Qualité des protéines en fonction de leur source

La valeur nutritionnelle des protéines en alimentation humaine correspond à leur aptitude à assurer l’approvisionnement de l’organisme en acides aminés pour répondre aux besoins de croissance ou de renouvellement des protéines corporelles. Aussi, l'aptitude d'une protéine alimentaire à assurer les besoins de l'organisme se décompose en deux étapes. La première est la biodisponibilité de la protéine, c'est-à-dire la proportion d'acides aminés qui après digestion et absorption devient accessible aux phénomènes métaboliques. La seconde est l'efficacité avec laquelle les acides aminés ainsi mis à disposition sont utilisés pour répondre aux besoins spécifiques de l'organisme. La biodisponibilité est un facteur important de la valeur nutritionnelle des protéines. Elle est relative à la sensibilité des protéines à l'hydrolyse enzymatique et à l'efficacité de l'absorption des acides aminés et peptides libérés. La biodisponibilité est le plus souvent étudiée à travers la mesure de digestibilité des protéines.

D'autres facteurs tels que la vitesse de libération et de distribution métabolique des acides aminés caractérisent également cette composante.

Les protéines dans l’alimentation sont issues de sources végétales et animales. Les protéines provenant de matrices végétales représentent 65 à 70 % des apports en protéines pour l’alimentation humaine au niveau mondial. Alors que les sources de protéines animales sont principalement représentées par les produits carnés et laitiers, les poissons et les œufs, on trouve parmi les protéines végétales consommées une vingtaine d’espèces principales incluant les céréales, les légumes et légumineuses, les racines et tubercules et les fruits.

Dans les régions économiquement les plus développées, les consommations individuelles sont de l'ordre de 100 à 120 g de protéines par jour, dont 35 % sont d’origine végétale. Dans ces conditions, les problèmes de carence d'apport en acides aminés essentiels ne se posent généralement pas. Dans les pays en développement à faible revenu, les habitants consomment 40 à 50 g de protéines par jour dont 83 % sont d’origine végétale, dont la qualité devient alors un problème sensible. Les protéines végétales sont en effet parfois qualifiées de protéines de moindre qualité nutritionnelle car elles contiennent une faible quantité d’un ou de plusieurs acides aminés essentiels. Par exemple, le contenu des céréales en lysine est faible au regard des besoins humains, alors que les légumineuses sont pauvres en méthionine et en cystéine. Ces acides aminés sont dits limitants puisqu’ils ne peuvent pas être produits par notre organisme et, ainsi, manquer pour la synthèse protéique, en particulier au niveau musculaire. L’acide aminé limitant peut être différent selon la protéine végétale considérée. Ce qui signifie que lorsque deux aliments végétaux différents sont associés, les acides aminés d’une protéine peuvent compenser ceux qui sont

de sources protéiques végétales céréalières et légumineuses, ou encore par un mélange de protéines végétales et de protéines animales (Duranti, 2006).

L'aptitude d'une protéine alimentaire à assurer les besoins de l'organisme dépend donc de sa composition intrinsèque en acides aminés (qui doit correspondre aux besoins en acides aminés essentiels et protéinogènes de l’organisme selon son état physiopathologique) mais également de la biodisponibilité de la protéine (proportion d'acides aminés qui après digestion et absorption devient accessible aux phénomènes métaboliques) et de l'efficacité avec laquelle les acides aminés libérés sont utilisés pour répondre aux besoins spécifiques de l'organisme (autrement dit leurs effets sur la cible tissulaire). Ces différentes composantes de la qualité protéique (composition en acides aminés, capacités hydrolytiques et efficacité de l’absorption) pour la physiologie humaine demeurent souvent inférieures pour les protéines végétales comparativement aux protéines animales tout du moins chez l’Homme.

La qualité des protéines alimentaires est donc en premier lieu évaluée en comparant leur composition en acides aminés indispensables des différentes sources de protéines au profil de référence en acides aminés indispensables (correspondant aux besoins humains) (cf.

figure 1).

Figure 1. Teneur en acides aminés indispensables des protéines alimentaires (Rémond, 2012)

A partir de ces données, l’indice chimique est calculé comme le rapport entre la concentration de chaque acide aminé indispensable dans la protéine étudiée et la concentration du même acide aminé dans la protéine de référence (cf. figure 2).

Figure 2. Concentration des acides aminés indispensable de la protéine de référence (Afssa, 2007)

L’indice chimique d’une protéine est assimilé à celui de l’acide aminé ayant la valeur la plus faible. Cet indice représente la capacité des protéines et des régimes à satisfaire le besoin

0 10 20 30 40 50

d’une protéine à satisfaire le besoin nutritionnel. Une valeur inférieure à 100 % signifie que l’acide aminé correspondant est limitant. Selon cette approche, il apparaît que les protéines animales ne présentent pas d’acide aminé indispensable limitant. A l’inverse, la lysine est un acide aminé limitant dans les céréales (blé, maïs, riz). Les acides aminés soufrés ne sont pas strictement limitant ; ils sont en quantité limitée dans les légumineuses, mais proche de la valeur requise (Tomé, 2009) (Figure 3).

Figure 3. Indice chimique des protéines alimentaires (Rémond, 2012)

Si la qualité nutritionnelle de l’apport protéique dépend de sa teneur en acides aminés indispensables, le bilan azoté n’est équilibré qu’à la condition de satisfaire à la fois les besoins en acides aminés indispensables et en azote total. En outre, le niveau des besoins en acides aminés indispensables est influencé par la quantité et la nature des acides aminés non indispensables et de l’azote apportés et on observe généralement une réduction de l’oxydation des acides aminés indispensables lorsque cet apport augmente (Millward, 1998, Millward et Rivers, 1988). De même l’apport énergétique du régime influence le niveau d’oxydation des acides aminés (Waterlow, 1996).

L’approche recommandée par l’Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture) (FAO et al., 2007) pour définir la qualité des protéines dans l’alimentation repose sur la comparaison de la composition des protéines alimentaires en acides aminés indispensables à une composition de référence mais également sur la détermination de leur biodisponibilité. Ce dernier paramètre est généralement assimilé à la digestibilité iléale ou fécale qui représente la proportion de protéines absorbées. La digestibilité fécale a été mesurée chez l’Homme pour quelques aliments comme le lait (95 %) ou l’œuf cuit (96 %). La digestibilité iléale des protéines alimentaires est présentée dans le Tableau 2. Le concept général défini dans ce type d'approche présente un intérêt pour établir la valeur nutritionnelle relative de différentes sources de protéines.

Tableau 2. Digestibilité iléale des protéines alimentaires (Tome, 2012)

148144 142138

60 80 114 143

85 98 91 94

0 50 100 150 200 250 300

Lys Met + Cys

[même AA] (mg/g protéine de référence) Index chimique = [AA limitant] (mg/g protéine testée) x 100

% de la protéine de référence

En 1989, la consultation conjointe FAO/OMS sur l’évaluation de la qualité des protéines recommanda l’indice corrigé de la digestibilité (protein digestibility corrected amino acid score ou PD-CAAS), comme méthode de référence (FAO, 1991). Le PD-CAAS correspond à la digestibilité de la protéine multiplié par son indice chimique, c’est à dire le ratio de l’apport du premier acide aminé limitant dans la protéine du produit alimentaire concerné sur la teneur en ce même acide aminé dans la protéine de référence (Tomé, 2009). De même que pour l’indice chimique, lorsque la valeur de PD-CAAS est supérieure ou égale à 100 % pour tous les aminés, on considère qu’il n’y a pas d’acide aminé limitant dans la protéine considérée (Tableau 3). Si l’indice est inférieur à 100 % pour un ou plusieurs acides aminés, la valeur la plus faible est prise comme valeur d’indice. Il apparaît que la plupart des protéines animales ont un indice PD-CAAS de 100 % (ou supérieur). En conséquence, dans un régime constitué par une proportion importante de protéines animales, il n’y a pas de risque de carence en acides aminés indispensables.

Tableau 3. PD-CAAS des protéines alimentaires (Sarwar, 1997)

Aliment PD-CAAS (%)

Lait Caséine Lactalbumine

Blanc d’œuf Soja Lentille Haricot Pois Fève

100 100 100 100 80 52 72 73 47

La FAO estime que dans le contexte d’augmentation actuelle de la population mondiale face aux contraintes en matière de ressources alimentaires, il s’avère crucial d’évaluer au plus juste la qualité des différentes sources alimentaires par rapport à la couverture des besoins humains. Aussi, dans le rapport publié en 2013 (FAO, 2013), est proposé un nouvel indice : l’indice de digestibilité des acides aminés indispensables (digestible indispensable amino acid score ou DIAAS). Cet indice n’est plus calculé sur la base du score du seul acide aminé limitant et de la digestibilité globale de la protéine, mais à partir de la composition en chacun des acides aminés indispensables et de leur digestibilité individuelle au niveau de l’intestin grêle (digestibilité mesurée par prélèvement au niveau de l’iléon). Cette digestibilité plus complexe à mesurer étant encore peu renseignée, la FAO conclut par la nécessité

réalisées chez l’Homme et l’animal. Dans cette attente, la FAO propose de recourir à une forme simplifiée de l’indice, utilisant la digestibilité globale de la protéine dans l’intestin grêle comme valeur moyenne pour tous les acides aminés.

Intervalle de référence pour les protéines pour la population générale adulte

En résumé, pour la population générale adulte, le pourcentage de protéines dans l’apport énergétique doit être supérieur à 10 % pour permettre la couverture des besoins protéiques. Cette valeur s’élève à 12 % chez les personnes ayant une faible dépense énergétique (NAP<1,5), chez les femmes de plus de 50 ans et chez les hommes de plus de 60 ans.

La limite haute de l’intervalle de référence est établie à 20 % sur la base de l’intervalle de moindre risque de prise de poids.