La nutrition des cellules

Que deviennent les aliments ingérés?

• Aliments

• Bol alimentaire dans l’estomac

• Bol alimentaire dans l’intestin grêle

• Nutriments

Mélangés à la salive (amylase + eau) + mastication dans la bouche

Dilution des aliments, activation des enzymes gastriques, dénaturation des protéines, action bactéricides, stimulation du pancréas

Sécrétion des différentes enzymes digestives + absorption intestinale.

• Nutriments: substances directement assimilables par les cellules tels que les oses (sucres), les acides-aminés, les acides gras et les nucléotides pour réaliser son métabolisme (anabolisme + catabolisme) ou son assimilation.

• Lorsqu’on s’alimente, on ingère également de l’eau, des ions et des vitamines. Les ions font partis des oligoéléments.

• Les cellules humaines sont dites hétérotrophes car elles prélèvent leurs eau, nutriments et sels minéraux dans le milieu extracellulaire pour fonctionner.

• Les vitamines correspondent à des aliments fonctionnels que l’organisme est incapable de synthétiser et qui sont nécessaires à sa croissance et à son bon fonctionnement. Leurs carences causent des avitaminoses.

Rôle des nutriments et des oligoéléments?

Que nous indiquent ces deux photos?

Enfants souffrants de marasme (www.crdp-montpellier.fr)

Enfant souffrants de kwashiorkor (www.intellego.fr)

Il y a des besoins quantitatifs et des besoins qualitatifs!

• I- Les besoins quantitatifs:

• Ils doivent couvrir les besoins énergétiques de l’individu chaque jour. Ils varient en fonction de l’âge, du sexe, de l’activité, de la température extérieure et de l’état de l’individu.

• Chez l’Homme, les besoins sont d’environ 11000 KJ/24h et de 8500 KJ/24h chez la femme .

• Quelles molécules fournissent l’énergie nécessaire au fonctionnement des individus et donc des cellules?

A- Les glucides ou oses:

• Le glucose est le principal sucre rencontré dans l’organisme.

• Il se rencontre libre dans le plasma sanguin à un taux compris entre 0,8 et 1,2g/L chez les personnes normales.

• La concentration en glucose augmente après un repas puis retrouve sa valeur stable.

• Elle diminue après un effort puis retrouve sa valeur stable.

• La glycémie est régulée (par insuline qui diminue la glycémie et le glucagon ainsi que les glucocorticoïdes l’augmente).

• Si glycémie à jeun supérieure à 1,2g/L l’individu est diabétique.

• Si glycémie inférieur à 0,5g/L: DANGER car risque de coma et de mort car neurones privés d’énergie.

• Le glucose est également stocké dans le foie sous forme complexe: le glycogène qui peu restituer le glucose au sang en cas de besoin.

• Le glucose est stocké sous forme de glycogène dans les muscles squelettiques.

Comment la cellule transforme-t-elle le glucose en énergie?

• Deux voies possibles pour fabriquer des molécules à potentiel énergétique: ATP:

• Par oxydation complète du glucose dans les mitochondries qui permet à partir d’une molécule de glucose la fabrication de 38 molécules d’ATP soit environ 1159KJ (hydrolyse 1 ATP libère environ 30,5KJ). Cette voie est utilisée par l’ensemble des cellules en présence de dioxygène.

• Par fermentation lactique au niveau des muscles lorsque ces derniers ne sont pas suffisamment oxygénés lors d’un effort physique. Il y aura alors fabrication de 2 ATP (soit 61KJ) et de 2 molécules d’acide lactique (déchet métabolique responsable de l’apparition de crampe) à partir d’une molécule de glucose.

B- Les lipides:

• L’oxydation complète des lipides fournies deux fois plus d’énergie que pour l’oxydation complète du glucose.

• Ils sont mis majoritairement en réserve dans le tissu adipeux à partir de lipide ou de glucides.

• Ils sont transformés en ATP lorsque les réserves hépatiques en glucose sont épuisées.

• Si l’apport énergétique est supérieur aux dépenses énergétiques: accumulation de graisses dans le tissu adipeux et risque d’obésité.

• Si apport énergétique inférieur aux dépense: déstockage au niveau du tissu adipeux et amaigrissement.

C- Les protides:

• Leur oxydation complète libère autant d’énergie que l’oxydation complète du glucose.

• Ils servent à la fabrication d’ATP uniquement lorsque les stock en glucose et lipides sont épuisés (lors d’un jeune prolongé).

II- Les besoins qualitatifs:

• A- Les nutriments:

• 1- Etude d’un cas clinique:

Correction du travail sur la kwashiorkor.

• Maladie due à une insuffisance de certains acides aminés dans l’alimentation après sevrage, notamment en lysine, méthionine et tryptophane. Il s’agit d’une carence en acides aminés essentiels non fabriqués par l’organisme.

• Il existe chez l’Homme 9 acides aminés essentiels (doivent être apportés dans l’alimentation): Thréonine, méthionine, tryptophane, valine, leucine, isoleucine, histidine, phénylalanine et lysine. Les 11 autres acides aminés sont synthétisés par l’organisme.

• Les protéines sont vitales au bon fonctionnement des cellules et de l’organisme. Elles jouent de multiples rôles (la structure et le soutien( c'est le cas du collagène, de l'élastine, des glycoprotéines membranaires), la contraction musculaire (actine, myosine), adhésion cellulaire, réception de signaux (tels les récepteurs membranaires de l'insuline ou les récepteurs intracellulaire des stéroïdes), la transduction de signaux, l'immunité (c'est le rôle des immunoglobulines), le transport (comme l'hémoglobine (O2) et la transferrine (fer)), les enzymes, les hormones…).

2- Les besoins en lipides chez l’Homme:

• Les lipides sont les nutriments énergétiques (énergie de réserve) et les bâtisseurs. Ils renferment des acides gras essentiels.

• Il y a 3 acides gras essentiels: acide linoléique (non synthétisé par l’Homme), acide linolénique et arachidonique (synthétisés faiblement et synthèse qui décroit avec l’âge).

• Acide linoléique est rencontré dans les huiles végétales.

• Acide linolénique (dans l’huile de poissons et huiles végétales) intervient dans la fabrication des composants lipidiques des membranes cellulaires. Il sont des précurseurs de la fabrication des eicosanoïdes (molécules jouant un rôle anti-inflammatoire, stimulent le système immunitaire et protègent les artères et le cœur).

• L’acide arachidonique est précurseur dans la fabrication des médiateurs des réactions allergiques.

• Les autres lipides sont synthétisés par l’Homme mais peuvent être apportés par l’alimentation.

• Le cholestérol joue un rôle important dans la stabilité et le maintient des membranes cellulaires. Il intervient également dans la fabrication de nombreuse molécules (hormones stéroïdiennes par exemple).

• Les triglycérides sont stockés dans le tissu adipeux et servent de réserves énergétiques.

Conséquences d’une consommation excessive de lipide?

• Une consommation excessive de graisses notamment animale peut être responsable de:

• - Dépôts de plaques d’athéromes (athérosclérose) dans les artères à l’origine de thrombose ou d’embolie (maladies cardio-vasculaire);

• - Formation de cancers (sein, prostate…);

• - Obésité;

• - Diabète de type 2 ou diabète gras.

3- Les acides nucléiques:

• Ils sont synthétisés par l’organisme.

• Ils entrent dans la composition de l’ADN, mais également de ATP et de messager cellulaire tel que AMPc.

• Ils peuvent être apportés par l’alimentation.

B- Les oligo-éléments:

• 1- Etude de cas cliniques:

• 1er cas: les individus soufrent d’une carence en iode. On peut observer leur morphologie caractéristique d’un goitre thyroïdien. L’alimentation riche en éléments de mer (la mer est riche en iode) rétablit l’aspect normal.

• 2ème cas: lors de ses menstruation Mme X perd beaucoup de sang. Or dans le sang, il y a les globules rouges riches en hémoglobines (molécules transporteurs de dioxygène). Le fer entre dans la composition de l’hémoglobine mais également de la myoglobine (rencontrée dans les muscles). Le fer facilement assimilable par le corps provient en majorité de la viande rouge.

• Les oligo-éléments: éléments minéraux rencontrés au niveau du squelette (calcium et phosphore), des molécules organiques (lipides, protides glucides et acides nucléiques). Leur apport est faible (quelque micro gramme à 1 mg par jour.

• Le fluor entre dans la composition de l’émail des dents et protège des caries dentaires. Il est apporté par l’eau de boisson.

• Le sodium et le potassium contribue à maintenir l’équilibre hydrominéral de l’individu. Ils jouent un rôle au niveau du maintien de la pression artérielle.

• Le magnésium est fondamental dans l’excitabilité du système neuromusculaire.

• Beaucoup d’oligoéléments se lient aux enzymes: ce sont des cofacteurs.