Oligo-éléments et leur importance biologique

Les oligo-éléments: Une Introduction

• L'organisme est une oligarchie où de grandes quantités d'éléments passifs sont contrôlées par un petit nombre d'éléments catalyseurs.
• Les pratiques anciennes utilisaient empiriquement les oligo-éléments sans connaître le terme.

L'histoire des oligo-éléments

• Les civilisations anciennes employaient empiriquement les oligo-éléments.
• L'utilisation de récipients en argent dans l'antiquité permettait de conserver l'eau potable plus longtemps.
• Les Romains utilisaient le soufre pour traiter les dermatoses.
• Les Égyptiens appliquaient du zinc sur les plaies pour favoriser la cicatrisation.
• Au Moyen Âge, Basile Valentin utilisait l'iode pour traiter le goitre, une hypertrophie de la glande thyroïde souvent causée par une carence en iode.
• L'iode est un composant essentiel des hormones thyroïdiennes.
• Paracelse, médecin et alchimiste suisse, a répertorié l'utilisation de sept métaux en thérapie : argent, cuivre, étain, fer, mercure, or et plomb.
• En 1894, Bertrand a démontré l'existence de traces de minéraux et leur rôle crucial en tant que biocatalyseurs dans les organismes vivants à l'Institut Pasteur.
• Bertrand a nommé ces substances "oligo-éléments" (du grec "oligos", signifiant "petit" ou "peu abondant"), soulignant leur présence en quantités infimes.
• Contrairement à l'opinion de l'époque, Bertrand a non seulement découvert les oligo-éléments, mais a aussi révolutionné notre compréhension de leur importance biologique.

Définition et importance des oligo-éléments

• Les oligo-éléments sont des éléments chimiques nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme en faible quantité (moins de 1 mg/kg de poids corporel).
• Ils peuvent être dangereux et toxiques à des taux trop élevés.
• L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) reconnaît 15 oligo-éléments essentiels à la vie, notamment le fer, le cuivre et l'iode.
• D'autres incluent le zinc, le fluor, le cobalt, le manganèse, le molybdène et le sélénium.
• Le chrome, le vanadium, l'étain, le lithium, le nickel et le silicium complètent cette classification.

Essentiel pour les oligo-éléments.

• Les oligo-éléments essentiels satisfont aux critères établis par Cotzias.
• Ils doivent être présents dans les tissus vivants à une concentration relativement constante.
• Leur retrait de l'organisme doit provoquer des anomalies structurelles et physiologiques similaires dans plusieurs espèces.
• L'apport exclusif de l'élément doit prévenir ou guérir ces troubles.
• Les oligo-éléments essentiels à risque de carence comprennent l'iode, le fer, le cuivre, le zinc, le sélénium, le chrome, le molybdène et le fluor.
• Les oligo-éléments essentiels à faible risque de carence comprennent le manganèse, le silicium, le vanadium, le nickel, l'étain et le cobalt.

Toxicité et paradoxe des oligo-éléments

• Même les éléments essentiels peuvent devenir toxiques si leur concentration dépasse un certain seuil.
• Les oligo-éléments peuvent interagir entre eux, créant des déséquilibres, comme un excès de zinc entraînant une carence en cuivre.
• La sensibilité à la toxicité des oligo-éléments varie en fonction de facteurs génétiques, de l'état de santé et de l'âge.

Fonctions biologiques des oligo-éléments

• Les oligo-éléments sont indispensables au bon fonctionnement de l'organisme, qui ne les synthétise pas.
• Ils se lient aux protéines, un phénomène fondamental car les métaux n'apparaissent jamais à l'état d'ions libres, se liant souvent à l'albumine ou à d'autres protéines spécifiques.
• Ils agissent comme cofacteurs d'enzymes : les oligo-éléments sont souvent des cofacteurs indispensables, soit en s'intégrant dans la structure moléculaire de l'enzyme, soit en participant directement à la réaction.
• Le cuivre est un oligo-élément essentiel pour le fonctionnement de la cytochrome c oxydase.
• Ils ont une action hormonale, intervenant directement dans le signal hormonal en participant à la structure moléculaire de l'hormone ou en agissant au niveau du récepteur hormonal.
• Ils participent à la défense de l'organisme, principalement dans la lutte contre les radicaux libres de l'oxygène, incluant des systèmes enzymatiques antiradicalaires.
• Les cofacteurs oligoéléments utilisés par ces enzymes antioxydantes sont le cuivre, le zinc, le manganèse et le sélénium.
• Ils influencent la structure des vitamines : certains entrent dans la structure des vitamines, comme le cobalt complexé dans le cycle corrinique de la vitamine B12.
• Ils ont un rôle structural : ils peuvent renforcer la solidité de certains tissus, comme le fluor dans l'hydroxyapatite des os et des dents, ou le silicium reliant les fibres de collagène.

Métabolisme des oligo-éléments

• Le tableau met en évidence la diversité des sources alimentaires d'oligo-éléments.
• Une alimentation variée est essentielle pour les besoins de l'organisme.
• Dans l'alimentation, un oligo-élément peut être libre (ionisé ou non), lié à de petites molécules solubles, ou lié à des protéines.
• L'absorption s'effectue selon les formes chimiques, par simple diffusion, transport passif, ou transport actif.
• Les oligo-éléments sont rarement présents sous forme ionique dans le sang et sont liés à des transporteurs spécifiques ou non, comme des protéines, des acides aminés ou des vitamines.
• Le cuivre est essentiel à la myélinisation des neurones, tandis que le zinc est impliqué dans la neurotransmission.
• Le calcium, le phosphore, le magnésium et le fluor jouent un rôle important dans la minéralisation des os.
• Le zinc et le sélénium sont essentiels au bon fonctionnement du système immunitaire.
• Le fer est nécessaire à la synthèse de l'hémoglobine, et le sélénium contribue à protéger le cœur contre les maladies cardiovasculaires.
• L'organisme stocke les oligo-éléments essentiels dans le foie, les reins, les tissus osseux et l'intestin, grâce à des protéines spécifiques ou non.
• L'excrétion des oligo-éléments est cruciale pour maintenir l'homéostasie minérale, via la bile (foie), les urines (reins) et la sueur.

Dosage et pathologies liés aux oligo-éléments

• La technique de référence pour le dosage des oligo-éléments est la spectroscopie d'absorption atomique.
• Un déséquilibre, qu'il s'agisse d'une carence ou d'un excès, peut entraîner diverses pathologies.
• Les carences peuvent survenir en raison d'un apport insuffisant, de troubles de l'absorption ou de maladies chroniques.
• Les excès, bien que moins fréquents, peuvent être dus à une exposition professionnelle, à une pollution environnementale ou à une supplémentation excessive.
• Une erreur héréditaire touchant un gène codant pour une protéine du métabolisme de l'oligoélément peut causer une pathologie, comme la maladie de Wilson due à une mutation de la protéine ATP7B.