LA VALEUR BIOLOGIQUE DES PROTÉINES : QUELQUES ACQUISITIONS RÉCENTES
A. RÉRAT
Francine DEPUCCIO Station de Recherches sur
l’ FZ euage
desPorcs,
Cen
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n2tional !? /!fC/!3!As!
z:n!!chniqu!5, /.!V./?.!4.,
78 -Jouy-en-Josas
PLAN
INTRODUCTION
I. - FACTEURS
CONDITIONNANT I,A VALEURBIOLOGIQUE
DESPROTÉINES
A. - Facteurs
intrinsèques
i. L!s besoins d’acides aminés du
Rat,
de la Volaille et du Porc.a)
Méthodes de détermination du besoin d’acides aminés, basées sur l’aminoacidémie.b)
Recommandations(Rat, Volaille, Porc).
c) Apport
d’azote nonindispensable.
2
.
Déséquilibres
d’acides aminés.3
. Conclusion.
F3. - Facteurs
eutrinsèques
i. Taux
protéiqu!.
2
.
Épargne
de l’azote pirl’apport énergétique.
II.
-MÉTHODES
DE MESURE DE LA VALEURBIOLOGIQUE
A. - àlétlaodes
biologiqaees
r.
Poids,
rétention azoté2et valeur nutritive desprotéines.
a)
Méthode despoids.
b)
Rétention azotée.- Méthode des bilans.
- 1BIéthodes basses sur
l’analyse corporelle.
- Valeur nette des
protéines
alimentaires.-
Comparaison
des méthodesbiologiques
sur l’animal entier.2
. Autres méthodes
biologiques.
a)
Variations des activitésenzymatiques
tissulaires.b)
Méthodes basées sur les variations des teneursplasmatiques
d’azote nonprotéique.
3
.
Disponibilité
des aminoacides in vivo.4. Conclusion.
B. - Méthodes
micvobiologiques
C. - Méthodes
chimiques
etenzymatiques
i. Index
chimiques.
2
. Index
intégrant
tous les acides aminés essentiels.3
. Index tenant
compte
de ladisponibilité
des acides aminés.a) Disponibilité
de tous les acides aminés.b) Disponibilité
de lalysine.
4
. Limites des méthodes in vitro.
CONCLUSIONS
!!---
INTRODUCTION
Au cours des
vingt
dernièresannées,
bon nombre de revues ont été consacrées à la valeurbiologique
desprotéines (A LLI soN,
1955,I95 fi ;
AIWCHELL, 1944,i99A!
1g593FROST,
i959 !A
LB
nNESE, 1959 )
et il ne saurait êtrequestion d’entreprendre
à nouveau uneétude bibliogra- phique
extensive de cesujet. Cependant,
certainsproblèmes
le concernant ont étél’objet
derecherches
qui
ontpermis
d’améliorer nos connaissancesscientifiques
tant sur leplan
des facteursinfluençant
la valeurbiologique
desprotéines,
que sur celui delaméthodologie.Cesontlesdiverses acquisitions
récentes dans ce domainequi
seront icidécrites,
enrappelant
seulement succincte-ment les faits
déjà
connus, pour la bonnecompréhension
du texte, ceux-ciayant
du reste étéanalysés
dans une revue antérieure(JACQUOT
etRi: R AT, 19 66).
I. -
FACTEURS CONDITIONNANT LA VALEUR BIOLOGIQUE DES PROTÉINES
Plusieurs facteurs sont en cause : les uns, de nature
intrinsèque,
sont liés à lacomposition
des
protéines
et à leurs conditionsd’hydrolyse digestive ;
les autres, de caractèreextrinsèque,
relèvent des autres constituants de la ration.
A.
-FACTEURS INTRINSÈQUES
Parmi
ceux-ci,
il faut citer(T ERR OINE, ig53) :
&dquo;- la
présence
de tous les acides aminésindispensables
pour uneespèce
et un étatphysio-
ogique
donné ;-
l’équilibre optimum
de ces acides aminésqui
varie non seulementd’espèce
àespèce,
maiségalement
d’un étatphysiologique
à un autrc ;- la libération simultanée de tous les acides aminés au cours de
l’hydrolyse digestive,
cequi
assure la simultanéitéd’apport
au niveau del’absorption
intestinale.C’est surtout la notion
d’équilibre quantitatif qui
a retenu l’attention des auteurs au coursdes dernières
années,
tant sur leplan
des besoins que sur leplan
des excès ou des carences. Cesdeux
points
seulement ferontl’objet
dedéveloppements.
1. —— Les besoins d’acides aminés du
Rat,
de la l’olaille et du PorcUn
grand
nombre de travaux ont été réalisés sur cepoint
au cours des dernièresannées,
soiten utilisant des critères
classiques (vitesse
decroissance,
rétentionazotée)
selon diversesméthodes,
dont leprincipe
a été discuté ailleurs(RÉ RAT
et LOUGNOX,iy6G)
soit surtout en utilisant de nou- veaux critères tels que l’ainiiio2,ciclémie.a)
lllétlxodcs de détermination du besoin d’acides aminés basées sur l’aminoacidémie.Ces méthodes sont basées sur le fait que la teneur en acides aminés du
plasma sanguin dépend
d’une
part
desapports
alimentaires et tissulaires(notamment
lacomposition
desprotéines
ali-mentaires et le catabolisme
tissulaire),
d’autrepart
de laponction
faite sur ces acides aminés circulants pour le renouvellement et lasynthèse
des tissus.Ainsi,
alors que lespremiers
travaux montraient que l’ordre d’abondance d’un acide aminé libre dans leplasma
varie directement avec la concentration relative de cet acide aminé dans lesprotéines
alimentaires(C HARKEY
et al., ig_5o ; 1?ic+iARiJs<>x et al., 1953 a etb),
et quel’augmen-
tation des concentrations dans le
plasma
estgénéralement proportionnelle
auxapports
alimen- taires(D EKTOX
etl: LV >:rt J Fw, i 954 ),
LOXGE:-iECIŒR et HAUSE( 1959 )
montraient ultérieurement quel’interprétation
de ces faits devait être nuancée.Ainsi, quand
la concentration d’un acide aminé est laplus
faible dans laprotéine alimentaire,
son taux dans le
plasma présente
une variationqui
n’est pas forcément laplus
faible de toutesquand
c’est uneaugmentation
ou laplus
fortequand
c’est une diminution. Demême,
l’acide aminé dont la concentration est laplus
forte dans laprotéine
alimentaire ne fournit pas forcémentl’augmentation
laplus importante
de concentration dans leplasma.
Par contre, si l’on tientcompte
des besoins en aminoacides de l’animal enexprimant
leschangements
de concentrations d’acides aminés dans leplasma
parrapport
à ceux-ci, il existe une relation directe démontréestatistiquement,
entre ces variations d’aminoacidémieaprès
le repas et lacomposition
en amino-acides du
régime.
Un d’autres termes, la soustraction d’un acide aminé duplasma, après ingestion
de laprotéine,
est fonction du besoinqu’a l’organisme
de cet acide aminé ;lorsque
l’acide aminé est fourni àl’organisme
enquantité
insuffisante vis-à-vis de son besoin, les tissus, s’ils ont à leurdisposition
suffisamment des autres acides aminés, vontprélever
l’acide aminé limitant dès sonarrivée dans le sang
après
ladigestion
et sa teneur sera diminuéc. Par contre, si cet acide aminé cst fourni dans lerégime
en excédent parrapport
au besoin, sa teneur dans le sangaugmentera
dans les limitespermises
par le catabolisme tissulaire.A partir
de ces faits ont été conçues des méthodes destinées à estimer la valeurbiologique
des
protéines,
enprécisant
surtout la nature des facteurs limitantsprimaire
et secondaire(McLnu-
GHLAN et Mott!eisov,
19 68)
ou àapprécier
irye vivo ladisponibilité
des acides aminés(G UGGENHEIM
et al., 1060; CniLU et CoMtis,
y 6 4 ),
méthodes surlesquelles
nous reviendrons dans lechapitre correspondant.
Parailleurs,
les besoins ont étéappréciés
selon dcux variantcs :Selon LoxcE!FCxEa
( 19 6 3 ),
lesrapports
entre lechangement
de concentrationplasmatique
de
chaque
acide aminé et son besoin doivent êtreidentiques
pour tous lcs acides aminéslorsque
les besoins sont couverts, et c’est là-dessus
qu’il
se base pour estimer les besoins de l’Homme ensupplémentant
unrégime
à basc d’ovalbumine à l’aide deplusieurs
acides aminés enproportions
variables.
D’autres auteurs utilisent une série de méthodes
plus analytiqucs,
mettant en relation la concentration de l’acide aminé limitant fourni en doses croissantes dans unrégime
bienéquilibré
par
ailleurs,
et la concentrationplasmatique
de cet acide aminé limitant. Selon certains d’entreeux
(WoaRISOx
et al., 1961 ; PAWLAK etP l ov, 19 66
chez leRat ;
ZiMMERMAN etScoTT, 19 6 5
chez laVolaille ;
MITCHELLetal., 19 68
b chez lePorc),
la concentration de l’acide aminé limitant dans leplasma
demeure faible et invariable tant que le besoin n’est pas couvert,puis augmente
brutalement dèsqu’il l’est ;
ces auteurs basent donc la mesure du besoin sur la détermination dupoint
d’inflexion de la courbe. :1 noter au passage que les teneurs d’acides aminés libres dans le musclepourraient représenter
un critère encoreplus
sensible car elles y sontbeaucoup plus
élevées que dans le sang et leurs variations sont
beaucoup plus importantes (P AWLAK
etPION, 19 66, I9 6 9 ;
RoGt:Its et HARPER,I9 68).
Un peu <lifférente est la méthode de McLAUGHLnrr et ILLMAN(I96!)
chez le Rat,qui
fixe le besoin au taux alimentaire du facteur limitantpermettant
un retour de la concentration
plasmatique
du facteur limitant au niveau de celleenregistrée
durant le
jeûne.
Les modalités deprélèvement
du sang sont très variables et FAUCONNEAU et PIO
.·r
( 19 6 9 )
notent que, chez le Porc, certains auteurs exécutent lesprélèvements
sansjeûne préalable,
les animaux étant nourris ad libitum(P UCHAL et
al.,19 6 2 ) ;
d’autresprocèdent
à unjeûne préalable
à laprise
de sang(CHANCE, 19 6 2 ;
1?ICHARDSON etal., I9 6g) ; enfin,
d’autrespréconisent
l’administration du repas etprélèvent
le sang à des heures variablesaprès
ce repas(LONG et al., I9 6 5 ;
1 1<RYSéIAKet al.,I9 66 ;
Comi3s etal., 19 6 7 ;
COOKE etal., I 9 66 ; Lon G , 19 66).
Ces modalités ont été
particulièrement
bien étudiées chez le Rat par STOCKLANDet al.( [970 ).
C’est du reste à ce niveau que réside la difficulté
principale
de ces études :quelle période
doit-on considérer comme
optimum
pourprocéder
auprélèvement
afin d’éviter que la concen- tration d’acide aminé ne soit pastrop
sensibilisée soit àl’apport alimentaire,
soit au catabolisme ?Quelle
durée dejeûne
choisir comme référencequand
cela est nécessaire(cas
de la méthode de :VIcLA UG
HLANet
I LLh tnh) quand
on sait que les teneurs en acides aminés duplasma
varient selon la durée dejeûne (CHANCE, 19 6 2 ;
RICHARDSON etal., 19 6 5 ) ?
De l’avis de laplupart
des promo- teurs de cestechniques,
nos connaissances dans ce domaine demandent à êtreprécisées
avantde
pouvoir
conclure et McLAUGHLAN et l2oRalsow( 19 68)
font ressortir que le taux de l’acide aminé limitant(thréonine,
méthionine,cystine, tryptophane),
dans leplasma
est fonction deplusieurs facteurs,
notamment le tauxazoté,
ledegré
d’insuffisance del’apport
de cet acideaminé,
la durée de l’essai et la vitesse de croissance de l’animal. L’influence du taux azoté a été confirmée par bien d’autres auteurs(notamment
SHARRER etal., 19 6 7 ;
HARKER et al.,I g68 ; 1£uéuKAwc
et 3IILENI;ovlc,
I9 6S ;
SWENSEID et al.,I9 68).
Il faut bien sfirrappeler également
le rôle trèsimportant
del’énergie
consommée dans la variation du tauxplasmatique
d’acide aminé(Curua-
L
omc et
S TOSIC ,
1970 ; SAUNDERSetal., I96!).
En outre,l’apport
alimentaire de sucre est suscep- tiblc de modifier lesrapports
entre acides aminés dans le sang(K NIPFEL
etal., 19 6 9 )
et il existed’importantes
différences entreespèces
animales(Boo:vI G n ARD T
et :B’rcDONALD,I9 6g). Quoi qu’il
en
soit,
les besoins de certains acidesaminés,
ainsi déterminés chez la Volaille(ZiMMERMAN
etS
COTT
, I c)6 5 )
chez le Rat(itI C L AUGHLAV
etI LLM .4V, 19 6 7 )
et chez le Porc(lBI!TCHELL et al., I ()6S
aet
b)
montrent une concordance certaine avec ceux obtenus par d’autres méthodes chez cesespèces.
b)
Recommarzdatious(Rat, Volaille, Povc).
La
plupart
des travaux réalisés par l’ensemble de ces méthodes, anciennes et nouvelles, aucours des dernières années ont été examinés et triés par diverses instances telles que le National Research Council
(États-Unis)
etl’Agricultural
Research Council(Grande-Bretagne)
ou par divers auteurs(RÉ RAT
etLoUG!,0’,, 19 66, 19 6 9
pour lePorc),
cequi
aboutit à des recommanda- tionsprovisoires parfois discordantes ; l’analyse
de ces désaccords a été faite par FAUCONNEAU(I96!),
FAUCONNEAU et PION( I9 6 9 ).
A titred’exemples
sont données dans le tableau Ilcs recom-mandations du N. R. C. pour une
espèce
de laboratoire(Rat)
et deuxespèces domestiques (Volailles, Porc).
Une remarque
générale
doit d’abord être faite concernant le moded’expression
de ces besoins:les recommandations sont faites en
pourcentage
durégime.
Cettefaçon
defaire,
si elle est inté- ressante sur leplan pratique,
n’est pas trèsrigoureuse
en raison des variationspossibles
de consom-mation de
régime
cn fonction du tauxénergétique
durégime (HENRY
et RÉRAT,19 66).
Il seraitpréférable d’exprimer
les besoins enquantités journalières
en relation avecl’âge
et legain
depoids
des animaux ou le volume desproductions,
et derapporter
ensuite ces besoins à laquantité
de
principes énergétiques
consommée en alimentation à volonté ou rationnée(RÉ RAT
etL OUGNON , 1
9 66).
Quoi qu’il
ensoit,
un certain nombre d’observationspeuvent
être faites sur les recommanda- tions établies par le N. R. C. pour les différentesespèces.
- En ce
qui
concerne le Rat encroissance,
les normes trouvées au cours des dix dernières années parCovVOF-JoaNSOn
et sonéquipe (S MITH
etJortNSON, 19 6 7 )
diffèrent de celles du N. R. C.( 19 6 2 )
essentiellement pourl’arginine,
la valine et laphénylalanine (FAUCONNEAU, 19 6 7 ).
- En ce
qui
concerne laVolaille,
parrapport
aux normes éditées enio6i,
le N. R. C.( 19
66)
admet uneaugmentation importante
des besoinsd’histidine,
d’isoleucine et dethréonine, plus
faible delysine
et de valine et une diminution des besoins d’acides aminés soufrés et aroma-tiques.
Les désaccords avec les besoins définis parl’équipe
de ScoTT(D EAN
et SCOTT,19 6 5 ;
1ZiMMERMAN et
S COT T, t 9 6 5 )
neportent plus
que sur letryptophane
et la leucine.- Chez le Porc en
croissance,
les modifications des normes du N. R. C. entre19 6 4
et19 68
se traduisent par une diminution
légère ( 5
à 10p.ioo)
des besoins en isoleucine,lysine,
histidine etacides aminés soufrés. A noter que le besoin
journalier
delysine augmente
moinsrapidement
que le besoin d’acides aminés soufréslorsque
le Porcprend
dupoids
et del’âge (P OPPE
et WtESE-M
Ü LLER
, 19 68,
ig6g ; WiESEMULLERet l’OPPE,19 68 a),
en raison sans doute du besoinimportant
de méthionine pour l’entretien
(B AKER
etal., 19 66)
et de sa faible teneur dans lesprotéines
muscu-laires relativement à la
lysine (FAUCONNEAU
etI’tov, 19 6 9 ).
Parailleurs,
de nombreux travaux ontsouligné
les relations entre le besoin d’acides aminés(exprimé
en pourcentage durégime)
etla teneur
énergétique
durégime,
le besoin d’acides aminésaugmentant lorsque
la teneurénergé- tique
durégime
s’élève(A NDE txsov
etB O W LA N D , t96! ; 1,Ei<N E I<, I g68 ;
R!Rwr et al.,197 0 ).
Enfin,
le Porc pose unproblème particulier
du fait de la restriction alimentairequi
lui estimposée
dans le but d’obtenir une carcasse
maigre : qu’advient-il
dans ces conditions del’apport
nécessaired’acides aminés ?
Compte
tenu de l’utilisation très différente del’énergie
alimentaire par le Porc et par le Rat(M EYER
et NEt.sow,t 9 6 3 ),
il nepeut
êtrequestion d’extrapoler
les résultats obtenus chez le Rat(RÉ RAT
etD ESMOULIN , 1970 ) :
uneexpérience
récemment réalisée sur Ic Porc(R É RAT
et al.,
1971 )
montrecependant
que la restriction du niveau d’alimentation setraduit,
chez le Porccomme chez le Rat, par un ralentissement de la croissance ; s’il ne
s’agit
que d’une restrictionénergétique,
le déficit de croissance existetoujours,
mais il est moinsmarqué.
Tout se passe donccomme si une
partie
des acides aminés était utilisée à des finségergétiques
lors d’une restrictionénergétique :
si l’onexprime
les recommandations enpourcentage
de la matière sèche dans lerégime,
elles doivent être accrues en alimentation restreinte et en tout état de cause, il semble difficile d’obtenir dans ces conditions une croissance maximum.- Variations de la valeur
biologique
selonl’âge
des animaux, selon leurtype
deproduction,
et d’une
espèce
à l’autre.Un
simple
examen du tableau ipermet
decomprendre pourquoi
la valeurbiologique
desprotéines
nepeut
être la même aux divers stades de la vie de l’animal : ses besoins évoluent eneffet en fonction de son
âge,
comme lesoulignent
les observations de VYIESEMÜLLER et POPPE( 19
68),
pour lePorc ;
ils évoluentégalement
en fonction de saproduction
et, parexemple,
lesbesoins d’acides aminés de la truie
gestante
sont fort différents des besoins d’acides aminés de la truie au repos comme lesoulignent
les travaux de RIPPEL et al.( 19 6 5 ).
Par
ailleurs,
afin de comparer les besoins de ces différentesespèces,
les besoins selon le N. R. C.ont été calculés en
pourcentage
de la somme des acides aminésindispensables
et des semi-indis-pensables
selon une méthodepréconisée
par FAUCONNEAU( 19 6 4 , 19 6 7 ),
PION et al.( 19 6 3 a)
et la W. H. O.( 1 ) (t 9 6 5 )
etexprimés
enpourcentage
de ceux du Rat(tabl. 2 ).
Onpeut
ainsi constater lagrande analogie
des besoins du Rat et du Porc sauf pourl’isoleucine,
les acides aminés aroma-( 1
)
World HealthOrganization.
tiques, l’arginine
et à un moindredegré
l’histidine.Compte
tenu de ce que l’on sait de lacomposi-
tion des
protéines,
onpeut
en déduire que la valeurbiologique
desprotéines
a de fortes chances d’êtreidentique
pour ces deuxespèces puisque
les acides aminés cités sontgénéralement
fournisen
larges quantités
par lesprotéines
alimentaires. I’ar contre, le besoin en acides aminés aroma-tiques
du l’oulct estanalogue
à celui du Rat et son besoind’arginine
est, encomparaison
de celuidu Rat et du Porc, très
élevé,
cequi
diminuepassivement
le besoin de laplupart
des autres acidesaminés : à noter que les diminutions relativement les
plus marquées portent
sur la valine. lalysine
et les acides aminés
soufrés ;
ceciexplique
que les données concernant la valeurbiologique
desprotéines
sontdivergentes
chez le Rat et la Volaille.c) -!/?/?f9!
d’azote nonindispensable.
A ce
sujet,
il fautrappeler qu’il
existe un besoin azoté indifférencié(T ERROINE , 1933 )
dontla réalité a été démontrée à maintes
reprises.
Parexemple,
chez des rats soumis à unedéplétion
azotée
préalable,
unmélange équilibré
de tous les acides aminés essentiels se révèle moins efficace pour laréplétion
des animauxqu’un régime
isoazoté formé du mêmemélange
d’acides aminés essentielsauquel
on a substituépartiellement
diverses sources d’azote nonindispensable :
dansces
conditions,
la valeur deremplacement
de l’urée est deux fois moins élevéc que celle du citrated’ammonium,
del’arginine
ou de l’acideglutamique (F ROST . 1959 ).
Ilapparaît
ainsi quel’aptitude
des rats à convertir des acides aminés
indispensables
en acides aminés non essentiels est limitée etl’apport
de ces derniers se révèle ainsiparticulièrement
utile.En ce
qui
concerne cetapport
d’acides aminésdispensables,
nous avonssouligné
dans notredernière revue
(JACQUOT
et I?ÉRA.r,19 66)
que l’acideglutamique pouvait représenter
la presque totalité del’apport
d’azote indifférencié, et couvraitpartiellement,
comme laproline,
le besoinen
arginine.
Par contre, leglycocolle
et l’acideaspartique
nereprésentaient
pas des sources univer- selles d’azote indifférencié. De nombreux travaux réalisésdepuis cette époque
montrent quel’asparagine
est nécessaire au Rat àchaque
stade de sa croissance(Rocras
et HAR&dquo;ER,19 6 5 ) ;
1 contrairement à l’acideaspartique, l’asparagine
alimentaire estincorporée
dans les tissus de croissance à raison deplus
de 80 p. 100et unepartie peut
êtreremplacée
par laglutamine (B REUER
et
al., 19 66).
A nouveau, l’intérêt de laproline
est mis en évidencepuisque
cet acide aminé estcapable
deremplacer
unmélange
de six acides aminés non essentiels(alaniue,
acidesaspartique
et
glutamique, glycine, proline, serine)
pourpromouvoir
la croissance maximum de rats recevant des rations à taux élevés d’acides aminés essentiels( A D K ixs rt
al.,19 66).
mais sonapport excessif,
comme celui
d’hydroxyproline
et deglycine
provoque unedépression
de croissance( A B ERXATHY
et MiLLER,
19 6;; ; Youor.a, 19 6 4 ) ;
à noter quel’incorporation
d’eau aurégime du
Ratsemble favoriser l’utilisation des acides aminés
lorsqu’ils
sontprésents
dans desmélanges
decertaine
composition ( A D KIXS
et al.,19 6 7 ).
En ce
qui
concerne l’urée et les sels d’ammonium. leur valeur nutritionnelle a soulevé unregain
d’intérêt au cours des dernières années. Il était connudepuis longtemps
que 1’azote ammo- niacalpeut rapidement
êtreincorporé
dans lesprotéincs
tissulaires du Rat(I!osr!r.
et al.,ig 3 g) ;
ce fait a été retrouvé chez le I’orc
(Liu
etal., 1955 ).
l’Homme(K IES
et al.,19 65)
et leChien
(G AEBLER
etCII OITZ , 19 6 5 ).
La presque totalité desexpérience
réaliséesdepuis
cettepériode
etrapportées
dans lerablcau
3 montre uneréponse positive
des animaux et de 1’Homme à l’addition de cescomposés, qu’ils
soient sous forme de citrate ou d’acétate(RosE
et aL.,igç 9 ).
Par contre, l’urée serait moins efficace ainsi que le démontrent les travaux anciens <le SCHOEN-
HEIMER
(rg!2),
de RosE et al.( 19+9 )
et de LARDYet 1·ELUOTT( 1949 ) ;
uneproportion
faible del’azote
uréique ingéré, après dégradation
par l’uréase microbienne(FAUCONNEAU
et :VIrCHEL,1970
) peut
toutefois êtreincorporée
dans lesprotéines corporelles (L E rrmz
ctal.,.i 9 tS ;
Imu et ai/.,I955 ! LEVENSON et
al.,
z959 ; WnLSEa etBovr.:zcos, 1959 ).
Cettequestion
faitl’objet
de nom-breuses controverses comme le
soulignent
lesexpériences rapportées
dans le tableau 3. Les contra- dictions relevées dans ces résultats tiennentprobablement
aux conditionsexpérimentales
fortdifférentes. Il
apparaît
ainsi que le bénéfice lié à laprésence
de cessubstances, qu’il s’agisse
d’urée ou de sels
ammoniacaux,
n’est visible quelorsque
le taux azoté durégime auquel
elles sontajoutées
n’est pas suffisant pour couvrir les besoins ; parailleurs,
uneréponse suboptimum
decroissance ne pourra être obtenue que
si l’apport
d’aminoacides essentiels est suffisant pour couvrir le besoin d’azoteindispensable (K ORNEGAY
etal., 1970 ).
En tout état de cause, on
peut
conclure quel’utilisation,
à des fins desynthèse protéique,
deces substances n’est que très
partielle,
surtout chez des animaux àgrande
vitesse decroissance,
ce
qui
rend nécessairel’apport
d’acides aminés non essentiels et onpeut
actuellement douter de l’intérêtéconomique
del’incorporation
de telles substances dans lerégime
des animauxproduc-
teurs de viande.
Quoi qu’il
ensoit, l’apport
d’azote nonessentiel,
surtout sousl’aspect
d’acides aminés dis-pensables, représente
unecomposante
nonnégligeable
de la valeurbiologique
desprotéines.
II. -
Déséquilibve
d’acides aminésIl faut que les
protéines
alimentaires fournissent des acides aminés enquantités
correspon- dantes aux besoins d’acides aminés pour deux raisonscomplémentaires :
- les acides aminés
indispensables
doivent êtreapportés
simultanément sur les lieux de lasynthèse protéique (G EIGER , i947) !
1- il n’existe que de faibles stocks d’acides aminés libres dans les tissus
(essentiellement lysine, thréonine) (P AWLAK
etPION, 19 6 7 ).
Une sourcecomplémentaire
d’acides aminés estrepré-
sentée par les
protéines
à a turnover o court comme celles du tubedigestif (FAUCONNEAU
etM ICHEL , 1970
).
Mais ce facteur derégulation
del’équilibre
desprotéines
nepeut
évidemment intervenir que sur despériodes
brèves.Il est donc
généralement
admis que l’efficacité aveclaquelle
uneprotéine
est utiliséecomme source d’aminoacides
indispensables
pour les animauxdépend
avant tout de lacorrespondance plus
ou moins étroite entre lesproportions
des divers acides aminésindispensables.
qu’elle contient,
et laproportionnalité
desbesoins, compte
tenu desphénomènes
dedigestibilité.
Lorsqu’un
des acides aminés n’estprésent
dansl’apport protidique qu’en quantité
suffisante pour satisfaire lesbesoins,
il entraîne uneinaptitude partielle
de laprotéine
enquestion
à couvrir les.besoins. L’acide aminé
indispensable qui
provoque ainsi la déficiencepartielle
ou totale de laprotéine
estappelé facteuv
limitant car c’est de sonapport
quedépend
la vitesse desynthèse
destissus
protéiques pendant
la croissance ou leur renouvellement à l’entretien.Cependant,
la notion de facteur limitant nepeut
se traduire en valeurabsolue ;
un acide aminé ne devient nullement limitant àpartir
d’un certain seuilquantitatif ;
il le devient àpartir
d’un certain seuil de déficience velative. C’est
uniquement l’équilibre
entre les acides aminésqui
conditionne la nature du facteur limitant. Autrement
dit,
le rôle propre d’un acide aminé est fonction de saquantité
relative parrapport
aux autres et non de son taux en valeur absolue.Chaque protéine
est caractérisée par une architectureparticulière
et lepourcentage
d’un acide aminé donné n’a pas la mêmesignification
nutritionnelle dans un cas ou dans l’autre. Lesprotéines
de tournesol renferment à peu
près
le mêmepourcentage
d’acides aminés soufrés que la farine de-hareng
deNorvège (soit respectivement
4,10et 3,95 p. ioo desprotéines). Malgré cela, l’adjonction
d’extra méthionine valorise les
protéines
depoisson (tabl. 4 ),
alors que lalysine
se révèle efficace poursupplémenter
letournesol ;
la teneur du tournesol enlysine
est, eneffet, beaucoup plus.
faible
( 3 ,6
p. 100desprotéines)
que celle desprotéines
depoisson (8, 15
p.ioo).
A notercependant
que l’addition de
lysine,
de tellefaçon
que son tauxglobal
dans lesprotéines
soit de 6,6 p. ioo!permet
au tournesold’acquérir
une valeur nutritionnellecomparable
à celle de la farine depoisson
non
supplémentée
par laméthionine, précisément
parce que c’est la méthioninequi
devient alors.le facteur limitant du
régime
tournesol +lys
ine au même niveau que dans lepoisson.
S’il existe un
équilibre optimum
fondé sur unapport minimum,
il existeégalement
unéquilibre
fondé sur un
apport
maximum. C’est ainsiqu’en
1952,JACQUOT
a étendu la notion de facteur limitant par défaut à celle de facteur limitant par excès.Les
phénomènes
seproduisant
enprésence
d’excès d’un acide aminé ont étéprécisés
etanalysés,
notamment parl’équipe
de I:LVr!Hl!nz et de HARpER. Ils ont faitl’objet
d’un certain nombre de revues très documentées(ELVEIITEM
et KREHL, 1955 ;1 S A LMO N , 195 8 ; HARPER, 195 8, i
9 6 I
).
Il semble ainsiqu’il
soitpossible
de diviser cesphénomènes
en troisgrandes catégories (HARPER
etE OGERS , 19 6 5 ) :
lesdéséquilibres,
lesantagonismes
et les toxicités.En ce
qui
concerne lesdéséquilibres,
il en existe deuxtypes
dont lesconséquences, générale-
ment une
dépression
de croissance et uneperte d’appétit peuvent
êtreprévenues
oucomplète-
ment
guéries
par lasimple
addition de l’acide aminé facteur limitantprimaire
durégime.
Le
premier type
dedéséquilibre
est mis cn évidencelorsque
de faiblesquantités
d’un ou deuxacides aminés
(indispensables
ounon)
autres que le facteur limitant sontajoutées
aurégime :
iln’apparaît
quequand
le taux azoté est faible(inférieur
ouégal
à 8 p.ioo).
L’aminoacidequi
créele
déséquilibre
estgénéralement
celuiqui
est le facteur limitant secondaire pour la croissance(H
ANKES
et al., ig4g ; HENDERSONet al., J953 : I2osEVSEac et ccl.,1959 ).
Cetype
dedéséquilibre
ne se
produit
pas aefaçon régulière
et il est difficile àprévoir.
Unexemple
en est donné dans le tableau 5.Des variations de concentration d’acide aminé aussi failles que celles
enregistrées
dans cetteexpérience (o,i
p.100 )
ont ainsi desconséquences
trèsmarquées
sur la croissance et la consom-mation.
Le second
type
dedéséquilibre
seproduit quand
onajoute
aurégime
unapport important
d’une
protéine (ou
d’unmélange
d’acidesaminés)
totalement déficiente en un acide aminé donné .ce
déséquilibre apparaît
à tous les niveauxazotés,
même à ceuxpermettant
une croissance maxi-mum. Ainsi, un
régime
à z 2 p. IOO de caséinc additionné de méthioninepcrmet
à des rats d’atteindre une vitesse de croissancemaximum ;
si onajoute
15 p. 100 degélatine, protéine
déficiente en
tryptophane,
il seproduit
unedépression
de croissancequi
nedisparaît qu’après
addition de
tryptophane.
La teneur entryptophane
durégime
initial à base decaséine, qui
étaitsuffisante pour couvrir le besoin en cet acide aminé
lorsque
les matières azotées durégime
étaientéquilibrées,
se révèletrop
faiblelorsque
le taux azoté durégime
a étéaugmenté
à l’aide d’uneprotéine déséquilibrée (tabl. 6).
Contrairement auprécédent,
le deuxièmetype
dedéséquilibre
se
produit
defaçon régulière
etprévisible.
L’explication
de cesphénomènes
est encore loin d’avoir été fourni;.Cependant,
dans ledomaine des
déséquilibres,
certains faits ont étéprécisés
pvr HBRpER et sonéquipe
et confirméspar d’autres
équipes,
faitsqui permettraient
d’ébaucher unehypothèse
concernant leur méca- nisme.- La
dépression
de croissance due à undéséquilibre
par excès est secondaire à unedépression
de la consommation : souvent
précédée
d’uneaugmentation fugitive ( 4 h)
de la consommation(S
ANAHUJA
et RIO,I9 68),
cettedépression
seproduit
dans les six heuresaprès
la création du désé-quilibre (HARPER
etK UMTA , 1959 ).
La vitesse de croissance initiale est retrouvéelorsque
le niveaude consommation
primitif
est restauré à l’aide de diversestechniques : injection
d’insuline(K UMTA
et
HARPER, 19 6 2 )
ou de cortisone(L EUNG
etal., I g6 I ;
LEUNGetal., 19 68 c), exposition
au froid(KLAI
N
et
al., I(!62 ; KLAINetV AUGHAN , Z g6 3 ; I3 EATOV , I g6 7 ;
HARPER et ROGERS,I g66),
alimen-tation forcée
(L EUNG
etal., 19 6 4 , 19 68 b),
alimentation« séparée o (PERETIAVU
etAaRAHAM, 19 6 4 , I9
6 5
;
MORIZISON etC ALDWELL , I9 66).
Cette restauration de la vitesse de croissance ne s’accom- pagne pas de lésionsdiverses,
comme dans le cas des déficiences d’acides aminéscompensées
parl’usage
detechniques identiques (S IDR nNSxY
etV ERNEY , I g68).
- Des rats soumis au libre choix
préfèrent
consommer unrégime
sans azotequi
nepeut
leurpermettre
de survivreplutôt qu’un régime déséquilibré
par excèsqui pourtant pourrait
leurpermettre
de croître(SA N nauJA
etHARPER,
1962,19 6 3 ;
LEUNG etal., 1968 a).
- L’acide aminé
qui représente
le facteur limitant durégime déséquilibré
par excès voit sa concentration diminuer dans leplasma
du sang au cours desquelques
heuresqui
suiventl’ingestion
de ce
régime (KunITA
etHARPER,
Ig62 ; SANAHUJA etHARPER, 19 6 3 ) :
cette diminution estaccompagnée
d’unchangement
de même sens dans le foie et le muscle etprécède
la dé-pression d’appétit (E LLISON , I9 68).
Il existe en outre une relation étroite(négative)
entre laconcentration
plasmatique
d’acides aminés totauxpendant
la mêmepériode
et la consommationspontanée (PE NG
etHARPER, I9!o)
etl’injection
de ce facteur limitantpréalablement
àl’ingestion
du
régime déséquilibré
restaure un niveau normal de consommation(L EUNG
etR OGERS , 19 6 9 ).
Tous ces
changements
sont variables selon lesrégimes
antérieurement distribués aux animaux(A NDERSON
et
al., Ig6g ; PENG etal., 19 6 9 )
et selon l’intensité du catabolismeplus
ou moinsmarqué
pour
chaque
acide aminé.- L’acide aminé limitant n’est pas catabolisé de
façon plus
activelorsque
lerégime
est désé-quilibré
parexcès ;
sonincorporation
dans lesprotéines
du foie estaugmentée
alors que son incor-poration
dans lesprotéines
musculaires n’est pas modifiée(Y OSHIDA
etal., I9 66 ;
SANAHUJAetRIO, I96! ;
BENEVENGA2t al.,Ig68 ;
HARTMAN et KING,I g6 7 ;
YAMASHITAetASHI D A, ig6g)
oun’est que
légèrement augmentée (S OLIMAN
et KING,I g6g).
Ilapparaît
donc que son utilisation pour la croissance reste non altérée(N ETKE
etal., I9 6 9 ).
Certains de ces
faits,
notamment ceuxqui
concernent la consommation ad libitum et lelibre choix
(G REENSTEIN
etW INITZ , 19 6 1 )
ainsi que le niveau de l’acide aminé limitant dans leplasma (L ONGENECKER
etH AUSE ,
1959; 1!1CLAUGHLAN etMo RR isoN, I l)6fi)
sontégalement
misen évidence
quand
il existe undéséquilibre
par défaut.A titre
d’hypothèse,
HARPER et ROGERS(r 9 6 5 ) expliquent
de lafaçon
suivante laséquence
des événements succédant à
l’ingestion
d’unrégime déséquilibré :
« laprotéine
alimentaire estapparemment digérée
normalement, et les aminoacides du repas sont absorbés defaçon
efficace.Ces
phénomènes provoquent l’apport
dans le sangporte irriguant
le foie d’unsurplus
de tous les acides aminésindispensables
sauf un(le
facteurlimitant).
Lesurplus
d’acides aminés stimule lasynthèse
ousupprime
le catabolisme desprotéines
si bien que l’acide aminé limitant est retenu enquantité plus grande
dans le foie des animaux recevant lerégime déséquilibré
que dans celui des animaux recevant lerégime
normal.L’apport
de l’acide aminé limitant aux tissuspériphériques
est, par
là-même, réduit,
mais non à un niveauqui puisse
influencer lasynthèse protéique.
Lesprotéines
musculaires continuent d’êtresynthétisées
selon une vitessenormale,
si bien que les contenus en acides aminés libres du muscle et duplasma
deviennentgravement déséquilibrés,
leurs
proportions
ressemblant à cellesprovoquées
parl’ingestion
d’unrégime
sévèrement carencé.Certaines de ces modifications sont contrî>lées par un centre de
régulation
del’appétit
et la consom-mation de nourriture est réduite. De la diminution de la consommation résulte un
apport
amoindrid’énergie
et d’aminoacides et la croissance est retardée. »Quoi qu’il
en soit,quand
l’efficacité d’utilisation de l’acide aminé limitant estcalculée,
il est évident que legain
par unité d’acide aminé limitantingéré
estplus
faible pour les animaux rece- vant unrégime déséquilibré
parexcès, corrigé
par addition de l’acide limitant, que pour ceux recevant lerégime
témoin etprésentant
la même vitesse de croissance.Selon SnLIvION
( 195 8)
l’excès inutilisable induirait un catabolisme exacerbé des autres acides aminés ycompris
le facteur limitant. HARPER ne considère pas que ce catabolisme est lephéno-
mène
déterminant ; d’après lui,
l’excès d’un acide aminé provoque une diminution del’appétit qu’on
nepeut pallier
que par addition de l’acide aminé limitant pardéfaut ;
cequi
conduit fina- lement àapporter
unsurplus
de cet acide aminé parrapport
au besoin de lasynthèse protéique.
Dès
lors,
cetapport supplémentaire
estpurement
etsimplement
catabolisé.Les
antagonismes
sedistinguent
desdéséquilibres
par excès du fait que l’addition du facteur limitantprimaire
necorrige
pas lesconséquences
dues à l’excès d’unaminoacide ;
par contre, l’addition de certains acidesaminés,
de même famille sur leplan
de leur structure, et dont aucunn’est
limitant, permet
auxperformances
de croissance de redevenir normales.Un
exemple d’antagonisme
avec unrégime
limité en thréonine est donné dans le tableau 7.Les cas les
plus
connusd’antagonisme
concernentles
relations entreloucine,
isoleucine et valine(S POLTER
etHAPPER,
1961 ; 1?OGERSet CLL., I()62 ; iZOGERSet al.,L96’!)
et les relations entrelysine
etarginine (J OVES , Ic!6+ ; L EW I S , I c)6j ;
SMITHetL E wIS, l o6- l . ;
BOOR:14AS etF i sHER,
Ic)66 ; DEANet
ScoTT, I9 68).
Une fortesurcharge
de leucine dans lerégime
provoque une baisseimpor-
tante de la concentration
plasmatique
d’isolcucine et de valine(SwE N SEI D
et al.,19 6 5 ;
CLARKet
al., I g68),
alors que cette diminution aurait dûporter
sur l’acide aminé limitant durégime qui
estreprésenté
par la thréonine(T A wous
et al.,I9 66).
De la mêmefaçon,
un excès delysine
chez laVolaille
déprime
le tauxd’arginine
libre dans leplasma sanguin,
mais pas à la suite des repasce
qui signifie
que lalysine
ne modifie pas ladigestion
etl’absorption
del’arginine (J O’ Œ S
et ul.,I96!).
Ces faits sont intéressants à considérer en relation avec cequi
estrapporté
par HARPER et sonéquipe
pourexpliquer
lesdéséquilibres.
I.es toxicités,
généralement
dues à delarges apports
d’un acide aminé donné, sedistinguent
des
déséquilibres
par le fait que leurs effets ne sont quepartiellement estompés lorsqu’on
aug- mente defaçon
concomitante le taux de l’acide aminé limitantprimaire
ou celui de laprotéine
dans le
régime.
Ces effets sont d’ordremultiple,
allant de laperte
depoids
à la création de lésions diverses au niveau de divers organes ; citons notamment les lésions oculaires etpodales
crééespar l’excès de
L-tyrosine (S CHWEIZE IZ, 194 . 7 ).
Laplupart
des acides aminésingérés
en excès sontsusceptibles
de créer un retard de croissance et mêmeparfois
une mortalitéimportante (S MITH 19
68 b).
Ceci a été montré par les études extensives réalisées sur ungrand
nombre d’acides aminés(S AUBERLICH
,
1961 ; DANIELetB V A1SMA :->, Ic!68 ;
HARPER etC LL., I(!66).
Les effets
toxiques
des acides aminés en excès sont moinsnlarqués,
mais existenttoujours lorsqu’on
élève le taux azoté durégime (S AUBERLICH . 19 6 1 )
et ceci est vrai mêmequand
on aug- mente dans les mêmesproportions
l’excès d’acide aminé et le taux d’azote durégime (HARPER
et
al., r 9 66).
Il en est de mêmelorsqu’on
élève le taux <le l’acide aminé limitant durégime (HAPPER
et al.,
I g66).
Les effetsdépressifs
sur la croissance semblent liés à une diminution del’appétit,
etnon à une diminution d’utilisation du
régime (HARPER
et al.,19 66)
et les effetstoxiques
nedispa-
raissent pas
lorsqu’on augmente
artificiellementl’appétit
à l’aide dc cortisol(A LAM
etal., I96!).
Des études
plus particulières
ont été réalisées récemment soit sur la toxicité de laphénylalanine (’l’AMIMIE
et PSCHEIDT, I()66 ; DOLAB etG ODIN , 19 66),
de lalysine (B ERGNER , I ()66)
de la méthio- nine(B ERGNER , 19 6 7 )
et saprévention
par leglycocolle (B ENEVEN GA
et HARPER,I96!;
BERGNERet
al., 19 68 a).
Citons enfin les trèsimportants
travaux réalisés sur les excès detyrosine, qui
méritent d’être décrits :
Ainsi,
l’intoxication due à l’excès detyrosine ( 3
p.I oo) peut
êtreprévenue
par un
large apport
de thréonine( 0 ,8
à 1,25 p.I oo),
mais les lésionsapparaissent
toutefoisaprès
deux mois si l’on
n’ajoute
pas un faiblesupplément
deglycocolle
aurégime (A L nM
et al., 1966b) ;
cette action
préventive
de lathréonine,
facteur limitant durégime,
serait due, selon GoDI:V(I96!!
non pas à une
augmentation
du catabolisme ou de l’excrétion detyrosine,
mais à sa meilleureutilisation pour la
synthèse
tissulaire et il seproduit
une diminution du taux detyrosine
dans leplasma (A LAM et
al., 1966a).
HARPER( 19 68)
en conclut que, si un acide aminé en excès a un effettoxique qui
lui est propre - c’est <lu resteégalement l’opinion
de DAKIEL et WAISMnN( 19 68)
-il crée en outre un effet de
déséquilibre qui
fait que les effetstoxiques
sontpartiellement
diminuéspar l’addition du facteur limitant du
régime :
ce facteur limitant améliore lasynthèse protéique
et tend à norinaliscr les niveaux d’acides aminés dans le
plasma.
Un conclusion,
quel
que soit le mécanismeimpliqué
dans l’ensemble de cesphénomènes,
il enrésulte que
l’équilibre quantitatif
des acides aminés est un facteur trèsimportant
de la valeurbiologique
desprotéines.
HI - Coîiclitsio!i,
Un certain nombre de travaux
importants
ont été réalisés au cours des dernièresannées,
et certains faits ont pu êtreprécisés.
Ainsi, le besoin d’acides aminés des diverses