Composition des aliments :  le besoin et l'équilibre  alimentaire 

L'aliment doit fournir à l'organisme les nutriments pour son entretien et/ou sa croissance. D'où la notion du besoin alimentaire. L'aliment idéal serait celui qui fournirait à l'organisme les nutriments en quantité et en qualité pondérées, harmonieuses et en accord avec ce dernier. D'où la notion de ration puis d'équilibre alimentaire. 

La ration alimentaire est fonction de l’état du sujet (l’âge, l'état physiologique…). Connaissant la composition des aliments, la ration est établie grâce aux données de l’analyse alimentaire et à l’expérimentation in vivo et in vitro (Article 14).

Le besoin alimentaire

Pour son entretien et/ou sa croissance, les besoins de l’organisme sont d'ordre énergétique, protéique, hydro-minéral et vitaminique.  Ils sont satisfaits par les nutriments constituants de l’aliment.

En nutrition, les aliments sont classés en 6 groupes en fonction de leurs composants principaux (Tableau XLII).

Tableau XLII - Principales classes d'aliments

Aucun des groupes ne peut satisfaire à lui  seul le besoin alimentaire. Lorsque les nutriments y sont, certains ont un effet négatif à la digestion ou dans le métabolisme ce qui limite leur consommation. 

Les produits du groupe I, produits laitiers, rencontrent différentes  formes d’intolérance. Le lactose, principal nutriment du groupe I,  n'est pas toléré par tous.  Certaines personnes  allergiques aux protéines du lait, cependant  tolèrent le lactose. 

Dans le groupe II, les œufs apportent des protéines équilibrées pour leur composition en acides aminés (l'ovalbumine), mais aussi des substances antinutritives (protéines antitrypsique et antibiotine). 

Les produits du groupe III sont énergétiques, mais rarement les matières grasses sont consommées seules ou telles quelles. Elles entrent dans les cuissons ou les "salades"  de produits des groupes II, IV, V et VI. 

Dans le groupe IV des céréales, c'est le gluten qui limite chez les personnes qui en sont allergiques. Ce qui tend à amoindrir la consommation de produits à base de blé, même par des personnes qui n'en sont pas allergiques. L'amidon des céréales (80 % environ du poids sec du grain) source de glucose en limite la consommation chez des personnes atteintes d'un certain type de diabète ou à titre préventif.

Dans les groupes V et VI, les légumineuses aussi considérées comme légumes peuvent contenir des protéines qui comptent parmi elle des antinutritives. 

Le besoin alimentaire de l'organisme doit être de toutes manières satisfait. 

Le besoin énergétique

En calorimétrie, la combustion d'un gramme de lipides ou de glucides libère 9 calories contre 4 calories pour les protéines.  

L’énergie nécessaire au métabolisme est apportée par la dégradation (combustion) de certains constituants de l’aliment. Cette énergie, sous forme de composés porteurs de liaisons riches en énergie, l’adénosine triphosphate (ATP), est transformée en travail et chaleur . Cette dépense énergétique  est d’entretien (et aussi d’élimination)  et de production. 

Les glucides et les lipides sont les principaux fournisseurs d’énergie à l’organisme (Figure 166 )

Figure 166  -  Bilan énergétique de la dégradation  du glucose (glycolyse) et de l’acide butyrique (bêta - oxydation)

Le besoin protéique

Les protéines sont des constituants des tissus et organes. Elles sont par les enzymes et les hormones l'outil de l'ingénierie de l'organisme intervenant dans la digestion, le métabolisme et la reproduction.  L'apport de protéines en quantité  et qualité suffisantes  est un besoin fondamental de l'organisme. Cet apport concerne leurs constituants : les acides aminés, la source principale d'azote de l'organisme. 

En calorimétrie, la combustion d'un gramme de protéines libère 4 calories. La dégradation métabolique des acides aminés apporte peu d’énergie à l’organisme.  Toutefois, par les  enzymes et les cytochromes, les protéines ont une fonction énergétique. Constituants de la chaîne respiratoire, ils sont impliqués dans l'oxydation du substrat  par l'oxygène de l'air. Cette oxydation se fait  par une chaîne de transfert d'hydrogène et d'électrons. Il en résulte la formation d'ATP (Adénosine triphosphate), la molécule porteuse de l'énergie nécessaire au métabolisme cellulaire.

Pour produire ses protéines, l’organisme humain a besoin d’acides aminés. Il ne peut les synthétiser tous. Certains, dits acides aminés indispensables, lui sont apportés que par l'alimentation.

On dénombre plus de 50 acides aminés dans la nature. Seulement vingt sont les constituants des protéines de l’organisme. Huit sont dits acides aminés indispensables (Tableau IV) parce qu’ils sont peu ou pas du tout synthétisés par l'homme : la lysine et la thréonine ne le sont pas rigoureusement.  Les six autres le sont, mais à une vitesse moindre ou insignifiante. Certains acides aminés du tableau IV revêtent d'autres spécificités d'un point de vue nutritionnel : l'histidine est indispensable chez le nourrisson et banale chez l'adulte, la cystine et la tyrosine ne couvrent que le tiers du besoin, respectivement, en acides aminés soufrés et aromatiques (La cystine est la combinaison de deux molécules de cystéine que l'on retrouve dans l'hydrolyse des protéines). Aussi, l'alimentation doit pourvoir en quantité et en qualité suffisantes les acides aminés dont l'organisme a besoin. 

Les sources d’acides aminés indispensables sont principalement les protéines animales (les viandes, les  œufs et les poissons). 

Figure 167 - Acides aminés indispensables limitants dans les aliments d'origines animales 

En effet, comme le montrent les figures (167 et 168 )par rapport à la protéine de référence, du point de vue nutritionnel, qui est l'ovalbumine,  les protéines végétales ou animales ont au moins deux acides aminés indispensables limitants (au sens quantitatif). Toutefois, cette limite n'est pas en deçà de 50 %  en ce qui concerne les protéines animales.

Figure 168 - Acides aminés indispensables limitants dans les aliments d'origines végétales 

 Le besoin lipidique

Les principaux lipides de l'alimentation sont les glycérides, les phospholipides et les stérols. Ils sont communément appelés matières grasses ou  corps gras. En alimentation, on les classe  en huiles et graisses  selon leur état physique, liquide ou plus ou moins solide à 20°C. Cet état est lié à leur composition en acides gras saturés et insaturés.

Les lipides des graisses sont constitués en majorité d’acides gras saturés (169), tandis que dans les huiles, les acides gras insaturés en sont les constituants les plus importants (170). 

Figure 169 - Composition en acides gras du beurre et graisses végétales

L'organisme a besoin des lipides pour son entretien et ses productions. Comme nous venons de le voir (Figure 166), les lipides, avec les glucides,  constituent les principales substances de réserve dont la dégradation libère l'énergie nécessaire au métabolisme cellulaire. 

Les lipides sont des constituants de la membrane cellulaire et de celles des organites cytoplasmiques. 

Composants des lipoprotéines et des sites d'échanges entre les milieux intra et extra cellulaire,  les lipides jouent un rôle important dans leur propre transport dans le sang, leur adsorption par la membrane et leur absorption par la cellule lieu de leur dégradation.

Des lipides, comme les stéroïdes ou stérols, sont des hormones agissant au niveau du génome, favorisant ainsi la synthèse d'ARN et de protéines spécifiques du domaine de la reproduction. Le cholestérol, apporté par l'alimentation ou synthétisé par l'organisme est le précurseur des stérols et la vitamine D dans des conditions spécifiques (action des UV sur la peau). 

Les sphyngolipides sont des composants du système nerveux : les fibres nerveuses et le cortex cérébral.

D'un point de vue physiologique, les lipides, en particulier les lipides neutres, par leur caractère amphotère, sont des émulsifiants et contribuent à la digestion, en présence des acides biliaires. 

Les lipides sont également sources de vitamines liposolubles. L'huile de foie de morue en est un exemple (Tableau XXIX) . Les vitamines A,D et K sont stockées dans le foie et la vitamine  E peut être mobilisée dans les tissus adipeux. Toutes peuvent être  et peut être remises à la disposition de l'organisme en cas de besoin. 

L'organisme ne peut synthétiser tous les acides gras principaux constituants des lipides glycérides, phospholipides, phosphatides. Certains lui sont apportés par l'alimentation. Ils sont dits acides gras essentiels. Ces acides gras appartiennent à la classe des acides gras polyinsaturés et sont les acides gras linoléique (deux doubles liaisons), linolénique (trois doubles liaisons) et arachidonique (quatre doubles liaisons).  Comme le montre les figures 169  et 170 , les huiles végétales en sont les plus riches. 

Figure 170 - Composition des huiles végétales en différentes classes d'acides gras

Cette répartition des acides gras semble caractéristiques des familles, genres et espèces végétales desquelles les huiles sont obtenues.  De l'huile de tournesol à l'huile d'olive, la teneur en acides gras monoinsaturés (une double liaisons carbone - carbone) croit tandis que celle des acides gras polyinsaturés (au moins deux doubles liaisons carbone - carbone) décroit.  

Le besoin glucidique 

Quoi que l'on dise du sucre concernant la santé, quoique l'on le dise "le poison" de l'organisme, celui-ci a besoin des glucides à plus d'un titre . Ce besoin est d'entretien et de constitution comme le montre la figure 171. 

En calorimétrie la combustion d'un gramme de glucose libère 9 calories et la dégradation métabolique d'une mole de glucose par la glycolyse libère 38 moles  d'ATP. Aussi, les glucides, comme les lipides, ont un rôle de "carburant " de l'organisme

Outre leur rôle énergétique, des produits de leur dégradation sont précurseurs dans les synthèses d'autres molécules de l'ingénierie organique (Figure 174). Il s'agit d'une part du pyruvate et de l'acétyl CoA  produit de la glycolyse,  et d'autre part du ribose 5 phosphate, produit du  cycle des pentoses phosphates (la décarboxylation oxydative de l'acide 6 phospho-gluconique conduit à la formation du ribulose 5 phosphate puis au ribose 5 phosphate par isomérisation).

Les glucides entrent dans la composition des tissus fondamentaux  de l’organisme: le  ribose et le désoxyribose sont les constituants d’acides nucléiques (ARN, ADN) ; l’acide hyaluronique un mucopolysaccharides  est le composant principal des tissus de connections. 

Les glucides sont associés à des protéines et à des lipides et jouent  dans ces états d'importants rôles biologiques. 

Les protéines contenant dans leur molécule une partie glucidique sont dites glycoprotéines.  Elles sont présentes au niveau de la membrane plasmique. On les trouve dans le plasma (hormones ante-hypophysaires,  immunoglobulines) ou dans les sécrétions des glandes muqueuses.

Les glycolipides ou  lipides complexes sont les sphyngolipides composants du système nerveux : les fibres nerveuses et le cortex cérébral. La cérébroside  porte dans sa molécule  un galactose.     

L'organisme a besoin de glucides pour leur rôle physiologique (dans la digestion). Principale composante des fibres alimentaires, la cellulose participe à la digestion des aliments à la fin de laquelle elle constitue le ballast et favorise l’évacuation des résidus. 

Cette liste du besoin glucidique de l'organisme résumé par la figure 171 n'est pas exhaustive.

Le besoin hydrominéral

Pour son activité biologique, l’organisme à un besoin hydrominéral. Il a besoin d'eau et de minéraux dits macro et oligo-éléments selon leur importance nutritionnelle. L'on ne peut  séparer le besoin hydrique du besoin minéral, tant l'eau en est le véhicule dans l'aliment aussi bien que dans l'organisme.  

Le besoin hydrique 

L’organisme humain est constitué en moyenne de 60% d’eau. Sa répartition dépend des tissus et des individus. L'eau est apportée à l'organisme  par :

- l’eau boisson : c'est l'eau ingérée telle quelle. La quantité prise par jour est fonction de l’individu (état physiologique, profession, climat…)

 - l’eau composante des aliments : il s’agit de l’eau des boissons, de l’eau libre et liée des aliments solides.

 - l’eau métabolique : c’est l’eau produite par l’activité biologique de l’organisme.

L'eau  a divers rôles dans  le fonctionnement de l'organisme : la digestion, le métabolisme cellulaire, le transport des nutriments et des électrolytes sont tributaires de l'eau

L’eau dans la digestion des aliments, concerne d'abord l’eau de l’aliment (l'aliment  est plus facile à ingérer lorsqu'il est liquide que solide)  puis l'eau tout au long de l'appareil digestif : la salive, le chyme gastrique et la mixture intestinale (Figure 172).

Figure 172 - Parcours de l'eau dans la digestion des aliments

Concernant la cellule (Figure 173) dont dépend le fonctionnement de l'organisme humain, celle-ci baigne dans un milieu aqueux: le plasma pour ce qui est des cellules du sang ; la lymphe est le milieu spécifique des cellules du système immunitaire et de certaines cellules du sang (lymphocytes);  le  liquide interstitiel ou extracellulaire en ce qui concerne les cellules des tissus et les éléments minéraux électrolytes.

Le cytoplasme de la cellule est un milieu aqueux où baignent noyau organites, outils de l' ingénierie et produits du métabolisme.

Figure 173 - Le cytoplasme un milieu aqueux (image encyclopédie Encarta)

Dans la cellule vivante s’effectuent des réactions de dégradation, de transformation et de biosynthèse. Ces réactions sont catalysées par des enzymes: c’est le métabolisme. 

L’eau intervient de plusieurs manières dans le métabolisme cellulaire lorsqu'elle n'en est pas le produit:

- les enzymes fonctionnent en solutions aqueuses diluées dans des conditions adéquates de température et de pH; 

- l’eau participe au transfert de l’énergie chimique. Elle est à la fin de la chaîne respiratoire (Figure 36), (l'eau est le produit de l'oxydation cellulaire de substrat) génératrice d’ATP ; 

- l’eau participe au transfert des nutriments et des électrolytes;

- la structure tridimensionnelle des macromolécules, nécessaire au maintien de leurs propriétés biologiques est liée aux caractéristiques physico-chimique de l’eau de la cellule et de son environnement.  

Par ailleurs, la cellule et l’eau concerne tout ce qui se rapporte à l'embryon qui utilise à son avantage les propriétés de l'eau environnante (le liquide amniotique) pour assurer certaines de  leurs activités de développement.

Les besoins quotidiens en eau varient d'une personne à l'autre et selon le temps qu'il fait. 

Le besoin minéral

Les macro-éléments et les oligoéléments sont présents dans  diverses activités biologiques et à divers niveaux du métabolisme selon leur nature (Figure 174).  Ils sont apportés par l'alimentation.  

Le sodium 

Les principales implications du sodium dans le fonctionnement de l'organisme concerne le transport trans membranaire et l'équilibre ionique des milieux aqueux.   Le sodium avec le potassium déterminent le fonctionnement d’enzymes dans leur transport actif au niveau de la membrane plasmique.  

L’ATPase membranaire, en hydrolysant l’ATP, fournit  l’énergie nécessaire à ce transport. Cette enzyme ne fonctionne qu’en présence de ces ions Na⁺ et K⁺ . Ainsi, ils assurent leur propre transport. La cellule expulse 3 ions Na⁺ et laisse entrer 2 ions K⁺.

Les ions Na⁺ et K⁺ sont déterminants dans l’action et la sécrétion d’hormones. Dans les reins, le mouvement de l’eau (le contrôle du volume sanguin, la volémie) est sous la dépendance d’une hormone l’aldostérone et lié au mouvement des  ions sodium (Na⁺) et potassium (K⁺). De tous les minéraux nécessaires à l’organisme, le sodium a la plus forte concentration dans le plasma (14 mmol/l)

Le fer 

L’hémoglobine, la principale constituante des globules rouges est responsable de la couleur du sang. Le fer occupe le centre de l’hème, le groupement prosthétique de l’hémoglobine. Le fer est impliqué dans le transport de l’oxygène par l'hémoglobine : le fer fixe l'oxygène.    

La myoglobine  est le pigment des muscles. La myoglobine reçoit l’oxygène transporté par l’hémoglobine, le stocke et le dispense au muscle selon ses besoins. La myoglobine est le réservoir de l’oxygène.  Elle possède un seul groupement prosthétique, analogue à celui de l’hémoglobine, l’hème. C'est le fer du groupement prosthétique de la myoglobine qui fixe l’oxygène apporté par le sang dans les muscles. 

Le fer, outre son rôle dans le transport et la mise en réserve de l’oxygène,  contribue au fonctionnement de l’organisme à divers niveaux.

Le fer est activateur d’enzyme comme la succinodéshydrogenase dans la déshydrogénation de l’acide succinique en acide fumarique du cycle de Krebs, laquelle conduit à l'acide oxaloacétique précurseur de la synthèse du glucose dans la glycogénonéogenèse. 

Le fer, composant du noyau tétrapyrolique des cytochromes est impliqué dans le transfert des électrons de la  chaîne respiratoire où il a deux états d’oxydation différents Fe⁺⁺ et Fe⁺⁺⁺         

Les besoins quotidiens en fer varient d'une personne à l'autre. Ils sont dans les conditions normales de l'ordre de 10 à 20 mg.

Le phosphore

Les principales implications du phosphore dans le fonctionnement de l’organisme concernent la constitution de tissus et le métabolisme cellulaire. 

Le phosphore avec le calcium, sous forme de phosphate de calcium, est le constituant des os. 

Les composés phosphorylés sont les constituants des membranes cellulaires (membrane plasmique et membranes des organites du cytoplasme) et du tissu du système nerveux (sphingomyéline). 

Le phosphore est sans aucun doute l’élément le plus impliqué dans le métabolisme des macromolécules (Tableau XIV) il est présent dans de nombreuses biomolécules de l’ingénierie métabolique.  

Le phosphore est un constituant des nucléotides dont les molécules aux liaisons riches en énergies, l’ATP et l’ADP.  

L’ADN et l’ARN, supports de l’information génétique, sont des polymères constitués de nucléotides esters de nucléosides et d’acide phosphorique.

Les principaux composés phosphorylés des lipides sont l’acide glycérophosphorique et ces esters d’acide gras (acides phosphatidiques ou phosphoglycérides) et la sphingomyéline composante du tissu du système nerveux. 

Les acides aminés, constituants des protéines, comme la sérine et ces dérivés (la choline et l’éthanolamine) forment avec les acides phosphatidiques des phosphatides complexes. Les lipides phosphorylés portent le nom de phospholipides. 

Les intermédiaires de la glycolyse, du glucose à l’acide pyruvique,  ceux de la dégradation du galactose (chez le nourrisson) et ceux de la dégradation du glucose  par le cycle des pentoses phosphates  sont des composés phosphorylés .

Le phosphore est un constituant de site actif d’enzymes. Le phosphate pyridoxal dérivé de la vitamine B₆ est coenzyme de transaminases.

La teneur du plasma en phosphore est d’1mmol/l

Le calcium 

Dans le fonctionnement de l’organisme, le calcium est impliqué dans la constitution des os. Le calcium  forme avec le phosphore la partie minérale des os. 

Le calcium intervient dans la contraction des muscles, qu’il s’agisse du myocarde ou des muscles striés ou encore des muscles lisses. 

Le calcium stocké dans les os peut être réabsorbé par le sang et redistribué aux tissus qui en ont besoin. Le calcium est un modérateur de l'excitabilité neuromusculaire.

Dans la  glycogénolyse, le glycogène est dégradé par phosphorolyse sous l’action  de la phosphorylase kinase dont l’activation est déterminée par l’ion Ca⁺⁺ en relation avec la contraction musculaire. 

La présence des ions calcium est nécessaire  à l’activation de la  prothrombine en thrombine enzyme catalysant la transformation du fibrinogène en fibrine responsable de la formation du caillot. Ainsi, le  calcium intervient dans la coagulation du sang  pour arrêter l'hémorragie.

La concentration  du calcium dans le plasma est de 2,5 mmol/l, soit 5 à 6 fois moins importante que celle du sodium. Les besoins quotidiens en calcium varient d'un individu à l'autre. Ils sont de l'ordre de 600 à 1200 mg

Le magnésium 

Les principales implications du magnésium dans le fonctionnement de l’organisme sont structurales, métaboliques et physiologiques : le maintien de la cohésion des deux subunités constituantes du ribosome nécessite la présence d’ions magnésium (Mg⁺⁺); Le magnésium est un activateur d’enzymes dont les phosphatases et les phosphokinases qui agissent qu’en sa présence;  le magnésium contribue à réguler l’excitabilité nerveuse et la contraction musculaire Les besoins quotidiens en magnésium varient d'un individu à l'autre. Ils sont de l'ordre de 50 à 400 mg.  

Le potassium

La fonction biologique du potassium chez l’homme est principalement celle qu'il partage avec le sodium. Les ions sodium et potassium  sont  les principaux éléments de l’équilibre ionique  des milieux intérieur et intracellulaire séparés par la membrane plasmique. Leur transport à travers la membrane plasmique est actif et régulé par leur concentration de part et d'autre de la membrane plasmique.

La concentration  du potassium dans le plasma est de 4 mmol/l, soit trois fois moins importante que celle du sodium. 

Le cuivre 

Dans le fonctionnement de l’organisme, le cuivre est coenzyme ou activateur de la tyrosinase qui intervient dans le catabolisme de la tyrosine. 

Le cobalt 

Le cobalt joue un rôle dans le fonctionnement de l’organisme en tant que constituant de vitamine ou de coenzyme ou encore comme activateur d’enzymes. 

La vitamine B12, indispensable à la production normale de globules rouges et d’hémoglobine est constituée d’un noyau tétra pyrrolique.  Le centre du noyau est occupé par un atome de cobalt (Co) relié à chacun des pyrroles. 

Les isomérases ont pour coenzyme un dérivé de la vitamine B₁₂, appelé coenzyme B₁₂ .

Les transméthylases catalysent le transfert de groupement méthyl ( CH3). Elles ont pour coenzyme un autre dérivé de la vitamine B₁₂, le méthyl B₁₂.

La dipeptidase catalyse les réactions de rupture  entre deux acides aminés. Le Co y est en coenzyme ou en activateur.

L’arginase, une enzyme hépatique, agit au niveau des reins. Elle coupe la molécule d’arginine  en deux molécules l’ornithine et l’urée. L’arginase agit en présence de cobalt

L'iode

L’iode est nécessaire à la synthèse des hormones de la glande thyroïde. Les besoins quotidiens en iode sont de l'ordre de 70 à 140 mg.

Le manganèse 

Dans le fonctionnement de l’organisme le manganèse est coenzyme ou activateur d’aminopeptidase dont l’arginase, enzyme qui catalyse  les réactions de rupture  au sein d’un acide aminé.

Le zinc

Le zinc est coenzyme ou activateur  de déshydrogénases dans le fonctionnement de l’organisme.

La liste des minéraux dont l'organisme a besoin ou peut avoir besoin n'est pas exhaustive. Tous les éléments minéraux cités ci-dessus sont présents dans nos aliments. Éléments du sol ou de l’eau,  ils sont de toutes les  sources des aliments (végétales, animales, micro-organismes ou minérales).  Leur teneur varie d’un aliment à l’autre ou d’une source de production à l’autre, et, dans tous les cas selon la nature des sols, des eaux (qu’elles soient de mers, d’océans, de lacs ou de ruissellement) et des pratiques culturales.  Les engrais sont source de minéraux, aussi source de nutriments (ils la sont pour les végétaux, la première source de notre alimentation.) 

Certains oligoéléments présentent une toxicité à forte dose. C’est entre autres le fluor (fluorose osseuse)

Le besoin vitaminique

Les vitamines sont en général bien retenues par l'organisme lorsque l'apport est important. Les vitamines A, D et K sont stockées dans le foie et la vitamine E peut être mobilisée dans les tissus adipeux. Quant aux vitamines hydrosolubles, elles ont un seuil de rétention au-delà duquel elles sont excrétées par les urines.

La carence en vitamines ou avitaminose se traduit par des symptômes généraux ou par des symptômes spécifiques affectant divers organes et fonctions physiologiques ).

Les vitamines au nombre de 14 (y compris la provitamine A)sont des substances organiques.  Avec les minéraux, les acides aminés indispensables et les acides gras essentiels, les vitamines sont indispensables au fonctionnement de l’organisme qui ne les produit pas naturellement. Les vitamines sont apportées par l'alimentation. Quelques vitamines, cependant sont de source endogène:  il s'agit des vitamines D et E chez l'homme. En effet, l'exposition au soleil peut induire la production de la vitamine D.   Quant à la vitamine E, sa source est alimentaire, mais elle peut  être mobilisée dans les tissus adipeux et remise à la disposition du métabolisme lors d'une activité physique intense. Subsidiairement, les vitamines B8 et B12 peuvent être synthétisée dans la lumière intestinale par des micro-organismes. Dans tous les cas, les vitamines doivent être apportées par une source exogène : l’alimentation et le soleil.

Les vitamines jouent un rôle biologique, intervenant dans le métabolisme comme coenzyme, cofacteur, activateurs d'enzymes ou anti-oxydants. Chacune des 14 vitamines a son importance, quand même certaines vitamines peuvent remplacer partiellement d’autres (le phénomène de vicariance). Toutefois, en diminuant le besoin en ces vitamines qu'elles remplacent, elles  diminuent leur propre disponibilité et augmentent la leur. 

Le b – carotène

Le b – carotène est un pigment du groupe des caroténoïdes, pigments impliqués dans la photosynthèse (la réduction du CO2 en substances carbonées par l’énergie lumineuse). Ils sont présents chez tous les organismes phototrophes, sources de l’aliment dont les végétaux où ils sont localisés dans les chloroplastes ou les chromoplastes. Le bêta-carotène ou la provitamine A est liposoluble. Le bêta-carotène est un  précurseur de la vitamine A, donc d'intérêt nutritionnel. 

La vitamine A 

La vitamine A est un facteur indispensable à une vision normale. Elle corrige deux affections ophtalmologiques: l’héméralopie qui est un défaut de vision nocturne et la xérophtalmie ou "yeux secs".  La vitamine A est apportée par les aliments d’origines animales (le foie en particulier), La vitamine A  a une action sur les tissus de revêtement (peau, ongles, système pileux). Elle intervient dans le contrôle de la différenciation épithéliale et dans la régulation de la synthèse des kératines. La vitamine A peut-être toxique à certaines doses.

La vitamine B1

La vitamine B1 ou la thiamine est appelée la vitamine anti-béribéri. Le rôle de la vitamine B1 fut déterminant dans la découverte de l'existence des vitamines. La vitamine B1 est hydrosoluble. Dans les tissus animaux la thiamine existe essentiellement sous forme de thiamine pyrophosphate qui est sa forme coenzymatique 

La vitamine B2

La vitamine B2 ou la riboflavine est un facteur de croissance.  Sa découverte est liée à celle de la vitamine B1. La vitamine B2 est hydrosoluble. La riboflavine est un constituant de deux coenzymes : la flavine  mononucléotide (FMN) et  la flavine adénine dinucléotide  (FAD). Ces coenzymes interviennent au niveau de la chaîne respiratoire chez la levure aussi bien que dans les cellules animales et végétales. Toutes deux sont liées aux enzymes déshydrogénases à flavine appelées aussi flavoprotéines à FMN ou FAD . 

La vitamine B3

Deux composés de structure très proche ayant une activité anti-pellagre constituent la vitamine pp (pellagro-preventive) et sont  groupés sous l’appellation vitamine B3. Il s’agit de l’acide nicotinique ou niacine et de sa forme amine la nicotinamide. La vitamine B3 prévient et corrige une affection non infectieuse de la peau et de la langue. La vitamine B3 est hydrosoluble. Elle est présente dans les céréales et dans les produits d'origine animale. La nicotinamide est un constituant de deux coenzymes la NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide) et la NADP (Nicotinamide Adénine Dinucléotide phosphate).

La vitamine B5

La vitamine B5  ou l'acide pantothénique est considérée comme une vitamine bien qu'aucune carence n'est pu être observée ou provoquée. Son importance tient au fait qu'elle est un constituant du coenzyme A sous forme d'acétyl CoA précurseur dans de nombreuses biosynthèses de métabolites (les intermédiaires du cycle de Kreb, les acides gras, le cholestérol, les acides aminés cétogènes). Le Coenzyme A est aussi transporteur d’acyles dans l'oxydation des acides gras. 

La vitamine B6

La vitamine B6 a une activité anti-dermique chez le rat. Elle est aussi un facteur de croissance chez d'autres animaux de laboratoire et chez les bactéries. Elle est coenzyme dans de nombreuses réactions du métabolisme sous les formes phosphate de pyridoxal et pyridoxamine phosphate

Compte tenu de la simplicité de sa structure la vitamine B6 a contribué à élucider les mécanismes d'actions des coenzymes. 

La vitamine B8

La vitamine B8  ou  biotine  est coenzyme des carboxylases.  Elle ne peut provoquer de maladie de carence car elle peut être produite par les bactéries de l’intestin. Par ailleurs, elle est un facteur de croissance de micro-organismes, aussi elle est un composant essentiel des milieux minima de leur culture, notamment celui de  la levure qui est un aliment. 

La vitamine B9 

C'est de la feuille (du latin folium) que l'acide folique du groupe de la vitamine B9 tient son nom. Elle fut isolée la première fois des feuilles d'épinards. La vitamine B9 corrige l'anémie due à une maturation incorrecte des globules rouges. La vitamine B9 est hydrosoluble. L’acide folique ne possède pas en lui-même une activité coenzymatique, mais réduit en tétrahydrofolate (THF). 

Le THF intervient comme transporteur d’unités monocarbonées (méthyle, méthylène,  hydroxyméthyle, formyle, formimino…), il est coenzyme de transméthylases  et transformylase dans le métabolisme de divers composés comme celui de  la méthionine, de l'histidine de phosphatides complexes, d'hormone (adrénaline) ou des constituants de l'ADN. 

La vitamine B12 

La vitamine B12 ou cobalamine corrige ou prévient l'anémie pernicieuse ou anémie de Biermer. Cette anémie qui est particulièrement grave.

Les deux principales formes coenzymatiques sont: l’adénosyl cobalamine(AdoCbl) où l’atome Co  est en  liaison avec 5’-désoxyadénosyl, la méthyl-cobalamine (MetCbl) où le groupement  méthyle est à la place du R.   Ces coenzymes sont impliquées dans les réactions de réarrangement intramoléculaire et des méthylations. Dans le métabolisme du cyanure, la vitamine B12 se rencontre sous forme de cyanocobalamine. 

La vitamine B12 n’est pas synthétisée par les végétaux, aussi elle provient soit d’aliments d’origines animales soit de la synthèse bactérienne au sein de la lumière intestinale. La vitamine B12  peut être produite par culture de certains microorganismes des genres Streptomyces et Bacillus.

La vitamine C

La vitamine C ou acide ascorbique, est aussi appelée vitamine anti-scorbut. Elle vint à bout du scorbut,  une maladie quelque fois mortelle, chez les marins des longs cours, caractérisée  par une altération progressive des fonctions de l'organisme. L’acide ascorbique est présent  dans les tissus animaux et dans les tissus des végétaux supérieurs. Les micro-organismes n’en possède pas et n’en ont pas besoin pour leur croissance. L’acide ascorbique n’est une vitamine que chez l’homme et quelques mammifères.

Au niveau du métabolisme, on ne connait pas de forme coenzymatique de la vitamine C. Et si   l’action antiscorbutique de la vitamine C est connue, on ne sait pas suffisamment  son mode de fonctionnement.: la vitamine C intervient comme cofacteur enzymatique dans l’hydroxylation de certains acides aminés notamment la proline et l’histidine constituantes du collagène, protéine du tissu conjonctif dont celui des vaisseaux sanguins. Compte tenu de sa structure (nombre de carbone, fonctions alcool ) sa dégradation pourrait être associée  à celle des hexoses à quelque niveau du métabolisme. Aussi pourrait-elle être productrice d'énergie.

La vitamine D

La vitamine D ou calciférol  est aussi appelée vitamine anti-rachitique. Elle prévient et corrige le rachitisme, une maladie de la croissance qui fragilise les os. La vitamine D aide à la fixation du calcium des os. On ne connait pas de forme coenzymatique de la vitamine D3. Toutefois,  sa forme active, le 1-25 dihydroxycholécalciférol(calcitriol)  agit comme une hormone.  Au niveau du rein il favorise la réabsorption  des ions phosphate et calcium. Dans la muqueuse intestinale il induit la synthèse d’une protéine spécifique qui fixe et assure le transport du calcium dans le sang et au niveau des os, il induit la synthèse de l’ostéocalcine capable de fixer et de mobiliser le calcium au sein de la trame osseuse.  

La vitamine E

La vitamine E est aussi appelée  vitamine antistérilité et comprend huit formes vitaminiques que sont les tocophérols et leurs formes oxydées, les tocotriénols.  La vitamine E est liposoluble. La vitamine E est un anti oxydant en milieu lipidique par piégeage des radicaux libres. In vivo, la vitamine E interviendrait dans les systèmes d’oxydation cellulaire, elle agit au niveau de la membrane cellulaire qu’elle protège contre l'attaque de l’oxygène.

La vitamine K

La vitamine K, aussi appelée vitamine antihémorragique car elle favorise la formation de caillot. Elle intervient dans la correction de troubles hémorragiques.  Elle agit au niveau du gène sur la synthèse de RNA messagers spécifiques des protéines et enzymes  de la coagulation sanguine dont la protrombine (précurseur de la trombine qui transforme le fibrinogène en fibrine dans la formation du caillot). 

Les vitamines sont en très faible quantité dans les aliments, c’est-à-dire de l’ordre de quelques mg à quelques mg pour 100 gr de l’aliment tel quel (Tableau XV).

Le tableau XVI indique les rôles biologiques des vitamines et les troubles dus aux carences justifiant le besoin de l'organisme en ces composés.

Le besoin organoleptique 

Le besoin organoleptique est une question de sensibilité du consommateur. Il est, quelque peu, subjectif. En effet, contrairement au médicament, les caractéristiques organoleptiques d'un aliment conditionnent sa prise, voire même le besoin de le consommer, induisant ainsi les préférences et les habitudes alimentaire lorsque le choix existe. Les caractéristiques organoleptiques d'un aliment sont toutes les informations recueillies par les organes de sens dont :

- le toucher pour la texture et la viscosité (solide, liquide, élastique, pâteux, coulant, gluant, granuleux...);

-  la vue pour la couleur, les formes et contours, aspects (fraîcheur, maturité et maturation, profil hygiénique dont la qualité du contenant ou de l'emballage...);

- la flaveur  dont le goût ( la saveur sucrée, salée, amère aigre ou acide, astringente, sapide...) et l'odorat (Si les mécanismes mis en jeu pour discriminer les odeurs sont peu élucider, une molécule pour être odorante, doit être à la fois volatile et soluble pour parvenir aux cellules olfactives situées dans le haut de la cavité nasale. 

Il peut arriver que saveur, arôme et couleur soient fortement liés comme dans la caramélisation. 

La réponse sensorielle au toucher, à la vue et à la flaveur d'un aliment peut être modifiée aussi bien quantitativement que qualitativement et porte sur le traitement de tous les composants naturels des aliments ou l'ajout d'additifs (  ). 

Tableau XLIII

Le besoin individuel 

Si s'alimenter est une nécessité pour que l'organisme assure toutes ses fonctions de vie, ce n'est pas toujours que l'individu y répond, pour diverse raisons. En dehors des choix d'aliments aux causes diverses, il y a l'envie de manger tout simplement.  Cette envie peut revêtir un plaisir ou l'inlassable  sensation d'avoir faim. Alors, la portion ne respecte plus la ration et touche à l'équilibre alimentaire.

L'équilibre  alimentaire

Le besoin alimentaire ou les besoins alimentaires de chacun peuvent être connus,   mais quid  de l'équilibre alimentaire de chacun ?

À part le lait maternel, il n’y a pas d’aliment complet, c'est-à-dire un aliment qui contienne tous les constituants pour couvrir les besoins de l’organisme. Ainsi plusieurs aliments y contribuent.

Aussi une alimentation nourrissante est une alimentation équilibrée, c'est-à-dire qui apporte à l’organisme en même temps ou conjointement, par les aliments qui la composent, la ration en quantité et en qualité de  nutriments. Cet équilibre peut être est obtenu par un mélange subtil d’aliments, c’est la formulation. 

L’équilibre peut être obtenu également par supplémentation, apport de nutriments à l’état pur (concentrés de protéines, d’acides gras ou de vitamines par exemple) ou ayant subit quelque modification physico-chimique.

Toutefois, cet équilibre peut ne plus l'être au sein de l'organisme. Aussi formulation et supplémentation tiennent compte du fait que les nutriments apportés par l'alimentation (les glucides, les lipides, les protéines et les vitamines) ont un point commun  dans le métabolisme : le cycle de Krebs  et les oxydations cellulaires. De la dégradation des uns peut résulter la synthèse des autres. 

Pour ses besoins, l’organisme est habile et peut convertir un nutriment en un autre (sauf les acides aminés indispensables, les acides gras essentiels et les vitamines en dehors de la vitamine D).

Aussi, une alimentation riche en glucides ou en lipides ou même en protéines peut conduire à l’obésité, tout dépend du terrain, de l’individu. Tout comme ne pas consommer de sucres peut ne pas empêcher  une glycémie élevée car le glycogène et le glucose peuvent être synthétiser à partir de l’acide pyruvique, les éléments du cycle de Krebs  et le glycérol provenant des lipides (Figure 15, article 3). De même une hyperlipidémie n'est pas seulement cause d'une alimentation riche en certains lipides (Figure 28 et 29, article 4) 

Tout cela ne laisse pas à quia la question de l'équilibre alimentaire, mais seulement quelle ration  pour qui et pourquoi, est posée pour chacun (et à chacun!) et relève du développement durable, consolidant le rapport existant entre l'alimentation, la nutrition et la médecine ! 

Suite