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Nutriments et métabolisme Marianne Zeller UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

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Nutriments et métabolisme

Marianne Zeller

UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

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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

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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

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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

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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

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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

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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+)

– …

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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

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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

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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)

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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

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La respiration cellulaire

Respiration

cellulaire

Cyto

pla

sm

e

Mito

cho

ndrie

Dig

estion →

Sang

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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…

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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

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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

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Foie et métabolisme du glucose

Glycogène

Glycogénogénèse Glycogénolyse Néoglucogénèse

Glycérol

Acides aminés

Lipides

Protéines

Glucose

(sang)

Foie

Cerveau Muscle

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Foie et régulation de la glycémie

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Les apports et les dépenses

énergétiques

Nutriments

Energie

Chaleur Travail

Stockage Mise en réserve

Apports

Dépenses

Mécanique

Transport

Synthèse

60%

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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

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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

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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

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Régulation de la température

corporelle

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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Mécanismes de thermorégulation

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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

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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

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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