Nutrition et Santé Métabolique (DFGSM3 – 2024/2025) PDF

DFGSM3 – 2024/2025 UE3.S5 EDN 1 - Fondamentaux Endocrinologie Diabète Nutrition Nutrition & Santé Métabolique Bioénergétique – Macr...

DFGSM3 – 2024/2025 UE3.S5 EDN 1 - Fondamentaux Endocrinologie Diabète Nutrition Nutrition & Santé Métabolique Bioénergétique – Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés Pr. Marie-Paule GONTHIER Email : [email protected] UE3.S5 – Auteur : Pr. M-P. GONTHIER – DFGSM3 – Faculté de Santé Université de La Réunion – Reproduction ou réutilisation interdites 1  Nutrition & Santé métabolique Bioénergétique - Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés INTRODUCTION Notions de Nutrition 1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale 1.B. Apports nutritionnels conseillés 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique globale 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) 2.A. Catégories d’aliments 2.B. Types de substrats énergétiques 2.B.1. Glucides 2.B.2. Lipides 2.B.3. Protéines 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas 2.C.2. Le jeûne 3. LES NUTRIMENTS NON ENERGETIQUES (MICRONUTRIMENTS) 4. LES MARQUEURS BIOCHIMIQUES UTILES EN CLINIQUE 2 CONCLUSION  INTRODUCTION NOTIONS DE NUTRITION - La nutrition comprend la science des aliments (biochimie alimentaire) et l’étude de l’impact de l’alimentation sur la santé (physiologie) - La nutrition étudie : - la nature et les propriétés des constituants alimentaires - le devenir de l’aliment dans l’organisme - l’impact de l’aliment sur la santé  La nutrition vise à préconiser des recommandations spécifiques en matière d’habitudes alimentaires et pratiques physiques, selon les besoins de l’organisme 3 Hippocrate, - 400 av J.C. « Que ton alimentation soit ta première médecine » « Quand nous pourrons donner à chacun nourriture et exercice en quantité adéquate, ni trop ni trop peu, nous aurons alors trouvé le chemin le plus sain vers la santé » 4  RÔLES DE L’ALIMENT - « Rôle nutritionnel » : apport de nutriments divers permettant de satisfaire les besoins énergétiques de l’organisme et de se maintenir en bonne santé - « Rôle mental » : plaisir de manger, saveur, bien-être - « Rôle social » : convivialité, tradition, culture 5  RECOMMANDATIONS NUTRITIONNELLES « Un régime alimentaire « idéal » doit apporter, en quantité suffisante, les nutriments indispensables à la croissance, à l’entretien et à la réparation des tissus sans apport d’énergie excessif. Une estimation raisonnable des besoins nutritionnels de l’homme et de la femme doit tenir compte des variations normales de la digestion, de l’absorption, et de l’assimilation des nutriments, ainsi que de la dépense énergétique quotidienne. Les recommandations nutritionnelles pour les hommes et les femmes qui pratiquent une activité physique doivent aussi prendre en considération les besoins énergétiques spécifiques à chaque sport et aux différents types d’entraînements. En réalité le régime alimentaire parfait n’existe pas. L’évaluation et la planification précise des apports nutritionnels doivent prendre en considération des conseils nutritionnels raisonnables ». McArdle W.D., Katch F.I, Katch V.L, Nutrition & Performances sportives, Edition de boeck, 2004, 668 pages. National Research Council, Committee on Diet and Health: Health implications for reducing chronic disease risk, Washington DC, National Academy Press, 1989. Nutrition and Your Health: Dietary Guidelines for Americans. US. Department of Agriculture, US. Department of Health and Human Services, 4th Edition, 1995, Washington DC, 20250. 6  LA PYRAMIDE ALIMENTAIRE : UN MODÈLE POUR UNE BONNE ALIMENTATION Variation et modération sont les principes-clés d’une bonne alimentation + Pratique d’une activité physique régulière - + Source : www.mangerbouger.fr 7  Nutrition & Santé métabolique Bioénergétique - Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés INTRODUCTION Notions de Nutrition 1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale 1.B. Apports nutritionnels conseillés 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique globale 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) 2.A. Catégories d’aliments 2.B. Types de substrats énergétiques 2.B.1. Glucides 2.B.2. Lipides 2.B.3. Protéines 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas 2.C.2. Le jeûne 3. LES NUTRIMENTS NON ENERGETIQUES (MICRONUTRIMENTS) 4. LES MARQUEURS BIOCHIMIQUES UTILES EN CLINIQUE 8 CONCLUSION  1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale (DET) La dépense énergétique totale (DET) d’un individu est divisée en 3 composantes : le métabolisme de base (65%) + la thermogenèse (10%) + l’exercice musculaire (25%) La DET est variable d’un individu à un autre : DET sur 24 h = DER x NAP * DER = dépense énergétique de repos = mesure du métabolisme de base (MB) calculée selon poids, taille, âge, sexe (équations de Harris et Benedict) MB (Métabolisme de base) : 103.kJ/jour P (poids) : kg T (Taille) : m A (Age) : année Rq : la femme dépense 10% d’énergie en moins que l’homme, lié aux muscles squel. * NAP : niveau d’activité physique ►valeur arbitrée à : 1,4 (activité physique dite faible ou « réduite ») 1,6 (dite moyenne ou « habituelle ») 1,8 (dite forte ou « importante » ) 2,0 (dite intense ou « très importante ») 9 1.B. Apports nutritionnels conseillés (ANC) OU Repères de consommation alimentaire Cf cours dédié : Pr. E. Nobécourt 10  Valeur énergétique des nutriments c Pour répondre aux ANC moyens de 2000-2500 kcal/j : - Apports en glucides ~ 55% - Apports en lipides ~ 30% - Apports en protéines ~ 15% 11 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique totale Métabolisme de base de différents organes (valeurs exprimées en % de la DET) Il est intéressant de relever que la majeure partie du métabolisme basal (environ 60 %) est due à la dépense énergétique d’organes tels le cerveau, le foie, le cœur et les reins, organes dont le poids global ne représente que 5 à 6 % du poids corporel On distingue d’un point de vue métabolique : - Des organes consommateurs : cerveau, muscles - Des organes de maintien/réserve : foie, tissu adipeux - Des organes excréteurs : reins, poumons 12 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique - La dépense énergétique est extrêmement variable d’une personne à l’autre. Ceci est un facteur important à prendre compte dans la définition des besoins énergétiques individuels. En effet, à cause de cette variabilité, une prescription calorique généralisée n’a pas de sens - Plusieurs facteurs influencent la dépense énergétique dont statut génétique, poids corporel (masse maigre), âge, sexe, grossesse, allaitement, ration alimentaire, activité physique * Exemple : Dépense énergétique selon l’âge - Les besoins énergétiques optimaux sont définis comme l’apport alimentaire nécessaire au maintien de la santé, à la croissance des enfants et à un niveau d’activité physique approprié - Les besoins sont d’environ : * 120 kcal/kg/j : enfant prématuré (dû au coût énergétique de la croissance) * 100 kcal/kg/j : pendant 1ère année de vie * 80 kcal/kg/j : à 10 ans * 45 kcal/kg/j : dès l’âge de 20 ans En effet, le coût énergétique de la croissance inclut 2 composantes : la valeur énergétique des tissus déjà gagnés (énergie déposée) + le coût énergétique de la synthèse des constituants des tissus nouveaux 13 * Dépense énergétique et grossesse : - La grossesse est une période d’adaptation du métabolisme énergétique : la femme va construire un organisme nouveau et mettre de l’énergie en réserve pour préparer la période d’allaitement - Ceci entraîne des modifications de la composition corporelle (dont augmentation volume de certains organes, création du placenta et augmentation de la masse grasse) - On estime les besoins énergétiques supplémentaires à 260 kcal/j pendant les 9 mois (prise de poids raisonnable de 10-12 kg) * Dépense énergétique et allaitement : - ↑ pour production de lait, changement de masse grasse et activité physique - valeur énergétique du lait = 0,61 kcal/g ; ce qui coûte 20% de kcal/j en + pour en assurer la synthèse (600 kcal/j). Généralement, la prise alimentaire ne suffisant pas à compenser, l’allaitement favorise la perte de poids après l’accouchement 14  Nutrition & Santé métabolique Bioénergétique - Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés INTRODUCTION Notions de Nutrition 1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale 1.B. Apports nutritionnels conseillés 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique globale 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) 2.A. Catégories d’aliments 2.B. Types de substrats énergétiques 2.B.1. Glucides 2.B.2. Lipides 2.B.3. Protéines 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas 2.C.2. Le jeûne 3. LES NUTRIMENTS NON ENERGETIQUES (MICRONUTRIMENTS) 4. LES MARQUEURS BIOCHIMIQUES UTILES EN CLINIQUE CONCLUSION 15 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) Pour satisfaire les ANC de 2000-2500 kcal/j chez l’adulte : - Apports sous forme de glucides ~ 55% - Apports sous forme de lipides ~ 30% - Apports sous forme de protéines ~ 15% 2.A. Catégories d’aliments Il est classique de regrouper dans une même « catégorie » les aliments qui présentent une parenté biochimique, une composition en nutriments voisine ou des modalités de production semblables Sept catégories d’aliments sont établies : viandes – poissons – œufs produits laitiers matières grasses légumes et fruits céréales et dérivés – légumineuses sucre et produits sucrés boissons 16 VIANDES – POISSONS – ŒUFS Apports nutritionnels caractérisant les aliments de ce groupe : Protéines Minéraux : fer (viande, jaune d’œuf), iode (poisson) Vitamines : groupe B ; A (foie et jaune d’œuf) Pas de calcium et pratiquement pas de vitamine C Lipides dont cholestérol (grande variabilité) 17 * variabilité : 10-30% 18 PRODUITS LAITIERS Apports nutritionnels caractérisant les aliments de ce groupe : Protéines Minéraux tels calcium, fer, magnésium Vitamines : B2 – A et D dans les produits non écrémés Apports variables en lipides (Vit B9) 19 MATIERES GRASSES Apports nutritionnels caractérisant les aliments de ce groupe : Acides gras essentiels (acide linoléique (C18 : 2 n-6), acide α-linolénique (C18 : 3 n-3) Vitamines liposolubles – D – A (rétinol) – E (alpha tocophérol) Source d’énergie importante (9 kcal/g) Aucun élément minéral LEGUMES ET FRUITS Apports nutritionnels caractérisant les aliments de ce groupe : Fibres Minéraux Vitamines : C, bêta-carotène, vitamines du groupe B Polyphénols Glucides Pas de lipide et apport de protéines négligeable 20 CEREALES ET DERIVES – LEGUMINEUSES - Les céréales les plus utilisées en France sont le blé, le riz et dans une moindre mesure le maïs, l’avoine, le seigle, le sarrasin et le manioc (tapioca) - Les légumineuses comprennent les légumes secs (lentilles, haricots, pois, pois chiches…), le soja et l’arachide Apports nutritionnels caractérisant les aliments de ce groupe : Glucides (amidon) Protéines végétales Vitamines du groupe B Pas de lipide Fibres Minéraux 21 SUCRE ET PRODUITS SUCRES D’après la réglementation UE relative à l’étiquetage et à la présentation des denrées alimentaires, la dénomination de sucre est réservé aux mono et disaccharides à l’exclusion des polyols (sucres-alcools utilisés en tant qu’édulcorants comme sorbitol, mannitol) Apport nutritionnel caractérisant les aliments de ce groupe : Glucides principalement (saccharose, glucose ou fructose) Exemple de composition : Sucre du commerce : 100% saccharose Miel : 3-6% saccharose, 35% glucose, 35% fructose Chocolat : mélange sucre et pâte de cacao : 50-65% saccharose, 20-30% lipides, 6% protéines 22 BOISSONS La composition de l’eau est extrêmement variable. La législation impose pour les eaux potables un taux maximum de minéraux de 2 g/L. Les minéraux qui peuvent être présents dans l’eau sont nombreux : calcium, magnésium, fer, sodium, potassium, fluor… Les eaux de boissons sont classées : - les eaux de distribution publique correspondant à la définition des eaux potables, - les eaux de table sont des eaux de distribution vendues en bouteille, - les eaux minérales font l’objet d’une législation particulière et ont des propriétés “favorables à la santé“ (allégation santé) 23  L’EAU - Structure chimique : H2O – dépourvue de valeur énergétique - Constituant quantitativement le plus important de l’organisme humain (55-65% du poids corporel ~ 42 L) - Quantité d’eau de l’organisme variable selon âge et sexe : * l’âge (embryon 97%, nourrisson 70%, adulte 60%, sujet âgé 45%) * la quantité de masse grasse (adiposité, 10-20% homme, 15-30% femme) - Quantité d’eau de l’organisme variable selon tissu * tissus les plus hydratés: cerveau, muscles, peau, sang * ex : muscles 72% d’eau; tissu graisseux 52% d’eau, os 22% d’eau * 62% de l’eau dans les cellules (intracellulaire) et 38% au niveau extracellulaire (plasma, lymphe, liquide extracellulaire) - Origine : boissons, aliments, métabolisme interne 24  TENEUR EN EAU DES ALIMENTS - Grande variabilité d’un aliment à l’autre Aliment Teneur en eau (% mat. sèche) * fruits et légumes frais 80-90% * jus de fruit 55% * fruits secs 26% * légumes déshydratés 4-6% * céréales 10-20% * céréales petit-déjeuner 17% * pain 35% * viandes 60-75% * fromages 40-50% * lait concentré sucré 35% * lait en poudre 2% 25  RÔLES DE L’EAU DANS L’ORGANISME Hydratation des cellules - Equilibre thermique (amortit les chocs thermiques) - Distribution des nutriments - Réactions métaboliques (hydrolyse, ionisation) - Elimination des déchets 26  LE BILAN HYDRIQUE ET SA REGULATION La perte d’eau par l’organisme est la Ambiance normale conséquente la plus grave d’une Ambiance chaude (peu ou pas d’exercice) sudation abondante. L’intensité de (exercice intense) l’activité physique, la température Entrées / jour : 2,55 L ambiante et le taux d’humidité Entrées / jour : 2,55 L déterminent la quantité d’eau perdue Aliments 1,00 L Aliments 1,00 L par la transpiration Boissons 1,20 L Boissons 1,20 L Métabolisme 0,35 L Le volume plasmatique diminue quand Métabolisme 0,35 L la transpiration entraîne une perte de Sorties / jour : 2,55 L liquide égale à 2-3% de la masse Sorties / jour : 6,30 L Urine 1,25 L corporelle contraintes pour le Urine 0,50 L Féces 0,10 L système circulatoire + à long terme Féces 0,10 L altération des capacités physiques Peau 0,85 L Peau 5,00 L Poumons 0,35 L Poumons 0,70 L Régulation : 1/ Soif : mécanisme nerveux de défense qui  l’ingestion d’eau par l’organisme 2/ Hormones :  l’élimination d’eau par l’organisme (ADH et Aldostérone) * ADH (Hormone antidiurétique ou vasopressine): fabriquée par neurones de hypothalamus, et stockée puis libérée par hypophyse.  réabsorption directe de H2O au niveau des reins * Aldostérone : minéralocorticoïde fabriqué par glandes corticosurrénales.  réabsorption Na+ (et H2O indirectement) au niveau des reins et de l’intestin McArdle W.D., Katch F.I, Katch V.L, Nutrition & Performances sportives, Edition de boeck, 2004, 668 pages. 27  Exemples de pertes d’eau en fonction de l’intensité de l’exercice physique Condition Perte d’eau (via métabolisme et sueur dégageant la chaleur) 1 h de jogging 1L 1 h de football 4L 1 h de marathon 4L Lors de toute activité physique : - Il est nécessaire de s’hydrater et surtout de façon préventive, puisque la sensation de soif est tardive. - Il est aussi nécessaire de disposer des substrats énergétiques adéquats Ambroise Martin, Apports nutritionnels conseillés pour la population française, Editions TEC & DOC, 2014, 605 pages 28  L’EAU ET LES AUTRES CONSTITUANTS ALIMENTAIRES Eau Composante énergétique Composante non énergétique - Glucides / Fibres alimentaires - Minéraux, Oligoéléments - Lipides - Vitamines - Protéines - Polyphénols Macronutriments Micronutriments 29 2.B. Types de substrats énergétiques : glucides, lipides, protéines - Les substrats énergétiques : glucides, lipides, protéines, sont apportés par l’alimentation. On distingue 3 états en fonction du temps qui sépare de la dernière prise alimentaire : la période post prandiale : elle correspond aux 6-8 heures qui suivent la prise alimentaire la période post absorptive : 12 heures de jeûne (le matin à jeun) le jeûne au-delà de 16 heures - Rôles des substrats énergétiques : * satisfaire les besoins immédiats d’ATP par leur oxydation dans le cycle de Krebs * reconstituer les réserves de glycogène et de protéines - Leur utilisation préférentielle dépend de l’état métabolique et hormonal : les glucides sont oxydés en période post prandiale par les tissus insulinodépendants et en permanence par les tissus non insulino-dépendants (cerveau, éléments figurés du sang) les acides gras sont oxydés plutôt quand leur niveau est élevé dans le sang (période post absorptive et jeûne, exercice physique) les protéines sont oxydées en cas d’afflux important (foie en période post prandiale) 30 2.B.1. LES GLUCIDES ALIMENTAIRES - Définition Les glucides sont des composés à chaîne carbonée comportant des fonction alcool, aldéhyde ou cétone; structure chimique : Cm(H2O)n (d’où le terme d’hydrates de carbone) - Intérêt nutritionnel Ce sont les substrats énergétiques obligatoires pour les tissus glucodépendants (cerveau, cellules du sang) et préférentiels pour les autres. Pouvoir énergétique : 1 g glucide → 4 kcal - Classification * Classification structurale : glucides simples / complexes * Classification nutritionnelle : glucides assimilables / non assimilables 31  CLASSIFICATION STRUCTURALE DES GLUCIDES GLUCIDES SIMPLES (OSES) GLUCIDES COMPLEXES (OSIDES) (un seul ose; non hydrolysable) (plusieurs oses reliés; hydrolysables) Aldoses Cétoses Holosides Hétérosides (fonction aldéhyde) (fonction cétone) (oses exclusivement) (oses + une fraction non glucidique) - C3: aldotriose - C3: cétotriose Oligosides Polyosides - C4: aldotétrose - C4: cétotétrose (2-10 oses) (>10 oses) (ex : saccharose, lactose, maltose) - C5: aldopentose - C5: cétopentose - C6: aldohexose - C6: cétohexose (ex : glucose) (ex : fructose) Homoglycannes Hétéroglycannes (le même ose répété) (différents oses reliés (ex : amidon; cellulose) (ex : hémicellulose, pectine) Saccharose 32  CLASSIFICATION NUTRITIONNELLE DES GLUCIDES = classification des glucides alimentaires selon leur capacité à être digérés ou pas par les enzymes du tube digestif : * glucides assimilables : digérés par les enzymes digestives -- Glucides libres -- oses (glucose, fructose) -- diholosides (saccharose, lactose, maltose) -- Polyosides de réserve (amidon, glycogène) * glucides non assimilables (fibres alimentaires) : fermentés par la microflore intestinale -- Polyosides de structure (pectine, hémicellulose, cellulose) 33  SOURCES ALIMENTAIRES DES GLUCIDES SOURCES VEGETALES SOURCES ANIMALES - Glucose Céréales - Amidon Viandes - Glycogène - Fibres alimentaires Coquillages - Glucose Légumes - Fructose - Saccharose - Fibres alimentaires Lait - Lactose - Glucose Fruits - Fructose - Saccharose - Fibres alimentaires 34  Principaux glucides de l’alimentation humaine Autres : glycogène, arabinose, raffinose, fibres alimentaires (10%) Lactose (glucose+galactose) (10%) Amidon (polymère de glucose) (50%) Saccharose (glucose+fructose) (30%) Les glucides contribuent pour 50-55% de la ration énergétique 1 g glucide → 4 kcal Marqueurs biochimiques cliniques : glycémie/glucosurie, HGPO, insulinémie, hémoglobine glyquée, lactate Marqueurs biochimiques cliniques : fructose sanguin/fructosurie, fructosamines 35  Fibres alimentaires - polymères glucidiques complexes qui constituent la paroi des cellules végétales qu’elles rendent rigide et résistante - distribution dans paroi végétale : * couche externe = pectine * couche intermédiaire = cellulose * couche interne = hémicellulose - sources alimentaires : céréales, légumes, fruits 36 Exemples de sources de fibres alimentaires Sources Teneur en fibres (g/100 g d’aliment) Céréales Son 44,0 Farine complète 9,5 Farine blanche 3,0 Pain complet 7,0 Pain blanc 2,7 Légumineuses Haricots secs 25,0 Lentilles 11,7 Cacahuètes 8,1 Petits pois 5,2 Fruits secs Amandes 19,3 Figues sèches 18,5 Pruneaux 16,1 Légumes Epinards 6,3 Navets 3,9 Haricots verts 3,2 Carottes 3,1 Chou 2,8 Fruits crus Poire 2,3 Fraise 2,2 Pomme 2,0 Orange 2,0 37  Fibres alimentaires (suite) - dites « fibres alimentaires » car non digérées par enzymes du tube digestif, mais hydrolysées par microflore colique; d’où le nom de glucides non assimilables ou glucides fermentescibles - apport recommandé : 35 g/j - rôles nutritionnels : * effet sur la motricité intestinale : les fibres alimentaires forment un réseau dense qui retient l’eau et gonfle au cours du transit du bol alimentaire dans l’intestin, ce qui ralentit la digestion des aliments et facilite leur évacuation par le côlon prévention constipation * effet sur l’absorption des lipides : les fibres adsorbent les lipides et facilitent leur élimination dans les selles prévention maladies cardiovasculaires 38  Fibres alimentaires (suite) * effet sur l’absorption des glucides : les fibres retardent l’absorption des glucides et évitent l’augmentation trop rapide du taux de glucose dans le sang après repas intérêt pour patient diabétique dont contrôle hormonal de la glycémie fait défaut  notion d’index glycémique d’un aliment * effet sur absorption des minéraux : les fibres se lient à l’acide phytique (qui se complexe aux minéraux et diminue leur absorption) * effet bénéfique sur l’état du côlon : les fibres sont dégradées par bactéries coliques en métabolites = acides gras à courte chaîne (butyrate, propionate, acétate) qui sont des substrats énergétiques pour cellules de la paroi colique et pour microflore colique prévention cancer du côlon Marqueurs biochimiques cliniques : acides gras à courte chaîne (SCFAs) dans fécès, sang 39  Acide phytique (acide myo-inositol hexaphosphorique) 40  Fibres alimentaires (suite) - intérêts industriels : exemple de la pectine utilisée comme additif alimentaire (E 440) : * agent épaississant et de gonflement car rétention d’eau importante * agent stabilisant des mousses, crème, sauce, car stabilise les lipides et protéines exemple des fructo-oligosaccharides (FOS) utilisés comme agents bifidogènes = rôle prébiotique : * ajoutés dans produits lactés fermentés en raison de leur capacité à augmenter la croissance des bifidobactéries de la microflore intestinale qui les utilisent comme substrats de fermentation augmentation de la diversité/richesse de la population bactérienne qui facilite la digestion des aliments non digérés par l’intestin grêle et assure la protection du côlon contre agression de pathogènes, substances toxiques… Marqueurs cliniques : composition qualitative et quantitative du microbiote bactérien des fécès (ratio phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria) 41 2.B.2. LES LIPIDES ALIMENTAIRES - Définition Les lipides sont les matières grasses des aliments - Intérêt nutritionnel * Ce sont des composés très énergétiques : 1 g de lipides → 9 kcal * Taux sanguin : 7 g/L; circulent dans le sang sous forme de lipoprotéines (lipides + protéines dites apoprotéines) * Avec lipides endogènes (foie, tissu adipeux), les lipides alimentaires ont un rôle de réserve, de structure et peuvent avoir des fonctions biologiques majeures (hormones, vitamines, lipoprotéines…) * Pathologies associées : obésité, diabète, maladies cardiovasculaires 42  - Propriété générale des lipides * Les lipides sont insolubles dans l’eau * Dans l’aliment, les lipides peuvent être présents en tant que : → corps gras visibles = matières grasses isolées du tissu graisseux des animaux (saindoux), des graines ou fruits oléagineux (huile arachide, tournesol, olive) ou du lait (beurre) → corps gras invisibles qui font partie intégrante du tissu que l’on consomme (viandes, poissons, fromages, noix…) - Composition des lipides alimentaires Les constituants majeurs des lipides alimentaires sont : les acides gras saturés, insaturés (dont ceux dits essentiels C18:2, C18:3, C20:4) les alcools gras (triglycérides, cholestérol estérifiés) les vitamines liposolubles (A, D, E, K) Marqueurs biochimiques cliniques : triglycéridémie, cholestérolémie, lipoprotéinémie, acide gras libre, phospholipides, lipides oxydés du sang (analyse du « lipidome ») 43  Rappel LES ACIDES GRAS * Nature : ce sont des acides carboxyliques à nombre pair de carbone CH3-(CH2)n-COOH * Classification : basée sur nombre de carbone et de double liaison acides gras saturés (pas de double liaison) ex : C16:0 = ac palmitique (huile de palme) ex : C18:0 = ac stéarique (graisses animales et végétales) acides gras insaturés (1 ou +sieurs doubles liaisons) ex : C18:1, n-9 = ac oléique (huile d’olive) ex : C18:2, n-6 = ac linoléique ( huiles de lin, tournesol ) ex : C18:3, n-3 = ac -linolénique (huiles de noix, colza, graisses de cheval, poissons eau douce) ex : C20:4, n-6 = ac arachidonique (huile d’arachide) Acide palmitique C16:0 Carbone  Carbone 1 44  Rappel * Exemples d’acides gras insaturés 9 9 Acide oléique C18:1 (9) ou 9 6 9 Acide linoléique C18:2 (9,12) ou 6,9 Acide gras essentiel 3 9 Acide linolénique C18:3 (9,12,15) ou 3,6,9 Acide gras essentiel 6 5 Acide arachidonique C20:4 (5,8,11,14) ou 6,9,12,15 Acide gras semi-essentiel (synthétisé à partir de l’acide linoléique) 45 Exemples de sources alimentaires d’acides saturés et insaturés McArdle W.D., Katch F.I, Katch V.L, Nutrition & Performances sportives, Edition de boeck, 2004, 668 pages. 46  Rappel * Propriétés des acides gras : - acides gras essentiels : les acides linoléique (série n-6) et  -linolénique (série n-3) doivent être fournis par produits végétaux (huiles) car pas de synthèse endogène; leurs dérivés sont aussi dits acides gras essentiels - acides gras essentiels entrent dans composition des lipides membranaires et jouent un rôle majeur dans la fluidité membranaire - 1 autre acide gras essentiel = acide arachidonique : précurseur de molécules dites « médiateurs cellulaires » à fonction biologique majeure (ex : rôle des prostaglandines, leucotriènes dans réaction inflammatoire, agrégation plaquettes sanguines) - sources d’acides gras essentiels = huiles végétales et de poisson 47  Rappel LES TRIGLYCERIDES Ce sont des alcools gras (ou triacylglycérols) * Nature : - ce sont des esters d’acides gras et de glycérol - ils constituent ~ 90-95% des lipides alimentaires * Propriétés : - insolubles dans l’eau formation de gouttelettes lipidiques qui sont utilisées dans les émulsions alimentaires (ex : lécithine du jaune d’œuf pour fabrication mayonnaise) - si oxydation des acides gras constitutifs des triglycérides dégradation de flaveur, couleur, texture, saveur goût de rance Glycérol Triglycéride (ou triacylglycérol) 48 Intérêt biologique des triglycérides - très énergétiques (1 g  9 kcal) : --chez l’homme : triglycérides stockés principalement dans adipocytes du tissu adipeux blanc sous-cutané (sc) et viscéral* * * -- après prise d’un repas riche en gras, l’insuline induit captation des acides * gras dans tissu adipeux et stockage * sous forme de triglycérides = * * lipogenèse *  augmentation de la masse graisseuse * * -- la lipolyse intervient en situation de carence énergétique prolongée : « effet Localisation du tissu adipeux blanc amaigrissant » sous l’action d’hormones (selon Lee et al. 2013) comme glucagon, adrénaline 49  Rappel LE CHOLESTEROL * Nature : - le cholestérol est un alcool gras de structure cyclique (noyau stérane) et dit de « haut poids moléculaire » (C27) - il représente < 5% lipides alimentaires avec phospholipides - Il est majoritairement sous forme estérifiée par C18:1, C18:2 * Principales sources alimentaires : - jaune d’œuf, charcuteries - abats - huiles et foie de poisson - viandes grasses 50 Teneurs en cholestérol et autres lipides des aliments * variabilité : 10-30% 51 McArdle W.D., Katch F.I, Katch V.L, Nutrition & Performances sportives, Edition de boeck, 2004, 668 pages. * Intérêt nutritionnel du cholestérol : - il est indispensable à toutes les cellules de l’organisme car fait partie des lipides membranaires - il est le précurseur de macromolécules biologiquement importantes (hormones sexuelles, vitamine D, lipoprotéines, sels biliaires) - il existe une synthèse endogène (foie, glandes surrénales) mais pas de tissu de stockage si hypercholestérolémie : dépôts vasculaires risque cardiovasculaire - le seul moyen nutritionnel de contrôler le taux de cholestérol sanguin : apport alimentaire recommandé à 600 mg/j + activité physique régulière / et médicaments hypocholestérolémiants chez patients concernés Marqueurs biochimiques cliniques : cholestérol total, LDL-cholestérol, HDL-cholestérol, Lpa, apolipoprotéines, PCSK9 52 2.B.3. LES PROTEINES ALIMENTAIRES Acide aminé * Structure - Les protéines sont des substances azotées synthétisées à partir de 20 acides aminés qui sont des acides carboxyliques  aminés - 8 acides aminés sont dits indispensables chez l’adulte du fait qu’il n’existe pas de synthèse endogène : Ile, Phe, Val, Mét, Leu, Thr, Lys, Trp (+ Arg, His en période de croissance chez nourrisson) - Les acides aminés sont reliés entre eux de façon linéaire par des liaisons peptidiques et placés dans un ordre défini par le code génétique - Cet enchaînement d’acides aminés se caractérise par 4 degrés d’organisation : ○ structure primaire : enchaînement linéaire d’acides aminés ○ structure secondaire : repliement de la chaîne linéaire en hélice  ou feuillet plissé ß ○ structure tertiaire : organisation tridimensionnelle de la protéine ○ structure quaternaire : plusieurs sous-unités protéiques de structure tertiaire s’associent entre elles pour former un ensemble plus complexe 53 Classification des 20 acides aminés selon leur polarité Rappel Liaison peptidique 54 Exemples d’aliments de haute qualité protéique Aliments Portion Protéines (g) Thon 90 g 22 Dinde, viande maigre 120 g 29 Œuf entier 1 6 Blanc d’oeuf 1 4 Bœuf maigre 120 g 24 Fromage blanc 125 g 10 Fromage 30 g 6 Yaourt, 0% MG 125 g 7 Lait écrémé 100 mL 4 Pâtes cuites 150 g 5 Pain complet 2 tranches 6 Haricots secs bouillis 150 g 8 Pois chiche bouillis 150 g 10 Lentilles cuites 150 g 9 Cacahuètes 30 g 5 McArdle W.D., Katch F.I, Katch V.L, Nutrition & Performances sportives, Edition de boeck, 2004, 668 pages. 55  INTERET NUTRITIONNEL DES PROTEINES - fournissent de l’énergie : 1 g protéine → 4 kcal - participent surtout au renouvellement des protéines de l’organisme, en particulier au niveau du foie, de l’intestin, des muscles et de la peau - l’organisme a besoin de tous les acides aminés pour synthétiser des protéines impliquées dans fonctions majeures comme la division cellulaire, la détoxication cellulaire….. indispensables pour le maintien des grandes fonctions physiologiques Marqueurs biochimiques cliniques : albuminémie, albuminurie, créatinémie, créatinurie, créatinine urinaire, acide aminé sanguin (dont phénylalanine si phénylcétonurie), Gamma-Glutamyl Transpeptidase (Gamma-GT)/ALAT/ASAT sanguines, bilan azoté=urée urinaire, ammoniémie, protéines glyquées/carbonylées du sang En hormonologie : dosage de insuline, hormone de croissance (GH) et catécholamines qui sont à effet anabolisant 56  Nutrition & Santé métabolique Bioénergétique - Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés INTRODUCTION Notions de Nutrition 1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale 1.B. Apports nutritionnels conseillés 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique globale 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) 2.A. Catégories d’aliments 2.B. Types de substrats énergétiques 2.B.1. Glucides 2.B.2. Lipides 2.B.3. Protéines 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas 2.C.2. Le jeûne 3. LES NUTRIMENTS NON ENERGETIQUES (MICRONUTRIMENTS) 4. LES MARQUEURS BIOCHIMIQUES UTILES EN CLINIQUE CONCLUSION 57 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas - La période post prandiale se caractérise par une stimulation de la sécrétion d’insuline qui va permettre d’orienter l’excès de substrats énergétiques vers le stockage - L’insuline a 5 actions principales dans le métabolisme énergétique : Elle stimule le transport du glucose dans le foie, le muscle et dans le tissu adipeux Elle stimule la synthèse du glycogène (foie, muscle) Elle favorise la synthèse des triglycérides par le tissu adipeux Elle inhibe la lipolyse (libération des acides gras du tissu adipeux) Elle inhibe la néoglucogénèse et la glycogénolyse 58 ► METABOLISME POST PRANDIAL DU GLUCOSE 59  Oxydation périphérique du glucose Insuline : utilisation préférentielle du glucose et blocage de l’utilisation des acides gras (qui vont alors être stockés par tissu adipeux) HK : Hexokinase PFK1 : Phosphofructokinase 1 PDH : Pyruvate déshydrogénase 60 ► METABOLISME POST PRANDIAL DES LIPIDES Cf. Cours Pr. G. Lambert 61  ► METABOLISME POST PRANDIAL DES PROTEINES Les acides aminés arrivant au foie sont : Oxydés par désamination Utilisés in situ pour la synthèse des protéines hépatiques Passent dans le sang pour être captés par les tissus périphériques et principalement les muscles Métabolisme azoté: élimination sous forme d’urée et de sels d’ammonium 62 2.C.2. Le jeûne À distance de la période prandiale, la baisse de l’insulinémie et l’élévation du glucagon vont permettre à l’organisme d’utiliser les réserves énergétiques Le niveau des réserves énergétiques dépend de la composition corporelle de l’individu, et notamment de son niveau de masse grasse. Ces réserves ne sont pas toutes entièrement mobilisables, c’est ainsi que le glycogène musculaire est uniquement disponible au niveau du muscle. De plus un maximum de 50 % des réserves protéiques peut être utilisé pour l’oxydation Types de réserves énergétiques chez un sujet de 70 kg 63 Evolution de la consommation de glucose (g/j) au cours du jeûne 64  ► UTILISATION DES RESERVES ENERGETIQUES PENDANT LE JEÛNE - Un des points majeurs de l’adaptation au jeûne est de permettre la permanence d’un apport énergétique au cerveau. Suivant la phase du jeûne, ces substrats seront le glycogène hépatique, le glucose dérivé des protéines et les corps cétoniques dérivés des acides gras - Les autres organes utilisent les acides gras comme substrat dès la chute de l’insulinémie - Le jeûne peut être subdivisé en 3 phases (glucidique, protéique, cétonique). Au cours de ces phases, la consommation de glucose de l’organisme va progressivement diminuer, en raison de deux phénomènes : une diminution de la dépense énergétique la synthèse par le foie de corps cétoniques qui pourront être utilisés par le cerveau, permettant la diminution du besoin en glucose 65  Notion d’interconversion des substrats énergétiques en période de jeûne Phase glucidique Phase protéique Phase cétonique (3j) Marqueurs biochimiques cliniques : corps cétoniques sanguins (acétoacétate, β-D-hydroxybutyrate), 66 pH sanguin lié à acido-cétose métabolique  Bilan - Les besoins en énergie correspondent à la quantité d’énergie nécessaire pour maintenir les fonctions physiologiques et faire face à certaines périodes telles que la croissance, la gestation, la lactation, un exercice musculaire - La dépense énergétique totale résulte de 3 composantes : métabolisme de base + thermogenèse + exercice musculaire et est variable selon l’individu - C’est l’apport alimentaire de substrats énergétiques (macronutriments) en quantité adaptée qui permet de couvrir notre dépense énergétique. Mais, l’apport de micronutriments non énergétiques est aussi essentiel - La mise en jeu de l’adaptation à un déficit énergétique est sous contrôle hormonal et probablement aussi neuroendocrinien. Plusieurs évènements majeurs surviennent : ↓ des dépenses énergétiques ↓ de la sécrétion d’insuline et ↑ de la sécrétion de glucagon. La ↓ de la sécrétion d’insuline est probablement le phénomène endocrinien le + important (pour activer lipolyse, néoglucogenèse et protéolyse musculaire) une régulation au niveau moléculaire est aussi essentielle : les flux s’adaptent parce que les activités enzymatiques s’adaptent, ou que le nombre de transporteurs comme GLUT 4 diminue 67  Nutrition & Santé métabolique Bioénergétique - Macronutriments – Micronutriments Marqueurs biochimiques cliniques associés INTRODUCTION Notions de Nutrition 1. LA DEPENSE ENERGETIQUE 1.A. Calcul de la dépense énergétique totale 1.B. Apports nutritionnels conseillés 1.C. Contribution des différents organes à la dépense énergétique globale 1.D. Facteurs de variabilité de la dépense énergétique 2. LES NUTRIMENTS ENERGETIQUES (MACRONUTRIMENTS) 2.A. Catégories d’aliments 2.B. Types de substrats énergétiques 2.B.1. Glucides 2.B.2. Lipides 2.B.3. Protéines 2.C. Utilisation des substrats énergétiques 2.C.1. Effets du repas 2.C.2. Le jeûne 3. LES NUTRIMENTS NON ENERGETIQUES (MICRONUTRIMENTS) 4. LES MARQUEURS BIOCHIMIQUES UTILES EN CLINIQUE CONCLUSION 68