Les oligo-éléments PDF - Biochimie & Santé

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Batna 2 Faculté de médecine de Batna Département de médecine Module Biochimie: 2ème année médecine Les oligo-élément DR. Sel...

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Batna 2 Faculté de médecine de Batna Département de médecine Module Biochimie: 2ème année médecine Les oligo-élément DR. Selmi dounia L'organisme apparaît comme une sorte d'oligarchie dans laquelle d'énormes masses d'éléments passifs sont dominées par un petit nombre d'éléments catalyseurs. Gabriel Bertrand Une histoire fascinante l'utilisation empirique des oligo-éléments à travers l'histoire, soulignant des pratiques anciennes qui, sans connaître le terme "oligo-élément", exploitaient déjà leurs propriétés.  Antiquité : où diverses civilisations les employaient de manière empirique L'utilisation de récipients en argent pour conserver l'eau potable plus longtemps est un exemple pertinent. Les Romains utilisaient le soufre pour traiter les dermatoses. Les Égyptiens appliquaient du zinc sur les plaies pour favoriser la cicatrisation  Moyen Âge Basile Valentin et l'iode : Au Moyen Âge, Basile Valentin aurait utilisé 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.  Renaissance Le médecin et alchimiste suisse Paracelse a répertorié l'utilisation de sept métaux en thérapie: argent, cuivre, étain, fer, mercure, or et plomb. L'histoire des oligo-éléments a pris un tournant décisif : le mystère sur les oligo-éléments se lève peu à peu. Alors qu'il travaillait à l'Institut Pasteur, Bertrand a démontré en 1894 l'existence de traces de minéraux et leur rôle crucial en tant que biocatalyseurs dans les organismes vivants (animaux et végétaux). Il a nommé ces substances « oligo-éléments >> (du grec > signifiant >) pour souligner leur présence en quantités infimes. Contrairement à l'opinion de l'époque qui considérait ces éléments comme des impuretés, Bertrand a a non seulement découvert les oligo-éléments, mais il a aussi révolutionné notre compréhension de leur importance biologique. 1 Définition DES Oligo-elements Ce sont des éléments chimiques dont la présence en faible quantité (concentration inférieure à 1 mg/kg de poids corporel) est nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme. Ces oligo-éléments sont dangereux et toxiques quand ils sont présents à des taux trop élevés.  Quels sont les oligo elements dans le corps humaine L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) reconnaît 15 oligo-éléments essentiels à la vie. Ces oligo-éléments incluent : Fer, Cuivre, et lode. Ils se poursuivent avec Zinc, Fluor, et Cobalt. Manganèse, Molybdène, Sélénium viennent également s'ajouter à cette liste. Enfin, Chrome, Vanadium, Étain, Lithium, Nickel et Silicium complètent cette classification. Le paradoxe des oligo element  Essentilalité des oligo element Les oligo-éléments essentiels sont ceux qui satisfont aux critères établis par Cotzias : Être présents dans les tissus vivants à une concentration relativement constante; Provoquer, par leur retrait de l'organisme, des anomalies structurelles et physiologiques similaires dans plusieurs espèces; Prévenir ou guérir ces troubles par l'apport exclusif de l'élément en questio Ainsi, on distingue deux groupes Les oligo-éléments dits essentiels Les oligo-éléments essentiels à risque de carence : lode, Fer, Cuivre, Zinc, Sélénium, Chrome, Molybdène, (Fluor*). Les oligo-éléments dits non essentiels Les oligo-éléments essentiels à faible risque de carence: Manganèse, Silicium, Vanadium, Nickel, Étain, (Cobalt*).  Toxicité des oligo element "c'est la dose qui fait le poison Même les éléments essentiels peuvent devenir toxiques si leur concentration dans l'organisme dépasse un certain seuil. Interactions: Les oligo-éléments peuvent interagir entre eux, créant des déséquilibres. Par exemple, un excès de zinc peut entraîner une carence en cuivre. Vulnérabilité individuelle: La sensibilité à la toxicité des oligo-éléments peut varier d'une personne à l'autre en fonction de facteurs génétiques, de l'état de santé et de l'âge. Fonction biologique Les rôles fondamentaux des oligo-éléments dans l'organisme Les oligo-éléments sont indispensables au bon fonctionnement de notre organisme, qui ne les synthétise pas. Ils agissent sur: 2  La liaison aux protéines Il s'agit d'un phénomène fondamental car à de rares exceptions, les métaux n'apparaissent jamais à l'état d'ions libres dans l'organisme ex: Zn, fer, Cu...qui se lient le plus souvent avec l'albumine, mais aussi avec d'autres protéines spécifiques de l'oligoélément considéré.  Cofacteurs d'enzymes: Un cofacteur enzymatique est une molécule non protéique qui se lie à une enzyme pour lui permettre de fonctionner correctement. Les oligo-éléments sont souvent des cofacteurs indispensables. Ils peuvent : - Soit par intégration dans la structure moléculaire de l'enzyme donnant une métallo-enzymes. Les liaisons avec l'enzyme sont fortes et stables. Participer directement à la réaction: Certains oligo-éléments peuvent transporter des électrons ou des atomes lors de la réaction enzymatique. Le cuivre est un oligo-élément essentiel qui joue un rôle crucial dans le fonctionnement de la cytochrome c oxydase.  Action hormonale oligo-éléments peuvent intervenir directement dans le signal hormonal, soit en participant à la structure moléculaire de l'hormone (comme l'iode et les hormones thyroïdiennes) ou à sa conformation spatiale (comme le zinc et l'insuline), ou encore en agissant au niveau du récepteur hormonal.Ils peuvent alors faciliter ou au contraire inhiber la reconnaissance de l'hormone par son récepteur.  Défense de l'organisme Principalement dans la lutte contre les radicaux libres de l'oxygène. Des systèmes enzymatiques antiradicalaires comprenant les superoxydes dismutases SOD à cuivre et zinc, ou à manganèse, les catalases, les glutathions peroxydases sélénodépendantes. Toutes ces enzymes utilisent des cofacteurs oligoéléments, cuivre, zinc, manganèse, sélénium qui sont donc appelés oligo-éléments antioxydants.  Structure de vitamines: Certains oligo-éléments entrent dans la structure des vitamines C'est le cas du cobalt complexé au sein du cycle corrinique de la vitamine B 12  Rôle structural: Bien qu'étant présents à l'état de trace, ils peuvent renforcer la solidité de certains tissus : Le Fluor en remplaçant un hydroxyl OH dans l'hydroxyapatite des os et des dents le Silicium en reliant les fibres de collagène à celles de mucopolysaccharides des tissus conjonctifs. Metabolisme des oligo elements  sourcue Le tableau met en évidence la diversité des sources alimentaires d'oligo- éléments. On observe que certains aliments sont particulièrement riches en un ou plusieurs oligo-éléments, tandis que d'autres contribuent à l'apport global de manière plus générale. Une alimentation variée est donc essentielle pour besoins de l'organisme. 3  Absorbtion Dans l'alimentation, un oligo-élément se présente s/f: libre: ionisé ou non Lié à de petites molécules ± solubles Lié à des protéines spécifiques ou non spécifiques. Processus de résorption s'effectue selon les formes chimiques OE Simple diffusion: Passive selon un gradient de concentration Transport passif: Transporteurs transmembranaires, (± spécifiques) Transport actif: Contre un gradient de concentration par des pompes ioniques avec consommation d'ATP  Transport Les OE sont rarement présents sous forme ionique dans le sang Ils vont être liés à différents transporteurs qui vont les capter après leur résorption et les véhiculer jusqu' à leur site d'action ou de stockage. Ces transporteurs peuvent être : Des protéines non spécifiques Des petites molécules, acides aminés ou vitamines. Des protéines de transports spécifiques : Transferrine (Fer), la transcobalamine (Cobalt), Céruléoplasmine (Cuivre)...  Utilisation tissulaire Système nerveux Le cuivre est essentiel à la myélinisation des neurones, tandis que le zinc est impliqué dans la neurotransmission. le Système osseux Le calcium et le phosphore sont les principaux constituants des os, mais le magnésium et le fluor jouent également un rôle important dans leur minéralisation. le Système immunitaire Le zinc et le sélénium sont essentiels au bon fonctionnement du système immunitaire. 4 Le Système cardiovasculaire Le fer est nécessaire à la synthèse de l'hémoglobine, tandis que le sélénium contribue à protéger le cœur contre les maladies cardiovasculaires.  Stockage Pour assurer un fonctionnement optimal, l'organisme a développé des mécanismes de stockage de ces éléments essentiels. Foie +++, rein++, tissu osseux+, intestin+ Ce stockage est assuré par : des protéines spécifiques (comme la ferritine pour le fer) Ou non spécifiques (comme les métallothionéines) capables de fixer différents métaux (cuivre, zinc, manganèse, etc.) grâce à leur structure riche en cystéine. Les protéines de stockage jouent un rôle crucial dans la régulation de la concentration des oligo- éléments dans l'organisme, en libérant les métaux stockés lorsque les besoins en sont accrus.  L'excrétion L'excrétion des oligo-éléments est un processus physiologique crucial qui permet de maintenir l'homéostasie minérale, c'est-à-dire un équilibre stable de ces éléments dans l'organisme. Foie: bile (essentiellement): Cu, Fe, Mn, Ni; Rein: urines (majoritairement): Cr, Co, se, Mo, I et F; Sueur (possible): Cr, Cu, Fe, Se et Zn. Dosage des oligo élement Technique de référence pour le dosage des oligo-éléments: Spectroscopie d'absorption atomique Pathologie lié aux oligo élément Les oligo-éléments, bien que présents en infimes quantités dans notre organisme, jouent un rôle crucial dans de nombreux processus biologiques. Un déséquilibre dans leur concentration, qu'il s'agisse d'une carence ou d'un excès, peut entraîner diverses pathologies.  Carences en oligo-éléments Une carence en oligo-éléments peut survenir en raison d'un apport insuffisant par l'alimentation, de troubles de l'absorption intestinale ou de maladies chroniques. Les conséquences d'une carence peuvent être variées et touchent parfois plusieurs organes.  Excès d'oligo-éléments Un excès d'oligo-éléments, bien que moins fréquent que les carences, peut également être à l'origine de troubles. Cet excès peut être dû à une exposition professionnelle, à une pollution environnementale ou à une supplémentation excessive. Une erreur héréditaire (mutation génétique) touchant un gène codant pour une protéine du métabolisme de l'oligoélément régie une pathologie dont la gravité est en fonction du rôle biologique de la protéine mutée ex: une mutation qui touche la protéine ATP7B donne la maladie de Wilson 5