Nutriments et métabolisme

Marianne Zeller

UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

Nutriments et métabolisme

- Nutriments = toute substance apportée par nos aliments

- Assurent croissance, entretien, réparation des tissus

- 5 groupes de nutriments:

- 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 AG

– Graisses animales → saturées

• Viande, produits laitiers

– Graisses végétales → insaturées

• Huiles, graines, noix

Sources alimentaires de protéines

• Polymères d’acides aminés (aa)– 20 aa

• 9 essentiels = non synthétisés par l’organisme

• Protéines animales (meilleure qualité car type et proportion optimale d’aa )

– Œuf

– Lait

– 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 A = une partie synthétisée par la peau

– Vitamine K (bactéries du colon)

• Nécessaires au fonctionnement cellulaire, en petites quantités

• Rôles très variés– Souvent = co-enzymes

Sources alimentaires des minéraux

• Besoins vitaux journaliers

• 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

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

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’ATPEx: aa → protéines

- Catabolisme: réactions de dégradations de

molécules complexes en molécules plus simples

Energie libérée → Production d’ATPEx: Oxydation glucose (respiration cellulaire)

Métabolisme des glucides

Glucose = principal produit de la digestion des glucides

Rentre dans cellules par diffusion facilitée (insuline)

Combustible alimentaire 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

eM

ito

chondrie

Dig

estion →

Sang

Métabolisme des lipides

Lipides digérés (AG, glycérol) → lymphe → sang

- Foie :

1) Lipides → 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) Lipides → synthèse lipoprotéines, cholestérol

- Le reste des lipides : 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 = molécule indispensable à la vie

• Rôles (≠ production d’énergie)

– Précurseur hormones stéroïdes, vitamine D

– Constituant des membranes cellulaires

• Origine

– Alimentaire (15%)

– Synthèse dans foie (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)

- Le reste → production d’ATP (respiration cellulaire) → NH3 → urée

Foie et métabolisme du glucose

Glycogène

Glycogénèse Glycogénolyse Néoglucogénèse

Glycérol

Acides aminés

Lipides

Protéines

Glycémie

Foie

CerveauMuscle

Foie et régulation de la glycémie

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

Alcool 7

Les apports et les dépenses

énergétiques

Nutriments

Energie

Chaleur Travail

StockageMise en réserve

Apports

Dépenses

Mécanique

Transport

Synthèse

60%

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)– 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

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

dépenses

Thermorégulation

Pr 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

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 par:

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

- Frissons

- Vasoconstriction vaisseaux cutanés

- ↑ Tonus musculaire

- ↑ Métabolisme (via Catécholamines, hormones thyroïdiennes)

- Graisse brune (nouveaux nés)

1. Evaporation= Dissipation chaleur quand eau liquide → gazeux (vapeur)

• Insensible (poumons, bouche)

• Sensible: sueur (glandes sudoripares)

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 cutanés 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• Symptômes

• Sensation de froid : recroquevillement, frissons, vasoconstriction

• Correspondent à une adaptation de l’organisme afin d’augmenter la

thermogénèse

• 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 due à

réajustement réglage thermorégulation centrale