Besoins nutritionnels Les macronutriments PDF

Besoins nutritionnels Les macronutriments V. Micard Institut Agro-Montpellier 1 UE1 dom...

Besoins nutritionnels Les macronutriments V. Micard Institut Agro-Montpellier 1 UE1 dominante 2 Aliments et bioproduits Le corps humain 2  Le corps humain Le corps humain échange Masse (croissance, turn-over, reproduction) poids x 20 bébé à lʼadulte Energie (procédés biochimiques) Avec son environnement Idéal: Equilibre : Entrées = Sorties Lʼalimentation fournit masse et énergie Äcorps humain = sa consommation 3  Composition du corps humain (%) Modèle biochimique Nutriments Homme Femme Eau 60-62 54 Protéines 17 15 Lipides 14 25 Minéraux 6 5 Glucides 1 1 Vitamines Trace Trace Dans Handbook of nutrition and Diet, B.B. Desai, M. Dekker, Inc (Ed.)2000; ch 1. 4 Raheena Begum, M.A. A Textbook of Foods, Nutrition and Dietetics, 2nd revised ed. Sterling Publishers, Pvt. Ltd, New Dehli, 1991  Le modèle physiologique Sépare le corps en différents compartiments (ensemble de composés corporels fonctionnellement liés entre eux indépendamment de leur localisation anatomique) [Poids corps-masse grasse] 40% Densité 1,1 g/ml Eau totale 20% Lipides amorphes (TG) Densité 0,9 g/ml Mesure par bio-impédancemétrie: opposition différentielle des tissus à 1 courant électrique alternatif de faible intensité Mono (eau totale) ou multifréquence (différence eau intra et extra cellulaire) 5 Evolution de la répartition de l’eau corporelle entre les compartiments hydriques = f(âge) 100 Eau totale Eau extracellulaire 80 Eau intracellulaire % du poids du corps 60 40 20 0 prématuré Nouveau-né 3 mois 1 an 15 ans Ref 13 thèse wagner 6  Variations de la composition corporelle Chez l’homme sain: Proportions os, muscles, graisse, eau = constantes Si anomalie dans la répartition Risque de pathologie ou pathologie installée Obésité, dénutrition, œdème Stock graisseux: Peuvent diminuer de 50% sans risques Sous 5% masse corporelle chez homme ou 10% femme: attention plus de réserve en énergie Au delà de la normale: obésité Masse protéique: Diminution de 50% Mortalité augmentée (diminution défenses immunitaires) 7  Le corps humain A besoin de: – 17 vitamines (surtout rôle catalyseurs ou régulateurs) – 24 minéraux – Protéines – Lipides – Glucides Quʼil trouve dans son alimentation 10 8 Aliments et nutriments 9 Aliments : mélanges complexes et élaborés de substances animales: Mammifères, volailles, poissons, œufs, lait et dérivés végétales: Fruits, légumes, céréales, légumineuses, tubercules, racines Valeur nutritive ÄNutriments Absorbables par lʼintestin Nécessaires aux structures et activités cellulaires Ä Molécules de grande taille et de structure complexe Ä Nécessitent une digestion à molécules absorbables Ä macronutriments : Prot, Lip, Glu, Certains minéraux (Apports dizaine mg ou g/j) Ä micronutriments: Minéraux, vit, (Apports : μg ou mg/jour) 10  Classification des nutriments en fonction de leur nature chimique et de leur aptitude a être absorbés sans ou après digestion préalable Nutriments Nutriments cellulaires prot digestion aa AG, glycérol, lip digestion monoacylglycérols, cholestérol glu digestion oses oses oses minéraux (sels) minéraux (sels) absorption directe vit vit eau eau Dupin et al. Alimentation et nutrition humaines, 1992, ESF (Ed.), 1533 pages Ch. Aliments et nutriments. 11  Les nutriments solides = f (rôle) Macronutiments: énergétiques et structuraux Constituants simples des lipides, glucides, protéines Métabolisés dans lʼorganisme Minéraux : structuraux et catalytiques Non métabolisés Incorporés dans structures cellulaires (membranes os) Activité hormones et surtout enzymes Vitamines : Ni source dʼénergie, ni élément de structure Réalisation des réactions chimiques cellulaires 12  Autres constituants alimentaires Fibres alimentaires Acides organiques Micro-organismes Alcool Additifs Composés nocifs ou toxiques naturellement (acide oxalique épinard & oseille: joue sur absorption Fer, Ca) contaminants (aflatoxines arachides, Pesticides, Engrais) 13  Qu'est ce qu'un nutriment indispensable? Nécessaire, structure, fonctionnement organisme Non synthétisé Nutriment conditionnellement indispensable Synthèse possible Mais Apport par alimentation nécessaire pour état physiologique satisfaisant 8 aa :trp, lys, thr, phe, meth, val, leu, Ileu (+ 1 aa nourrison (Hist)) Vitamines Liposolubles : A, D, E, K (synth très faible qté) Hydrosolubles : B, C 14  Nutriments indispensables Minéraux Macroéléments: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S, Fe (g/j) Oligoéléments : I, Mn, Cu, Zn, Co, Fl, Mo, Se, Fe (1-10 mg/j) AG Linoléique 18 = 2n-6 Linolénique 18 = 3 n-3 15 Besoins nutritionnels 16  Besoins Quantité nutriment ou énergie pour assurer: Entretien ou maintenance Fonctionnement métabolique et physiologique Activité physique Thermorégulation Besoins supplémentaires (périodes de vie particulières) Croissance Gestation Lactation 17  Besoins nets / Besoins nutritionnels Besoins nets Quantité nutriments utilisés par tissus, après lʼabsorption Constitution et maintien réserves Besoins nutritionnels Quantité nutriments ou énergie à ingérer pour couvrir les besoins nets en tenant compte de la quantité réellement absorbée (qui varie selon les individus, les nutriments, le régime alimentaire) 18  Individu-à population Car Besoins de chacun ne peuvent être déterminés par expérimentation En chaque nutriment Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail sexe, âge, état physiologique (croissance, grossesse, allaitement), activité physique, et caractéristiques spécifiques à chaque individu Groupes d’individus 19  Apports nutritionnels conseillés Mis en place en France pour repérer des carences en nutriments indispensables (1981) Il s’agit plus à présent de: Définir des niveaux d'apports pour optimiser des fonctions normales de notre organisme Et réduire le risque d'apparition de maladies à composante nutritionnelle démontrée (promotion de la santé). 20  / Besoin individuel + 130% du besoin moyen individuels 21 Apports nutritionnels conseillés / Besoin moyen Par expérimentation sur un groupe défini d’individus individu individu 22  Etablissement des besoins Expérimentations Cultures cellulaires Animaux Hommes Enquêtes nutritionnelles Approches cliniques (études de malades) Approches épidémiologiques études dʼobservation études dʼintervention 23  ANC Repères, références pour la population Chaque pays publie ses ANC Pas des normes Les atteindre: pas de problème pour groupe considéré Ne pas les atteindre; pas synonyme malnutrition ou carence (ö du risque) Applicables à tous les nutriments Limites de sécurité dans les consommations alimentaires Définies en France en 1996 par le CSHPF pour certains m* et vit Compléments alimentaires 24  A qui servent-ils? ANC servent de référence aux: responsables de santé publique responsables alimentation des collectivités chercheurs IAA 25 ANC, la nécessité d’une révision régulière ANC réévalués (1981-1992-2000) En 2007 : révision des ANC pour les protéines En 2010 : nouveaux ANC pour les acides gras En 2016: L’ANSES : réactualisation des ANC en glucides et sur la répartition énergétique entre les trois macronutriments. Intervalle de référence en glucides pour la population générale adulte L’ensemble des études montre qu’une alimentation apportant de l’ordre de 40 à 55% de l’énergie sous forme de glucides est l’intervalle d’apport optimal pour la réduction du risque de prise de poids et de troubles métaboliques, de diabète de type 2, de maladies cardiovasculaires et de certains cancers. Saisine ANSES Nov 2016 En 2021: actualisation des ANC vitamines et minéraux ☞couverture insuffisante en vitD soulignée (et en B9 pour certaines populations) 26  ANC/AJR/AQR 1. Les A.J.R. ou Apports Journaliers Recommandés - correspondent aux besoins moyens en nutriments dʼun adulte en bonne santé. - visent donc l’ensemble des adultes qqsoit sexe et âge. - sont des valeurs internationales (retrouvées sur les emballages). 2. Les A.Q.R. - sont une traduction des Recomanded Dietary Allowances (R.D.A.ou AJR). - correspondent aux besoins de la population américaine donc non applicables pour nous, Européens. 3. Les A.N.C. ou Apports Nutritionnels Conseillés - Valeurs définies par l’ANSES - Quantités nécessaires pour diminuer les risques de carences en couvrant les besoins réels en macro et micro nutriments de la population française. - Varient dʼun groupe dʼindividus à un autre car dépendent de lʼâge, du sexe, de lʼactivité physique… 27 Besoins énergétiques 28  Besoins énergétiques pour: Maintien composition cellules Renouvellement constituants cellulaires Travail certains organes au repos complet cœur, poumons, tonus vasculaire, digestion, etc Thermorégulation Croissance Travail musculaire 29  Valeur énergétique des aliments Energie brute exprimée en Joules (SI) 1 kcal = 4,185 kJ 1 kJ= 0,239 kcal Chaleur de combustion kcal/g (calorimétrie) Saccharose et lactose 16,5 kJ/g 3,95 kcal/g Amidon et cellulose 17,6 kJ/g 4,20 kcal/g Protéines 23,4 kJ/g 5,6 kcal/g Lipides 38,5-39,8 kJ/g 9,2-9,5 kcal/g Ethanol 29,7 kJ/g 7,1 kcal/g 30  Energie métabolisable = (Energie brute - Pertes fécales et urinaires) § Un aliment nʼest pas entièrement digéré et assimilé dans le tube digestif § Après résorption par lʼintestin, une certaine quantité dʼéléments est éliminée dans : ðSelles § Coefficient de digestibilité (ex= 95% quand 5% de déchets évacués) § ex: pain complet (fibres insolubles) ðUrines Protéines (mesuré par calorimètrie) 23,4 kJ/g 5,6 kcal/g Protéines (mesuré in vivo) 16,7 kJ/g 4 kcal/g 31  Energie métabolisable En tenant compte de 1) digestibilité 2) utilisation par lʼorganisme Pour un régime alimentaire type homme occidental Glucides et protéines 17 kJ/g (4 kCal/g) Lipides 38 kJ/g (9 kcal/g) Ethanol 30 kJ/g (7 kcal/g) De nombreuses études révèlent que l’alcool représente en moyenne entre 4 et 6% des apports énergétiques des régimes alimentaires occidentaux. 32  % AET 2500kcal/j 3% 5% 4% 8% 8,5% 33 thermogénèse 34  Déséquilibre du bilan énergétique Apports < Dépenses (-100Kcal/j 1 an) Perte de poids ø masse maigre (perte dʼN) (-1,3 kg maigre) ø masse grasse (-2,7 kg de gras) Dénutrition (IMC < 16,5) / Maigreur (16,5 < IMC< 18,5) Apports > Dépenses Prise de poids (100 Kcal/ jour pdt 1 an: + 4kg/an) Principalement en faveur de la masse grasse ð Surcharge pondérale ð Obésité 35  Facteurs de déséquilibre du bilan énergétique Alimentation Activité physique Facteurs génétiques Facteurs psychologiques Facteurs sociaux Facteurs culturels 36 Composantes de la dépense énergétique 37  Métabolisme de base Mesuré à jeun + de 12 h, couché, éveillé, calme psychique, thermoneutralité En éveil la dépense énergétique est > 5% / individu endormi Energie pour fonctions vitales Organes = 7% poids corporel : 60% (Dépense Energétique Journalière) 70% sujet très sédentaire 45-50% sujet très actif Facteurs de variation composition corporelle, taille des organes (% du poids corporel), activité métabolique des tissus et organes, âge, état nutritionnel, sexe, état physiologique 38  2% Muscles 40% Cerveau 17% Foie 19% Muscles Tractus 20% digestif 10% 39 ANC pour la population française, 2001, 3e édition, Tech & Doc (Page 22)  Thermogénèse alimentaire Dépenses énergétiques liées à la prise alimentaire Proportionnelles à lʼénergie ingérée 8-10% énergie ingérée (régime occidental) Coût de: absorption intestinale transformation métabolique stockage de certains nutriments Varie selon les aliments (% énergie ingérée) Glucides 5-10% Graisses 0-2% Protéines 20-30% 40  Thermorégulation 37°C - 37,5°C Deux mécanismes: Activité musculaire ö (frisson au repos et sport) Thermogénèse chimique (tissu adipeux brun; bébé; tissu à forte capacité d’oxydation des lipides) Protection au froid : ø dépenses énergétiques Habillement et Chauffage L Expositionau froid, non associée à une activité physique : ö dépenses énergétiques chez personnes démunies et SDF 41 Sujet jeune, mince, allongé et en short 42  Niveaux d'activités physiques Catégorie NAP Activités Niveau d'activité phy sique A 1 Sommeil et sieste, repos en position allongée B 1,5 En position assise: repos, TV, micro- ordinateur, jeux, vidéo, jeux de société, lecture, écriture, travail de bureau, cou ture, transports, repas etc C 2,2 En position debout: toilette, petits déplacements dans la maison, cuisine, travaux ménagers, achats, travail de laboratoire, vente, conduite d'engins etc D 3,0 Femmes: marche, jardinage, gymnastique, yoga Hommes: activités professionnelles manuelles, debout, intensité moyenne (Industrie chimique, industrie des machines-outils, menuiserie...) E 3,5 Hommes: marche, jardinage, activités professionnelles d'intensité élevée (maçonnerie, plâtrerie, réparation auto...) F 5 Sport, activités professionnelles intenses (terrassement, travaux forestiers...) NAP= Dépense énergétique journalière/Métabolisme de base = niveau activité des personnes 43 ANC pour la population française, 2001, 3e édition, Tech & Doc (Page 33) 44  NAP promo 2018-2019 Sur 43 questionnaires; Min: 15; Max: 32; Moyenne 24,65 45 Multiples du besoin en sommeil 46  Apports conseillés en énergie (Valeurs repères pour des groupes de sujets et non pour des individus) Âge Poids MJ kcal (ans) (kg) Hommes 20-40 70 inactifs 10,0 2400 Activités habituelles de la majorité de la population 11,4 2700 Activité physique importante 12,9 3080 Activité physique très importante 14,3 3400 Hommes 41-60 70 inactifs 9,4 2250 Activités habituelles de la majorité de la population 10,7 2500 Activité physique importante 12,0 2900 Activité physique très importante 14,3 3400 Femmes 20-40 60 inactives 8,0 1900 Activités habituelles de la majorité de la population 9,1 2200 Activité physique importante 10,2 2400 Activité physique très importante 10,8 2600 Femmes 41-60 60 inactives 7,4 1800 Activités habituelles de la majorité de la population 8,4 2000 Activité physique importante 9,6 2300 Activité physique très importante 10,1 2400 ANC pour la population française, 2001, 3e édition, Tech & Doc (Page 32, Tableau 5) ANSES (janvier 2017): Une actualisation des besoins énergétiques moyens : 2100 kcal / jour pour les femmes (18-59 ans) et 2600 kcal pour les hommes de 18-69 ans). 47 Rapport ANSES, Saisine 2014-SA-0234-Etude Inca 3 Juin 2017 227,3 kcal ool lc à l’a s l iée eu e sp nc 211,9 kcal ffére Di 48 49 Besoin en protéines et acides aminés Besoins azotés 50  Rôles des protéines LRôle énergétique Rôle structural (collagène, kératine) Rôle moteur (actine, myosine) Rôle transport (Hb, albumine, Ac) Enzymes (ex: digestives) Hormones Immunité (Ig, Ac) etc 51  Les protéines Présentent dans les produits animaux et végétaux 10-20% de l’apport énergétique des régimes alimentaires Rôle nutritionnel Fourniture d’acides aminés Fourniture d’azote (Fourniture d’énergie) Pour synthétiser les protéines (utilisation la + importante) et composés azotés de l’organisme Comment évaluer les besoins nutritionnels en protéines? Évaluer les besoins en N Evaluer les besoins en acides aminés indispensables ➫Cela permet d’évaluer la quantité et la qualité de l’apport alimentaire en protéines 52  Les acides aminés indispensables non synthétisés par notre organisme 53  Besoin nutritionnel en protéines Besoin en protéines assimilé chez l’adulte à: Apport minimum en protéines de bonne qualité Assurant un bilan azoté équilibré Chez des sujets à l’équilibre énergétique et avec une activité physique modérée Besoin nutritionnel moyen : 0,66 g/kg/j ANC est établi à: 0,83 g/kg/j (10% AET) (58g protéines pour 70kg); 100 g blanc de poulet = 22 g 100 g de fromage blanc = 7 g (828g fromage blanc; 263g poulet) augmenté chez certaines catégories de population 54 ANSES https://www.anses.fr/fr/content/les-protéines Mis à jour le 01/06/2016  Apports conseillés en protéines Autres populations Adulte 0,8 g/kg /j Bébé (< 6 mois) 1,2-2,6 g/kg/j Enfants (> 3 ans) et adolescents 0,8-0,9 g/kg/j Femmes enceintes et allaitantes 1,2g/kg/j Sportifs normal sauf entraînement haut niveau (cela peut monter entre 1,5 g et 2,5 g/kg/jour.) Personnes âgées 1 g/kg/j < légèrement aux quantités consommées en France par les personnes âgées! 55 ANC 2001, A. Martin, Tech & Doc  Calculer la teneur en protéines d’un aliment Déterminer sa teneur en azote (Kjeldhal) Teneur moyenne en azote des protéines : 16% Donc teneur moyenne en protéines= [azote * 6,25] En fait, le facteur de conversion dépend de la composition en acides aminés de la protéine: Lait et produits laitiers: 5,85 Viandes poisson, œufs: 5,6 Blé et légumineuses: 5,4 56  Apport en protéines pour 100 g de 30 aliments Spiruline : 57,5 g Sardines à l’huile : 24,4 g Morue salée sèche : 47,6 g Graines de lin : 23,9 g Viande de grison : 38,9 g Bœuf haché cuit : 23,8 g (moyenne) Soja : 37.8 g Saumon cuit : 23 g Escalope de porc : 36 g Amandes : 22,6 g Graines de citrouille : 35,6 g Haricots rouges secs : 22,5 g Rôti de porc : 30,5 g Seitan : 20,6 g Poitrine de poulet : 29,8 g Pois chiches : 20,5 g Escalope de dinde : 28,5 g Graines de chia : 19,5 g Lentilles corail : 27,7 g Crevettes : 19 g Thon albacore au naturel : 26,6 g Tempeh : 17,6 g Cacahuètes : 26,1 g Noix : 15,7 g Fèves sèches: 26,1 g Tofu : 14,7 g Lentilles vertes : 25,1 g Quinoa cru : 14,1 g Graines de tournesol : 25,1 g Œuf dur : 13,5 g 57 Source : https://ciqual.anses.fr  Apport de sécurité en protéines? Il n'existe pas de limite supérieure d'apport en protéines mais deux seuils sont proposés par Anses des apports entre 0,83 et 2,2 g/kg/j de protéines (soit de 10 à 27 % de l’apport énergétique) peuvent être considérés comme satisfaisants pour un individu adulte de moins de 60 ans. Entre 2,2 g.kg-1.j-1 et 3,5 g.kg-1.j-1 l'apport peut être considéré comme élevé Au-dessus de 3,5 g.kg-1.j-1 l’apport peut être considéré comme très élevé. Ces seuils ont été déterminés à partir de la capacité maximale d'adaptation de la synthèse d'urée par le foie chez l'adulte. Dans le cas des régimes occidentaux : apport protéique élevé; Apport en aa indispensables assuré 58  Mesure du besoin quantitatif: ex: Méthode du bilan azote équiibré Mesure la variation de la masse des protéines corporelles Pour l’adulte: Hyp: maintien de la masse protéique = besoins couverts Détermine: [N ingéré - N excrété] - Exprimé en g d’N/24h - On tient compte des Pertes azotées irréductibles : 54 mg/kg/j (déterminées sur des personnes soumises à un régime protéoprive 1 semaine) 59  Besoin qualitatif en protéines alimentaires Capacité à satisfaire les besoins pour la synthèse des protéines et composés azotés Dépend de: compo aa indispensable biodisponibilité vitesse de digestion effets métaboliques spécifiques de certains constituants facteurs antinutritionnels ou toxiques état physiologique individu Évaluée en comparant la composition en aa indispensables de la protéine au profil de référence en aa indispensables On calcule un Indice chimique 60  FAO/WHO/UNU D. Tomé, Choledoc, 111, Janvier-février 2009 61 Besoins en aa Adulte/Nourrisson 62  Qualité d’une protéine Considérant sa Composition en acides aminés 63  On calcule son Indice chimique IC= [aai] dans la protéine/[aai] dans la protéine de référence (pour chaque aa) IC d’une protéine est assimilé à celui de l’aa ayant la valeur la plus faible IC correspond à la capacité des protéines et des régimes à satisfaire le besoin en aa indispensables pour un apport en protéines correspondant au besoin nutritionnel moyen en protéines IC >100% : la protéine satisfait le besoin nutritionnel IC 100 : pas d’aa limitant dans la protéine considérée Si