose:– Principal substrat du métabolisme intermédiaire sous forme de glucose-6-

phosphate– Alimentation = source majeure de glucose– Sources secondaires:

• Métabolisme de certains AA glucoformateurs• Métabolisme du glycérol (dégradation des triglycérides)

• Toutes les cellules sont capables de métaboliser le glucose• Certaines n’utilise que le glucose comme source d’énergie:

• Globules rouges• Médulaire rénale• Cerveau (corps cétonique en cas de jeûne prolongé)

– Voies métaboliques possibles pour le glucose-6-P• Voie lactique anaérobie• Voie des pentoses• Voie de l’UDP glucose

Glycogène

• Il est composé de molécules de D-glucose liées entre elles par des liaisons 1-4 et 1-6

• PM = plusieurs million

• Glycogène = molécule de réserve

• Réserve de l’organisme en glycogène = 400 g (1600 Cal)

• Réserves localisées dans le foie et le muscle squelettique

• La glycogénolyse permet de libérer du glucose dans la circulation

Métabolisme glucidique etfacteurs hormonaux (1)

• Insuline– Sécrétée: cellules β des îlots de Langherans– Petite protéine: 2 polypeptides, liaisons disulfures– Libérée en réponse à une augmentation de la glycémie– Seule hormone hypoglycémiante

– Action sur:• Tissu adipeux• Muscles• Foie

– Insuline entraîne:• Glycogénèse accrue dans le foie et le muscle• Activation du métabolisme du glucose• Entrée accrue des AA dans le muscle• Diminution de la lipolyse (= de la libération des AG libres par le tissu

adipeux)

• Cortisol– Glucocorticoïde sécrété par le cortex surrénal, sous le contrôle de l’hormone

hypophysaire ACTH, elle-même sous le contrôle de la CRH hypothalamique.– Nombreuses actions dont certaines conduisent à une augmentation de la glycémie:

• Dégradation accrue des protéines musculaires, libérant des AA, substrats de la néoglucogenèse• Synthèse accrue des enzymes de la néoglucogenèse• Inhibition de l’action de l’insuline

• Glucagon– Synthétisé par les cellules α du pancréas– Sécrété en cas d’hypoglycémie (antagoniste insuline)– Il augmente les concentrations sanguines de glucose et d’AG, stimule la production

d’AMPc dans le foie, le tissu adipeux et le muscle• Glycogénolyse hépatique et musculaire accrue• Lipolyse et libération d’AG par le tissu adipeux

• Adrénaline– Sécrétée par la médullosurrénale sous l’effet de:

• L’hypoglycémie• L’hypoxie• Stimuli du système nerveux (stress)

– Elle augmente les concentrations sanguines de glucose et d’AG, stimule la production d’AMPc dans le foie, le tissu adipeux et le muscle

• Glycogénolyse hépatique et musculaire accrue• Lipolyse et libération d’AG par le tissu adipeux

Métabolisme glucidique etfacteurs hormonaux (2)

15

Fibres alimentaires

• Constituants végétaux: polysacchrides qui ne sont pas hydrolysés par les enzymes digestives, mais sont en partie dégradées par la flore colique

• Présents dans les aliments:– Céréales– Légumes, fruits

• Propriétés:– Résistance à la digestion et à l’absorption intestinale– Caractère hydrophile (maintien de l’eau dans la lumière intestinale)– Conséquences sur le transit intestinal– Prévention du cancer colorectal– Conséquences métaboliques favorables

• Polysaccharides des parois de cellules végétales:– Cellulose (formée d’unités glucose)– Hémicellulose (chaine de pentoses, hexoses)– Pectines

• Lignine– Ce n’est pas un polysaccharide

• Polysaccharides cytoplasmiques– Gommes et mucilages– Amidon résistant:

• Inaccessibilité aux enzymes• Changements structuraux dus au procédés de préparation• Amidon ingéré cru (banane)

Fibres alimentaires: classifacation

Sources de fibres alimentaires

• Consommation de l’ordre de 17 g/jour

• Teneur en fibres de quelques aliments (en g/100 g)Céréales Légumineuses– Son de blé: 47,5 - haricot blanc: 25,5– Farine de blé blanche: 3,5 - Pois chiche: 15– Pain blanc: 2,7 - Lentille: 12– Pain complet: 8,5 - Petits pois: 6,3– Riz blanc: 3

Légumes Fruits– Carottes: 3,7 - Amandes : 14,3– Pommes de terre: 3,5 - Noix: 5,2– Chou: 3,4 - Banane: 3,4– Laitue: 1,5 - Poire: 2,4– Tomate: 1,4 - Pomme: 1,4

Rôles des fibres alimentaires

• Favorisent le transit intestinal• Attaquées par la flore intestinale, elles permettent la production

de divers métabolites (AG, gaz,…)• Luttent contre la constipation• Prévention des cancers colorectaux• Prévention de maladie cardiovascumaires

• Les fibres constituent un gel visceux qui s’étale sur la muqueuse intestinale– Ralentissement des échanges (absorption de certains nutriments)

• Glucose• Cholestérol• Sels biliaires

– Améliorent la réponse à l’insuline après le repas

16

Les minéraux (1)

• Le sodium (Na+)– Principal cation extracellulaire

• Le potassium (K+)– Principal cation intracellulaire– Intervient dans le métabolisme cellulaire:

• Protéine, glycogène• Excitabilité neuro-musculaire

• Ces ions interviennent dans la régulation de la pression osmotique (osmolarité corporelle)

• Calcium (Ca)– Cation majoritaire du tissu osseux– Le tissu osseux est composé d’une matrice osseuse où se

déposent des sels de Ca insolubles– De grande quantité de Ca doivent être absorbées pendant la

croissance– Rôle majeur dans:

• l’excitation des cellules musculaires et nerveuses• Le changement de perméabilité des membranes cellulaires• La régulation de la sécrétion de certaines hormones• Participation à la chîane de coagulation sanguine

Les minéraux (2)

Schéma général du métabolisme du calcium

Apportsalimentaires

inte

stin

absorption

Sécrétionintestinale

plas

ma

Espace extra-cellulaire

0,8-0,9 gPertes fécales

Accrétion Résorption

Os profond

0,3 g 0,3 g

1000 g

4 g

0,9 g rapides

Échanges lents

reins

Filtration

10g /24h

Réabsorption

9,85g /24h

0,1-0,15 g

• Phosphore– Forme avec le Ca des cristaux d’apatite déposés sur la matrice du

collagène = 85% du P de l’organisme– Phosphate = principal tampon intracellulaire et urinaire– Entrent dans la composition des Ac. nucléiques et des phospholipides– AMP, ADP, ATP, GMP, GDP, GTP– Régulation de la glycolyse

• Phosphore = 1% du poids corporel• Un homme adulte contient 700 g de phosphore

– 100 g dans les tissus mous– 2 g dans le sang

Les minéraux (3)

17

• Magnésium (Mg)– Tous les tissus en contiennent– Environ 25 g présent dans l’organisme– La plus grande partie dans l’os– 20% contenu dans les tissus mous ou lié aux protéines– Dans les cellules il est concentré dans les mitochondries

• Fer (Fe)– Rôle dans le transport de l’oxygène– Rôle dans le transfert d’électrons– L’organisme contient 3-5 g de Fe– Recyclage important (échanges = 1-3 mg/jour)

Les minéraux (4)Métabolisme du fer

Apports alimentaires= 12 mg

Fèces= 11 mg

Réserves tissulaires

Moelle osseuse

Intestin grêle

Absorption= 1 mg

Fer plasmatiqueturn-over = 35 mg

Toute cellule

Hémoglobine

Pertes menstruelles= 30 mg/mois

utilisation

pertes

Mort cellulaire

Desquamation:Peau, tube digestif,

voie urinaire= 1 mg

20 mg

Oligoéléments = éléments trace (1)

• Nutriment sans valeur énergétique

• Présence essentielle au métabolisme

• Représentent <0,01% du poids corporels

• 17 éléments trace ont des fonctions biologiques identifiées chez les mammifères, 10 sont considérés comme indispensables

• Leurs concentrations tissulaires restent relativement constantes

• Leur carence se manifeste par un défauts structurels et fonctionnels reproductibles

• Intervention dans une réaction biochimique précise

• Les troubles liés à leur carence doivent être corrigés par l’apport de ce seul élément

• Zinc– Dans l’organisme 2 g– Intervient dans plus de 50 réactions enzymatiques– La plupart incorporé dans l’os

• Iode– Dans l’organisme 20-50 mg dont 8 mg contenu dans la glande thyroïde

• Fluor– Se concentre dans l’émail dentaire– Éliminé par voie urinaire

• Cuivre– Contenu corporel: 100-150 mg– Propriétés anti-oxydantes

• Cobalt– Contenu corporel 5-10 mg– Constituant de la vitamine B12

• Manganèse– Contenu corporel: 12-20 mg– Propriétés anti-oxydantes

• Sélénium– Rôle dans le métabolisme des radicaux libres

• Molybdène– Rôle dans le métabolisme de l’ADN et de l’acide urique– Propriétés anti-oxydantes

Oligoéléments (2)

18

Vitamines

• Substances organiques indispensables

• Sans valeur énergétique

• Synthèse insuffisante ou inexistante

• En cas d’absence dans l’alimentation:– Apparition de troubles fonctionnels– Puis de désordres anatomiques– Fatal à long terme

• 2 grandes familles de vitamines– Vitamines liposolubles: A, D, E, K– Vitamines hydrosolubles: B, C

Cours de Nutrition L2

Physiologie de la digestion

La digestion est l’ensemble des réactions mécaniques et biochimiques qui transforment les aliments ingérés en nutriments absorbés par la muqueuse digestive, et qui seront ultérieurement transformés par les différentes voies du métabolisme.

La digestion se déroule en plusieurs étapes déterminées par des contraintes anatomiques

Digestion Cavité buccale

• Elle est le siège de la mastication des aliments

• La salive est produite par 3 paires de glandes salivaires:– Les sous-maxillaires– Les parotides– Les sublinguales

• La salive contient:– De l’eau– Des électrolytes en concentrations hypotoniques: Na+, K+, Cl-, HCO3

- (concentrations variables selon débit salivaire)

– Des protéines (α-amylase = coupure 1-6 de l’amidon et du glycogène)

• La salive est sécrétée en permanence ± 0,5 mL/min

• Lors du repas la sécrétion augmente: 1-2 mL/min

• Environ 0,7 à 1 L de salive sécrétée chaque jour

19

• Les sucres provoquent des caries dentaires à la suite de leur fermentation par les bactéries (Streptococcus mutans, Neisseria, Actinomyces)

• Ces bactéries synthétisent des polysaccharides qui se collent aux dents

• La plaque dentaire est une sorte de gel mucosaccharidique qui entame la base des dents au ras des gencives

• Saccharose, Fructose entraînent une acidification à la suite de leur fermentation

• Le mannitol n’a pas cet effet

Cavité buccale Traversée oesophagienne: déglutition

• Le réflexe de la déglutition comprend:– un arrêt de la respiration en apnée inspiratoire légère– la fermeture du nasopharynx– La progression vers l’arrière du bol alimentaire

• La déglutition est commandée par plusieurs centre nerveux:– Le centre cortical = centre de la mastication volontaire– Les centres inférieurs qui commandent la déglutition

automatique (situés dans le bulbe)

Elle permet le passage du bol alimentaire de la cavité buccale à l’estomac

• La progression dans l’œsophage est facilitée par la motricitéoesophagienne

• La déglutition déclenche une contraction péristaltique qui se propage vers le bas (3 cm/s)

• La commande des mouvements péristaltiques se fait à 3 niveaux:– Système nerveux central (et innervation extrinsèque)– Innervation intrinsèque– Muscle oesophagien lui même

• Le sphincter inférieur de l’œsophage est une barrière dynamique qui s’oppose au reflux gastro-oesophagien

• Temps de passage des aliments dans l’œsophage = 10 s

Traversée oesophagienne: progression dans l’oesophage Estomac: sécrétions gastriques

• La sécrétion gastrique est une solution isotonique composée:– D’eau– D’acide chlorhydrique (diminution du pH jusqu’à 2 ou 1– De sels: NaCl, KCl

• Volume de sécrétion:– 1-2 ml/min en période de repos– 6-10 ml/min en période de grande activité

• Les effets de la sécrétion gastrique:– Transformation du pepsinogène en pepsine– Favorise l’activité de la pepsine à pH bas– Attaque de l’enveloppe des végétaux– Dilacère les fibres musculaires

20

• Concentration en protéines du suc gastrique = 3 g/L

• 4 classes différentes de protéines:– Mucoprotéines: neutralisation de l’acidité, protection de la

muqueuse gastrique– Les protéines plasmatiques: exudation plasmatique– La pepsine– Le facteur intrinsèque

Estomac: protéines, pepsine, facteur intrinsèque • Pepsine– La pepsine est produite sous forme de pepsinogène

inactif.– L’acidité gastrique permet la conversion du

pepsinogène en pepsine

– Activité digestive de la pepsine:• Protéines naturelles:

– Caséine– Sérum-albumine– Ovalbumine– Hémoglobine

• L’effet protéolytique est d’autant plus marqué que le polypeptide est riche en AA aromatiques (tyrosine, phénylalanine, tryptophane)

• La dégradation des autres protéines est très incomplète, permet de facilité la solubilisation des protéines et fibres musculaires

• Facteur intrinsèque:– Glycoprotéine, PM = 55000– Fixation de la vitamine B12 (1 mg fixe 25 µg)– Permet son absorption au niveau de l’iléon

– La fixation de la Vit.B12 augmente la stabilité du facteur intrinsèque (changement de conformation ⇒ résistance à la protéolyse)

– Sa production chez l’adulte dépasse de 98 fois les besoins minimaux nécessaires à l’absorption de la dose utile de Vit.B12

Rôle de l’estomac dans la digestion (1)

• Son rôle consiste essentiellement à préparer les aliments à la digestion intestinale en solubilisant la majeur partie des constituants:– HCl:

• Dissout une partie des enveloppes des végétaux• Dilacère les fibres musculaires

– Broyage mécanique des aliments sous l’effet de l’activité motrice:

• Permet la dissociation des éléments• Permet une bonne homogénéisation des aliments avec le

suc gastrique.

21

• L’amylase salivaire hydrolyse l’amidon en polysaccharides

• Son action continue dans l’estomac, tant que le pH est élevé

• La pepsine agit à la périphérie des aliments:– Elle diminue la taille des morceaux de viande– Rompt les parois des cellules

• Dégradation partielle des protéines (caînespeptidiques)

• Destruction des émulsions de graisses

Rôle de l’estomac dans la digestion (2) Intestin grêledigestion absorption des glucides

• La digestion des glucides se fait essentiellement sous l’action de l’α-amylase pancréatique (liaisons 1-4)

• L’hydrolyse totale de l’amidon produit:– 1/3 de maltose– 1/3 de maltotriose– 1/3 d’α-dextrines (liaisons 1-6)

• L’hydrolyse de l’amidon de différents aliments s’effectue àvitesse variable:– Riz– Blé– Pomme de terre– Haricots– Soja– Lentilles

L’hydrolyse est plus rapide lorsque les aliments ont été

cuits

• La digestion des oligo et poly saccharides est effectuée des oligosaccharases et disaccharases de la bordure en brosse

• Principales enzymes:– Lactase– Glucosidase– Maltase

• Absorption des glucides:– Très hydrophiles, ne peuvent pas traverser les membranes– Prise en charge par des transporteurs spécifiques:

• Glucose, galactose: tranfert Na dépendant• Système de transfert du fructose : GLUT5• GLUT2 membrane basale de l’entérocyte

Intestin grêledigestion absorption des glucides

• Les protéines soumises à digestion sont les protéines alimentaires + quelques protéines endogènes

• La digestion des grosses protéines est assurée par les enzymes pancréatiques:– Trypsine– Chymotrypsine– Elastase

– Carboxypeptidases

– 30% des AA sont libres, 70% sont sous forme d’oligopeptides (2-6 AA)

Intestin grêledigestion absorption des protéines (1)

22

• Au niveau de la bordure en brosseprésence de peptidases = AA libres + dipeptides + tripeptides

• L’absorption fait intervenir des transporteurs spécifiques:– Transporteur des AA neutres– Transporteur des AA acides– Transporteur des AA basiques

• Transporteurs de di, tri peptidesmécanisme spécifique, Na dépendant, saturable

• Dans l’entérocyte, ces peptides sont hydrolysés en AA puis sont relargués dans la circulation sanguine

Intestin grêledigestion absorption des protéines (2)

Transporteurs d’AANeutres, acides, basiques

Transporteurs de dipeptidestripeptide

elastase

polypeptide

protéine

chymotrypsine

polypeptide

carboxypeptidase

trypsine

polypeptide

AA libres dipeptides tripeptides

AA libres

Lumière

Bordureen brosse

Microvillosité

Digestion et absorption des lipides

• Enzymes hydrophiles ⊗ Substrats hydrophobes

• Sels biliaires (détergents)– Acides biliaires (dérivés du cholestérol) associés à un AA (glycine,

taurine)– Groupement hydroxyle (hydrosoluble)

au dessus d’une certaine concentration les sels biliaires forment des structures spériques (micelle)

• L’absorption des graisses se déroule en 3 étapes:– La lipolyse– La solubilisation micellaire– La resynthèse des triglycérides dans l’entérocyte d’où ils sont

excrétés dans la circulation sous forme de chylomicrons

• Lipase gastrique:– Libère des diglycérides et des AG

• Lipolyse pancréatique:– La lipase agit à l’interface huile/eau– Les sels biliaires activent la lipolyse:

• La colipase = cofacteur qui active la lipase en présence de sels biliaires• Il y a formation d’un complexe : lipase-colipase-micelle qui permet à l’enzyme

d’accéder à son substrat

• L’estérase non spécifique:– Action sur les substrats en solution– Très active sur les phospholipides à chaînes courtes en absence de sels

biliaires– En présence de sels biliaires action sur les triglycérides à chaînes longues

• Phospholipase A2– Action sur les phospholipides en solution micellaire– Activation par la trypsine

Digestion et absorption des lipides:la lipolyse

Elle fait intervenir plusieurs lipases:

23

Solubilisation micellaire / absorption

• Les AG libres, les monoglycérides se solubilisent dans les micelles de sels biliaires

• Ces micelles sont alors capables de solubiliser des lipides plushydrophobes:– Diglycérides– Cholestérol– Vitamines liposolubles

• Absorption:– Les produits de la lipolyses sont libérés par les micelles au contact des

microvillosités– Ils diffusent au travers de la membrane– Dès l’entrée dans le cytoplasme de l’entérocyte les AG libres sont pris en

charge par la FABP (Fatty Acid Binding Protein) et sont retransformés en triglycérides

– Les triglycérides sont pris en charge par les chylomicrons, puis déversés dans la circulation

• Vitamines hydrosolubles– Elles sont prise en charge par des transporteurs

spécifiques:– Vit.C au niveau de l’iléon– Vit.B1 au niveau du duodénum– Vit.B12 facteur intrinsèque

• Vitamines liposolubles– Absorption au niveau de l’intestin– Elles sont transformée puis absorbée au niveau des

micelles

Absorption des vitamines

• Elle provient de l’eau alimentaire et des différentes sécrétions (6-10 L/jour)

• Duodénum: absorption puissante de l’eau

• Jusqu’à 18 L absorbés / jour (5 L au niveau du colon)

Absorption de l’eau

• Fer– Fer ferreux (Fe2+): utilisé en thérapeutique– Fer héminique: dans la viande: hémoglobine (noyau

porphyrique); les œufs et poissons (lié aux protéines)– Fer non héminique: dans les légumes beaucoup moins

absorbable

• Ca– Il doit être ionisé pour être absorbé– Duodénum et colon – Cotransport avec vit.D– Il existe aussi un transport passif

Absorption de quelques éléments minéraux

24

Colon

• Les bactéries coliques ont des effets multiples:– Elles hydrolysent les grosses molécules de glucides ou de protéines

qui ont résistées à l’hydrolyse du grêle, ou qui sont produites par l’intestin

– Elles métabolisent les sucres (fermentation) et les AA (putréfaction)

– Elles modifient de nombreux composés biologiques (sels biliaires, stérols)

– Les enzymes bactériennes jouent un rôle important dans le métabolisme de nombreux médicaments modifiant leur biodisponibilité et leur pharmacocinétique

Hydrolyse et fermentation des glucides

hydrolyse

Amidon

Cellulose

Galactosides

Glucoconjugués

Glycoprotéines(mucus)

Pectines

Dyholosides

AA

a-amylase

b-amylase

Galactosidase

Glycuronidase

Mucidases

Pectinases

LactaseSaccharaseMaltase

Desaminase

Hexose

PentoseouAcide correspondant

AlcoolAcidesPolyalcools

fermentation

H2

CH4

CO2

EthanolButanolAcide acétiqueAcide butyriqueAcide propioniqueAcide lactique

Cours de Nutrition L2

Digestion résumé / rappels

Aliments = matière organique (animale/végétale)

Doivent être transformés pour être assimilés par les cellules:

• Transformations mécaniques

• Transformations chimiques

25

2. Tube digestifSpécialisation fonctionnelle et structurelle des différentes régions du tractus digestif

Bouche dents, langue,

Glandes salivaires

Pharynx

Oesophage

Estomac

Intestin

• Ingestion

• Processusmécanique

• Digestion

• Sécrétion

• Absorption

• Excrétion

Fonctions StructuresBouche

Pharynx

Oesophage

Foie

Estomac

Vésicule biliaireGros

intestinPetit

intestin

Pancréas

3. Système digestif

3.1 Bouche et oesophage

• Dents mastication (mécanique)

• Glandes salivaires (salive)

- Lubrification (mucine)

- Solution tampon (neutralise acidité = protection contre carie)

- Lysozyme (antibactérien)

- Amylase salivaire : amidon → maltose

- Lipase : agit surtout dans l ’estomac

• Langue

- Analyse sensitive: récepteurs thermiques, chimiques, tactiles

- Déglutition du bol alimentaire (mécanique)

Parotide

Sous-maxillaire

Sublinguale

3.1.1 Glandes salivaires

• Nettoie la bouche

• Dissout les aliments

• Humidifie la nourriture

• Enzymes

Structures sécrétrices

1. La langue pousse le bol alimentaire

3. Le larynx s'élève et l'épiglotte s'abaisse (ferme la trachée)

2. Le palais mou (luette) ferme les voies nasales

3.1.2 Déglutition

• Anatomie et processus dynamique

26

• Le bol alimentaire progresse par péristaltisme

Contraction des muscles circulairesautour de la masse

alimentaire

Contraction des muscles

longitudinaux le long de la masse

alimentaire

Contractions coordonnées des

muscles circulaires qui fait avancer la masse alimentaire

FundusCardia

Pylore

Corps

Plis gastriques

Grande courbure

Petite courbure

3.2 Estomac3.2.1 Anatomie fonctionnelle

• Compartiment gastrique

délimité par

Cardia (œsophage)

Sphincter pylorique

(Duodenum)

Les plis gastriquesaugmentent la surface de contact

3.2.2 Fonctions

• Action mécanique

Duodenum

Couche musculaire longitudinale

Oesophage

Sphincter pylorique

Couche musculaire circulaire

Couche musculaire transversale

fundus Chémorécepteurs Barorécepteurs

Distension, ⇑ pH

+

L ’entrée du bol alimentaire déclenche les contractions musculaires

Phase gastrique de la digestion (3-4h)

• Action chimique

Epithélium superficiel : sécrétion de mucus

Cellules principales : sécrétion de pepsinogène

Cellules pariétales : sécrétion d’HCl

27

Les cellules de l ’épithélium sécrètent le suc gastrique

Acide chlorydrique (HCl) - cellules pariétales

• pH de l ’estomac = 1,5 à 3,5

• Hydrolyse partiellement les protéines

• bactéricide

Pepsine - cellules principales -

dégrade les protéines en peptides

Pepsinogènecellules principales

PepsineHCl

cellules pariétales

Mucus - cellules à mucus de l’épithélium: protection

Surface (muqueuse) se renouvelle entièrement en 3 joursLe duodénum reçoit les

sécrétions du pancréas et foie

Canal hépatique3.3 Intestin grêle

• Pancréas

Enzymes digestives

Bicarbonates (ions hydrogénocarbonates)

• Foie

Bile (s’accumule dans la vésicule biliaire)

- Déchets excrétés par le foie (bilirubine)

- Sels biliaires : émulsionnent les lipides

• Digestion dans l’intestin grêle

GlucidesAmidon Maltose Glucose + Glucose

Amylase pancréatique Maltase (épithélium de l’intestin)

Disaccharides Monosaccharides

Disaccharidases

Acides aminésProtéines & peptides

Enzymes du pancréas et enzymes de l’intestin

Protéines

Triacylglycérol monoglycérides + acides gras

Lipase pancréatique & sels biliaires

Lipides

28

• Absorption

Surface de contact avec les aliments = très élevée ~ 600 m2

Longueur ~ 6 m

• Replis circulaires

• Villosités

• Microvillosités

3.4 Gros intestin

Côlon ascendant

Côlon transverse

Côlon descendant

Rectum

• Intestin grêle sécrète 7 à 9 l d’eau/jour

• Presque tout est réabsorbé par l’intestin grêle

• Le gros intestin absorbe ce qui reste

Réabsorption Diarrhée

Réabsorption Constipation

4. Régulation des sécrétions digestives

4.1. Contrôle nerveux (SNC)

29

Hormones sécrétées dans le sang par des cellules de l ’intestin grêle:

- Action sur les organes de la digestion

- Adaptent le fonctionnement de l ’intestin à son contenu

4.2. Contrôle hormonal

Cours de Nutrition L2

Les aliments

Les aliments

• Les aliments sont des produits complexes que l’homme trouve dans la nature ou prépare lui-même.

• A chaque type d’aliment sont associés un certain nombre de nutriments.

• Les nutriments sont des substances bien caractérisées sur le plan chimique et ayant des activités métaboliques connues: glucides, lipides, protides, eau, minéraux, oligo-éléments, vitamines.

• L’alimentation doit être composée d’une variété d’aliments pour apporter l’ensemble des nutriments nécessaires à l’organisme

Sélection des aliments / Régime alimentaire

• En fonction de:– Leur aspect attirant, de leur qualité gustative– Leur signification symbolique qui est propre à chaque société ou groupe– Leur poids économique

• Les Humains sont omnivores:– Alimentation composée de produits d’origine animale, végétale et minérale– Les aliments sont des denrées périssables dont la production est saisonnière

• Conservation• Stockage• Distribution

• Paradoxe du monde moderne:– Abondance de produits qui conduit au développement de pathologies jusque là

rares: obésité, diabète, cardiopathies– Développement industriel ⇒ pollution de l’environnement ⇒ contamination

des aliments

30

Catégories d’aliments

• Les aliments sont regroupés en un certain nombre de catégories.

• Cette classification s’adresse essentiellement aux aliments naturels.

• Sont regroupés dans une catégorie, des aliments ayant:– La même valeur nutritionnelle (composition en nutriment voisine)– Un tonus émotif identique (stimulation comparable de l’appétit)– Les mêmes valeurs culturelles (au sein d’un même groupe social)

Les 7 groupes d’aliments

Boissons7ème catégorie

Glucides +++Produits sucrés6ème catégorieGlucides ++Légumes et fruits5ème catégorie

Glucides +++ Protéines ++

Céréales et légumineuses4ème catégorieLipides +++Corps gras3ème catégorie

Protéines ++ Lipides ++ Glucides +

Produits laitiers2ème catégorie

Protéines +++ Lipides +

Viandes, poissons, oeufs1ère catégorie

Sources deAlimentsCatégories

Catégorie 1: Viandes, Poissons, ŒufsLes Viandes

• La valeur calorique varie en fonction de sa teneur en lipide:– 200 Cal pour 100 g en moyenneLe porc: 300 Cal/100 g, charcuteries 500-600 Cal/100 g, gibier 100-120 Cal/100 g– Les protéines représentent 15-20% de la partie comestible (50-80% du poids sec)– Les principales protéines sont:

– La myosine– La myostroïne– Le collagène

– Les lipides sont présents en quantité variable selon l’animal et le morceau:– <5% poulet, dinde, canard, cheval– 5-10% veau– 7-20% bœuf– 15-25% porc, mouton– Jusqu’à 60% charcuteries (rillettes)

• Acides gras les plus abondants:– Acides palmitique et stéarique (AG saturés)– Acide oléique (mono-insaturé)Les viandes de volaille contiennent plus d’AG mono et poly insaturés que les viandes de boucherie

• La viande fournit des minéraux et vitamines:– Fer, Phosphore– Vitamines du groupe B

Catégorie 1: Viandes, Poissons, ŒufsLes Poissons

• Valeur calorique:Dépend de la teneur en lipide: 70-160 Cal/100 g

• Composition:– Remplace souvent la viande comme source de protéines de qualité– Les protéines représentent 15-20% de la partie comestible– Principales protéines:

» Myosine» Myoalbumine» Peu de collagène

– Les lipides sont en proportion variables selon les espèces:• <5%: merlan, cabillaud, dorade, poissons plats, mollusques• 5-10%: sardine, hareng, maquereau, rouget• 10-15%: anguille, thon• Les principaux acides gras:

» Acide oléique (mono-insaturé)» AG poly-insaturés de la famille des ω3: EPA, DHA

– Apports en minéraux et vitamines:» Iode, sodium, calcium» Vitamines du groupe B, vitamines liposolubles

31

Catégorie 1: Viandes, Poissons, ŒufsLes Œufs

• Valeur calorique: 76 Cal pour un œuf entier

• Composition:– Les œufs sont source de protéines:

– 13% de l’œuf entier– Ovalbumine dans le blanc– Ovovitelline dans le jaune

– Les lipides:– Représentent 12% de l’œuf entier– Présents uniquement dans le jaune:

» Phospholipides (lécithine)» Cholestérol (250 mg/ œuf)

– Apports en minéraux et vitamines:– Phosphore, fer– Vitamines A, B, D

Catégorie 2: les produits laitiersLe lait

• Aliment complet: fournit des protéines, des glucides, des lipides, des minéraux (calcium) et des vitamines.

• Valeur calorique: – Lait entier: 640 Cal/L– Lait demi écrémé: 490 Cal/L– Lait écrémé: 360 Cal/L

• Composition:– 87% d’eau

– 5-7% de glucide (lactose)

– Matière grasse: essentiellement des AG saturés. Jusqu’à 3,5% dans lait entier

– Protéines: 1,5% lait maternel – 3,5% lait de vache» Caséine» Albumine» Immunoglobulines

– Minéraux et vitamines» Calcium, potassium, sodium» Vitamines du groupes B (détruites à la pasteurisation)» Vitamine D (taux variable selon saison)» Vitamines A (dans la matière grasse)

Catégorie 2: les produits laitiers

• Crème: émulsion de lipides qui remonte à la surface et qu’on retire après avoir laissé reposer le lait frai pendant 24h

• Valeur calorique: ± 325 Cal/100 g

• Composition:• 35% de lipides (20% pour les crèmes allégées)• 2% de protéines• 63% eau• Vitamine A

• Le lait est un produit fragile.• Pour le conserver de nombreux procédés ont été mis au point au fil du temps.• Les produits laitiers représentent une large famille d’aliments présentant des propriétés variées.

La crème

Catégorie 2: les produits laitiersle beurre

Obtenu après barattage de la crème

Voir corps gras

32

Catégorie 2: les produits laitiersles yaourts

• Produits de la fermentation par les bacilles lactiques

• Valeur caloriques (variable selon le type de lait utilisé: entier, ½écrémé, écrémé): 35-50 Cal/100 g

• Composition:– Protéines: 5%– Glucides (à la différence des fromages)– calcium

• L’adjonction de sucre, de fruits, de sirop, de caramel, de confiture, de chocolat détermine un apport calorique plus élevé

Catégorie 2: les produits laitiersles fromages

• Obtenu par coagulation du lait (puis égouttage et conservation ± longue)

• Valeur calorique variable d’un fromage à l’autre selon teneur en graisse

• On distingue:– Les fromages frais– Les fromages fermentés à pâte molle: coulommiers, brie, camembert,munster– Les fromages fermentés à pâte pressée non cuite: bonbel, cantal, portsalut, gouda,

saint-nectaire– Les fromages à pâte pressée cuite: gruyère, comté– Les fromages à moisissures internes: roquefort, bleus– Les fromages fondus obtenus à partir de fromage à pâte dure: vache-qui-rit, crème de

gruyère

• Composition:– Les protéines sont en partie éliminées lors de l’égouttage– Les glucides sont totalement éliminés– La teneur en matière grasse varie selon le degré d’hydratation– Minéraux: calcium, phosphore, sodium (très élevée si ajout de sel)– Les vitamines: A, D, groupe B

Catégorie 2: les produits laitiersles fromages

1528040Chèvre

3540540Roquefort

3240039Gruyère

2533039Bonbel

2432046Munster

2431055Camembert

1015077Petit suisse

810080Fromage frai à 40% de matière grasse

48080Fromage frai à 20% de matière grasse

T3480Fromage frai maigre à 0% de matière grasse

LipidesValeur caloriqueEau

Catégorie 3: les corps gras ajoutés

• Il s’agit de lipides ajoutés aux aliments pour assaisonner, tartiner ou cuire

• Ces lipides s’ajoutent aux lipides déjà présents dans de nombreux aliments (lipides de structure ou invisibles) comme lesviandes, la charcuterie, les fromages, les viennoiseries, les biscuits

33

Catégorie 3: les corps gras ajoutésle beurre

• Valeur calorique élevée: 760 Cal/100 g

• Composition:• 83% de lipides

– Riche en cholestérol (250 mg/100 g)– AG saturés ⇒ solide à T° ambiante (fond à 32°C)

• 1-2% de protéines et glucides

• 15% d’eau

• Vitamine A (qui ne résiste pas à la cuisson)

• Vitamine D

Catégorie 3: les corps gras ajoutésla margarine

• Les margarines sont obtenues par hydrogénation d’huiles

• Valeur calorique: 740 Cal/100 g

• Composition (semblable à celle du beurre):• 83% de lipides

» Acides gras saturés, et acides gras trans» Importance relative variant selon procédé de fabrication» AG poly-insaturés:

- <10%, margarine dure- 10-20% margarine semi dure- 20-30% margarine molle- >30% margarine extra molle

• 16% eau

Catégorie 3: les corps gras ajoutésles huiles végétales

Selon le procédé de fabrication on distingue:– Les huiles vierges, obtenues par pression à froid (principalement huile d’olive)

– Les huiles raffinées, obtenues:• Pression à chaud• Extraction par solvant (hexane)• Raffinage :

– élimination des impuretés et les AG libres– Décoloration– Désodorisation

– Les matière grasses solides (fort % AG saturés)• Huile de certains fruits: palme, coco• Huile de graines ayant subit une hydrogénation

sont utilisés par:• l’industrie alimentaire: biscuiterie, biscotterie, conserve• La restauration collective: friture

– Valeur calorique: 900 Cal/100 ml– Toutes ces huiles sont des graisses relativement pures (99% de triglycérides)

Catégorie 3: les corps gras ajoutésles huiles végétales, composition

652515Tournesol

8552215Soja

751510Pépins de raisin

104050Palme

107515Olive

10651510Noix

2553015Maïs

2890Coprah

726607Colza

354025Arachide (Brésil)

255520Arachides (Afrique)

Polyinsaturésω3

Polyinsaturésω6

MonoinsaturésSaturésAcides gras

34

Catégorie 3: les corps gras ajoutésexemple de l’huile d’olive

• % élevé (65-80%) d’acide oléique (C18:1ω9)

• Process de fabrication permet le maintien:– Des aromes– La présence de composés mineurs:

• Antioxydants:– Composés phénoliques– Vitamines⇒ Prévention pathologies (maladies cardiovasculaires, cancers), vieillissement

• Minéraux

Catégorie 3: les corps gras ajoutésles autres huiles

• exemple des l’huiles de graines: tournesol, maïs, colza, soja, pépins de raisin– % élevé d’AG poly-insaturés

• Acide linoléique (famille w6)• Acide linolénique (famille w3)

– Faible % d’AG saturés

• Huile de fruits oléagineux: noix, noisettes– Riches en AG poly-insaturés– Conserve un certain goût du fruit malgré le raffinage

Catégorie 3: les corps gras ajoutésles graisses d’origine animale

• Il s’agit:– Graisse de porc: saindoux– Graisse de bœuf: suif– Graisse d’oie ou de canard

• Ces graisses sont riches en AG mono-insaturés

Catégorie 4: les céréales et légumineuses

Elles sont source de glucides et de protéines,

et constituent, dans la majeure partie du globe, l’essentiel des apports en énergie et en matière protéique.

Dans las pays industrialisés, leur part tend à diminuer.

35

Catégorie 4: les céréales et légumineusesLes céréales

• Le blé– Céréale principale de notre pays– Moulu et bluté (blutage = séparation du son de la farine), il est consommé sous forme de

farine qui sert à la fabrication du pain, des pâtes et des pâtisseries– Valeur calorique: 340 Cal/100 g– Composition

• 10% d’eau• 74% de glucides (amidon)• De la cellulose (% d’autant plus faible que le blutage est poussé)• 2% de lipides• 10% de protéines (gluten, pauvre en lysine)• Minéraux: phosphore• Vitamine B1

• Le pain– Valeur calorique: 250 Cal/100 g– Composition:

• 35% d’eau• 55% de glucides• 7% de protéines• 1-2% de cellulose• NaCL

⇒ le pain complet apporte davantage de cellulose

Catégorie 4: les céréales et légumineusesLes céréales

• Biscottes et biscuits– Préparés industriellement avec une pâte enrichie en sucre et lipides– Leur valeur calorique est d’autant plus élevée que leur teneur en eau est

faible

• SemouleElle est obtenue par fragmentation de grains de blé dur

• Pâtes alimentaires– Obtenue par pétrissage sans fermentation de semoule de blé dur– Divers produits naturels peuvent être ajoutés:

• Œufs, lait…• Interdiction d’utiliser des colorants et autres substances chimiques

– Valeur calorique: 360 Cal/100 g de pâtes crues

Catégorie 4: les céréales et légumineusesLes autres céréales

• Certaines sont panifiables: seigle

• Certaines sont utilisées pour l’obtention de flocons: avoine, orge

• Certaines sont utilisées pour les crêpes: sarrasin, orge

• Certaines sont utilisées dans la malterie: orge

• Le riz– Très consommé dans le monde– Il est d’abord décortiqué (séparation de l’enveloppe fibreuse)– On utilise aussi du riz poli, ou du riz glacé (avec du talc et du glucose)

• Le maïs– Contient 5% de lipides– Contient peu de protéines (carencé en lysine et tryptophane)

• Le mil– Très consommé en Afrique, notamment

Catégorie 4: les céréales et légumineusesLes légumineuses

• Elles comprennent:– les légumes secs:

• Lentilles• Fèves• Pois• Haricots secs

– Le soja– L’arachide

• Elles contiennent peu d’eau (moins de 10%)

• Elles sont riches en protéines: 15-35% dont la composition en acides aminés est proche de celle de la viande

• Elles sont riches en fer, phosphore et vitamines du groupe B

• La valeur calorique dépend de la teneur en lipides:– Légumes secs: 330 Cal/100 g– Soja: 400 Cal/100 g– Arachides: 550 Cal/100 g

36

Catégorie 5: Légumes et fruits

• Ce groupe renferme des aliments assez différents, mais dont le point commun est une forte teneur:– en eau (80-90%)– En cellulose non digestible– En calcium et vitamines (surtout Vit. C)

• Ces propriétés peuvent être fortement modifiées par la cuisson:– Perte des vitamines et minéraux– Amélioration de la digestibilité

Catégorie 5: Légumes et fruits

• Pommes de terre– Valeur calorique: 80 Cal/100 g– Composition:

• ± 80% d’eau• 20% d’amidon• 2% de protéines• Pratiquement pas de lipides, ni de cellulose• Riche en Potassium et vitamine C (perdue si stockage et cuisson)

• Légumes frais– Valeur calorique faible: 30-40 Cal/100 g– Composition:

• Plus de 90% d’eau• 5-10% de glucides (dont 1% de cellulose)• Pas de lipides, ni de protéines (sauf: petit pois)• Riches en: Ca, K, Mg, Fe (choux)• Riches en vitamines hydrosolubles, carotène• Riches en substances anti-oxydantes (polyphénols, stérols végétaux)

Catégorie 5: Légumes et fruits• Champignons

– Faible valeur caloriques: 10-15 Cal/100 g– Composition:

• 96% d’eau• 2-3% de glucides• Faibles traces de lipides• Riches en K (500 mg/100 g), Fe (15 mg/100 g)• Riches en vitamines hydrosolubles• Riches en anti-oxydants

• Fruits frais– Valeur calorique variable selon teneur en glucides

• 40-55 Cal/100 g pour agrumes, pommes, poires, fraises, prunes• 80 Cal/100 g pour raisins, cerises• 90 Cal/100 g pour bananes• 200 Cal/100 g avocats (qui contiennent de lipides)• 600-650 Cal/100 g pour les fruits secs

– Composition:• Teneur en eau: 80-95%• Teneur en glucides variable:

– Agrumes: <10%– Fruits à noyau et à pépins: 10-15%– Raisins, bananes, figues 15-20%

ce sont surtout des glucides simples (glucose, saccharose). Il y a des glucides complexes dans la banane (amidon). Il y a des fibres cellulosiques et de la pectine

• Riches en minéraux: Ca, Mg, K• Riches en vitamines hydrosolubles• Riches en anti-oxydants: polyphénols

Catégorie 6: Produits sucrés

• Ce groupe d’aliments rassemble le sucre et des aliments, qui du fait de leur saveur sucrée, sont souvent consommés en quantiténon négligeable.

• Ils sont une source importante de calories, bien que leur présence ne soit pas vraiment nécessaire à l’équilibre de la ration alimentaire.

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Catégorie 6: Produits sucrés

• Sucre de canne ou de betterave– C’est du saccharose pur– Coefficient d’assimilation élevé (100%)– Un morceau de sucre de 5g apporte 20 Cal

• Miel– Essentiellement constitué de glucose et de fructose (78%)– Pouvoir sucrant plus élevé que celui du saccharose– Apport faible en Vit. C

• Confitures– Contiennent environ 60% de sucre– 30-35% d’eau– Riches en minéraux: K, Ca, P– Valeur calorique moyenne: 270 Cal/100 g

• Confiseries– Obtenues à partir de sucre et de différents aliments (lait, miel, matières grasses, céréales, fruits,…)– Diverses substances pour les rendre attrayantes (cf. réglementation)– Composition moyenne: 90% de sucre, 10% d’eau– Valeur caloriques moyenne: 360 Cal/100 g

• Chocolat– Obtenu en mélangeant du sucre, de la pâte de cacao, éventuellement du lait– Valeur calorique moyenne: 500 Cal/100 g– Composition:

• Lipides (en majorité saturés)• Glucides (saccharose)• Protéines (jusqu’à 6%)• Minéraux: Ca, Mg et des vitamines

Catégorie 7: les boissons

• Sa composition en sels minéraux est très variable, et peut atteindre jusqu’à 0,5 g/L

• Les minéraux dissous peuvent être: Na, K, Mg, S, Fe, Cl, I, Si

• Plusieurs décrets et arrêtés précisent les qualités nécessaire pour qu’une eau soit potable

• Des critères microbiologiques, chimiques, physiques et organoleptiques sont pris en compte.

• 3 catégories d’eau en bouteille:– Les « eaux de table »: sans propriétés thérapeutiques– Les « eaux minérales »: propriétés thérapeutiques, provenant d’une source dont l’exploitation est autorisée

par décision ministérielle– Les « eaux de source »: eaux convenable pour l’alimentation humaine, dont la source est exploitable par

décision préfectorale

L’eau

Catégorie 7: les boissonsexemple de teneur en minéraux

67,595,55864Volvic

1,67211591134421369Vittel Hépar

30662023663402Vittel Grande Source

182280113121301,6794,282Vichy Saint-Yorre

14125496107,51,3293,385Vichy Célestins

35733-18180573Vals

51311403,5114347Perrier

32-782415357Evian

1,130114516688347Contrexéville

385519490171901,350Badoit

Sulfate(mg/ml)

Chlorure(mg/ml)

Ca(mg/ml)

Mg(mg/ml)

K(mg/ml)

Na(mg/ml)

Bicarbo-nate

(mg/ml)

Catégorie 7: les boissons

• Boissons sucrées– Très utilisées surtout enfants, adolescents:

Limonade, cola, soda, jus de fruits sucré– Source importante de calories (sucres simples)

Leur consommation contribue au développement de l’obésité et de l’insulinorésistance

• Café– Très utilisé pour ses qualités stimulantes– Contient de la caféine (50 mg / tasse)– Contient des minéraux: Ca, K, Mg, Na– Contient de la vitamine PP

Le café peut être responsable d’insomnies, de tachycardie, d’anorexie

• Thé– Boisson stimulante la plus utilisée dans le monde– Contient de la théine (alcaloïde voisin de la caféine)– Contient des tanins, du F, des vitamines B, K, PP

Comme pour le café son abus peut entrainer des insomnies, de l’anorexie et perturber l’absorption du Fe

38

Catégorie 7: les boissonsLe vin

• Ses qualités organoleptiques et digestives sont dues àla présence de multiples constituants:– Acides organiques– Composés aromatiques– Tanins– Minéraux– Anti-oxydant de type polyphénols– Vitamine du groupe B

Les propriétés digestives sont dues à son acidité (pH 2-2,5)

• Valeur énergétique:– Dépend du d° d’alcoolémie (1g d’alcool fournit 7 Cal pour la

thermogenèse)– 1 L de vin à 12° apporte 670 Cal

Catégorie 7: les boissonsLa bière

• Fabriquée à partir d’orge fermentée

• Contient des glucides

• Contient des vitamines du groupe B

• Sa teneur en alcool varie de 2 à 10 %

• Une bière à 5° fournit 400 Cal/L

Catégorie 7: les boissonsautres boissons alcoolisées

1000 / 150040 / 70120 / 17015 / 22Vins de liqueur

2240032040Whisky

240010 / 3733542Pastis pur

60 / 3401 / 608 / 481 / 6Cidre

250 / 45050 / 10081Bière sans alcool

250 / 570306 / 642 /8Bière

560 / 106015 / 7072 / 1129 / 14Vin blanc sucré

500 / 780Traces72 / 1129 / 14Vin rouge/blanc sec

Cal / Lg glucide / Lg alcool / L% alcool

Cours de Nutrition L2

Utilisation des nutrimentsVoies métaboliques

39

Sources d’énergie

• L’énergie provient de l’utilisation des nutriments

• Les réactions d’oxydoréduction représentent la seule source d’énergie utilisable

• Types de réactions:– Premier groupe = transformer les aliments en nutriments:

• Protéines → acides aminés• Polysaccharides → glucides simples• Lipides → acides gras + glycérol

– Second groupe = convertir les nutriments en un intermédiaire commun: l’acétyl-CoA

• Glycolyse• β-oxydation• Catabolisme des acides aminés

• Dans la mitochondrie l’acétyl-CoA est oxydé en CO2 + H (H2O)• L’énergie est transférée sur des transporteurs spécifiques :

– NAD+ → NADH– FAD → FADH2

Métabolisme cellulaireProtéines

↓Acides aminés

Polysaccharides↓

Glucides simples

graisses↓

Acides gras et glycérol

glucose

pyruvate

ATP

NADH

Acétyl-CoA

Cycle Krebs

NADH

H2O

Phospho-rylation

oxydative

ATPATP

ATPATP

Produits de déchets

NH3

glycolyse

CO2

Production d’ATP (1)

• Globalement, chez l’Homme l’ATP est produit par voie oxydative

• Calcul de la quantité d’ATP formé pour chaque type de substrat oxydé:– Glucose : 38 mol.mol-1– Acide palmitique: 129 mol.mol-1– Protéine standard: 450 mol.mol-1

L’ATP est produit à partir de l’oxydation complète des différents nutriments:

• glucose•C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H20 + 697 Kal.mol-1

•Acide palmitique•C16H32O2 + 23O2 → 16 CO2 + 16 H2O + 2480 Kal.mol-1

•Protéine standard•C100H159032N26S0,7 + 135,3 O2 → 87 CO2 + 53,5 H20 + 13 CO2(NH2)2 + 0,7 SO3 + 10619 Kal.mol-1

• La production d’ATP extra-mitochondriale est mineure (5%), mais rôle important

• Production d’ATP extra-mitochondriale lactique:– Métabolisme énergétique anaérobie lactique = glycolyse– Tissus très peu vascularisés– Tissus transitoirement en hypoxie:

• Muscle en phase initiale de mouvement• Muscle en cours d’exercice intense

– Devenir du lactate:• Oxydé en pyruvate• Gluconéogenèse• Cycle de Krebs• Excrété

• Production d’ATP extra-mitochondriale alactique:– Voie de l’adénylate kinase (myokinase du muscle) : ADP + ADP → ATP + AMP– La phosphocréatine (PCr) : PCr + ADP → Cr + ATP

• Permet d’amortir les variations brutales de la concentration d’ATP• Implication PCr/Cr dans le couplage de nombreuses réactions enzymatiques• Facilitation du transport transmembranaire de l’ADP et de l’ATP

Production d’ATP (2)

40

Utilisation de l’ATP

• Transport:– Chez l’Homme, l’ensemble des phénomènes de transport représente

30-40% de l’énergie produite– Transports ATP dépendants:

• Transport de différentes molécules• Maintien des différents potentiels de membrane• Régulation de l’osmolarité• Signaux intracellulaires

• Synthèse de molécules (coût énergétique important):• 6 ATP pour synthétiser 1 glucose à partir du lactate (gluconéogenèse)• 4 ATP par AA incorporé dans une protéine• Difficile de mesurer exactement le coût réel en ATP des synthèses in

vivo

• Contraction des myofibrilles

Cours de Nutrition L2

Utilisation des nutrimentsMaintien de la composition corporelle

• Mesure de la composition corporelle: méthodes indirectes

• MASSE GRASSE (MG)

Lipides « amorphes » (triglycérides) ≠ tissu graisseux

d = 0,90 g/ml

Muscle

Graisse de stockage

Os

Autres

43%

14%

15%

25%

Graisseessentielle3%

36%

15%

12%

25%

12%

• MASSE MAIGRE (MM)

Hétérogène: eau, protéines, masse calcique…

d = 1,10 g/ml

Contient les éléments vitaux

P = MM + MG

• Densité/Nature • L’indice de Quetelet (1871), index de masse corporelle (IMC) ou Body Mass Index (BMI)

BMI = Poids / Taille 2

Filles Garçons

Méthodes de mesures classiques

• Variabilité âge/sexe

• Adulte:18 - 25

41

Rapport des circonférences Taille/ HancheWaist-to-Hip Ratio (WHR)

Estimation de la distribution abdominale des graisses (< 0,80) risque cardiovasculaire

Méthode des plis cutanés

• Epaisseur cutanée avec un “compas” (10g/mm2 )

• Points précis (ex: plis bicipal, tricipal, supra-iliaque, sousscapullaire)Densité corporelle = c - m x log(Σ 4 plis)

c, m: coefficients

Calcul du %MG (formule de SIRI)

• Sportifs: 7 plis + circonférences

• Enfants: formulesadaptées/âge

La Densitométrie hydrostatique

• «pesée hydrostatique»: pesée successive dans l’eau et dans l’air

d : densité corporelle; M : masse en Kg; V : volume en litre; VR = volume résiduel pulmonaire; VGI volume des gaz du tractusdigestif; Fg: Fraction graisse (%)

• Densité du corps (principe d’Archimède) d = m/v

d = Mair / ((Mair-Meau)/deau) - (Vr - VGI) Fg = (495/d) - 450

Le comptage du potassium 40

La mesure de l’eau corporelle

• Taux strictement constant de 0,012% du potassium total• Isotope radioactif naturel dans le corps humain

MM = Potassium total / 68,1

• Isotopes stables comme le deutérium (eau lourde) ou l’oxygène18

MM = Veau / 0,732

Ces méthodes anciennes ne permettent de déterminer que 2 (voir 3) compartiments: MG, MM, (eau extracellulaire)

42

Méthodes récentes

ProtéinesMinéraux

Eau intra-cellulaire

Eau extra-cellulaire

Graisse10-30%6%

16%

37%

25%

MM

MG

Les glucides sont quantitativement peu importants (<1%)

Masse corporelle

Masse Grasse MM

Eau extra -cellulaire Eau intra-

cellulaireMasse

protéique

Masse calcique

5 compartiments

l’impédancemètrie bioélectrique

5KHz 500KHzBasse Fc

Volume d ’eau extra-cellulaire

résistance extracellulaire

Haute Fc

Volume d ’eau total

Résistance intra et extra-cellulaire

MM et MG (calcul)

• Le corps humain contient 60 à 65% d’eau • Le milieu intérieur est conducteur d’électricité• Technique basée sur la résistance électrique

•L’absorption biphotonique(DEXA ou DPA)

• rayons X :atténuation du faisceau/composition de la matière.

3 trois composants : la masse calcique, MM, MG

4. Méthodes de mesure de la masse musculaire

Créatine Créatinine: 1g ⇒ 20 kg muscle

3 Methylhistidine

Muscle

• Résonance Magnétique Nucléaire, Faisceau de neutron

3 Methylhistidine

(AA protéine myofibrillaire)

Débit urinaire (24h)

Variations de la composition corporelle

Masse maigre

Masse grasse

• sexe / âge

43

Variations en fonction: sexe sédentarité Composition corporelle et activité métabolique

Masse grasse : réserve énergétique et matière protectrice Masse maigre : noyau vital, poste essentiel de la dépense énergétique.

Pour juger du niveau métabolique, on rapporte en général la dépense énergétique de repos au kilogramme de masse maigre.

La dépense normale est approximativement de 30 Kcal/24h/kg de MM chez le sujet sain.

Cours de Nutrition L2

Dépense énergétique

Compartiments de la dépense énergétique

• Dépense énergétique de repos (DER)– DER = énergie dépensée au repos:

• 8-12 h après ingestion du dernier aliment• Environnement neutre (pas de stress) ; aucun mouvement• Température 20-22°C

– DER représentative du métabolisme de base et de la régulation homothermique

• Effet thermique des aliments (ETA)– ETA désigne l’augmentation de la dépense énergétique survenant dans les

heures qui suivent l’ingestion d’un repas

– ETA inclut:• Énergie d’absorption• Énergie de transport• Énergie nécessaire au stockage des nutriments• Énergie de la synthèse des composés glucidiques, lipidiques et protéiques

• Effet thermique de l’exercice (ETE)– ETE désigne l’augmentation de la DER pendant et après l’exercice

44

Métabolisme basal, thermogenèse, activité physique

Les 3 composantes de la dépense énergétique

Effet thermogéniquede l’activité15% - 30%

Métabolisme de base

60% - 75%

Effet thermogénique de l’alimentation environ 10%

Dép

ense

éne

rgét

ique

en

24 h

(kca

l)

0

500

1000

1500

2000

2500

Principaux facteurs affectant la dépense énergétique de l’homme

Métabolisme basal

Thermogenèse

Activité physique

Facteurs intrinsèques

Masse des tissus maigresAge, sexe

Hormones thyroïdiennes

Etat nutritionnelActivité du système nerveux

sympathique

Masse musculaireRendement des muscles

VO2 maximale

Facteurs extrinsèques

Prise alimentaireIngestion de substances

thermogéniquesStress, exposition au froid

Durée et intensité des exercices musculaires

Métabolisme basal (MB)

Dépense d’énergie au repos: quantité minimale d’énergie pour assurer les fonctions vitales de l’organisme

• Position allongée, après 8h de sommeil, 12 h de jeûneExemple: Un homme de 70 Kg consomme 0,3 l O2.min-1

= 0,3 x 60 = 18 l O2.h-1

= 18 x 24 = 432 l O2.j-1 → Soit en kcal. j-1 ?

* Sachant qu’au repos, le corps consomme à la fois des sucres et des graisses (Qr = 0,8), l’équivalent calorique est de 4,80 kcal. l-1 O2 consommé

* Dépense énergétique journalière = DEJ432 l O2.j-1 x 4,80 kcal. l-1 O2 = 2074 kcal. j-1

→ 1200 < MB < 2400 kcal.j-11800 < DEJ < 3000 kcal et jusqu’à 10 000 kcal (athlète)

Facteurs influençant le MB

• Activité métabolique: en relation avec la MM► si MM alors MB► A poids identique: MB femme < MB homme

• Surface corporelleSurface corporelle donc pertes de chaleur par la peau, MB pour maintenir la t° corporelle constante

• Age: MB avec l’âge

• Température corporelle: MB quand la t° corporelle• Stress : MB • Hormones : MB

45

Thermogenèse postprandiale

• Mise en réserve des nutriments

• Substances thermogéniques

Glucose glycogèneStockage des lipides alimentaires tissu adipeuxIngestion des protéines

Caféine, nicotine Système Nerveux (SN) sympathiqueet de la médullosurrénale

Exercice musculaire

• Composante la plus variable• Dépend du comportement des sujets, de leur

mode de vie, activité professionnelle

L’organisme s’adapte à toute variation d’apport calorique en ajustant l’une ou l’autre des 3 composantes de la dépense énergétique

Contribution des différents organes en % DE basale globale

Homme Femme Enfant(30 ans) (30 ans) (6 mois)

Foie 21 21 14Cerveau 20 21 44Cœur 9 8 4Reins 8 9 6Muscles 22 16 6Tissu adipeux 4 6 2Divers 16 19 24(os, peau..)Total 100 100 100

Consommation d’oxygène des différents organes: ● différence artério-veineuse des concentrations d’oxygène● débit sanguin de l’organe

d(O2 - O2 )

[O2] [O2]

Mesure directe des variations de températures(air insufflé dans l’enceinte étanche, échanges de chaleur entre les parois et un circuit d’eau)

Calcul de la dépense énergétique: Calorimétrie directe

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Calcul de la dépense énergétique: Calorimétrie indirecte

La chaleur libérée par les processus métaboliques peut être calculée à partir des échanges gazeux (consommation O2 et production de CO2 totale)

La libération d’énergie est couplée à la consommation d’oxygène

O2 CO2ATP

Quotient respiratoire, QR

• Combustion d’un glucide: glucoseC6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATPQR = VCO2 / VO2 = 6 CO2 / 6 O2 = 1

• Oxydation d’un lipide: acide palmitique (16:0)C16H32O2 + 23 O2 16 CO2 + 16 H2O + 129 ATPQR = VCO2 / VO2 = 16 / 23 = 0,70

Equivalence calorique du QR EnergieQR = 1 (100% glucides) 5,05 kcal. L-1 d’O2QR = 0,70 (100% lipides) 4,69 kcal. L-1 d’O2

Exemple QR = 1Consommation O2 = 2 l.min-1, E produite = 10,1 kcal. min-1

Facteurs de variabilité de la dépense énergétique

• AgeCroissance, activité physique

• Variabilité interindividuelle (masse maigre)

• Conditions extrêmes– Jeûne prolongé métabolisme basal

masse de tissus maigres dépense énergétique basale par kg de masse maigre

= « épargne énergétique »– Surcharge chronique alimentaire

masse de tissus maigresthermogenèse postprandialecoût énergétique de la locomotion ( poids corporel)

Cours de Nutrition L2

Besoins nutritionnels

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Évaluation du besoin énergétique

• Les besoins énergétiques d’un individu correspondent à la valeur de l’apport énergétique alimentaire qui équilibre la dépense d’énergie chez un sujet dont la corpulence, la composition de la masse corporelle et le degré d’activité physique sont compatibles avec le maintien durable d’une bonne santé et permettent l’exercice de l’activité physique économiquement nécessaire et socialement souhaitable (OMS 1986)

• Besoins énergétiques déterminés sur la base d’enquêtes épidémiologiques– OMS: Organisation Mondiale de la Santé– FAO: Food and Agriculture Organisation (de l’OMS)– CNERNA-CNRS: Centre National de coordination des Études et Recherches sur la

Nutrition et l’Alimentation– AFSSA: Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments

• Tache essentielle de ces groupes d’experts internationaux: fournir aux institutions des outils permettant de juger de la suffisance, de l’appauvrissement des apports alimentaires et de fixer des objectifs de la politique en matière de nutrition et d’alimentation

Détermination du besoin énergétique (1)

• Le besoin énergétique (BE) est exprimé en multiple du métabolisme de base (MB)

heures kcalth kJAu lit à 1,0 MB 8 560 2340Activité professionnelle à 1,7 MB 6 710 2970Activités discrétionnaires:-activité socialement souhaitables et tâches ménagères à 3,0 MB 2 420 1760-Entretien cardiovasculaire et musculaires à 6,0 MB 0,5 140 580Pour le temps restant, BE estimé à 1,4 MB 7,5 750 3140

_____ _____2580 10780

Résultat: BE = 1,54 MB25 ans; 1,72 m; IMC 22; MB = 70 kcal (290 kJ) par heure; employé de bureau: activité légère

Méthode proposée par l’AFSSA: en fonction du niveau d’activité physique moyen (NAP)

Détermination du besoin énergétique (2)

Catégorie NAP moyen Activités1 1 sommeil, repos en position allongée2 1,5 activité en position assise: repas, couture, usage du micro-ordinateur, …3 2,2 activité légère en position debout: toilette, achats, vente, …4 3 activité modérée: industrie de production (agroalimentaire), menuiserie, …5 3,5 activité plus élevée: travaux du batiment, jardinage, marche, …6 5 activité intense: terrassement, sport, …

Il faut ensuite déterminer la durée des activités sur une journée à partir des activité de la semaine: on obtient alors le NAP moyen

sujets travail assis travail assis travail debout activitéimpotents sans déplacements avec petits déplacements physique intense

(activité usuelle)Homme 1,2 1,4 1,6 1,8 2Femme 1,2 1,4 1,6 1,8 1,9

BE = NAP x MB (MJ)

Les apports énergétiques conseillés

26003400Personne ayant une activité physique particulièrement importante (plusieurs heures, chaque jour)

4

24003080Personne ayant une activité physique importante3

19002700Personne ayant une activité usuelle en France2

1900 kCal2400 kCalPersonne ayant une activité physique réduite1

AEC FemmeAEC HommeAdulte 20-40 ansGroupes

AFSSA, 2000

Facteurs influençant les AEC:

Âge, grossesse, allaitement,croissance, sport, …Il faut donc déterminer les apports conseillés pour chaque catégorie, groupes d’individus

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Ration alimentaire équilibrée

eau

Lipides(30-35%)

Protides(12-14%)

Glucides(50-58%)

Amidon 25-36%Oses et diholosides 19-25%Sucre et produits sucrés < 10%

Produits animaux de 1/2 à 2/3 des apports

AGS < 10%AGMI > 12%AGPI 5-7%

Au moins 1L/4,2 MJ

Une alimentation équilibrée ne peut être que variée.

Répartition de la ration alimentaire

30 ± 525 ± 535 ± 5Dîner

10 ± 515 ± 5Gouter

35 ± 535 ± 540 ± 5Déjeuné

5 ± 55 ± 5Matinée

20 ± 520 ± 525 ± 5Petit déjeuné

adolescentsEnfantsAdultesCollation% de l’AETRepas

Bateau alimentaire de référence

Graisses animales

Graisses végétales

ViandesPoissons

Produits laitiers

Sucres simples

FéculentsLégumes

Fruits

Eau

En France: 6 grands groupes de consommateurs

Bateau référence

Gros mangeursmonotones

Petits mangeursdiversifiés

Petits mangeurs pressés

Gros mangeursdiversifiés

Jeunes mangeursMangeurs standards