Nutriments et métabolisme

Nutriments et métabolisme

Marianne Zeller

UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

Nutriments et métabolisme

- Nutriment = substance apportée par les aliments (après digestion) et qui est utilisée par les cellules

- Assurent croissance, entretien, réparation des tissus - 5 groupes de nutriments (+eau):

- Glucides, lipides, protéines - Vitamines, minéraux

- Glucides ( + lipides) apportent énergie → ATP - Aliments = mélange nutriments

- Source = animale ou végétale

- 5 groupe d’aliments (≈ mêmes proportions de nutriments) - Céréales

- Fruits/légumes

- Viandes/poisson/œuf - Produits laitiers

- Graisses

Sources alimentaires de glucides

• Type = Sucres + amidon

• Origine = végétale

– Sauf lait, viande

• Principales sources

– Fruits/légumes → glucose, fructose – Lait → lactose

– Viandes (un peu glycogène)

– Céréales, légumineuses → amidon

• Cellulose = fibre alimentaire non digestible des

légumes (ex: salade), mais facilite (↑ volume )

évacuation des selles

Sources alimentaires de lipides

• Principaux types

– Triglycérides – Phospholipides

– Cholestérol (jaune d’œuf, viande, produits laitiers)

• Catégories selon double liaisons chimiques sur l’AG

– Graisses saturées

• Pas de doubles liaisons

• Aliments d’origine animale

– Viande, produits laitiers

– Graisses insaturées

• Doubles liaisons

• Aliments d’origine végétales

– Huiles, graines, noix

• AG essentiels = oméga 3 et oméga 6

Sources alimentaires de protéines

• Polymères d’acides aminés (aa)

– 20 aa

• 9 essentiels = non synthétisés par l’organisme

• Protéines animales

– Œuf (albumine) – Lait (caséine)

– Viandes, poissons

• Protéines végétales

– Légumineuses (lentilles, pois, haricots…)

– Céréales, noix

Sources alimentaires de vitamines

• 13 vitamines

– Liposolubles = A, D, E et K – Hydrosolubles = B, C

• Apportés par alimentation, sauf

– Vitamine D = une partie synthétisée par la peau – Vitamine K (bactéries du colon)

• Nécessaires au fonctionnement cellulaire, en petites quantités

• Rôles très variés

– Souvent = co-facteurs enzymes

– Vitamines A, E, C = antioxydantes

Sources alimentaires des minéraux

• Besoins vitaux journaliers

• Eléments inorganiques

– 4% du PC

– Surtout dans os

• 7 minéraux (mg)

– Calcium, phosphore, potassium, soufre, sodium, chlore et magnésium

• Oligoéléments (µg)

– Ex: Iode, Fluor, Fer, Zinc, Cuivre, Sélénium…

• Surtout dans légumes, légumineuses, lait, viandes, eau

• Rôles divers

– Os (Calcium, phosphore)

– Co-facteurs enzymatiques (Fer, zinc, sélénium…) – Equilibres hydriques (Na+)

– …

Nutriments et métabolisme

-Les nutriments sont apportés par le sang aux cellules de l’organisme.

- Ils subissent un ensemble de réactions biochimiques constituant le métabolisme

= Ensemble de réactions chimiques nécessaires au maintien de la vie

- Au cours de ces processus, des substances sont continuellement élaborées et dégradées

- Utilisations des nutriments par les cellules selon

leur nature biochimique

Principales voies d’utilisation des nutriments

Fonctionnelles

Lipides

Membranes Myéline Tissu adipeux

Glycérol, AG, cholestérol

Protéines

Structurales

Kératine

Collagène Elastine Muscles

Hormones Enzymes

Acides aminés

Glucides

Energie

ATP

Glucose

Nutriments et métabolisme

- Anabolisme: réactions de synthèse de grosses molécules à partir de molécules plus petites

→ Consommation d’ATP

Ex: aa → protéines

- Catabolisme: réactions de dégradations de

molécules complexes en molécules plus simples Energie libérée

Production d’ATP

Ex: Oxydation glucose (respiration cellulaire)

Métabolisme des glucides

Glucose = principal produit de la digestion des glucides

Rentre dans cellules par diffusion facilitée (insuline)

« Combustible » des cellules → ATP (sauf foie, muscles repos et cœur : lipides → ATP )

Energie chimique libérée par la dégradation glucose → permet liaison d’un groupement phosphate sur un ADP → ATP

Respiration cellulaire

La respiration cellulaire

Respiration cellulaire CytoplasmeMitochondrieDigestion → Sang

Métabolisme des lipides

Lipides digérés (AG, glycérol) → lymphe → sang - Foie :

1) Synthèse ATP

AG → Acétyl CoA → CO₂ + H₂O + ATP

Si combustion incomplète (glucose non disponible) → corps cétoniques (acétone) → acidose (cétose). Ex : au cours du diabète ou du jeûne

2) synthèse lipoprotéines (transport cholestérol, AG) - Autre que foie : retourne dans le sang pour

- Stockage dans tissu adipeux - Utilisation par les cellules

→ Production d’ATP (respiration cellulaire)

→ Synthèse de myéline, membranes cellulaires

Tissu adipeux

Hanches, Abdomen, Seins, Hypoderme…

Métabolisme et transport du cholestérol

• Cholestérol = indispensable à la vie

• Rôles (≠ production d’énergie)

– Précurseur hormones stéroïdes, vitamine D

– Constituant des membranes cellulaires et de la gaine de myéline

• Origine

– Alimentaire (15%)

– Synthèse hépatique (85%) (à partir d’acétyl CoA)

• Elimination dans sels biliaires (→ fèces)

• Transport dans le sang = lipoprotéines

– LDL-cholestérol : Foie → cellules – HDL-cholestérol : Cellules → Foie

• Hypercholestérolémie = excès de LDL dans le sang

– Facteur de risque de maladies cardiovasculaires

Métabolisme des protéines

Protéines dégradées par digestion → acides aminés Passage dans le sang (après passage dans le foie)

- Sang reçoit aussi les aa issus de dégradation des protéines cellulaires (recyclage) Puis captés (transports actifs) et utilisés par les cellules pour la synthèse de leurs protéines (fonctionnelles, structurales)

- Si besoin → production d’ATP (respiration cellulaire) Néoglucogénèse: aa → glucose

- Catabolisme: Foie : NH₃ → urée Elimination par les reins

Foie et métabolisme du glucose

Glycogène

Glycogénogénèse Glycogénolyse Néoglucogénèse

Glycérol

Acides aminés

Lipides

Protéines Glucose

(sang)

Foie

Cerveau Muscle

Foie et régulation de la glycémie

Les apports et les dépenses énergétiques

Nutriments

Energie

Chaleur Travail

Stockage

Mise en réserve

Apports

Dépenses

Mécanique Transport Synthèse

60%

Apports énergétiques

• Apport énergétique = énergie dégagée par l’oxydation des nutriments

– Unité d’énergie = Kilocalorie (Kcal)

• 1 kcal = 4,18 kj

• Régulation des apports : mécanismes complexes nerveux et

hormonaux impliquant l’hypothalamus (signaux de faim/satiété) et venant de

– Tube digestif

– Taux nutriments sg

– Leptine = hormone libérée par le tissu adipeux

Nutriment Kcal / g

Glucides 4

Lipides 9

Protéines 4

Dépenses énergétiques

• Dépense énergétique = énergie immédiatement perdue sous forme de

– Chaleur – Travail

– Réserve d’énergie (tissu adipeux, glycogène)

• Dépense énergétique au repos = métabolisme basal

= Dépenses liées au maintien des activités vitales

(respiration, fonctionnement des organes, muscles au repos)

– Variable suivant individus (surface corporelle, âge, sexe, état émotionnel…)

• Homme jeune 70 kg ≈ 1500 kcal / j

– Thyroxine (hormone thyroïdienne) → ↑ dépenses métaboliques → ↑ métabolisme basal

• Dépense énergétique liée à activité physique = très

variable

L’équilibre énergétique

• Si apports (nutriments) = dépenses (chaleur, travail, réserve) → poids corporel ≈ stable

• Si apports ≠ dépenses → variations poids corporel

– Apports > dépenses → ↑ poids corporel – Dépenses > apports → ↓ poids corporel

• Indice de Masse Corporelle = IMC

• [Poids (kg) /taille (m)]²

• Obésité si IMC > 30 kg/m²

• Régulation du poids le plus souvent par adaptation des apports aux dépenses

Régulation de la température corporelle

Marianne Zeller

UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

D’où vient la chaleur de notre corps ?

• Quand un combustible brule, il consomme O

et produit de l’énergie ( ε ⁾

Glucose + O₂ → CO₂ + H₂O +

ε

• ε de notre corps provient oxydation nutriments

• 1

principe thermodynamie: ε ni crée ni détruite

• An final, ε des nutriments convertie en chaleur

La thermorégulation

• La température corporelle reste constante autour de 37 ± 0,5°C

– entre 35,8°C et 38,2°C

• = Température compatible avec activités biologiques (vitesse réactions enzymatiques, conformation protéines)

• Activité métabolique et température extérieure = variables

• → il faut des systèmes de perte ou de production de chaleur pour compenser ces variations et maintenir la température constante

• Thermorégulation = mécanismes mis en jeu pour maintenir la température optimale

• Centre de régulation = hypothalamus

– Voies sensitives = thermorécepteurs périphériques (peau) et centraux

L’Equilibre thermique

1) Notre température corporelle résulte d’un équilibre entre

production et déperdition

2) Il existe un ajustement constant afin de maintenir l’équilibre

thermique

Thermogénèse=production de chaleur par l’organisme pour maintenir

constante la température interne

Thermolyse=déperdition de chaleur par l’organisme pour maintenir constante la température interne

Production chaleur

Déperdition chaleur

Thermogénèse Thermolyse

Exposition au froid :

mécanismes de la thermogénèse

Augmentation production chaleur

- Volontaire : Comportement (se couvrir, se recroqueviller, se mettre vers un endroit chaud…)

- Involontaire

Frissons (tremblements musculaires) Vasoconstriction vaisseaux cutanés

↑ Tonus musculaire

↑ Métabolisme (catécholamines, hormones thyroïdiennes) +Graisse brune (nouveaux nés)

1. Evaporation

=

Dissipation chaleur : eau liquide → vapeur

– Insensible (poumons, bouche)

– Sensible: sueur (glandes sudoripares de la peau)

Exposition au chaud :

mécanismes de la thermolyse

A l’’exercice, jusqu’à 1 à 2 L d’eau perdue par heure

Thermolyse

2. Vasodilatation périphérique

3. Comportement

-Rechercher un endroit frais -Se dévêtir

-S’éventer -Bouger -Etc.

-Dilatation vaisseaux sous cutanés (plexus veineux) favorisent déperdition de chaleur -Augmente échanges température du sang avec l’extérieur

Mécanismes de thermorégulation

La fièvre

• Hyperthermie = Toute élévation température corporelle (ex: exercice physique)

• Fièvre = Modification du réglage du thermostat cérébral (augmentation de la température de consigne hypothalamique)

• Objectif = stimuler mécanismes de défense

• Cause la plus fréquente = infection, mais aussi traumatisme physique et stress

• Adaptation de l’organisme: Libération par macrophagocytes de molécules pyrogènes et prostaglandines

– ↑ seuil du thermostat hypothalamique

– Déclenchement thermogénèse : frissons, vasoconstriction

• ↑ température corporelle

• En fin de processus, mise en route de la thermolyse (sudation, vasodilatation) afin de faire redescendre la température

L’essentiel

• Thermorégulation = lutte contre les variations de la température ambiante

• Intervention de différentes fonctions physiologiques et comportementales

• Coordination par l’hypothalamus

« thermostat »: thermosensible et contrôle l’activité de systèmes effecteurs (thermolyse/

thermogenèse)

• Fièvre = hyperthermie contrôlée

– Adaptation due à réajustement réglage

thermorégulation centrale

La chair de poule

= Piloérection = Horripilation

- Réflexe qui consiste pour les poils de notre corps à se dresser

- Lié à muscles horripilateurs (ou piloérecteurs) qui se contractent→poil vertical - But=emprisonner fine couche d’air autour de la peau pour garder la chaleur - Déclenchement = froid (via thermorécepteurs) ou peur