Nutriments et métabolisme · Nutriments et métabolisme - Nutriment = substance apportée par les...
Transcript of Nutriments et métabolisme · Nutriments et métabolisme - Nutriment = substance apportée par les...
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 (type et proportion optimale d’aa )
– Œuf (albumine)
– Lait (caséine)
– Viandes, poissons
• Protéines végétales (apport aa = incomplet)
– 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
Cyto
pla
sm
e
Mito
cho
ndrie
Dig
estion →
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 O2 et
produit de l’énergie (ε)
Glucose + O2 → CO2 + H2O + ε
• ε de notre corps provient oxydation nutriments
• 1er 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