Nutrition 9782294738517, 9782294738524

Table of contents :
Cover
Nutrition
Copyright
Les auteurs
Table des matières
Abréviations
Avant-propos
Partie I: Fondamentaux en nutritionhumaine
Chapitre 1: Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés
Besoins nutritionnels
Définitions
Notion d'essentialité
Nutriments essentiels
Nutriments semi-essentiels
Nutriments non essentiels
Besoin nutritionnel moyen
Définition des références nutritionnelles
Apports nutritionnels conseillés
Repères de consommation des aliments
Limites de sécurité
Besoins énergétiques
Besoins hydriques
Macronutriments
Glucides
Lipides
Protides
Micronutriments
Définition
ANC et fonctions métaboliques
Biodisponibilité des micronutriments
Exploration biologique du statut des micronutriments
Métabolisme et sémiologie clinique
Vitamine C
Vitamines B
Vitamine B1
Vitamine B2
Vitamine B6
Vitamines B9 et B12
Vitamine A
Vitamine D
Fer
Conclusion
Bibliographie
Chapitre 2: Classification des aliments
Définition
Critères pris en compte dans la catégorisation des aliments
Classes d'aliments
Viandes, poissons, œufs
Viandes
Apport en protéines
Apport en lipides
Apport en glucides
Apport en minéraux
Apport en vitamines
Charcuteries
Poissons
Apport en protéines
Apport en lipides
Apport en glucides
Apport en minéraux
Apport en vitamines
Œufs
Apports en protéines
Apports en lipides
Apports en minéraux
Apports en vitamines
Produits laitiers
Lait
Apport en protéines
Apports en lipides
Apports en glucides
Apport en minéraux et oligoéléments
Apport en vitamines
Fromages
Définition et classification
Apports en protéines
Apport en lipides
Apport en glucides
Apport en minéraux
Apport en vitamines
Matières grasses
Matières grasses d'origine animale
Crème et beurre
Apport en lipides
Apport en vitamines
Beurres allégés et spécialités laitières à tartiner
Apports en lipides
Apports en vitamines
Autres matières grasses d'origine animale
Apports en lipides
Matières grasses d'origine végétale
Huiles
Huiles fluides
Huiles concrètes (ou graisses végétales)
Margarines
Apports en lipides
Apports en vitamines
Légumes et fruits
Légumes
Apports en glucides
Apports en minéraux
Apports en vitamines
Fruits
Apports en glucides
Apports en vitamines
Apports en minéraux
Fruits secs
Céréales et dérivés, légumineuses
Céréales et dérivés
Formes d'utilisation des céréales
Composition nutritionnelle
Apports en glucides
Apports en protéines
Apport en minéraux
Apports en vitamines
Aliments à base de céréales
Pain
Biscottes
Viennoiseries et biscuits
Riz
Pâtes
Légumineuses
Légumes secs
Soja et arachide
Sucres et produits sucrés
Sucre
Confiseries
Miel
Chocolat
Boissons
Eaux
Boissons sucrées
Thé et café
Jus de fruits
Boissons alcoolisées
Aliments riches en sel
Aliments riches en matières grasses cachées
Aliments riches en protéines
Aliments riches en calcium
Aliments riches en acides gras saturés
Aliments riches en cholestérol
Aliments riches en acides gras oméga 3
Aliments riches en fibres
Sources de vitamines
Sources d'oligoéléments
Chapitre 3: Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments
Qu'est-ce que l'énergie ?
Comment les aliments sont-ils transformés en ATP ?
Manger et respirer
Comment l'énergie est-elle libérée des aliments ?
Entrée des nutriments dans la cellule
Transport du glucose
Transport des AGNE
Séquestration des nutriments dans la cellule
Transformation des nutriments en hydrogène
Glycolyse
Synthèse d'acétyl-CoA
Cycle de Krebs
Désamination des acides aminés
Particularités métaboliques tissulaires, relations inter-organes
Cycle de Cori
Cétogenèse
Comment l'hydrogène est-il utilisé pour la synthèse d'ATP ?
La mitochondrie
L'oxydation phosphorylante
Autres rôles du gradient de protons
Stockage et interconversion
Synthèse du glycogène
Lipogenèse de novo
Synthèse des triglycérides
État stationnaire, notion de flux métaboliques
Redistribuer pour activer ou inhiber
Points de contrôle
Conclusion
Chapitre 4: Métabolisme des lipides et des lipoprotéines
Digestion et absorption des lipides alimentaires
Digestion des lipides
Absorption des lipides
Transport et métabolisme des lipides : rôle des lipoprotéines
Composition générale des lipoprotéines
Classification des lipoprotéines plasmatiques
Apolipoprotéines
Métabolisme des lipoprotéines
Voies du métabolisme des lipoprotéines
Métabolismes des lipoprotéines riches en triglycérides
Synthèse des chylomicrons et VLDL
Catabolisme intravasculaire des lipoprotéines riches en triglycérides
Généralités
Catabolisme des chylomicrons
Catabolisme des VLDL
Devenir des LDL
Voie de retour du cholestérol: métabolisme des HDL
Efflux cellulaire de cholestérol
Estérification du cholestérol libre par la LCAT
Remodelage des HDL
Captation du cholestérol des HDL par les hépatocytes
Bibliographie
Chapitre 5: Métabolisme des protéines et des acides aminés
Généralités
Structure des protéines
Paramètres cinétiques du métabolisme protéique
Renouvellement des protéines
Variations du renouvellement protéique
Selon l'âge
Selon l'état nutritionnel
Selon l'état pathologique
Quelle est la finalité du renouvellement protéique ?
Synthèse protéique
Dégradation irréversible des acides aminés
Désamination
Élimination de l'azote
Destinée des radicaux carbonés des acides aminés
Acides aminés précurseurs de composés actifs
Protéolyse
Systèmes de protéolyse
Système lysosomal
Système calpaïne-calpastatine
Protéasome (système ATP-dépendant)
Signaux de la protéolyse
Conclusion
Apports en acides aminés exogènes
Synthèse des acides aminés non essentiels
Moyens d'exploration du métabolisme protéique in vivo
Bilan azoté
Chromatographie des acides aminés
Méthodes dynamiques
Méthodes dynamiques locales (différences artérioveineuses)
Méthodes dynamiques globales
Mesures de synthèse de protéines spécifiques
Régulation du métabolisme des protéines
Régulation hormonale
Insuline
Hormone de croissance
Catécholamines
Glucocorticoïdes
Hormones thyroïdiennes
Glucagon
Cytokines (TNF, interleukines)
Régulation nutritionnelle
Régulation par les substrats
Acides aminés
Autres substrats énergétiques
Régulation du métabolisme protéique au cours de différents états nutritionnels
l'état postabsorptif
Lors d'un repas (état nourri)
Lors du jeûne court
Au cours du jeûne long
Bibliographie
Chapitre 6: Métabolisme des glucides
Le matin à jeun : production endogène de glucose
Glycogénolyse
Néoglucogenèse
Équipement enzymatique
Énergie
Régulation hormonale
L'état nourri et le rôle de l'insuline
Sécrétion d'insuline
Action de l'insuline
Explorer le métabolisme glucidique à l'état nourri
Situations particulières : activité physique, agression
Activité physique et métabolisme du glycogène
Réponse à l'agression
Situations pathologiques: hypoglycémie et hyperglycémie
Hypoglycémie
Hyperglycémie
Glycosurie
Lésions dues à l'hyperglycémie chronique
Bibliographie
Chapitre 7: Dépenses énergétiques
Composantes de la dépense énergétique totale
Métabolisme de base et dépense énergétique de repos
Dépense énergétique de l'activité physique
Thermogenèse d'adaptation
Thermogenèse de thermorégulation
Thermogenèse d'alimentation
Autres postes de la dépense énergétique totale
Facteurs de variation de la dépense énergétique de repos
Variabilité liée à la masse corporelle: facteur extensif et facteur intensif
Variabilité liée à l'âge
Variabilité liée au sexe
Variabilité liée à la grossesse
Variabilité liée à l'allaitement
Variabilité liée à la ration alimentaire
Dépense énergétique et restriction alimentaire
Dépenses énergétiques et alimentation hypercalorique
Variabilité d'origine génétique
Génétique et dépense énergétique de repos
Génétique et thermogenèse alimentaire
Génétique et coût énergétique de l'activité physique
Génétique et adaptation aux modifications de la prise alimentaire
Méthodes de mesure de la dépense énergétique utilisables dans la pratique clinique
Principes de mesure de la dépense énergétique par calorimétrie indirecte
Mesure de la dépense énergétique avec le calorimètre indirect
Mesure de la dépense énergétique due à l'activité physique
Estimation de l'activité physique par questionnaire et de son coût énergétique
Estimation de la dépense énergétique liée à l'activité physique par actimétrie
Estimation de la dépense énergétique liée à l'activité physique par la mesure de la fréquence cardiaque
Estimation indirecte de la dépense energétique liée à l'activité physique
Évaluation prédictive de la dépense énergétique
Prédiction de la dépense énergétique de repos
Prédiction de la dépense énergétique totale
Bibliographie
Chapitre 8: Utilisation des substrats énergétiques
Substrats énergétiques
Production et utilisation des substrats en période basale
Métabolisme du glucose
Lipolyse
Protéolyse
Production et utilisation des substrats lors du jeûne prolongé
Utilisation des substrats en période postprandiale
Métabolisme du glucose en période postprandiale
Sécrétion d'insuline et incrétines
Production et captage hépatique de glucose, lipogenèse de novo
Utilisation périphérique du glucose
Stockage du glycogène en situation postprandiale
Rôles de l'insuline en situation postprandiale
Métabolisme des lipides en situation postprandiale
Métabolisme des protéines en situation postprandiale
Bibliographie
Chapitre 9: Réponse métabolique à l'agression
Définition de l'agression
Exemples de situation clinique
Conséquences métaboliques de l'inflammation
Balance énergétique
Voies métaboliques
Protéolyse et balance azotée
Lipolyse
Production hépatique de glucose et glycémie
Production hépatique des protéines de la réaction inflammatoire et de la réponse immunitaire
Régulations métaboliques
Insulinorésistance
Hormones de contre-régulation
Conséquences sur la composition corporelle
Bibliographie
Chapitre 10: Composition corporelle
Compartimentalisation de l'organisme
Principales techniques de mesure
Densitométrie
Absorptiométrie bi-énergétique
Impédancemétrie bioélectrique
Tomodensitométrie
Anthropométrie
Plis cutanés
Circonférence musculaire brachiale
Tour de taille
Intérêts de la mesure
Obésité
Dénutrition
Carence d'apports pure, par exemple l'anorexie mentale
Carence d'apports et hypermétabolisme
Facteurs de variation
Bibliographie
Chapitre 11: Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant
Mesures anthropométriques chez l'enfant
Croissance pondérale, staturale et du périmètre crânien
Techniques de mesure
Interprétation
Rapport du périmètre brachial sur le périmètre crânien
Indice de masse corporelle
Mesures anthropométriques chez l'adulte
Poids
Méthodes
Intérêts
Limites
Cinétique de variation du poids
Méthodes
Intérêts
Limites
Taille
Méthodes
Intérêts
Indice de masse corporelle
Méthode
Intérêts
Limites
Autres paramètres anthropométriques
Mesures biologiques
Albuminémie
Transthyrétinémie (ou préalbuminémie)
Autres paramètres biologiques simples
Tests fonctionnels et force musculaire
Intérêts
Méthodes
Évaluation des ingesta
Fiche de surveillance alimentaire
Rappel de consommation des 24 heures ou plus
Carnet alimentaire ou semainier
Échelle analogique visuelle ou verbale de la prise alimentaire
Bibliographie
Chapitre 12: Physiologie et sémiologie du comportement alimentaire
Définition du comportement alimentaire
Phases du comportement alimentaire
Phase préprandiale
Phase prandiale
Phase postprandiale
Sensations de faim, d'appétit et de rassasiement
La faim
L'appétit
Le rassasiement
Régulation du comportement alimentaire
Finalités du comportement alimentaire
Centres de régulation de la prise alimentaire
Signaux de régulation périphériques
Signaux liés aux stocks d'énergie
Signaux liés aux ingesta
Système nerveux autonome
Peptides et neuromédiateurs impliqués dans la régulation du comportement alimentaire
Causes de dysrégulation du comportement alimentaire
Facteurs socioculturels et familiaux
Facteurs psychoaffectifs
Contrôle cognitif de la prise alimentaire
Sémiologie du comportement alimentaire
Hyperphagie
Hyperphagie prandiale
Prises extraprandiales
Grignotage
Compulsion
Accès de boulimie (ou crise de boulimie)
Hypophagie
Autres symptômes alimentaires
Profil de consommation alimentaire
Des symptômes aux déterminants du comportement alimentaire
Conclusion
Partie II: Pathologie nutritionnelle
Chapitre 13: Dénutrition
Définitions
Malnutrition
Dénutrition
Cachexie
Sarcopénie
Épidémiologie
Mécanismes
Carence d'apports
Augmentation des pertes
Augmentation des besoins
Conséquences
Dépistage
Éléments
Outils
Indicateur HAS de dépistage des troubles nutritionnels
Mini Nutritional Assessment
Diagnostic
Critères diagnostiques
Signes cliniques
Diagnostic différentiel: la maigreur constitutionnelle
Diagnostic de la sarcopénie
Prise en charge
Objectifs
Conseils diététiques
Compléments nutritionnels oraux
Nutrition entérale
Abords digestifs
Modalités d'administration
Produits
Complications
Nutrition parentérale
Indications
Abords vasculaires
Modalités d'administration
Produits
Complications
Syndrome de renutrition
Bibliographie
Chapitre 14: Obésité
Définition
Épidémiologie
Physiopathologie
Balance énergétique
Phase de constitution de l'obésité : déséquilibre de l'homéostasie énergétique
Excès d'apports alimentaires
Facteurs favorisant le défaut de régulation du comportement alimentaire sur les besoins de la personne
Phase de maintien de l'obésité : nouvel état d'équilibre de l'homéostasie énergétique
Modifications du tissu adipeux
Résistance centrale à la leptine
Flore intestinale
Effet permissif des facteurs génétiques sur l'homéostasie énergétique
Obésités monogéniques
Obésités oligogéniques
Obésités polygéniques
Sémiologie de l'obésité
Complications liées à l'obésité
Physiopathologie des complications
Types de complications
Complications métaboliques
Complications cardiovasculaires
Complications veineuses et thromboemboliques
Complications respiratoires
Complications digestives et hépatiques
Complications rénales
Complications rhumatologiques et ostéoarticulaires
Complications cutanées
Complications urogénitales
Complications neurologiques
Cancers
Complications psychologiques et sociales
Bases thérapeutiques
Conseil nutritionnel
Activité physique
Autres moyens thérapeutiques
Approches cognitivo-comportementales
Chirurgie
Traitements médicamenteux
Approche pharmacologique
Prébiotiques
Conclusion
Bibliographie
Chapitre 15: Diabète de type 2
Définitions et diagnostic
Critères diagnostiques du diabète
Dépistage du diabète
Santé publique
Prévalence
Conséquences socioéconomiques
Physiopathologie
Insulinorésistance
Insulinopénie
Facteurs génétiques
Rôle du tissu adipeux
Complications
Complications macrovasculaires
Accidents vasculaires cérébraux
Ischémie myocardique
Artériopathie des membres inférieurs
Complications microvasculaires
Rétinopathie diabétique
Néphropathie diabétique
Neuropathie diabétique
Neuropathie autonome diabétique
Ulcérations du pied diabétique
Autres complications
Bases thérapeutiques
Prise en charge de l'insulinorésistance
Modifications thérapeutiques du mode de vie
Thérapeutiques médicamenteuses : metformine
Prise en charge de l'insulinopénie
Sulfamides et glinides
Gliptines et incrétines
Insuline
Rôle de l'éducation thérapeutique
Objectifs thérapeutiques
Conclusion
Bibliographie
Chapitre 16: Dyslipidémies
Santé publique
Dépistage d'une dyslipidémie
Caractérisation de la dyslipidémie
Orientation diagnostique
Dyslipidémies primaires
Hypercholestérolémies
Hypercholestérolémie commune polygénique (type IIa)
Hypercholestérolémie familiale monogénique (type IIa)
Forme hétérozygote
Forme homozygote
Hypertriglycéridémies
Forme familiale (type IV pouvant évoluer vers le type V)
Forme glucido-alcoolo-pléthoro-dépendante (type IV pouvant évoluer en type V)
Hyperchylomicronémie (type I pouvant évoluer en type V)
Hyperlipidémies mixtes
Hyperlipidémie combinée familiale (type IIb, IIa, ou IV pouvant évoluer en type V)
Dysbêtalipoprotéinémie (type III)
Hypoalphalipoprotéinémies
Bases thérapeutiques des dyslipidémies
Modifications thérapeutiques du mode de vie
Activité physique
Modifications de l'alimentation
Traitements médicamenteux des dyslipidémies
Traitements des hypercholestérolémies
Statines (inhibiteurs de la β -HMG-CoA réductase)
Mécanisme d'action
Effets cliniques et biologiques
Ézétimibe
Mécanisme d'action
Cholestyramine
Mécanisme d'action
Traitements des hypertriglycéridémies
Fibrates
Mécanisme d'action
Effets secondaires
Acide nicotinique
Mécanisme d'action
Effets cliniques et biologiques
Effets secondaires
Acides gras oméga 3 ( acide eicosapentaénoïque, acide docosahexaénoïque)
Mécanisme d'action
Effets secondaires
Traitements des hyperlipidémies mixtes
Traitements des hypo-HDLémies
Bibliographie
Chapitre 17: Pathologies syndromiques du comportement alimentaire
Différenciation entre symptômes et pathologies syndromiques du comportement alimentaire
Pathologies syndromiques du comportement alimentaire et traits communs à ces pathologies
Anorexie mentale
Diagnostic clinique
Manifestations somatiques de l'anorexie mentale
Dénutrition
Aménorrhée
Ostéoporose ou ostéopénie
Signes digestifs
Troubles de rythme
Autres
Explorations paracliniques
Bilan biologique sanguin
Examens complémentaires
Boulimie
Signes cliniques
Manifestations somatiques de la boulimie
Explorations paracliniques
Physiopathologie de l'anorexie mentale et de la boulimie
Déterminismes biologiques
Déterminismes génétiques
Déterminismes psychosociaux et culturels
Hyperphagie boulimique
Outil de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire
Conclusion
Bibliographie
Corrigé des entraînements
Entraînement 1: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
QCM 11
Entraînement 2: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 3: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
Entraînement 4: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 5: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 6: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 7: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
Entraînement 8: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
Entraînement 9: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 10: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
Entraînement 11: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 12: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 13: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 14: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 15: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Entraînement 16: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
Entraînement 17: QCM
QCM 1
QCM 2
QCM 3
QCM 4
QCM 5
QCM 6
QCM 7
QCM 8
QCM 9
QCM 10
Index
Imprint Page

Citation preview

This page intentionally left blank

Nutrition

Chez le même éditeur

Dans la même collection Immunologie fondamentale et immunopathologie, par le Collège des Enseignants d’Immunologie (ASSIM), 2013. Pathologie générale, par le Collège Français des Pathologistes (CoPath), 2013, 2e édition.

Les indispensables de l’étudiant Atlas d’anatomie humaine, par F. Netter. 2011, 5e édition. Dictionnaire médical, par J. Quevauvilliers. 2009, 6e édition. Gray’s Anatomie pour les étudiants, par R.L. Drake et coll., 2010, 2e édition. Guide de thérapeutique 2013, par L. Perlemuter, G. Perlemuter, 2013, 7e édition. Lexique médical anglais-français/français-anglais, par D. Duizabo, 2009, 8e édition. Sémiologie clinique, par J. Bariéty, L. Capron, G. Grateau, 2009, 8e édition. Hématologie, par la Société Française d’Hématologie (SFH), 2011.

Les cours de L2-L3 Médecine

Nutrition Collège des Enseignants de Nutrition Coordonné par :

Éric Bertin Yves Boirie Stéphane Schneider

DANGER

LE

PHOTOCOPILLAGE TUE LE LIVRE

Ce logo a pour objet d'alerter le lecteur sur la menace que représente pour l'avenir de l'écrit, tout particulièrement dans le domaine universitaire, le développement massif du «photocopillage». Cette pratique qui s'est généralisée, notamment dans les établissements d'enseignement, provoque une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement est aujourd'hui menacée. Nous rappelons donc que la reproduction et la vente sans autorisation, ainsi que le recel, sont passibles de poursuites. Les demandes d'autorisation de photocopier doivent être adressées à l'éditeur ou au Centre français d'exploitation du droit de copie : 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris. Tél. 01 44 07 47 70.

Tous droits de traduction, d'adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l'autorisation de l'éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d'une part, les reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective et, d'autre part, les courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d'information de l'œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés ISBN : 978-2-294-73851-7 e-ISBN : 978-2-294-73852-4 Elsevier Masson SAS, 62, rue Camille-Desmoulins, 92442 Issy-les-Moulineaux CEDEX www.elsevier-masson.fr

Les auteurs

Coordonnateurs Éric Bertin, PU-PH, université Reims – Champagne-Ardenne, CHU Robert Debré, Reims. Yves Boirie, PU-PH, université d'Auvergne, CHU GabrielMontpied, Clermont-Ferrand. Stéphane Schneider, PU-PH, université Nice-Sophia Antipolis, CHU L'Archet, Nice.

Auteurs Antoine Avignon, PU-PH, université Montpellier 1, CHU Lapeyronie, Montpellier. Corinne Bouteloup, MCU-PH, université d'Auvergne, CHU Estaing, Clermont-Ferrand. Sylvie Caspar-Bauguil, MCU-PH, université Toulouse III Paul-Sabatier, CHU Rangueil, Toulouse. Sybil Charrière, MCU-PH, université Claude-Bernard Lyon 1, CHU Louis-Pradel, Lyon. Moise Coëffier, MCU-PH, université de Rouen, CHU Charles-Nicolle, Rouen. Charles Couet, PU-PH, université François-Rabelais, CHU Bretonneau, Tours. Pascal Crenn, PH, université Versailles – Saint-Quentin-enYvelines, CHU Raymond Poincaré, Garches. Sébastien Czernichow, PU-PH, université Versailles – SaintQuentin-en-Yvelines, CHU Ambroise-Paré, BoulogneBillancourt. Pierre Déchelotte, PU-PH, université de Rouen, CHU Charles-Nicolle, Rouen. Jacques Delarue, PU-PH, université de Bretagne Occidentale, CHU Cavale-Blanche, Brest. Pierre-Henri Ducluzeau, MCU-PH, université d'Angers, CHU d'Angers. Éric Fontaine, PU-PH, université Joseph-Fourier, CHU de Grenoble.

Anne Galinier, MCU-PH, université Toulouse III PaulSabatier, CHU Rangueil, Toulouse. Bogdan Galusca, MCU-PH, université Jean-Monnet, CHU Bellevue, Saint-Étienne. Xavier Hébuterne, PU-PH, université Nice-Sophia Antipolis, CHU L'Archet, Nice. Francisca Joly, PU-PH, université Denis-Diderot Paris VII, CHU Beaujon, Clichy-la-Garenne. Martine Laville, PU-PH, université Claude-Bernard Lyon 1, CHU Lyon-Sud, Pierre-Bénite. Jean-Claude Melchior, PU-PH, université Versailles – Saint-Quentin-en-Yvelines, CHU Raymond-Poincaré, Garches. Philippe Moulin, PU-PH, MCU-PH, université ClaudeBernard Lyon 1, CHU Louis-Pradel, Lyon. Jean-Michel Oppert, PU-PH, université Pierre-et-MarieCurie Paris VI, CHU Pitié-Salpétrière, Paris. Noel Peretti, MCU-PH, université Claude-Bernard Lyon 1, hôpital Femme-Mère-Enfant de Lyon, Bron. Marie Pigeyre, MCU-PH, université Lille 2, CHU de Lille. Alain Pradignac, PU-PH, université de Strasbourg, CHU Hautepierre, Strasbourg. Didier Quilliot, PU-PH, université Henri-Poincaré Nancy 1, CHU Brabois, Vandœuvre-lès-Nancy. Vincent Rigalleau, PU-PH, université Bordeaux-Segalen, CHU Haut-Lévêque, Pessac. Patrick Ritz, PU-PH, université Toulouse III Paul-Sabatier, CHU Larrey, Toulouse. Monique Romon-Rousseaux, PU-PH, université Lille 2, CHU de Lille. Ariane Sultan, MCU-PH, université Montpellier 1, CHU Lapeyronie, Montpellier. René Valéro, PU-PH, université Aix-Marseille II, CHU La Timone, Marseille.

This page intentionally left blank

Table des matières

Les auteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

V

Abréviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

XI

1

Aliments riches en sel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en matières grasses cachées. . . . . . . . . . Aliments riches en protéines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en calcium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en acides gras saturés . . . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en cholestérol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en acides gras oméga 3 . . . . . . . . . . . . . . Aliments riches en fibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sources de vitamines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sources d'oligoéléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XV

Partie I Fondamentaux en nutrition humaine . . . . . . . 1

2

Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés . . . . . . . . . . . . . . . . . Besoins nutritionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Notion d'essentialité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Besoin nutritionnel moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition des références nutritionnelles . . . . . . . . . . . Apports nutritionnels conseillés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Repères de consommation des aliments. . . . . . . . . . . Limites de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Besoins énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Besoins hydriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Macronutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glucides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lipides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Micronutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANC et fonctions métaboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biodisponibilité des micronutriments . . . . . . . . . . . . . Exploration biologique du statut des micronutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métabolisme et sémiologie clinique . . . . . . . . . . . . . . . Classification des aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Critères pris en compte dans la catégorisation des aliments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Classes d'aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Viandes, poissons, œufs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Produits laitiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Matières grasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Légumes et fruits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Céréales et dérivés, légumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sucres et produits sucrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Boissons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 3 4 4 4 4 5 5 6 7 7 7 7 7 9 11 13 13 13 16

3

16 16 27 28 28 28 28 30 32 34 35 36 37

4

Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qu'est-ce que l'énergie ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comment les aliments sont-ils transformés en ATP ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Manger et respirer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comment l'énergie est-elle libérée des aliments ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Particularités métaboliques tissulaires, relations inter-organes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comment l'hydrogène est-il utilisé pour la synthèse d'ATP ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stockage et interconversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse du glycogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lipogenèse de novo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse des triglycérides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . État stationnaire, notion de flux métaboliques . . . . . . . Redistribuer pour activer ou inhiber . . . . . . . . . . . . . . . Points de contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métabolisme des lipides et des lipoprotéines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digestion et absorption des lipides alimentaires . . . . . . Digestion des lipides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Absorption des lipides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transport et métabolisme des lipides : rôle des lipoprotéines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Composition générale des lipoprotéines. . . . . . . . . . . Classification des lipoprotéines plasmatiques . . . . . . Apolipoprotéines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métabolisme des lipoprotéines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Voies du métabolisme des lipoprotéines . . . . . . . . . .

38 38 39 40 40 40 40 40 41 41 45 46 46 46 46 50 50 52 52 53 53 53 53 54 54 57 58 58 58 58 58 59 59 59 59

VII

Table des matières

5

6

7

VIII

Métabolismes des lipoprotéines riches en triglycérides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Voie de retour du cholestérol : métabolisme des HDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métabolisme des protéines et des acides aminés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Structure des protéines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Paramètres cinétiques du métabolisme protéique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Renouvellement des protéines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variations du renouvellement protéique. . . . . . . . . . . Quelle est la finalité du renouvellement protéique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse protéique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dégradation irréversible des acides aminés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Désamination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Élimination de l'azote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Destinée des radicaux carbonés des acides aminés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acides aminés précurseurs de composés actifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protéolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systèmes de protéolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Signaux de la protéolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apports en acides aminés exogènes . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse des acides aminés non essentiels . . . . . . . . . . . Moyens d'exploration du métabolisme protéique in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bilan azoté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromatographie des acides aminés . . . . . . . . . . . . . . Méthodes dynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Régulation du métabolisme des protéines . . . . . . . . . . . . Régulation hormonale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Régulation nutritionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métabolisme des glucides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le matin à jeun : production endogène de glucose . . . Glycogénolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Néoglucogenèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L'état nourri et le rôle de l'insuline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Action de l'insuline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Explorer le métabolisme glucidique à l'état nourri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Situations particulières : activité physique, agression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Activité physique et métabolisme du glycogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Réponse à l'agression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Situations pathologiques : hypoglycémie et hyperglycémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hypoglycémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hyperglycémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Métabolisme de base et dépense énergétique de repos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dépense énergétique de l'activité physique . . . . . . . . Thermogenèse d'adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres postes de la dépense énergétique totale. . . . Facteurs de variation de la dépense énergétique de repos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée à la masse corporelle : facteur extensif et facteur intensif . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée à l'âge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée au sexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée à la grossesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée à l'allaitement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilité liée à la ration alimentaire . . . . . . . . . . . . . . Variabilité d'origine génétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Méthodes de mesure de la dépense énergétique utilisables dans la pratique clinique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Principes de mesure de la dépense énergétique par calorimétrie indirecte . . . . . . . . . . . . . Mesure de la dépense énergétique avec le calorimètre indirect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure de la dépense énergétique due à l'activité physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Évaluation prédictive de la dépense énergétique . . . . . Prédiction de la dépense énergétique de repos . . . . Prédiction de la dépense énergétique totale . . . . . . .

59 62 67 68 68 68 69 69 69 70 70 70 70 71 71 71 71 72 72 72 73 74 74 74 74 75 75 76 81 83 84 84 85 86 87 88 88 89 89 89 90

Dépenses énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Composantes de la dépense énergétique totale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

97 97 97 98 99 99 100 100 100 100 100 102 102 103 103 104 106 106 107

8

Utilisation des substrats énergétiques . . . . . . . . . . . . 109 Substrats énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Production et utilisation des substrats en période basale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Métabolisme du glucose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Lipolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Protéolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Production et utilisation des substrats lors du jeûne prolongé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Utilisation des substrats en période postprandiale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Métabolisme des lipides en situation postprandiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Métabolisme des protéines en situation postprandiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

9

Réponse métabolique à l'agression . . . . . . . . . . . . . . 117 Définition de l'agression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Exemples de situation clinique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Conséquences métaboliques de l'inflammation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Balance énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Voies métaboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Régulations métaboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Conséquences sur la composition corporelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

10 Composition corporelle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Compartimentalisation de l'organisme . . . . . . . . . . . . . . . 126 Principales techniques de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Densitométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Absorptiométrie bi-énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Table des matières Impédancemétrie bioélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tomodensitométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anthropométrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Intérêts de la mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Obésité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dénutrition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Facteurs de variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

128 128 128 130 130 130 130

11 Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Mesures anthropométriques chez l'enfant. . . . . . . . . . . . 134 Croissance pondérale, staturale et du périmètre crânien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Rapport du périmètre brachial sur le périmètre crânien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Indice de masse corporelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Mesures anthropométriques chez l'adulte . . . . . . . . . . . . 137 Poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Cinétique de variation du poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Taille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Indice de masse corporelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Autres paramètres anthropométriques . . . . . . . . . . . . 139 Mesures biologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Albuminémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Transthyrétinémie (ou préalbuminémie) . . . . . . . . . . 139 Autres paramètres biologiques simples . . . . . . . . . . . . 140 Tests fonctionnels et force musculaire . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Intérêts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Méthodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Évaluation des ingesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Fiche de surveillance alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Rappel de consommation des 24 heures ou plus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Carnet alimentaire ou semainier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Échelle analogique visuelle ou verbale de la prise alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 12 Physiologie et sémiologie du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Définition du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . 146 Phases du comportement alimentaire. . . . . . . . . . . . . . . . 146 Sensations de faim, d'appétit et de rassasiement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 La faim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 L'appétit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Le rassasiement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Régulation du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . 148 Finalités du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . 148 Centres de régulation de la prise alimentaire. . . . . . . 148 Signaux de régulation périphériques . . . . . . . . . . . . . . . 149 Peptides et neuromédiateurs impliqués dans la régulation du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Causes de dysrégulation du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Facteurs socioculturels et familiaux . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Facteurs psychoaffectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Contrôle cognitif de la prise alimentaire . . . . . . . . . . . 152

Sémiologie du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . Hyperphagie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hypophagie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres symptômes alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Profil de consommation alimentaire. . . . . . . . . . . . . . . Des symptômes aux déterminants du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152 152 154 154 154 154 155

Partie II Pathologie nutritionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 13 Dénutrition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Épidémiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Mécanismes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Carence d'apports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Augmentation des pertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Augmentation des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Conséquences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Dépistage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Éléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Outils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Diagnostic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Critères diagnostiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Signes cliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Diagnostic différentiel : la maigreur constitutionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Diagnostic de la sarcopénie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Prise en charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Conseils diététiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Compléments nutritionnels oraux. . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Nutrition entérale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Nutrition parentérale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Syndrome de renutrition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 14 Obésité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Épidémiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Physiopathologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Balance énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Effet permissif des facteurs génétiques sur l'homéostasie énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Sémiologie de l'obésité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Complications liées à l'obésité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Physiopathologie des complications. . . . . . . . . . . . . . . 179 Types de complications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Bases thérapeutiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Conseil nutritionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Activité physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Autres moyens thérapeutiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 15 Diabète de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Définitions et diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Critères diagnostiques du diabète . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 IX

Table des matières Dépistage du diabète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Santé publique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Physiopathologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Insulinorésistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Insulinopénie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Facteurs génétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rôle du tissu adipeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Complications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Complications macrovasculaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Complications microvasculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres complications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bases thérapeutiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prise en charge de l'insulinorésistance. . . . . . . . . . . . . . Prise en charge de l'insulinopénie . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rôle de l'éducation thérapeutique. . . . . . . . . . . . . . . . . Objectifs thérapeutiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

189 189 190 190 191 191 191 192 193 194 195 195 195 196 198 198 198

16 Dyslipidémies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Santé publique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Dépistage d'une dyslipidémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Caractérisation de la dyslipidémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Orientation diagnostique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Dyslipidémies primaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Bases thérapeutiques des dyslipidémies . . . . . . . . . . . . . . 207 Modifications thérapeutiques du mode de vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Traitements médicamenteux des dyslipidémies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

X

17 Pathologies syndromiques du comportement alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Différenciation entre symptômes et pathologies syndromiques du comportement alimentaire . . . . . . . . 212 Pathologies syndromiques du comportement alimentaire et traits communs à ces pathologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Anorexie mentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Diagnostic clinique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Manifestations somatiques de l'anorexie mentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Explorations paracliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Boulimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Signes cliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Manifestations somatiques de la boulimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Explorations paracliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Physiopathologie de l'anorexie mentale et de la boulimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Déterminismes biologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Déterminismes génétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Déterminismes psychosociaux et culturels. . . . . . . . . 216 Hyperphagie boulimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Outil de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire . . . . . . . . 217 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Corrigé des entraînements . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

Abréviations

ABCA1 ACAT ADA ADDFMS ADIPOQ ADN ADRB3 AGE AGNE AgRP ALAT AMM ANC ARN ARNm ASAT ATGL ATP BNM C CCK CEL CETP CIQUAL CMB CNO CoA CRP CS CT D Da Dd DEAP DER DET DHA

ATP Binding Cassette transporter 1 Acyl-CoA-cholestérol acyltransférase American Diabetes Association Aliments diététiques destinés à des fins médicales spéciales Adiponectine Acide désoxyribonucléique Récepteur β3-adrénergique Advanced Glycation End Products Acides gras non estérifiés Agouti-Related Peptide Alanine aminotransférase (TGP) Autorisation de mise sur le marché Apports nutritionnels conseillés Acide ribonucléique ARN messager Aspartate aminotransférase (TGO) Adipose Triglyceride Lipase Adénosine triphosphate Besoins nutritionnels moyens Cholestérol Cholécystokinine Carboxyl ester lipase Cholesteryl Ester Transfer Protein Centre d'information sur la qualité des aliments Circonférence musculaire brachiale Compléments nutritionnels oraux Coenzyme A C-Reactive Protein Cystathionine synthétase Cholestérol total Débit de renouvellement Débit d'apparition Débit de disparition Dépense énergétique liée à l'activité physique Dépense énergétique de repos Dépense énergétique totale des 24 heures Acide docosahexaénoïque

Abréviations

DIAAS DISCO DMT DPP4 DS DXA EAL ECG EPA FABP FAD FMN FSH GABA GH GIP GLP-1 GLUT GNB3 GnRH GSHPx HDL HMG-CoA HOMA HOMA-IR HGPO hTG HTR2C IDF IDL IGF IL IMC IPAQSS LCAT LDL LEPR LH LHS LPL LRP LRT MC4R MCAD MCH MCO MCT MET MG MM XII

Digestible Indispensable Amino Acid Score Indice chimique corrigé de la digestibilité Divalent Metal Transporter Dipeptidyl peptidase IV Déviation standard Dual X-ray Absorptiometry Exploration d'une anomalie lipidique Électrocardiogramme Acide eicosapentaénoïque Fatty Acids Binding Protein Flavine adénine dinucléotide phosphate Flavine mononucléotide Follicle Stimulating Hormone Acide γ-aminobutyrique Growth Hormone Glucose-dependent Insulinotropic Peptide Glucagon-Like Peptide 1 Glucose Transporters G Protein Beta Polypeptide 3 Gonadotropin Releasing Hormone Selenium-Dependent Glutathione Peroxidase High Density Lipoproteins Hydroxyméthylglutaryl-coenzyme A Homeostasis Model Assessment Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance Hyperglycémie provoquée par voie orale Hauteur talon-genou Serotonin 5-HT-2C Receptor Gene International Diabetes Federation Intermediary Density Lipoproteins Insulin-like Growth Factor Interleukine Indice de masse corporelle Indices pour l'amélioration de la qualité et la sécurité des soins Lécithine-cholestérol acyltransférase Low Density Lipoproteins Récepteur de la leptine Lipase hépatique Lipase hormono-sensible Lipoprotéine lipase LDL Receptor-Related Protein Lipoparticules riches en triglycérides Récepteur de type 4 à la mélanocortine Medium-Chain Acyl-CoA Dehydrogenase Melanin Concentrating Hormone Masse calcique osseuse Monocarboxylate Transporters Metabolic Equivalent Task Masse grasse Masse maigre

Abréviations

MNA MNG MODY MSH MTHFR MTP NAD NADP NAP NCEP NEAT NMB NPY NR3C1 ObÉpi PAI-1 PAL PARP PC1 PCSK9 PDCAAS PEG PEST Pi PKC PLP PLTP POMC PPAR PYY RAGE RaT RBP RCIU RdT R-LDL R-TF SAH SAM Scoff SGLT SOD SRBI SU.VI.MAX TG TGFβ TGO TGP THF

Mini Nutritional Assessment Masse non grasse Maturity Onset Diabetes of the Young Melanocyte Stimulating Hormone Méthylène-tétrahydrofolate réductase Microsomal Transfer Protein Nicotinamide adénine dinucléotide Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate Niveau d'activité physique National Cholesterol Education Program Non-Exercise Activity Thermogenesis Neuromedin B Neuropeptide Y Nuclear Receptor subfamily 3, C1 (glucocorticoid receptor) Enquête obésité-épidémiologie Plasminogen Activator Inhibitor 1 Physical Activity Level Poly(ADP-Ribose) Polymerase Pro-protein Convertase 1 Pro-protein Convertase Subtilisin/Kexin type 9 Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score Production endogène de glucose Proline (P), acide glutamique (E), sérine (S), thréonine (T) Phosphate inorganique Protéine kinase C Pyridoxal-phosphate Phospholipid Transfer Protein Pro-opiomélanocortine Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Peptide YY Receptors for AGE Débit total d'apparition Retinol Binding Protein Retard de croissance intra-utérin Débit total de disparition Récepteur aux LDL Récepteur de la transferrine S-adénosyl-homocystéine S-adénosyl-méthionine Sick, Control, One stone (6,5 kg), Fat, Food questionnaire Sodium-Glucose Linked Transporter Superoxyde dismutase Scavenger Receptor Class B, type I SUpplémentation en VItamines et Minéraux Anti-oXydants Triglycérides Transforming Growth Factor β Transaminase glutamo-oxaloacétique Transaminase glutamo-pyruvique Tétrahydrofolate XIII

Abréviations

TNF TSH TTR UCP UI VEGF VLDL

XIV

Tumor Necrosis Factor Thyroid Stimulating Hormone Transthyrétine Uncoupling Protein Unité internationale Vascular Endothelial Growth Factor Very Low Density Lipoproteins

Avant-propos

Se nourrir va bien au-delà de répondre aux besoins énergétiques de l'organisme. Cet acte pluriquotidien est en effet un facteur de santé globale, qui intègre les notions de plaisir, de bien-être, de partage, et qui module l'impact des pathologies et du vieillissement sur notre organisme. La Nutrition humaine est ainsi naturellement devenue une science pluridisciplinaire particulièrement dynamique, qui porte sur les principaux axes suivants : la physiologie de la transformation des aliments, c'est-à-dire la caractérisation des processus métaboliques et biochimiques cellulaires, notamment leurs variations en fonction des apports des différents macronutriments et micronutriments ; les facteurs de régulation et de dérégulation du comportement alimentaire ; l'évaluation de la composition corporelle et de l'état nutritionnel ; la prévention et la prise en charge des pathologies de la nutrition et des troubles nutritionnels associés aux pathologies courantes. En somme, la Nutrition englobe les questions relatives à l'alimentation, aux nutriments, aux déterminants des comportements alimentaires, à la physiologie, à la pathologie nutritionnelle, à la santé publique, en considérant également les conditions liées à l'activité physique d'un individu. La Nutrition s'intéresse aussi à la mise en place des actions de prévention visant à éviter l'apparition de facteurs de risque ou de pathologies liées à une nutrition

insatisfaisante au plan individuel ou populationnel. Ces actions, en s'appuyant sur les principes de la promotion de la santé, donnent aux individus les moyens d'effectuer des choix éclairés en matière d'alimentation et d'activité physique. La connaissance des bases de la Nutrition est par conséquent indispensable à l'exercice des professions de santé, justifiant notamment l'enseignement de cette discipline lors de la formation générale en sciences médicales. Lors de la mise en place du L2-L3 des études de médecine, la diversité et la richesse de cette discipline, associant sciences fondamentales et cliniques, ont sans doute été déterminants dans la création d'une UE de Nutrition spécifique, qui peut être considérée comme un modèle d'intégration des enseignements de biochimie, physiologie, sémiologie et pharmacologie. Le Collège des Enseignants de Nutrition a souhaité mettre à disposition des étudiants cet ouvrage inédit qui représente une vision actualisée et originale des différents aspects fondamentaux et cliniques de la discipline, sans pour autant rentrer dans le détail des aspects thérapeutiques abordés en M1-M3. Il est également conçu pour permettre aux étudiants de s'autoévaluer pour vérifier leur bonne compréhension des sujets abordés. Bonne lecture ! Professeur Éric Bertin, Professeur Yves Boirie, Professeur Stéphane Schneider

This page intentionally left blank

I

Partie

Fondamentaux en nutrition humaine

P L A N D E L A PA R T I E Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

3

Classification des aliments

27

Vue d’ensemble du métabolisme des nutriments

45

Métabolisme des lipides et des lipoprotéines

57

Métabolisme des protéines et des acides aminés

67

Métabolisme des glucides

81

Dépenses énergétiques

95

Utilisation des substrats énergétiques

109

Réponse métabolique à l’agression

117

Composition corporelle

125

Évaluation de l’état nutritionnel chez l’adulte et chez l’enfant

133

Physiologie et sémiologie du comportement alimentaire

145

This page intentionally left blank

1

Chapitre

Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Besoins nutritionnels

4

Macronutriments

7

Micronutriments

13

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Objectifs

Nutriments essentiels

Objectifs L2-L3 : ■ Connaître la notion de besoin nutritionnel. ■ Connaître la notion d'apports nutritionnels conseillés, de repères de consommation et de limite de sécurité. ■ Connaître la répartition souhaitable des protides, des lipides et des glucides dans la ration quotidienne, ainsi que leur valeur énergétique propre. ■ Connaître les besoins quantitatifs en macronutriments et micronutriments. ■ Connaître la sémiologie des principales carences en micronutriments et leurs étiologies.

Les nutriments essentiels sont des nutriments devant être obligatoirement apportés par l'alimentation, car l'organisme humain est incapable de les synthétiser du fait de l'absence des gènes correspondants aux enzymes nécessaires. Ils ne peuvent donc être remplacés par d'autres nutriments ou formés à partir d'autres nutriments. Ces nutriments essentiels sont les suivants : • acides aminés essentiels : Leucine, Isoleucine, Phénylalanine, Thréonine, Tryptophane, Lysine, Valine, Méthionine, Histidine (chez le nourrisson) (soit : «LI PTT LVMH») ; • acides gras essentiels : acide linoléique et acide linolénique ; • oligoéléments, minéraux et certaines vitamines.

Besoins nutritionnels Définitions Un nutriment est une substance organique ou minérale, directement assimilable sans avoir à subir les processus de dégradation de la digestion. Les besoins nutritionnels correspondent à la quantité de chacun des nutriments et à la quantité d'énergie (apportée par les macronutriments : protides, lipides, glucides) nécessaires pour assurer l'entretien, le fonctionnement métabolique et physiologique d'un individu en bonne santé (homéostasie). Ces besoins intègrent ceux liés à l'activité physique et à la thermorégulation. À ces besoins de base s'ajoutent les besoins supplémentaires nécessaires pendant certaines périodes de la vie caractérisées par des circonstances physiologiques particulières (croissance, gestation, lactation, vieillissement) ou encore lors de certaines pathologies. Les besoins nutritionnels nets correspondent à la quantité de nutriments utilisée au niveau des tissus, après absorption intestinale. Ils correspondent donc à la demande métabolique des tissus pour assurer la croissance, le renouvellement et le fonctionnement des organismes. Par rapport aux besoins nutritionnels globaux définis précédemment, ils n'intègrent donc pas les fractions de nutriments non biodisponibles (non absorbées) lors de la digestion.

Notion d'essentialité Parmi les divers nutriments absorbés par l'Homme, on distingue : • les nutriments essentiels (indispensables) ; • les nutriments semi-essentiels (conditionnellement indispensables) ; • les nutriments non essentiels (non indispensables). 4

Nutriments semi-essentiels La synthèse des nutriments semi-essentiels est possible par l'organisme (entièrement ou à partir de précurseurs présents dans l'alimentation) mais est insuffisante dans certaines situations physiologiques ou pathologiques, imposant alors un certain apport alimentaire pour un fonctionnement optimal de l'organisme dans ces situations — par exemple, l'apport en cystéine chez l'enfant prématuré ou l'insuffisant hépatique, la vitamine D en cas de non-exposition au soleil.

Nutriments non essentiels Les nutriments non essentiels sont synthétisés par l'organisme en quantités suffisantes quelles que soient les circonstances.

Besoin nutritionnel moyen Chez l'Homme, le besoin nutritionnel moyen (BNM) pour chaque nutriment est difficile à évaluer, notamment du fait d'une forte variabilité interindividuelle. Au-delà des facteurs génétiques, il varie en effet en fonction de l'état physiologique (âge, sexe, grossesse, allaitement, etc.), de l'activité physique, de la composition de la ration alimentaire — ainsi, les besoins en thiamine/vitamine B1 varient en fonction des apports en glucides — et de la biodisponibilité moyenne du nutriment dans le régime alimentaire moyen. Cette biodisponibilité implique les étapes de digestion, d'absorption intestinale, de transport du nutriment vers les tissus utilisateurs et la synthèse endogène du métabolite actif. Le BNM est par conséquent établi via différentes approches sur un groupe d'individus homogènes pour certaines caractéristiques, notamment l'âge et le sexe.

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

Les critères qui servent à déterminer les niveaux de BNM sont les suivants : • prévention des manifestations cliniques de carence ; • maintien d'un statut biologique optimal ; • saturation des réserves de l'organisme ; • prévention de certaines pathologies non carentielles.

Définition des références nutritionnelles Les références nutritionnelles prennent en compte non seulement les BNM mais aussi les liens établis par les études entre les niveaux d'apport en nutriments et la santé (maladies cardiovasculaires, cancer, diabète, ostéoporose). On parle parfois de «besoin optimal». Pour les glucides et lipides, et pour certaines vitamines et minéraux dont les effets d'une carence ou d'un excès d'apports peuvent apparaître après plusieurs années voire dizaines d'années, seule la prise en compte des études épidémiologiques permet d'établir les références.

Apports nutritionnels conseillés À partir des références, des recommandations peuvent être établies pour des groupes de population : les apports nutritionnels conseillés (ANC). L'élaboration des recommandations doit prendre en compte les relations entre nutriments et santé, le réalisme des recommandations par rapport à l'offre alimentaire disponible et les habitudes alimentaires de la population (par exemple, population habituée à la consommation d'huile ou consommant peu de produits carnés). Les ANC sont définis comme les quantités moyennes de chacun des nutriments à fournir par personne et par jour pour satisfaire les besoins d'un groupe d'individus ou d'une population en bonne santé. Ils sont déterminés par un groupe d'experts à partir d'études de cohortes de volontaires sains et sont destinés à couvrir les besoins de 95 à 97,5 % de la population générale. Ils correspondent généralement au BNM auquel on ajoute deux écarts types (figure 1.1).

Exemple d'évaluation des ANC des folates/ vitamine B9 chez l'adulte Une homocystéinémie, indicateur métabolique du statut en folates, en dessous d'un seuil de 10 μmol/l est le reflet d'un risque minime de maladies cardiovasculaires. Un

sous-échantillon de l'étude SU.VI.MAX d'environ 1 200 personnes pour lesquelles existaient à la fois des valeurs d'apports en folates (étude diététique) et une homocystéinémie inférieure à 10 μmol/l a été isolé. Considérant que ce groupe reçoit une quantité de folates alimentaires telle que les probabilités de risque sont minimales, ce niveau d'apport spontané en folates a été retenu comme mesure des besoins pour une population. Les ANC sont donc pour l'adulte (et en tenant compte du calcul statistique évoqué plus haut) de 330 μg de folates par jour pour l'homme et de 276 μg pour les femmes. Mais, compte tenu des risques d'anomalies embryonnaires dès le début de la grossesse dans le cas de déficit en folates, une majoration de 10 % de l'ANC est proposée, ce qui porte les ANC pour les folates à 300 μg par jour chez la femme en situation de procréer.

Les ANC sont une référence pour la population et non une norme individuelle. Un individu n'a pas obligatoirement besoin d'un apport du niveau de l'ANC, mais doit se situer entre le BNM et l'ANC. Le plus souvent, les ANC peuvent être atteints sans avoir recours à des aliments enrichis ou à des compléments alimentaires, mais simplement en respectant les repères de consommations établis en grande partie pour couvrir les besoins en nutriments. On peut ainsi considérer l'ANC comme une référence optimale pour une population donnée dans l'état actuel des connaissances. Si la moyenne de la population se situe au niveau de l'ANC, on considère que la situation nutritionnelle est globalement satisfaisante. Cependant, une moyenne satisfaisante peut masquer l'existence de groupes à risque d'insuffisance d'apports, et il faut

Besoins nutritionnels moyens

ANC

+ 15 % + 30 %

– 2 ET

– 1 ET

M

+ 1 ET

+ 2 ET

2,5

16

50

84

97,5

Apports > besoins

97,5

84

50

16

2,5

Apports < besoins

Figure 1.1 Détermination des apports nutritionnels conseillés (ANC) à partir des besoins nutritionnels moyens. ET, écart type ; M, moyenne.

5

I. Fondamentaux en nutrition humaine

donc toujours considérer la distribution des apports et le pourcentage d'individus en dessous du BNM. Par exemple, les apports en fer sont suffisants pour la population, alors qu'un déficit en fer sera fréquemment retrouvé chez les jeunes femmes. Il est important de souligner que ces valeurs de référence sont établies pour des populations en bonne santé : la présence d'une ou plusieurs pathologies (diabète, hypertension artérielle, etc.) peut modifier les besoins métaboliques.

Figure 1.2 Repères de consommation du Programme National Nutrition Santé.

6

Repères de consommation des aliments La dernière étape est la traduction des recommandations en nutriments (Nutrient-Based Dietary Guidelines) en recommandations en aliments (Food-Based Dietary Guidelines). En France, ce sont les repères de consommation du Programme National Nutrition Santé (PNNS, www. mangerbouger.fr) (figure 1.2). Des modélisations statistiques

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

ont permis de vérifier que ces repères de consommation respectent, au niveau d'une population, les recommandations nutritionnelles définies par les ANC.

Limites de sécurité En 1996, le Conseil supérieur d'hygiène publique de France (CSHPF) a défini des limites de sécurité pour un certain nombre de minéraux et de vitamines. L'ingestion quotidienne pendant toute une vie de la quantité ainsi définie ne doit pas entraîner de conséquences néfastes pour la santé dans l'état actuel des connaissances. Cette limite a été calculée selon les méthodes classiques de toxicologie et comprend une marge permettant de prendre en compte la diversité de sensibilité de la population. Remarque : Ces valeurs (ANC, limites de sécurité) ne sont qu'une indication générale qui ne s'applique pas lors d'un traitement médical personnalisé et encadré.

Besoins énergétiques Les besoins énergétiques quotidiens sont déterminés à partir de l'estimation de la dépense énergétique totale (cf. chapitre 7). Celle-ci est en moyenne de 2 000 kcal par jour chez l'adulte modérément actif (1 800 kcal chez la femme, 2 200 kcal chez l'homme), soit de 30 kcal/kg. Cette valeur repère issue des résultats d'une population de référence, n'est toutefois pas adaptée pour définir les besoins énergétiques réels d'un individu. Dans la pratique clinique, il est donc parfois nécessaire de recourir à des évaluations plus précises des besoins énergétiques de la personne malade (cf. chapitre 7) et/ou d'adapter régulièrement ses apports énergétiques en fonction de l'évolution de son état nutritionnel.

Besoins hydriques En l'absence de forte chaleur, d'exercice physique, de fièvre, les besoins hydriques quotidiens se situent entre 25 et 35 ml/kg par jour, soit 1 litre pour 1 000 kcal ingérées. Les pertes hydriques normales sont en effet de 2,5 litres d'eau par jour : • diurèse : 1 000 à 1 500 ml (adaptable) ; • perspiration (cutanée, pulmonaire) : 500 à 1 000 ml ; • digestive : 100 ml. Remarque : Des urines claires sont un bon moyen de savoir si les apports hydriques sont suffisants. De nombreuses situations cliniques peuvent augmenter les besoins hydriques (voire les besoins en minéraux) en générant des pertes pathologiques d'origines diverses (digestives, urinaires, respiratoires, cutanées) ou du fait d'une hyperthermie (300 ml par degré au-delà de 37 °C).

Les apports hydriques se résument à trois dimensions :

• l'eau endogène, via les réactions d'oxydation (environ 300 ml par jour) ; • les aliments (environ 1 000 ml par jour pour une alimentation normale) ; • les boissons (habituellement 1 000 à 1 500 ml par jour). Remarque : Une diminution des apports alimentaires doit être compensée sur le plan de l'hydratation par une augmentation des boissons (en privilégiant les boissons nutritives pour limiter le risque de dénutrition).

Macronutriments Les macronutriments se caractérisent non seulement par leur quantité — ils constituent la partie majoritaire des aliments — mais aussi par le fait qu'ils sont une source d'énergie pour l'organisme. On distingue trois types de macronutriments : les glucides, les lipides et les protides. Le tableau 1.1 synthétise les différents messages à retenir sur les caractéristiques physiques, alimentaires et biochimiques des macronutriments. Ces éléments vont conditionner la biodisponibilité, l'efficacité et les spécificités métaboliques des macronutriments à la fois sur le plan énergétique et fonctionnel.

Glucides Il n'existe pas de glucides indispensables, si bien que les apports en glucides peuvent simplement se déduire des apports des autres macronutriments, conduisant à un ANC de 50 à 55 % de la ration énergétique quotidienne sous forme de glucides. Sur le plan structurel, les glucides comportent les sucres simples, monosaccharides (par exemple, le glucose) ou disaccharides (par exemple, le saccharose), et les sucres complexes ou polysaccharides (par exemple, l'amidon). L'amidon est apporté par les céréales, les féculents (par exemple, la pomme de terre) et représente la moitié de l'apport glucidique. Le saccharose, essentiellement apporté par le sucre dit raffiné (sucre blanc), apporte environ un tiers des glucides journaliers. L'apport en fructose contenu dans les fruits et celui du lactose dans le lait sont variables en fonction du profil alimentaire des personnes. Les disaccharides et l'amidon sont hydrolysés dès la cavité buccale (par l'amylase salivaire) et au niveau intestinal par des enzymes spécifiques. Les oses obtenus, absorbés par les entérocytes, se retrouvent dans le sang portal, essentiellement sous forme de glucose (80 %) et également sous forme de fructose et de galactose. Les glucides absorbés n'augmentent pas la glycémie avec la même intensité : le pouvoir hyperglycémiant des aliments glucidiques a donné naissance au concept d'index glycémique 7

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 1.1. Principales caractéristiques physiques, alimentaires et biochimiques des macronutriments. Glucides Solubilité Origine alimentaire

Classification biochimique

Lipides

Hydrosoluble

Liposoluble

Polymères d'acides aminés, hydrosolubles ou liposolubles

Végétale (céréales, betterave, canne à sucre) Animale (lait, miel)

Végétale (huiles) Animale (viandes, poissons)

Végétale (céréales, légumineuses) Animale (viandes, poissons, laitages, œufs)

Mono-, di- et polysaccharides Acides gras, triglycérides, cholestérol, phospholipides

Classification nutritionnelle Index glycémique Fibres

Acides aminés, peptides, protéines

Acides gras saturés, insaturés, essentiels

Origine animale et végétale, digestibilité, valeur biologique, essentiels, semi-essentiels

Valeur nutritionnelle

Importance qualitative (par exemple, globules rouges) Importance quantitative des apports caloriques (principale source)

Importance qualitative (par exemple, cerveau, hormones stéroïdiennes, médiateurs lipidiques, membranes) Importance quantitative des apports caloriques

Importance qualitative (par exemple, enzymes, hormones, anticorps) Importance quantitative des apports caloriques

Besoins nutritionnels énergétiques ANC

50–55 % de la ration énergétique quotidienne (1 g = 4 kcal) Fibres alimentaires : 25–30 g par jour

35–40 % de la ration énergétique quotidienne (1 g = 9 kcal)

9–12 % de la ration énergétique quotidienne (1 g = 4 kcal) 0,8 g/kg par jour (1 g/kg par jour chez la personne âgée)

Implications pathologiques Par exemple : caries, Par exemple : pathologies hypertriglycéridémie, obésité, cardio-vasculaires, régime spécifique (diabètes…) dyslipidémies, obésité

(IG) qui correspond au rapport de l'aire sous la courbe de la glycémie au cours du temps pour l'aliment testé sur celle obtenue avec le glucide de référence (le glucose, le plus souvent). Par rapport au glucose (dont l'IG est de 100), les IG du fructose et du lactose sont bas, ceux du saccharose et de la pomme de terre sont intermédiaires, et ceux du miel, du maltose, du riz rapide sont équivalents (proches de 100). Les facteurs de variabilité de l'IG pour un aliment donné sont nombreux, liés au processus de transformation de l'aliment, à la préparation culinaire, aux conditions métaboliques de la digestion : la présence de lipides, une proportion élevée d'amylose, ainsi que la présence de pectine, et les éléments retardant la vidange gastrique diminuent l'IG ; en revanche, le traitement hydrothermique des aliments et la cuisson-extrusion (utilisée notamment pour les céréales du petit-déjeuner) augmentent l'IG. Les repères de consommation des glucides simples (sucres composés surtout de mono- et disaccharides) sont un enjeu essentiel de santé publique. En effet, l'augmentation de leur consommation, surtout sous la forme de boissons sucrées, pourrait être associée à l'épidémie actuelle d'obésité. Il s'agit dans ce cas plus d'un problème de nature des vecteurs de sucre 8

Protides

Par exemple : dénutrition, hyperuricémie, régime spécifique (insuffisance rénale…)

que de sucre en lui-même, puisqu'une quantité importante de sucres peut être apportée par les fruits. C'est donc au niveau des repères de consommations en aliments que des recommandations peuvent être faites pour limiter les sucres, notamment au travers des recommandations sur la limitation des boissons sucrées et sur celle des sucres ajoutés — souvent qualifiés de calories vides, car n'apportant pas d'autres nutriments. L'amidon, polymère de glucose, se présente sous plusieurs formes, ramifiées (amylopectine) ou pas (amylose). L'hydrolyse intestinale totale conduit à la présence de glucose, absorbé de façon active (consommant de l'énergie) par l'entérocyte en présence d'un cotransporteur (SGLT) couplé à celui du sodium. Le lactose, disaccharide de galactose et de glucose présent dans le lait, est la principale source énergétique du petit enfant. Sa digestion dépend de la présence de lactase intestinale dont l'activité, maximale à la naissance, devient variable avec l'âge et les individus. L'intolérance au lactose, avec douleurs abdominales, ballonnements et diarrhée, est donc liée à ce déficit d'activité enzymatique chez un sujet consommateur de lactose.

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

Le galactose est absorbé selon le même processus actif que le glucose. Il est impliqué dans la pathogénie de la cataracte, maladie qui accompagne le diagnostic de galactosémie congénitale dans la première année de vie si aucune éviction du galactose n'est mise en place précocement. Le fructose est de plus en plus présent dans les boissons sucrées du fait de son fort pouvoir sucrant (saveur sucrée supérieure à celle du glucose) et de son faible IG. Il est également souvent présent dans les aliments «sans sucre» — le sucre étant sur le plan réglementaire réduit au saccharose. Il est par ailleurs le sucre le plus représenté dans la plupart des fruits : qu'il soit sous forme de monosaccharide (miel, dattes, figues, cerises, etc.) ou de saccharose (maïs, sucre de canne). Le fructose est absorbé par un phénomène passif, facilité par un transporteur GLUT5. Le devenir essentiel du fructose est de rejoindre le métabolisme du glucose dans le foie. Son pouvoir hypertriglycéridémiant doit entraîner une consommation limitée (moins de 50 g par jour) chez les sujets atteints de dyslipidémie de type IV, qu'ils soient diabétiques ou pas. Les glucides assurent un triple rôle : • énergétique : – les glucides sont stockés sous forme de glycogène (foie et muscles) ; – le glucose est le seul substrat à pouvoir produire de l'énergie (ATP) en petite quantité en situation d'anaérobiose ; – le glucose est indispensable aux cellules glucodépendantes (par exemple, les globules rouges) ; • structural dans certaines macromolécules : – acide hyaluronique (matrice extracellulaire) ; – protéoglycanes (matrice extracellulaire, constitution de membrane cellulaire) ; – glycolipides (molécules membranaires de reconnaissance) ; – glycoprotéines (par exemple, hormones hypophysaires, haptoglobine) ; • fonctionnel : – le métabolisme des glucides (ribose-5-phosphate) est indispensable à la synthèse des nucléotides (ADN, ARN, coenzymes) ; – la glucuronoconjugaison permet la solubilisation et l'élimination de produits insolubles et toxiques (par exemple, bilirubine). Les glucides fermentescibles, essentiellement le saccharose associé à l'amidon cuit, sont cariogènes, le lactose et le galactose l'étant moins. La consommation des glucides fermentescibles est à modérer chez les sujets sensibles aux caries, mais l'hygiène bucco-dentaire et l'usage approprié du fluor sont les principaux déterminants de la prévention des caries. La cellulose, polymère de glucose des fibres végétales, est indigestible pour l'homme par absence de l'enzyme spécifique

de son hydrolyse. L'intérêt de l'apport en fibres insolubles réside essentiellement dans leurs fonctions de substrat de la flore colique et de ballast du bol alimentaire. Elles ont également certains effets systémiques, tels que l'effet bénéfique sur le niveau des lipides sanguins, du fait d'une diminution de la biodisponibilité du cholestérol alimentaire notamment. L'éthanol, obtenu par la fermentation des sucres, a une valeur énergétique de 7 kcal par gramme.

Lipides L'insolubilité en milieu aqueux est la caractéristique des lipides, groupe hétérogène constitué de triglycérides, de phospholipides, de cholestérol libre ou estérifié. L'acide gras est l'élément structural commun. Les lipides alimentaires contiennent en effet 95 % de triglycérides constitués de glycérol et d'acides gras à chaîne longue (plus de douze carbones) et 5 % de lipides divers comme des triglycérides à chaîne courte ou moyenne, des phospholipides (lécithines) et du cholestérol qui peut être sous forme d'esters. Les lipides sont transportés au niveau sanguin par les lipoprotéines, à l'exception des acides gras non estérifiés (ou acides gras libres) qui sont transportés par l'albumine. Les lipides sont stockés dans le tissu adipeux. Les ANC pour les lipides sont de 35 à 40 % de la ration énergétique quotidienne. En dessous de 35 %, il est difficile, dans l'état actuel de la composition des produits alimentaires, de couvrir les besoins en acides gras indispensables et vitamines liposolubles ; au-delà de 40 %, il existe un risque de déséquilibre du bilan énergétique dans le sens d'un excès d'apports et une difficulté de couvrir les besoins des autres nutriments indispensables (vitamines hydrosolubles et fibres). Les lipides assurent un triple rôle : • énergétique par les triglycérides : l'oxydation d'un gramme de lipides libère 9 kcal ; • structurel par le cholestérol et les phospholipides dans les membranes cellulaires, les tissus nerveux ; • fonctionnel : – synthèse des eicosanoïdes (dérivés d'acides gras en C20) et docosanoïdes (dérivés d'acides gras en C22) ; – synthèse des diacylglycérols et des inositol-phosphates, messagers hormonaux ; – synthèse des hormones stéroïdiennes. Les acides gras sont séparés en différentes classes selon la présence ou non d'une double liaison. Ils sont dits saturés lorsqu'ils ne contiennent aucune double liaison et insaturés lorsqu'ils en contiennent au moins une (acides gras monoinsaturés et acides gras polyinsaturés). Cette double liaison se présente naturellement en configuration «cis» (entraînant l'apparition d'une coudure dans l'acide 9

I. Fondamentaux en nutrition humaine COOH

Acide gras saturé (acide stéarique C18:0)

H3C

Acide gras monoinsaturé (acide oléique C18:1 (n-9))

COOH

H3C

COOH H3C

COOH

COOH

trans

COOH

Acide gras polyinsaturé (acide arachidonique C20:4 (n-6))

Une double liaison cis → une coudure Une double liaison trans → pas de coudure

cis

COOH

CH3 CH3

CH3

Acide gras saturé

CH3

Acide gras monoinsaturé trans

Acide gras monoinsaturé cis

Acide gras polyinsaturé cis

Figure 1.3 Classes d'acides gras et conformation.

gras), mais elle peut être de nature «trans» dans certaines conditions (par exemple, dans l'hydrogénation des huiles), ce qui entraîne une linéarisation de l'acide gras (figure 1.3). La grande majorité des acides gras est apportée par l'alimentation. Certains acides gras (séries n-7 et n-9) peuvent également être synthétisés à partir de l'acide palmitique (C16:0) issu de la synthèse de novo (ou lipogenèse) principalement hépatique ; d'autres (séries n-6 et n-3) à partir des deux acides gras essentiels : acide linoléique C18:2 (n-6) et acide alpha-linolénique C18:3 (n-3), dans un rapport n-6/ n-3 de l'ordre de 4 à 5 (figure 1.4). Cependant, l'acide eicosapentaénoïque (EPA, C20:5 (n-3)) et surtout l'acide docosahexaénoïque (DHA, C22:6 (n-3)) sont également considérés comme essentiels, les capacités de synthèse du DHA à partir du précurseur n-3 étant faibles (moins de 1 %). Des voies métaboliques communes aux deux acides gras essentiels (pour leur élongation et désaturation) entraînent des compétitions qui retentissent sur l'équilibre des dérivés (figure 1.4). Dans la synthèse de novo, les acides gras sont formés à partir des molécules d'acétyl-CoA qui peuvent provenir des glucides via la glycolyse, de l'alcool (éthanol) par son oxydation, des acides aminés par leur métabolisme carboné et des fibres alimentaires par leur fermentation en acétate. La synthèse de novo est activée par l'insuline (inhibée par le glucagon). Elle est fortement stimulée lorsque les apports alimentaires surtout en glucides et en alcool dépassent les besoins énergétiques. 10

Les acides gras à très longue chaîne, acide arachidonique, EPA et DHA, peuvent être synthétisés par l'organisme, et ne sont donc pas essentiels, contrairement à leurs précurseurs (acide linoléique et acide linolénique). Il est toutefois important de les apporter par l'alimentation — l'acide arachidonique par les graisses issues d'animaux terrestres, qui apportent également des acides gras saturés ; et EPA, DHA par les graisses issues d'animaux marins — car leur capacité de synthèse est limitée et peut être altérée dans diverses situations. Ces acides gras sont à l'origine de la synthèse de médiateurs lipidiques (eicosanoïdes et docosanoïdes). Parmi les eicosanoïdes et docosanoïdes, les prostaglandines et les leucotriènes (issus de l'acide arachidonique) sont impliqués dans l'inflammation, et les lipoxines, résolvines et protectines (issues de EPA ou DHA) dans la résolution de l'inflammation. Les thromboxanes sont impliqués dans les mécanismes d'agrégation plaquettaire et les prostacyclines dans ceux de la vasodilatation. La nature des acides gras des phospholipides membranaires est fortement influencée par les acides gras alimentaires. Le rapport acides gras saturés/acides gras insaturés influence la fluidité des membranes cellulaires et donc certaines fonctions membranaires, comme le transport du glucose ou la liaison de l'insuline à son récepteur (favorisés par la présence d'acides gras polyinsaturés dans les membranes). Les pathologies de malabsorption intestinale chronique, qu'elles soient dues à un déficit héréditaire

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

Par synthèse de novo

Par apport exogène

Élongase

C16:0

Acides gras indispensables

C18:0 Δ9-désaturase

C16:1 (n-7)

C18:2 (n-6)

C18:1 (n-9)

Désaturations Élongations C18:3 (n-7)

C18:3 (n-3) Désaturations Élongations

C20:3 (n-9)

C20:4 (n-6)

C20:5 (n-3)

C22:5 (n-6)

C22:6 (n-3)

Acides gras saturés

C16:0

Acide palmitique

C18:0

Acide stéarique

Acides gras monoinsaturés

C16:1 (n-7)

acide palmitoléique

C18:1 (n-9)

Acide oléique

Acides gras polyinsaturés indispensables

C18:2 (n-6)

Acide linoléique (LA)

C18:3 (n-3)

Acide α-linolénique (ALA)

Acides gras polyinsaturés à l’origine des eicosanoïdes

C20:4 (n-6)

Acide arachidonique (AA)

C20:5 (n-3)

Acide eicosapentaénoïque (EPA)

C22:6 (n-3)

Acide docosahexaénoïque (DHA)

Acides gras polyinsaturés à l’origine des docosanoïdes

Figure 1.4 Origines des acides gras des séries n-7, n-9, n-6 et n-3.

(aβ-lipoprotéinémie), une inflammation de la muqueuse (par exemple, maladie de Crohn) ou à un défaut d'enzymes digestives (par exemple, mucoviscidose), conduisent progressivement à une carence en acides gras, notamment en acides gras essentiels, du fait d'un defaut d'absorption intestinale. Un excès d'apports énergétiques par rapport aux dépenses conduit à une augmentation du stockage des acides gras sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux, qui se traduit par une obésité avec éventuellement l'apparition de complications comme le diabète de type 2 (diabète «gras» non insulinodépendant). L'excès d'apport ou de synthèse de cholestérol contribue au développement de plaques d'athérome et des maladies cardiovasculaires associées. Certains acides gras saturés comme l'acide palmitique et surtout les acides gras trans sont source d'hypercholestérolémie, facteur de risque cardiovasculaire majeur, alors que les acides gras polyinsaturés de la série n-3 sont généralement considérés comme protecteurs contre les maladies cardiovasculaires par leur effet hypotriglycéridémiant et les effets anti-inflammatoires, antiagrégants et vasodilatateurs de leurs dérivés (prostaglandines). Au cours du diabète de type 1, la carence absolue ou relative en insuline entraîne une lipolyse adipocytaire (aug-

mentation de la libération des acides gras stockés dans le tissu adipeux) pouvant aboutir à un état de «cétose». Au cours des agressions et stress, chocs traumatiques, brûlures, infections graves, interventions chirurgicales, etc., la lipolyse est également stimulée.

Protides Si la majorité des protides ingérés correspond à des protéines, ceux-ci ne se réduisent pas à cette composante car les aliments subissant des processus de transformation (maturation, hydrolyse, fermentation) peuvent aussi contenir des peptides de diverses longueurs à côté des protéines alimentaires. Cette protéolyse limitée est assurée soit par des systèmes protéolytiques intrinsèques aux aliments, soit par l'intervention d'agents externes (chimiques, enzymatiques, bactériens). Quand les peptides issus de ces aliments ont un rôle biologique, on parle de peptides bioactifs. Une protéine est une molécule comportant de l'azote et composée d'une séquence d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. On distingue : • la séquence : elle détermine la structure primaire de la protéine ; 11

I. Fondamentaux en nutrition humaine

• la configuration de la chaîne peptidique dans l'espace : elle détermine les structures secondaires et tertiaires ; • l'association de plusieurs chaînes peptidiques : elle détermine la structure quaternaire. Par convention, une protéine comportant moins de cinquante acides aminés est dénommée peptide. La taille d'une protéine est extrêmement variable, d'une centaine à plusieurs millions de kilodaltons. Les protéines ont de très nombreuses fonctions : protéines de structure (collagène), protéines contractiles (myosine), protéines de transport (albumine), protéines immunitaires (immunoglobulines), protéines enzymatiques, hormones, récepteurs, etc. Le taux d'oxydation et de dégradation des acides aminés est fonction de l'apport alimentaire de protéines, qui aide à réguler ainsi un contenu stable en protéines dont le renouvellement est permanent. Toutes les protéines ne sont pas équivalentes pour répondre aux besoins. La qualité, ou valeur nutritionnelle, d'une protéine se définit comme l'efficacité avec laquelle cette protéine satisfait aux besoins à la fois en azote et en acides aminés. L'utilisation protéique nette est la fraction de l'azote retenu divisé par l'azote ingéré. Cette valeur biologique dépend de la structure intrinsèque de la protéine et également de la façon dont les acides aminés constituants sont absorbés par le tube digestif. L'indice chimique caractérise quant à lui la teneur de la protéine en acides aminés essentiels. Il se définit comme suit : mg d'un acide aminé essentiel dans 1g de cette protéine Indice chimique=100 × . mg du même acide aminé essentiel dans 1g de protéine de référence La protéine de référence la plus courante est l'albumine de l'œuf. Le lait maternel est une autre source de référence. À titre d'exemple, si on considère la quantité de lysine contenue dans la farine de blé (35 mg/g de protéine) rapportée à celle contenue dans l'albumine (70 mg/g de protéine), on arrive à un indice chimique pour la lysine de la protéine de blé de 50 % (35/70). En théorie, l'indice chimique doit être déterminé pour chaque acide aminé essentiel dans une protéine donnée. En pratique, on se contente d'indiquer l'indice chimique le plus bas parmi ceux des différents acides aminés, cet acide aminé étant appelé acide aminé limitant — en pratique sont concernés la lysine, les acides aminés soufrés et le tryptophane. Actuellement, la composition de la protéine de référence est déterminée en fonction des besoins propres à chaque situation (nouveau-nés, nourrissons, enfants, etc.). 12

La digestibilité est définie comme la capacité du tube digestif à absorber effectivement l'azote ingéré : Azote ingéré − Azote fécal Digestibilité = 100 × . Azote ingéré La digestibilité dépend de la structure de la protéine ellemême mais également des éventuelles modifications que cette structure a pu subir au cours de la préparation des aliments. La modification la plus classique est celle obtenue par la réaction de Maillard. Il s'agit de la liaison d'un sucre réducteur avec le groupe aminé libre de la lysine résultant en un «blocage» de celle-ci. Cette lysine ne pourra donc plus être absorbée et 10 à 40 % de la lysine ingérée (ce chiffre variant selon le mode de cuisson) sera donc non disponible, ce qui réduit la digestibilité de la protéine. Lysine et méthionine sont généralement les acides aminés limitants de la qualité nutritionnelle des protéines, parce que les moins abondants et les plus sensibles aux modifications (chauffage, oxydation). Enfin, les interactions avec d'autres nutriments dans le bol alimentaire, en particulier les fibres, peuvent également modifier la digestibilité d'une protéine. Au total, la digestibilité est de 95 à 98 % pour les protéines animales et de 75 à 95 % pour les protéines végétales. Différents indices ont été proposés pour apprécier la qualité nutritionnelle des protéines. Le PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score), ou indice Disco (indice chimique corrigé de la digestibilité), est défini par le produit de la digestibilité de la protéine par l'indice chimique. Il est de 40 % environ pour les protéines végétales de type maïs ou mil, 70 % pour les protéines de viande, 87 % pour l'albumine de l'œuf et 95 % pour les protéines du lait maternel. Un nouvel indice pour apprécier la qualité des protéines a été adopté récemment et semble destiné à remplacer à terme l'indice Disco. Il s'agit du DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score). Le score DIAAS est défini ainsi : mg d'un acide aminé essentiel digestible dans 1g de la protéine testée DIAAS ( % ) =100× . mg du même acide aminé essentiel dans 1g de protéine de référence Les principales différences avec l'indice Disco sont : la détermination de la digestibilité à l'extrémité de l'intestin grêle de façon à mieux évaluer l'absorption intestinale des acides aminés ; la prise en compte de la digestibilité de chacun des acides aminés et pas uniquement de la protéine globale. En pratique, les protéines animales sont globalement de meilleure qualité que les protéines végétales. La

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

suppression (végétalisme) ou la grande limitation des protéines animales (végétarisme, acceptant le lait et/ou les œufs) nécessite une attention particulière pour la complémentation des sources de protéines : les céréales sont déficitaires en lysine, alors que les légumineuses (pois, haricots, lentilles) sont déficitaires en méthionine ; l'association des deux sources (souvent réalisée de fait dans de nombreux plats traditionnels) permet d'obtenir un apport correct. Les références en termes d'apports nutritionnels pour les protéines sont établies à partir de l'étude du bilan azoté — souvent limité en clinique à la mesure de l'azote urinaire par le dosage de l'urée urinaire (350 mmol par jour = apport de 1 g de protéines/kg de poids corporel). Le besoin nutritionnel moyen en protéines, quantité minimale permettant de maintenir un bilan azoté neutre, est estimé à 0,6 g/kg par jour et l'ANC est donc fixé à 0,8  g/kg par jour pour l'adulte, ce qui représente 9 à 12 % de la quantité d'énergie quotidienne ingérée. Chez le nourrisson, le besoin est de l'ordre de 2,2 g/kg par jour et de l'ordre de 1 g/kg à partir d'un an, diminuant ensuite progressivement pour atteindre la valeur adulte à dix-huit ans. Le besoin augmente lors de la grossesse et de la lactation (+ 5 g à + 15 g par jour) et il augmente également progressivement chez la personne âgée pour retrouver la valeur de 1 g/kg par jour à partir de soixante-cinq ans. De tels apports permettent de couvrir les besoins en acides aminés essentiels. L'apport de protéines dans la population française est plutôt actuellement de l'ordre de 1,2–1,4 g/kg par jour, donc théoriquement largement excédentaire, mais on ne sait pas fixer ni un apport optimal pour la santé à long terme ni une limite de sécurité précise, considérant seulement qu'audelà de 2,0 g/kg par jour, on est dans des apports excessifs qui n'ont aucune justification physiologique ou nutritionnelle et qui peuvent poser le problème de l'excès d'azote à éliminer. Les besoins en acides aminés essentiels sont, selon l'acide aminé, de 30 à 150 mg/kg par jour chez le nourrisson (soit au total 750 mg/kg par jour) et seulement de 5 à 15 mg/ kg par jour (soit au total 80 mg/kg par jour) chez l'adulte. Les acides aminés essentiels doivent donc représenter chez le nourrisson plus du tiers de l'azote total apporté, ce qui signifie que les protéines alimentaires devront être de haute qualité. Chez l'adulte, c'est seulement 10 % de la ration azotée qui devra être composée d'acides aminés essentiels. Certains acides aminés peuvent être conditionnellement essentiels, ce qui signifie qu'à l'occasion d'une circonstance physiopathologique donnée, leur synthèse

endogène n'est pas suffisante pour couvrir les besoins. C'est le cas de la cystéine et de la tyrosine, qui peuvent normalement être obtenues à partir de la méthionine et de la phénylalanine respectivement. Dans des circonstances telles que la prématurité et l'insuffisance hépatique, ces conversions sont insuffisantes pour couvrir les besoins et un apport exogène devient donc nécessaire. La taurine est amenée en quantité suffisante par le lait de femme mais pas par le lait de vache et un déficit d'apport en taurine peut résulter en des anomalies de la fonction rétinienne.

Micronutriments Définition Le terme «micronutriment» rassemble les nutriments sans valeur énergétique, que l'organisme humain est incapable de synthétiser et dont la présence moléculaire en petite quantité mais relativement constante est indispensable au bon fonctionnement biochimique. Les ANC des micronutriments sont de l'ordre de quelques dizaines de milligrammes et les teneurs tissulaires de l'ordre de quelques milligrammes par kilogramme de poids corporel ou sous forme de traces. Une carence avérée en micronutriments s'accompagne de signes cliniques plus ou moins pathognomoniques. Les micronutriments concernent treize vitamines et dix oligoéléments.

ANC et fonctions métaboliques Les vitamines constituent un groupe de molécules chimiquement très hétérogène (tableau 1.2). Quatre d'entre elles sont liposolubles (A, D, E, K). Certaines d'entre elles ont des structures qui s'apparentent à celles d'autres composés organiques : vitamine C et sucres, vitamine D et hormones stéroïdiennes, vitamine B12 et porphyrines. Les vitamines peuvent être impliquées dans la stabilisation des membranes (vitamine E), posséder des fonctions de type hormonal (vitamine A et vitamine D) ou coenzymatique (vitamines hydrosolubles du groupe B). Les ANC des vitamines varient avec l'âge et la situation physiologique (grossesse, allaitement) (tableau 1.3). Le statut tissulaire et le métabolisme des oligoéléments ont pu être récemment explorés par des méthodes analytiques spécifiques et précisés par l'évaluation d'indicateurs biologiques (comme la mesure de l'activité de la glutathion peroxydase GSHPx pour le sélénium). Certains oligoéléments possèdent une fonction unique comme l'iode, le 13

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 1.2. Apports nutritionnels conseillés (ANC) et fonctions métaboliques des vitamines. Vitamines

ANC adulte (H/F)

Structure métabolique

Fonctionnalité

Vitamine A (rétinol)

800 μg/600 μg (1 UI = 0,3 μg ER)

Rétinal Acide rétinoïque

Vision crépusculaire Hormone

Vitamine D (calciférol) D2 : végétale ; D3 : animale

5 μg (1 μg = 40 UI)

1,25(OH)2-cholécalciférol

Hormone du métabolisme phosphocalcique Effets extraosseux (différenciation cellulaire, immunité, métabolisme musculaire)

Vitamine E (α-tocophérol)

12 mg (1 UI = 1 mg acétate dl-α-tocophérol)

α-tocophérol

Antioxydant, stabilisant de membrane

Vitamine K (phylloquinone K1 végétale, ménaquinone K2 animale)

45 μg

Hydroquinone

Cofacteur de gammacarboxyglutamate : synthèse des facteurs de coagulation

Vitamine C (acide ascorbique)

110 mg

acide ascorbique

Cofacteur enzymatique (synthèse collagène, catécholamine) Absorption du fer (réduction du fer ferrique en fer ferreux) Antioxydant

Vitamine B1 (thiamine)

1,3 mg/1,1 mg

Thiamine pyrophosphate

Métabolisme glucidique

Vitamine B2 (riboflavine)

1,6 mg/1,5 mg

FMN et FAD

Métabolisme d'oxydoréduction

Vitamine B3, ou PP (niacine)

14 mg/11 mg

NAD et NADP

Métabolisme d'oxydoréduction

Vitamine B5 (acide pantothénique)

5 mg

Coenzyme A

Métabolisme énergétique

Vitamine B6 (pyridoxal, pyridoxine)

1,8 mg/1,5 mg

Pyridoxal phosphate

Métabolisme des acides aminés

Vitamine B8 (biotine)

50 μg

Carboxy-biotine

Métabolisme de carboxylation/ décarboxylation

Vitamine B9 (folates)

330 μg/300 μg

Tétra-méthyl-hydrofolates

Métabolisme des radicaux méthyle : homocystéine/méthionine synthèse des acides nucléiques (ADN, ARN)

Vitamine B12 (cobalamines)

2,4 μg

Méthyl-cobalamine

Métabolisme des radicaux méthyle : homocystéine/méthionine

Adénosyl-cobalamine

Conversion méthyl-malonyl-CoA (issu de la β-oxydation des lipides) en succinyl-CoA (cycle de Krebs)

UI, unité internationale ; FMN, flavine mononucléotide ; FAD, flavine adénine dinucléotide phosphate ; NAD, nicotinamide adénine dinucléotide ; NADP : nicotinamide adénine dinucléotide phosphate.

cobalt ou le fluor ; d'autres, comme le fer, ont une fonction biologique variée comme cofacteurs enzymatiques, groupement prosthétique. Le déficit en certains s'accompagne d'une symptomatologie clinique spécifique (insuffisance cardiaque séléno-dépendante) ou fruste, secondaire à une association de déficit en oligoéléments. Les ANC sont établis pour la plupart des oligoéléments (tableau 1.4). Pour les 14

autres, la couverture des besoins est largement assurée par l'alimentation. Remarque : Les sels minéraux, dont le calcium, le sodium, le magnésium, le phosphore et le potassium, ont une teneur tissulaire de plusieurs centaines de milligrammes par kilogramme de poids corporel et leur ANC est de plusieurs centaines de milligrammes par jour.

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés Tableau 1.3. Apports nutritionnels conseillés (ANC) en vitamines pour la population française.

Nourrisson

A

D

E

K

(μg)

(μg)

(mg)

C

B1

(μg) (mg) (mg)

B2

B3

B5

B6

B8

B9

B12

(mg)

(mg)

(mg)

(mg)

(μg)

(μg)

(μg)

350

20–25 4

5–10 50

0,2

0,4

3

2

0,3

6

70

0,5

1–3 ans

400

10

6

15

60

0,4

0,8

6

2,5

0,6

12

100

0,8

4–6 ans

450

5

7,5

20

75

0,6

1

8

3

0,8

20

150

1,1

7–9 ans

500

5

9

30

90

0,8

1,3

9

3,5

1

25

200

1,4

10–12 G ans F

550

5

11

40

100

1

1,4

10

4

1,3

35

250

1,9

Adolescent 13–15 G ans F

700

4,5

1,6

45

300

2,3

16–19 G ans F

800

50

330

2,4

H

800

F

600

H

700

F

600

Enfant

Adulte Personne âgée (> 75 ans)

1,3 5

12

45

110

600 5

12

45

110

600 5

12

45

10–15 20–50 70

110 120

1,3

1,6

13

1,1

1,4

11

1,3

1,6

14

1,1

1,5

11

1,3

1,6

14

1,1

1,5

11

1,2

1,6

14

1,5 5

1,8 1,5

5

1,8

50

1,5

330

2,4

300

5

2,2

60

330–400 3

50

400

2,6

55

400

2,8

2

T2

11

Femme enceinte

700* 10

12

45

120

1,8

1,6

16

5

2

Femme allaitante

950

12

45

130

1,8

1,8

15

7

2

Variable de référence

300

10

E

E

E

2

T

E

E

E

T

2

T

2

T

* Au 3e trimestre. E, énergie ; T2, taille au carré. (D'après Apports Nutritionnels Conseillés pour la population française. 3e édition. Martin A. (coordonnateur). Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2001.)

Tableau 1.4. Apports nutritionnels conseillés (ANC) et fonctions métaboliques des oligoéléments. Oligoéléments Fer

ANC adulte(H/F) 9 mg/16 mg

Zinc

12 mg/10 mg

Iode

150 μg

Fluor

2,5 mg/2 mg

Cuivre

2 mg/1,5 mg

Structure métabolique

Fonctionnalité

Hème, cofacteur : Fe , réduit, ferreux

Hémoglobine, myoglobine Catalase

Fe+++, oxydé, ferrique

Transferrine, ferritine

Zn , oxydé

Synthèse protéique (doigts de zinc) Stabilisation de peptides (insuline) Métalloenzymes : synthèse des prostaglandines, SOD (antioxydant)

++

++

Hormones thyroïdiennes Fluoroapatite (dents et os) Métalloenzymes : Cu

++

Métabolisme du cartilage et des os Régulation des neurotransmetteurs Oxydoréduction du fer (céruloplasmine) Chaîne respiratoire mitochondriale : cytochrome c oxydase Antioxydant (SOD) (Suite) 15

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 1.4. Suite. Oligoéléments

ANC adulte(H/F)

Structure métabolique

Fonctionnalité

Sélénium

60 μg/50 μg

Sélénoprotéines

GSHPx (antioxydant) Désiodases (hormones thyroïdiennes) Détoxification des xénobiotiques

Manganèse

(Besoins : 1 mg/2,5 mg)

Di- et trivalent

Métabolisme glucidique Antioxydant (SOD) Substitut du magnésium

Cobalt

Ceux en vitamine B12

Molybdène

30 μg/50 μg

Oxydé

Métabolisme des acides aminés soufrés, des purines

Chrome

65 μg/55 μg

Chrome trivalent

Potentialisateur de l'insuline

Cobalamines

SOD, superoxyde dismutase ; GSHPx, glutathion peroxydase.

Biodisponibilité des micronutriments Chaque micronutriment présente une biodisponibilité spécifique. Les facteurs qui conditionnent la biodisponibilité sont de nature : • extrinsèque : alimentaires (quantité de micronutriments dans l'aliment, qualité de la matrice alimentaire, additifs, modes de cuisson) ou médicamenteux (compétition d'absorption, interaction métabolique) ; • intrinsèque : statut du sujet en micronutriments, âge, sexe, terrain génétique. Certaines vitamines (C, E) ou oligoéléments sont intégrés tels quels dans les structures métaboliques, d'autres doivent subir, une fois absorbés, des modifications de structure pour être actifs métaboliquement : c'est le cas pour les vitamines B1, B6, B9 par exemple qui deviennent des «coenzymes», la vitamine A qui doit subir des oxydations successives, ou le sélénium, couplé à un acide aminé soufré. Le tableau  1.5 résume les principaux facteurs identifiés influençant positivement ou négativement la biodisponibilité des vitamines et des oligoéléments ingérés chez l'Homme. Le tableau 1.6 fait la synthèse des interactions médicamenteuses potentielles par plusieurs mécanismes avec le métabolisme des vitamines. On peut remarquer qu'à ce jour, aucune classe de médicament n'est impliquée dans une altération du métabolisme des vitamines B3 (PP) et B5 ; en revanche, celui de certaines vitamines (B9, B12 et C) peut être perturbé par plusieurs types de médicaments. Il faut donc penser à évaluer le statut en micronutriments des patients «polymédicamentés».

Exploration biologique du statut des micronutriments Le statut biologique de la plupart des micronutriments est accessible par un test biologique, que ce soit une mesure directe dans 16

le sang (sérum ou culot globulaire), comme pour la vitamine C ou le pyridoxal phosphate, ou l'évaluation d'un marqueur biologique comme l'homocystéinémie pour la vitamine B9. Le recours à la biologie peut être réservé à des situations physiopathologiques de surveillance de l'efficacité d'une supplémentation d'un sujet chez lequel on peut craindre des besoins spécifiques, comme par exemple chez l'hémodialysé, en post-chirurgical de l'estomac ou de l'appareil digestif, en cas de malabsorption liée à une insuffisance hépatobiliaire ou pancréatique évolutive ou lors d'un traitement médicamenteux connu pour ses interférences.

Métabolisme et sémiologie clinique Les vitamines étant à l'origine de nombreuses coenzymes ou de signalisations de type hormonal, des carences vitaminiques peuvent donc affecter le fonctionnement normal de certaines enzymes (notamment dans l'alcoolisme chronique). L'approche sémiologique initiale d'une carence vitaminique se traduit par une maladie identifiée (béribéri, scorbut, pellagre, rachitisme, xérophtalmie). Cependant, les déficiences multiples en micronutriments, partielles et prolongées, sont fréquentes et doivent être évoquées devant des syndromes complexes en particulier dans des groupes à risques nutritionnels. Ces groupes sont représentatifs des causes du déséquilibre nutritionnel potentiel observé. Les étiologies, parfois combinées, sont données à titre d'exemples : • l'hypermétabolisme plus ou moins bien compensé par les apports nutritionnels, associé à des besoins métaboliques exacerbés en micronutriments : patients cancéreux, séjour en réanimation ou soins intensifs (sepsis, post-chirurgical, polytraumatisme), pathologies inflammatoires chroniques ; • les situations physiopathologiques entraînant des pertes augmentées : saignements digestifs occultes (fer), hémodialyse (vitamines hydrosolubles), brûlures étendues (zinc, sélénium) ;

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés Tableau 1.5. Facteurs influençant la biodisponibilité des micronutriments chez l'homme. Influence positive

Influence négative

Vitamine A

Teneur en lipides de l'aliment (1)

Insuffisance hépatobiliaire/pancréatique (1, 2, 3)

Vitamine E

Teneur en lipides de l'aliment (1)

Statut lipidique (2)

Vitamine K

Teneur en lipides de l'aliment (1) Flore intestinale (1)

Insuffisance hépatobiliaire/pancréatique (1, 4) Antibiothérapie (modification de la flore intestinale) (1)

Vitamine D

Ensoleillement (4)

Carence en fer (1) Régime riche en fibres (1)

Vitamine B1

Transport saturable facilité, diffusion passive (1) Café (diminue excrétion urinaire) (5)

Thiaminase (crustacés crus) (1) Antiacides gastriques (1)

Vitamine B2

Sels biliaires, flore intestinale (1)

Hypothyroïdie (4) Phénothiazines, antipaludéens (4)

Vitamine B6

Température de cuisson (1)

Vitamine B9

Déconjugase intestinale (1)

Eau et température de cuisson (1)

Vitamine B12

Transcobalamines (1, 2)

Régime végétalien (1) Facteur intrinsèque (1)

Vitamine C

Matrice alimentaire, agrume (1)

Fer

Fer héminique (origine animale), vitamine C, faibles stocks de fer (1)

Fer non héminique, polyphénols, calcium, zinc, fibres alimentaires (1)

Zinc

Solubilisation par un acide aminé et/ou organique (1)

Calcium, cuivre, fer non héminique (1)

Iode

Sels iodés inorganiques (1)

Tabagisme

Fluor

pH eau de boisson ≥ 5 (solubilité des fluorures) (1)

Calcium, aluminium (1)

Cuivre

Apport concomitant d'histidine (1)

Zinc, fer non héminique (1) Vitamine C, fructose, saccharose (1) Alcool (4)

Sélénium

Thiols, vitamine C (1)

Méthionine, métaux lourds, phosphore, fibres alimentaires (1)

Manganèse Chrome

Fer, calcium, phosphates, polyphénols, fibres (1) Acides aminés, vitamine C (1, 4)

1 : Absorption. 2 : Transport. 3 : Stockage. 4 : Métabolisme. 5 : Élimination.

• les déficits d'apports protéino-énergétiques : sujets âgés en perte d'autonomie, patients atteints de la maladie d'Alzheimer ; • des états physiologiques avec augmentation des besoins en nutriments spécifiques : femmes enceintes et allaitantes (folates, fer), personnes âgées (vitamine D), adolescents, sportifs de haut niveau ; • les comportements à risque métabolique par augmentation des besoins métaboliques spécifiques : fumeurs, alcooliques ; • les comportements à risque lors de régimes stricts ou exclusifs : végétalisme et vitamine B12, régime hyperprotidique et vitamine B6, apport de glucides et vitamine B1.

La prévention des carences vitaminiques repose sur une alimentation équilibrée qui couvre facilement les besoins. Cependant, dans certaines situations (groupes à risques, interactions médicamenteuses, pathologies), une prévention par une supplémentation vitaminique peut se trouver justifiée de façon temporaire ou prolongée (tableau 1.7). Les tableaux 1.8 et 1.9 résument les situations physiopathologiques de carence en certains micronutriments et les signes cliniques, mais également les situations de toxicité potentielle pour certains. La cinétique d'apparition des signes cliniques dépend de l'adéquation entre le stock de l'organisme couplé aux besoins métaboliques. Nous évoquons ci-après des exemples de métabolisme des micronutriments dont les déficits métaboliques sont le 17

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 1.6. Principaux mécanismes mis en jeu à l'origine de l'altération du statut vitaminique par les médicaments. Médicaments

A

D

E

B1

B2

Pp

B5

B6

B8

B9

B12

1

1

1

1

Cyclines

1

Sulfamides

1

1,2

3

Isoniazide

3

2

PAS, salicylates

1,2

Colchicine

1

Metformine

1 1

1

1

1

1

1

1,2,3 2

5-FU

1,2

2 2

Azathioprine 1,2,3

Anticonvusivants

1,2 2

Phénothiazine Lithium

1

Triamtérène

2 2

Contraceptifs oraux

2,3 2

Œstrogènes

1

2,3 2 2

Corticoïdes Lasilix

1

1

Méthotrexate

Huile minérale

1,3

1

Anti-H2, IPP Antiacides

2 2,3

Triméthoprime

Cholestyramine

C

1

Antibiotiques Néomycine

K

1

1 1

1 : Malabsorption plus ou moins spécifique par perturbation de la digestion, de l'absorption, par altération de la muqueuse intestinale, séquestration ou diminution de la sécrétion biliaire. 2 : Blocage de l'activation, compétition. 3 : Augmentation de l'excrétion, de la clairance et du métabolisme. (D'après Lemoine A, 1994.)

plus souvent impliqués en pathologie et dont l'exploration biologique est possible en routine.

Vitamine C Le scorbut perdure en France. Le déficit majeur en vitamine C s'accompagne de signes cliniques, plus ou moins pathognomoniques, qu'il faut parfois rechercher et dont il faut alors tenir compte à leur juste valeur. Savoir évoquer le  scorbut devant des ecchymoses, une fragilité cutanée, une articulation œdématiée et douloureuse et ne pas attendre le déchaussement dentaire avec hémorragie gingi18

vale. Le traitement supplétif est simple et sans effet secondaire : 200 mg de vitamine C per os trois à quatre fois par jour, afin d'optimiser l'absorption intestinale, pendant dix jours. Il faut donc rester vigilant et prévenir le déficit en vitamine C chez tous les patients et préconiser, en particulier chez le sujet âgé, la prise d'un verre de jus d'orange tous les jours (soit 100 mg de vitamine C dans 200 ml), quels que soient la marque ou le conditionnement. Ce déficit est en effet majoritairement lié à un défaut d'apports, bien qu'il puisse être secondaire à un excès de pertes, en particulier chez le sujet hémodialysé.

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés Tableau 1.7. Principales indications d'administration préventive de vitamines. Alimentation déséquilibrée

Régime végétarien : B12 Régime végétalien : B12 et D Régime amaigrissant : toutes Nutrition parentérale : toutes

Malabsorptions chroniques

Maladie de Biermer : B12 Gastrectomie : B12 Résection iléale : B12 Résection intestinale : toutes Pathologies biliaires et pancréatiques : toutes les vitamines liposolubles

Alcoolisme chronique

Toutes mais surtout B1, B6

Nourrissons

B9 si nourris au lait de chèvre

Personnes âgées

Toutes mais surtout D, C

Dialyse

Toutes les hydrosolubles

Vitamines B L'action des différentes coenzymes issues des vitamines B sur le métabolisme énergétique et dans les phases anabolique et/ou catabolique cellulaires est quasi synergique, ce qui veut dire que toutes les coenzymes sont nécessaires et ne sont pas interchangeables. Si aucun signe clinique ou biologique ne permet de certifier une carence en une vitamine, un statut précaire en plusieurs vitamines conduit à un métabolisme «ralenti» et donc à une souffrance cellulaire, une nécessité de s'adapter avec des moyens diminués et non adaptés. Pour mieux comprendre ce concept il est nécessaire de comprendre le métabolisme des principales vitamines B. Vitamine B1 La forme coenzymatique, thiamine pyrophosphate, de la vitamine B1 est indispensable au métabolisme des glucides (réactions de trans-cétolisation) et de l'alcool, et est

Tableau 1.8. Carence et toxicité des micronutriments : vitamines. Carence

Toxicité/surcharge

Vitamine A

Xérophtalmie, vision nocturne altérée Infections pulmonaires et intestinales Défaut de maturation pulmonaire (nouveau-né prématuré)

Hypertension intracrânienne, nausées, vomissements Insuffisance hépatocellulaire Malformations fœtales

Vitamine E

Anémie hémolytique du nouveau-né Neuropathie avec ataxie

Entérocolites ulcéronécrosantes du nouveau-né prématuré

Vitamine K

Syndrome hémorragique (nouveau-né)

Aucun

Vitamine D

Rachitisme, ostéomalacie

Anorexie Nausées, vomissements Néphrocalcinose Altérations fœtales et hypercalcémie du nouveau-né

Vitamine B1

Béribéri Encéphalopathie de Gayet Wernicke

Aucun

Vitamine B2

Lésions muqueuses et cutanées

Aucun

Vitamine B3 (PP)

Pellagre (dermatite photosensible, troubles neurologiques, Vasodilatation diarrhée) Hépatotoxicité

Vitamine B6

Anomalies cutanées, convulsions Hyperhomocystéinémie

Neuropathie sensorielle

Vitamine B9

Anémie mégaloblastique Troubles neurologiques (ataxie) Hyperhomocystéinémie

Troubles neurologiques

Vitamine B12

Anémie mégaloblastique Troubles neurologiques (sclérose combinée de la moelle) Hyperhomocystéinémie

Aucun

Vitamine C

Scorbut, maladie de Barlow (nouveau-né)

Aggravation de l'hémochromatose Risque de calculs rénaux d'oxalate (si déficit en vitamine B6) 19

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 1.9. Carence et toxicité des micronutriments : oligoéléments. Carence

Toxicité/surcharge

Fer

Asthénie Anémie microcytaire Syndrome des jambes sans repos

Zinc

Anorexie Agueusie Lésions cutanées (acrodermatite entéropathique du nouveau-né…) et unguéales Troubles de l'immunité Oligospermie Malformations et hypotrophie fœtale

Iode

Goitre Débilité mentale irréversible du nouveau-né

Thyrotoxicose Maladie de Basedow

Fluor

Caries dentaires

Fluorose dentaire et osseuse Prurit, maux de tête, vomissements, douleurs abdominales, fibrillation ventriculaire

Cuivre

Anémie ferriprive résistante Ostéoporose

Hépatite Ictère hémolytique

Sélénium

Dystrophie musculaire Arythmie/cardiomyopathie Dépigmentation Anémie Arthrose Retard neurologique

Manganèse

Troubles osseux

?

Cobalt

Hypovitaminose B12

?

Molybdène

Hyperméthioninémie, hypo-uricémie/ hyperxanthiurie Troubles neurologiques

Chrome

Hyperinsulinémie/ hyperglycémie Dyslipidémie Neuropathie périphérique Encéphalopathie

un facteur limitant des premières phases qui conduisent à la production d'ATP (voies de décarboxylation). En cas de déficit d'apport total sur trois semaines, le retentissement sur le métabolisme du pyruvate et sur le cycle de Krebs conduit aux formes cliniques du béribéri neurologique ou cardiaque (insuffisance cardiaque à haut débit). Ces formes cliniques concernent les grands dénutris ou les alcooliques, mais pas seulement. On rencontre des cas d'insuffisance cardiaque à haut débit chez le nouveau-né allaité dont la maman a un régime à base de céréales raffinées, chez le sujet obèse après by-pass avec un risque accru au décours d'une grossesse, dans les suites à long terme d'une résection digestive étendue. La biodisponibilité de cette vitamine est 20

Hémochromatose Stress oxydant

Nulle

bonne mais peut être fluctuante en fonction de la teneur des aliments en cette vitamine, par la présence de thiaminase dans certains aliments (crucifères, thé, crustacés, poissons crus), par la consommation chronique d'éthanol, par la prise au long cours de certains médicaments (antiacides, antimitotiques), mais également par un défaut d'absorption active intestinale par exemple dans les suites d'une chirurgie d'exérèse jéjunale plus ou moins importante. Les apports doivent être majorés en fonction des apports glucidiques, en particulier chez le sportif et au cours d'une renutrition naturelle ou artificielle (phase de réanimation métabolique) où les apports en glucides sont majorés ou représentent la source énergétique majoritaire.

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

Vitamine B2 Les formes coenzymatiques FMN (flavine mononucléotide) et FAD (flavine adénine dinucléotide) de la vitamine B2 sont essentielles dans le métabolisme énergétique (cycle de Krebs et chaîne mitochondriale), ainsi que pour le catabolisme de la plupart des molécules intracellulaires (acides gras, acides aminés et bases puriques). Le stockage est de l'ordre de 250 à 500 mg, ce qui constitue une réserve pour deux à six semaines. Les carences «vraies» en riboflavine semblent exceptionnelles dans les pays occidentaux, en France en particulier. Les signes cliniques d'une telle carence sont de toute façon frustes et aspécifiques : les premiers à apparaître sont cutanéomuqueux (dermatite séborrhéique,  chéilite, stomatite) et oculaires (sécheresse, photophobie, opacification, hypervascularisation, infections cornéennes), puis peuvent survenir une anémie normochrome normocytaire et enfin une neuropathie périphérique avec atteinte de la sensibilité fine épicritique. L'absorption intestinale proximale de la vitamine B2 est saturable (récepteur sodium-dépendant), rapide et proportionnelle jusqu'à une dose ingérée de 25 mg. Le métabolisme de la vitamine B2 est sous la dépendance des hormones thyroïdiennes et corticosurrénaliennes qui régulent l'activité de flavokinases pour sa conversion en FMN et FAD. Un déficit est fréquemment retrouvé dans des populations ciblées : en cas de malabsorption chronique, en particulier dans l'atrésie des voies biliaires, d'hypothyroïdie et de diabète, chez les hémodialysés, chez les végétaliens et les sujets âgés.

associée à des paresthésies voire une amyotrophie ; enfin, on peut envisager un déficit en PLP devant une anémie microcytaire hypochrome. Des maladies héréditaires métaboliques vitamine B6-dépendantes sont décrites ; la plupart sont sensibles à une supplémentation en vitamine B6 comme l'homocystinurie, la cystathionurie, l'hyperornithinémie mais également les convulsions pyridoxinodépendantes et certaines oxaluries primaires. La vitamine B6 est facilement et intégralement absorbée par diffusion passive et non saturable au niveau jéjunal, sauf en cas de maladie cœliaque ; cependant, la synthèse de la coenzyme est parfois limitée par certains médicaments. La sévérité des effets adverses de ces médicaments sur le métabolisme du PLP est certainement liée à l'individu, à la dose et au temps d'exposition, ainsi qu'aux associations médicamenteuses. Une supplémentation en vitamine B6, dans la mesure où le traitement médicamenteux incriminé ne peut pas être arrêté ou substitué, est le plus souvent efficace pour rétablir un taux fonctionnel de PLP. Le sujet dialysé reste très sensible au déficit en PLP. Il faut garder à l'esprit qu'une supplémentation en vitamine B6 doit être surveillée et son efficacité réévaluée régulièrement, sur le plan clinique et biologique, car un apport prolongé de plusieurs mois d'une dose supraphysiologique (de l'ordre de 200 mg par jour et plus) peut s'accompagner de polynévrite sensorielle, réversible seulement au bout de plusieurs mois d'arrêt de l'apport.

Vitamines B9 et B12 Vitamine B6 Le pyridoxal-phosphate (PLP), forme coenzymatique de la vitamine B6, est essentiel à toute transformation d'acides aminés, eux-mêmes essentiels ou pas, ou de dérivés d'acides aminés. Ainsi, les décarboxylases travaillent avec le PLP pour la synthèse endogène de nombreux médiateurs (histamine, sérotonine, GABA ou acide γ-aminobutyrique, noradrénaline et adrénaline, dopamine, taurine), de même les transaminases (TGO et TGP) pour l'alimentation du cycle de Krebs en acide pyruvique et acide oxaloacétique, les transsulfurases qui permettent de métaboliser l'homocystéine en cystéine ; enfin, le PLP est nécessaire à la synthèse de l'hème. Le stock corporel de vitamine B6 chez l'adulte jeune est de l'ordre de 60 à 100 mg. Les signes cliniques d'une carence en vitamine B6 ne sont pas spécifiques mais sont le reflet des déficits de synthèse des médiateurs cités ci-dessus : lésions cutanéomuqueuses à type de dermatite séborrhéique, de chéilite ou de glossite ; signes neuropsychologiques avec dépression et/ou irritabilité et plus tardivement polynévrite distale avec abolition des réflexes ostéotendineux

La vitamine B9 (acide folique), présente sous forme de polyglutamates dans les aliments, doit être déconjuguée pour être absorbée par le jéjunum. L'acide folique suit un cycle entérohépatique. Le stock échangeable de vitamine B9 est hépatique, les réserves de l'organisme sont évaluées pour quatre mois. L'excrétion urinaire des folates est proportionnelle à l'ingestion. L'acide folique doit être réduit en tétrahydrofolate (THF) par l'enzyme dihydrofolate réductase. Le THF est secondairement méthylé par des enzymes spécifiques (dont la MTHFR, méthylène-tétrahydrofolate réductase), porteurs de groupements carbonés de niveaux d'oxydation différents, d'où plusieurs formes de coenzymes issus de la vitamine B9. Ces coenzymes méthylées sont essentielles à la méthylation de l'homocystéine et à la synthèse de la désoxythymidine (nécessaire à la synthèse de l'ADN). Un défaut de vitamine B12 (cobalamine) peut résulter d'une malabsorption dont la principale cause décrite est la maladie de Bierme, caractérisée par l'absence de sécrétion gastrique du facteur intrinsèque. Le diagnostic repose sur le dosage sérique de cobalamine bas associé à la présence 21

I. Fondamentaux en nutrition humaine

les adolescentes, la femme enceinte, avec le risque particulier de malformation fœtale par défaut de fermeture du tube neural qui intervient dans les dix à quinze jours après la conception et qui doit donc être prévenu par un statut en folates suffisant avant la conception et pas seulement quand la grossesse est diagnostiquée. L'alcoolisme chronique, un traitement par anticonvulsivants et la présence d'infections favorisent la carence en folates. L'hémodialyse augmente les pertes en folates. Les anémies hémolytiques ainsi que les proliférations malignes en augmentent les besoins. Un déficit en folates va altérer les tissus à renouvellement rapide comme la lignée érythroblastique et les muqueuses intestinales, ce qui explique les signes cliniques hématologiques et digestifs (en particulier lors de certaines chimiothérapies antifoliques). Le bilan biologique de ces déficits comprend le dosage sérique des vitamines B9 et B12 en première intention, associé éventuellement à celui de la vitamine B9 érythrocytaire si le dosage sérique n'est pas contributif. Les conséquences biologiques, autres qu'hématologiques, d'une carence en ces vitamines sont évaluées par le dosage plasmatique de l'homocystéine (B9, B12) et celui de l'acide méthylmalonique (B12).

d'anticorps anti-facteur intrinsèque. Les autres causes de malabsorption sont un défaut d'acidité gastrique ou de pepsine, un excès d'acidité duodénale, une insuffisance pancréatique, une parasitose intestinale. Enfin, des déficits en transcobalamine II sont décrits, entraînant des anomalies de transport intracellulaire de la vitamine B12. L'acide folique et la méthyl-cobalamine agissent de façon synergique comme transporteurs de méthyle dans le métabolisme de la méthionine et de l'homocystéine. Une forte corrélation inverse est retrouvée entre le niveau de folates circulants et l'homocystéinémie, ce qui s'explique par la capacité de l'acide folique à méthyler l'homocystéine pour redonner de la méthionine (figure 1.5). La population française présente une fréquence relativement élevée de mutation de la MTHFR avec un risque d'hyperhomocystéinémie qui n'est pas retrouvée en proportion. Cette observation pourrait être un des éléments du «paradoxe français» : les apports spontanés en vitamine B9 de la population française permettent de juguler cette anomalie métabolique et d'en prévenir les effets, l'hyperhomocystéinémie étant reconnue comme un facteur indépendant de risque de maladies cardiovasculaires. La seconde voie de métabolisation de l'homocystéine en cystéine est vitamine B6-dépendante. La carence en folates est observée de façon plus fréquente que celle en vitamine B12 car d'une part le rapport entre les réserves normales et les besoins quotidiens sont de 100 pour 1 (1 000 pour 1 pour la vitamine B12) et, d'autre part, les folates alimentaires contenus dans les légumes à feuilles, le foie, les graines, les fromages fermentés et les œufs, sont très labiles car dégradés au cours du stockage et de la cuisson. Cette carence touche essentiellement les sujets âgés,

H2N CH C (CH2)2 S

Substrat

Après hydrolyse des esters de rétinol contenus dans les aliments, la vitamine A est absorbée sous forme de rétinol par diffusion non saturable. Re-estérifié, le rétinol est transporté par les chylomicrons dans la circulation lymphatique. Il est stocké dans le foie lié à la RBP (Retinol Binding Protein). Ce complexe sera relargué dans la circulation lié à la préalbumine (transthyrétine, TTR) pour maintenir un taux

O OH

méthionine B12

CH3-THF

B12

B9

CH3-B12

THF

CH3

SAM

CH3 -produit

Vitamine A

méthionine syntase

SAH

adénosine

homocystéine B6

sérine CS

CH3 -X

O H2N CH C

cystathionine B6

X

(CH2)2

OH

SH

C homosérine

cystéine

Figure 1.5 Action synergique des vitamines B6, B9 et B12 dans le métabolisme de la méthionine et de l'homocystéine. SAM, S-adénosyl-méthionine ; SAH, S-adénosyl-homocystéine ; CS, cystathionine synthétase ; C, cystathionase.

22

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

constant de rétinol circulant. Ce complexe RBP-rétinol-TTR n'est pas filtré par le glomérule rénal. Un taux de rétinol plasmatique inférieur à 0,2 mg/l traduit un stock hépatique effondré et conduit à un déficit certain en rétinal et acides rétinoïques. Les acides rétinoïques sont des ligands de récepteurs nucléaires indispensables à la régulation de la transcription génique, en particulier liée à la différenciation épithéliale. Le nouveau-né est particulièrement exposé à un déficit en cette vitamine à la naissance, car le foie fœtal en stocke peu et les apports par le lait maternel sont limités.

Vitamine D Les vitamines D2 (ergocalciférol, d'origine alimentaire végétale) et D3 (cholécalciférol, d'origine alimentaire animale) ont une activité biologique équivalente chez l'homme. Elles vont subir les mêmes transformations enzymatiques (25-hydroxylase hépatique puis 1-hydroxylase rénale) pour aboutir à la forme active, le 1,25-dihydroxyvitamine D. L'homme est capable de synthétiser la vitamine D au cours d'une étape préalable d'exposition du 7-déhydrocholestérol (issu du cholestérol) aux ultraviolets au niveau de la peau : la vitamine D est donc un micronutriment conditionnellement indispensable en fonction du niveau d'exposition solaire, ce qui va permettre de repérer les sujets à risques de carence. La vitamine D active est un ligand de récepteur nucléaire, régulant ainsi l'expression génique à visée calciotrope — minéralisation optimale des tissus (os, cartilage, dents, maintien de l'homéostasie calcique) en tandem avec l'hormone parathyroïdienne. L'administration de vitamine D permet de réduire le risque de fractures non vertébrales, d'améliorer la fonction musculaire et de réduire le risque de chutes pour un taux sérique de 25(OH)-vitamine D de l'ordre de 30 ng/ml. Les effets sur la différenciation cellulaire et la plasticité (neuronale et musculaire) représentent des axes de recherche prometteurs dans la compréhension des maladies neurodégénératives et le traitement de tumeurs.

Fer La prévalence d'insuffisance d'apport en fer dans la population française (étude INCa2 2006–07) est évaluée à moins de 5 % pour les hommes (18–75 ans) et les femmes de 55 à 75 ans, mais s'élève à 15 à 30 % pour les plus jeunes femmes de 18 à 54 ans. En dehors de tout contexte inflammatoire, une ferritinémie inférieure à 20 μg/l doit faire fortement suspecter un déficit en fer. L'absorption intestinale du fer est de l'ordre de 1 à 2 mg par jour, soit 10 % du contenu martial d'un régime «normal». L'absorption du fer héminique organique (viande et

poisson) est largement supérieure à celle du fer non héminique (végétaux), bien que celui-ci représente la majeure partie de l'apport moyen en fer. La captation du fer alimentaire par l'entérocyte du duodénum et du haut jéjunum est permise en présence d'une ferriréductase et est régulée par la présence de DMT (Divalent Metal Transporter) ; le transfert intracellulaire est réalisé par la ferroportine et la libération/captation du fer dans le sang se fait par l'intermédiaire du couple héphastine/transferrine. Le taux de ferritine entérocytaire est inversement proportionnel à l'absorption du fer non héminique. Les mécanismes de régulation de l'absorption du fer sont dépendants de l'hepcidine, hormone dont la synthèse hépatique est stimulée par les cytokines inflammatoires (IL-6) et la surcharge en fer, et dont la présence entraîne une diminution de la synthèse de la ferroportine. L'hepcidine est donc une hormone qui limite la présence de fer dans la circulation en inhibant le relargage du fer intestinal et macrophagique dans le sang circulant par la ferroportine. Le contenu global de l'organisme en fer est de l'ordre de 4 g, principalement sous forme d'hémoglobine érythrocytaire (60 %) — et 25 % foie-rate-moelle osseuse, 10 % myoglobine — et seulement 5 % de fer lié à la transferrine ou aux enzymes intracellulaires. Les pertes sont évaluées à 1,5 mg par jour, principalement par desquamation des cellules intestinales (1 mg par jour) — et 0,5 mg par jour bile, 0,1 mg par jour peau-sueur-urine. Une molécule de transferrine plasmatique, synthétisée par le foie, possède deux sites de liaison au fer ferrique (Fe3+). Chez le sujet normal, cette saturation de la transferrine du fer est partielle, de l'ordre du tiers du pool protéique (coefficient de saturation de la transferrine de l'ordre de 33 %). Un pool total de transferrine de 2 à 3 g/l de sang représente 4 mg de fer, soit un turnover de 30 mg par jour correspondant à la destruction macrophagique des érythrocytes versus l'érythropoïèse. La transferrine a une demi-vie de huit jours. L'internalisation du fer lié à la transferrine est sous la dépendance du récepteur de la transferrine (R-TF), ubiquitaire. L'affinité du R-TF pour son ligand dépend de la charge en fer de la transferrine (transferrine diférique > transferrine monoférique > apotransferrine), le complexe est internalisé, puis recyclé tandis que le fer a été libéré dans la cellule pour la synthèse de l'hémoglobine ou mis en réserve sous forme de ferritine. Le R-TF est exprimé par les cellules ayant un besoin en fer, en particulier la lignée érythroblastique ; sa demi-vie est de quatorze heures à trois jours selon les types cellulaires ; sa forme tronquée est soluble dans le plasma et permet une évaluation des besoins fonctionnels cellulaires en fer. L'homéostasie martiale intracellulaire est assurée par une régulation post-transcriptionnelle des gènes du R-TF et de la ferritine, liée à la concentration intracellulaire en fer et aux besoins de la cellule. 23

I. Fondamentaux en nutrition humaine

stock de fer diminué

Dépletion du stock de fer

déplétion du stock et du compartiment fonctionnel de fer

Récepteur soluble de la transferrine hémoglobine

< 20 μg/l

ferritine temps

Figure 1.6 Cinétique des paramètres biologiques de l'évaluation du déficit en fer.

Le fer fonctionnel est dans sa grande majorité incorporé dans l'hème de l'hémoglobine. Le fer fonctionnel mitochondrial est retrouvé dans l'hème et les cytochromes de la chaîne respiratoire mitochondriale ; celui extramitochondrial dans les cytochromes P450 des microsomes, des catalases et peroxydases des peroxysomes, de la prolylhydroxylase pour la synthèse du collagène, de la ribonucléotide réductase et de la xanthine oxydase. L'évaluation d'un déficit en fer fonctionnel s'appuie sur les paramètres sanguins suivants, hémoglobine, ferritinémie, récepteur soluble de la transferrine sérique, et leur cinétique de modification. Sur le plan physiologique et métabolique, le statut en fer de la moelle reste le paramètre de référence, mais difficilement accessible en routine (coloration de Pearls d'un prélèvement de moelle osseuse). La figure 1.6 décrit les rapports cinétiques entre ces différents paramètres : la ferritinémie sera le premier paramètre à chuter dès que le pool en fer de la moelle osseuse sera entamé.

L'essentiel à retenir Il existe plusieurs façons de déterminer les besoins nutritionnels pour les macronutriments et les micronutriments. ■ Un individu sain n'a pas obligatoirement besoin d'un apport au niveau des apports nutritionnels conseillés, mais doit se situer entre le besoin nutritionnel moyen (BNM) et l'apport nutritionnel conseillé (ANC). ■ Pour les besoins énergétiques moyens, on propose de considérer la valeur de 30 kcal/kg de poids corporel comme un point de départ, et une valeur moyenne de 2 000 kcal par jour chez l'adulte modérément actif (1 800 kcal chez la femme et 2 200 kcal chez l'homme). ■

24

Une supplémentation en fer devra être poursuivie jusqu'à la normalisation du taux de ferritine.

Conclusion Les fortes carences vitaminiques ont pratiquement disparu dans les pays industrialisés. Cependant, l'appauvrissement micronutritionnel croissant de l'alimentation (culture des matières premières en sols appauvris, procédés agroalimentaires et  aliments transformés) ainsi que des conditions défavorables à une absorption et/ou une transformation optimale des micronutriments, doivent conduire à une vigilance permanente du clinicien face à l'aspect plus subtil de déficiences dont on commence à mesurer les conséquences à long terme sur la santé. En effet, la plupart des carences ne donnent pas de signes spécifiques et, lorsqu'il en existe, ils surviennent très tardivement dans l'histoire clinique. Le diagnostic biologique permet alors de déceler une déficience précédant les signes cliniques de carence. Les besoins hydriques de l'adulte sont d'environ 30 ml/kg par jour et chaque degré de température au-delà de 37 °C nécessite 300 ml d'apports hydriques supplémentaires. ■ Il n'existe pas de glucide indispensable. L'apport nutritionnel conseillé en glucides est de 50 à 55 % de l'apport énergétique total (AET) chez l'adulte. ■ Il n'existe que deux acides gras indispensables (essentiels), l'acide linoléique C18:2 (n-6) et l'acide linolénique C18:3; l'acide eicosapentaénoïque (EPA, C22:5 (n-3)) et surtout l'acide docosahexaénoïque (DHA, C22:6 (n-3)) étant toutefois considérés eux aussi comme essentiels. Les apports nutritionnels conseillés sont de 35 à 40 % de l'apport énergétique total pour un apport énergétique quotidien moyen de 2 000 kcal. ■

1. Nutriments, besoins nutritionnels, apports nutritionnels conseillés

Pour les besoins protéiques, le besoin moyen est estimé à 0,6 g/kg par jour de protéines de bonne qualité, et l'apport nutritionnel conseillé est fixé à 0,8 g/kg par jour de protéines, ce qui représente 9 à 12 % de l'énergie. Chez le nourrisson, le besoin est de l'ordre de 1,2 g/kg par jour entre sept et douze mois, et de l'ordre de 1 g/kg par jour à partir d'un an, diminuant ensuite progressivement pour atteindre la valeur adulte à l'âge de dix-huit ans. Chez la personne âgée, le besoin est de 1 g/kg par jour (à partir de soixante-cinq ans).

■

Si, en moyenne, l'apport alimentaire de vitamines et minéraux est satisfaisant pour la population française, il persiste des groupes à risque d'insuffisance d'apport, notamment chez les adolescentes, les jeunes femmes et les sujets âgés (calcium, fer, acide folique, vitamine B12, vitamine D, vitamine C). ■ Il faut être vigilant sur le statut en micronutriments des patients polymédicamentés. ■ Les solutions de nutrition parentérale ne contiennent pas de micronutriments. ■

ENTRAÎNEMENT 1 QCM QCM 1 Parmi ces nutriments, lequel (lesquels) a (ont) une valeur énergétique supérieure à 5 kcal par gramme ? A Protides. B Lipides. C Glucides. D Alcool. E Fer. QCM 2 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Les besoins en protides sont de 0,5 g/kg de poids chez le sujet adulte jeune non agressé. B Les besoins en protides sont de 0,8 g/kg de poids chez le sujet adulte jeune non agressé. C Les besoins en protides correspondent à environ 35 % des apports énergétiques quotidiens. D Les besoins en protides sont mieux couverts par les protéines animales que végétales. E Les besoins en protides diminuent chez la personne âgée. QCM 3 Concernant la physiopathologie des glucides, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'intolérance au lactose s'accompagne d'une augmentation du taux plasmatique de galactose. B Le fructose est essentiellement retrouvé dans les céréales. C L'index glycémique traduit la capacité d'un aliment ingéré à entraîner l'augmentation de la glycémie. D Le saccharose est fortement cariogène. E L'acide hyaluronique est un constituant important de la matrice extracellulaire. QCM 4 Concernant les acides gras, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Un déficit en acides gras indispensables (acides linoléique C18:2 (n-6) et alpha-linolénique C18:3 (n-3)) peut être observé dans les malabsorptions intestinales chroniques.

B L'EPA et le DHA bien que non indispensables doivent être apportés régulièrement par les produits de la mer. C Les acides gras saturés sont principalement trouvés dans les graisses d'origine animale. D Les acides gras polyinsaturés de la série n-3 à très longue chaîne (EPA et DHA) peuvent orienter la nature des médiateurs lipidiques inflammatoires synthétisés. E Le rapport acides gras saturés/acides gras insaturés influence la fluidité membranaire. QCM 5 Concernant les aspects cliniques des carences en micronutriments, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Un déficit cellulaire sévère et chronique en vitamine C entraîne l'apparition de signes du scorbut. B Il faut penser à un déficit en vitamine PP devant une dermatite accompagnée de troubles psychiques et de diarrhée. C Une carence tissulaire en rétinol peut entraîner une cécité irréversible. D L'anémie hémolytique du prématuré peut être secondaire à une carence en vitamine E. E Devant un tableau clinique d'insuffisance cardiaque à haut débit, résistante au traitement, il faut rechercher un déficit en coenzyme de la vitamine B1. QCM 6 Concernant les causes des carences en micronutriments, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'alcoolisme chronique augmente les besoins en vitamines du groupe B. B Le traitement antiépileptique (carbamazépine, phénytoïne) peut entraîner un déficit en coenzyme de la vitamine B6. C L'hémodialyse entraîne une perte importante des vitamines hydrosolubles, en particulier de la vitamine C. D L'insuffisance pancréatique limite la biodisponibilité des vitamines liposolubles. � 25

I. Fondamentaux en nutrition humaine �

E La maladie de Crohn s'accompagne d'une malabsorption vitaminique. QCM 7 Concernant la synergie d'action des vitamines B9 et B12, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Les folates et la méthyl-cobalamine sont les coenzymes de la voie de transméthylation de l'homocystéine. B L'homocystéine est un effecteur métabolique du statut en vitamine B9. C Une carence en folates peut entraîner une hyperhomocystéinémie, facteur de risque cardiovasculaire indépendant des autres facteurs de risque. D Un déficit enzymatique en méthylène-tétrahydrofolate réductase par mutation du gène MTHFR doit être suspecté devant toute symptomatologie vasculaire cardiaque ou périphérique «imméritée» non rapportée à un risque vasculaire habituel. E Le risque particulier de malformation fœtale par défaut de fermeture du tube neural (qui intervient dans les 10–15 jours après la conception) doit être prévenu par un statut en vitamine B12 suffisant avant la conception. QCM 8 Concernant la carence en zinc, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle induit un risque hémorragique. B Elle induit une agueusie. C Elle induit des troubles neurologiques. D Elle induit une acrodermatite entéropathique. E Elle induit une immunodépression.

Bibliographie Apports Nutritionnels Conseillés pour la population française. 3e édition Martin A. (coordonnateur). Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2001. Cahiers de Nutrition et de Diététique. Hors-Série du CEN. 2001 ; 36 : 2S1-2S163. Hecketsweiler B, Hecketsweiler P. Voyage en biochimie : Circuits en biochimie humaine, nutritionnelle et métabolique. 3e édition. Paris : Elsevier ; 2006.

26

QCM 9 Concernant la carence en vitamine B1, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle est favorisée par l'obésité. B Elle est favorisée par l'alcoolisme chronique. C Elle est favorisée par les vomissements répétés. D Elle est favorisée par une alimentation végétarienne. E Elle est favorisée par une insuffisance pancréatique exocrine. QCM 10 Concernant la carence martiale, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle se caractérise par une élévation de la ferritinémie. B Elle se caractérise par une élévation du coefficient de saturation de la transferrine. C Elle se caractérise par une diminution de la capacité totale de fixation de la transferrine. D Elle se caractérise par une élévation du récepteur soluble de la transferrine. E Elle se caractérise par une diminution des taux plasmatiques de vitamine C. QCM 11 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A La vitamine D est un macronutriment essentiel. B La vitamine D est absorbée au niveau de l'iléon et du côlon. C La vitamine D est tératogène en excès. D La vitamine D est synthétisable par l'organisme. E La vitamine D est à l'origine du rachitisme en cas de carence.

Le Grusse J, Watier B. Les vitamines : données biochimiques, nutritionnelles et cliniques. Centre d'Étude et d'Information sur les Vitamines ; 1993. Lemoine A, et al. Généralités sur les vitamines. EMC : (Elsevier-Masson SAS, Paris), Endocrinologie-Nutrition, 10-541-A-10, 1994. Guilland J-C, Lequeu B. Encyclopédie des vitamines. Du nutriment au médicament. Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2009. Site Internet : http://www.ansespro.fr/TableCIQUAL/

2

Chapitre

Classification des aliments

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Définition

28

Critères pris en compte dans la catégorisation des aliments

28

Classes d'aliments

28

Aliments riches en sel

38

Aliments riches en matières grasses cachées

38

Aliments riches en protéines

39

Aliments riches en calcium

40

Aliments riches en acides gras saturés

40

Aliments riches en cholestérol

40

Aliments riches en acides gras oméga 3

40

Aliments riches en fibres

40

Sources de vitamines

41

Sources d'oligoéléments

41

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Objectifs Objectifs L2-L3 : ■ Connaître la définition d'un aliment. ■ Connaître les différents groupes d'aliments et les principaux nutriments contenus dans chacun des groupes. ■ Identifier les aliments les plus riches en protéines, en acides gras saturés, en acides gras polyinsaturés de type n-3, en cholestérol, en sel et en fibres.

Définition Un aliment est une substance habituellement ingérée par un être vivant et lui fournissant les matières et l'énergie nécessaires à sa vie et à son développement. Les aliments se différencient en fonction de leurs caractéristiques physico-chimiques (saveur, odeur, composition nutritionnelle, teneur en eau). La consommation des différents aliments dépend des facteurs influençant le comportement alimentaire des individus, dont notamment le coût de l'aliment. Ainsi, la consommation de fruits et légumes est inversement proportionnelle au niveau de revenus financiers des foyers en France. Les modes de conservation des aliments et le temps de préparation des repas ont considérablement évolué au cours des dernières décennies au profit d'aliments prêts à consommer. Les crises sanitaires («vache folle», notamment) ont également fortement influencé les comportements de consommation de la population.

Critères pris en compte dans la catégorisation des aliments La catégorisation des aliments consiste à regrouper les aliments en fonction de certaines de leurs caractéristiques nutritionnelles : • densité énergétique ; • teneur en nutriments essentiels, en fibres, en éléments à limiter (par exemple, cholestérol, acides gras saturés, sel) ; • index glycémique, etc. Les repères de consommation pour une alimentation équilibrée considèrent sept catégories d'aliments : • viandes, poissons, œufs ; • produits laitiers ; • matières grasses ; • légumes et fruits ; • céréales et dérivés, légumineuses ; • sucres et produits sucrés ; • boissons. 28

Cette classification est unanimement reconnue comme pertinente pour obtenir une couverture satisfaisante des besoins nutritionnels, mais ne prend pas en compte certains éléments comme : la différence d'effets métaboliques entre les fruits et légumes, les modes de production des céréales (par exemple, le procédé de cuisson-extrusion augmente fortement l'index glycémique), les modes de conservation des aliments qui modifient la teneur en vitamines, etc.

Classes d'aliments Viandes, poissons, œufs Principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe : • protéines apportant l'ensemble des acides aminés essentiels ; • minéraux : fer absorbable (viande, jaune d'œuf), iode (poisson) ; • vitamines : vitamines des groupes B et A (foie et jaune d'œuf) ; • pas de calcium et pratiquement pas de vitamine C ; • apports potentiels en lipides ; • apport en cholestérol.

Viandes Apport en protéines Les viandes renferment en moyenne 20 % de protéines  : essentiellement myosine, myoalbumine et collagène. Il s'agit, pour la myosine et la myoalbumine, de protéines d'excellente qualité comportant tous les acides aminés indispensables, ce qui confère aux viandes un très bon coefficient d'efficacité protidique. Apport en lipides La teneur en matières grasses des viandes varie selon l'espèce, l'état d'engraissement de l'animal et le morceau considéré. Elles se trouvent à la surface de la carcasse (graisses de couverture), autour des muscles ou à l'intérieur du muscle (marbré, persillé). Il est possible de diminuer le taux de lipides des viandes en éliminant les graisses visibles. Une viande peut contenir 2 à 30 % de graisses (tableau 2.1) : • les viandes les plus maigres (moins de 10 %) sont le lapin, le cheval, le veau, le poulet et la dinde (sans peau) ; • parmi les viandes les plus grasses (10 % à 30 %), on trouve certains morceaux de bœuf et de porc ainsi que l'agneau, l'oie et le canard.

2. Classification des aliments Tableau 2.1. Composition lipidique de quelques aliments du groupe des viandes, poissons, œufs. Aliment

Lipides totaux (pour 100 g)

Acides gras (% des acides gras totaux) Saturés

Monoinsaturés

Polyinsaturés

Agneau Bœuf Porc Cheval

15 g 8,5 g 12 g 4,6 g

53 % 45,7 % 41,2 % 39,5 %

41,9 % 50 % 48,9 % 34,9 %

5,1 % 4,3 % 9,9 % 25,6 %

Œuf

10,5 g

36 %

48,8 %

15,1 %

Oie Poulet Dinde

17,5 g 4g 2,9 g

43,7 % 35,1 % 36,7 %

41,3 % 48,6 % 35,5 %

15 % 16,2 % 27,8 %

Thon au naturel Sardine Saumon Hareng

1,6 g 9g 10,1 g 14,6 g

37,8 % 34,2 % 21,1 % 23,1 %

28 % 31,6 % 40 % 32,1 %

34,1 % 34,2 % 38,9 % 44,8 %

Ces différences restent relatives car il est toujours possible de choisir des morceaux très maigres (filet de porc, filet de canard sans la peau, etc.). Les lipides des viandes sont constitués principalement d'acides gras saturés et monoinsaturés. Leur composition varie cependant en fonction du type de viande considéré. Les volailles représentent globalement une bonne source d'acides gras monoinsaturés et polyinsaturés. Toutes les viandes, mêmes maigres, sont sources de cholestérol, en particulier les abats. Apport en glucides Ils sont négligeables car il n'y a pratiquement plus de glycogène dans la viande au stade de sa commercialisation. Apport en minéraux Les viandes sont riches en phosphore et représentent la meilleure source alimentaire de fer héminique. Il s'agit de fer ferreux (Fe2+), mieux absorbé que le fer ferrique (Fe3+) des végétaux. Elles n'apportent pratiquement pas de calcium. Les abats, en particulier le foie, sont très riches en fer et en phosphore. Apport en vitamines Les viandes sont riches en vitamines du groupe B. Les abats (principalement le foie) en sont les plus riches et représentent en outre un apport important de vitamines A et D.

Charcuteries À l'origine, la charcuterie est un moyen de conservation de la viande. Toute charcuterie fait l'objet d'une salaison avec un mélange de sel et de nitrate de potassium, ou de sel et de nitrite de sodium. Les charcuteries contiennent 10 à 20 % de protéines. Cette catégorie d'aliments se caractérise surtout par sa richesse en lipides : • 20 à 35 % pour les saucisses, saucissons cuits, pâté de foie ; • 35 à 40 % pour les rillettes, saucissons secs et salamis ; • moins de 10 % pour les jambons débarrassés de leurs graisses. La composition de ces lipides se rapproche de celle des graisses animales. La teneur en cholestérol des charcuteries est variable : 100 mg pour 100 g dans les saucissons et saucisses, 150 à 260 mg pour 100 g dans les pâtés de foie et 60 à 70 mg pour 100 g dans le jambon.

Poissons Apport en protéines Le poisson représente un apport en protéines d'aussi bonne qualité que la viande. Le poisson contient en moyenne 20 % de protéines, les huîtres et les moules 7 à 10 %. Apport en lipides Les poissons sont pour leur immense majorité moins gras que les viandes. Il est souhaitable d'encourager leur consommation à la place de la viande ou de la charcuterie. 29

I. Fondamentaux en nutrition humaine

La teneur en lipides des poissons est variable (0,5 % à 15 %) (tableau  2.1). On les classe généralement en trois groupes : • poissons maigres (0,5 % à 5 %) : merlan, sole, dorade, morue (ou cabillaud), truite, colin, etc., ainsi que mollusques et crustacés ; • poissons demi-gras (5 % à 10 %) : maquereau, sardine, saumon, thon, etc. ; • poissons gras (plus de 10 %), les moins nombreux : anguille, hareng, etc. Les lipides des poissons sont composés d'une proportion non négligeable d'acides gras monoinsaturés et polyinsaturés (tableau 2.1) en particulier de la série n-3 — l'acide eicosapentaénoïque ou EPA (C20:5) et l'acide docosahexaénoïque ou DHA (C22:6). La teneur en cholestérol du poisson est de 50 mg à 70 mg pour 100 g. Les coquillages (huîtres, moules, palourdes, etc.) présentent une teneur similaire. Les crustacés ont une teneur plus élevée en cholestérol (tableau 2.2).

coquillages et crustacés ont la particularité d'être plus riches en divers micronutriments (calcium, zinc, fer, sodium, etc.). Apport en vitamines Les poissons sont une bonne source de vitamines du groupe B (en particulier B12) et de vitamine E. Les vitamines A et D sont également abondantes dans les poissons gras.

Œufs Apports en protéines Les protéines de l'œuf (l'ovalbumine dans le blanc et l'ovovitelline dans le jaune) ont une excellente valeur biologique. Leur composition en acides aminés, parfaitement équilibrée, en fait la protéine de référence pour le calcul du coefficient d'efficacité protidique des autres aliments sources de protides. La teneur protéique de l'œuf entier est de 14 %, ce qui représente un apport de 8 g pour un œuf de 55 g. Apports en lipides

Apport en glucides Ils sont négligeables. Apport en minéraux Le poisson apporte peu de calcium mais est une source importante de phosphore et, pour les poissons de mer, d'iode. Il est d'autre part moins riche en fer que la viande. Les

Les lipides représentent environ 11 % de l'œuf entier, contenus uniquement dans le jaune (33,5 g pour 100 g de jaune d'œuf soit environ 7 g de graisses dans 1 jaune) et comportent une forte proportion de phospholipides. Le jaune d'œuf est d'autre part une source importante de cholestérol (1 500 mg environ pour 100 g, soit 300 mg pour un jaune) (tableau 2.2). Apports en minéraux

Tableau 2.2. Teneur en cholestérol des viandes, poissons et œufs. Cholestérol (pour 100 g) Cervelles Rognons Foie Cœur Langue Jaune d'œuf 1 jaune d'œuf (20 g) Charcuteries Viandes en général Viande de porc Crustacés (crevettes, homard) Œufs de lump, caviar Coquillages (moules, coquille St-Jacques) Poissons (moyenne) Lait entier Fromage affiné Beurre Crème fraîche 30

2 000–2 200 mg 365–380 mg 265–555 mg 150–170 mg 110–140 mg 1 480 mg 300 mg 100–380 mg 65–80 mg 100 mg 140–182 mg 300 mg 50–70 mg 50–70 mg 14 mg 90–100 mg 250 mg 110 mg

Le jaune d'œuf est riche en phosphore et en fer, mais pauvre en calcium. Apports en vitamines L'œuf est une bonne source de vitamines du groupe B et, pour le jaune, de vitamines A et D.

Produits laitiers Les principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe sont : • protéines apportant l'ensemble des acides aminés essentiels ; • calcium ; • vitamines : – vitamine B2 ; – vitamines A et D dans les produits non écrémés ; • apports potentiels en lipides ; • apport en cholestérol ; • pas de fer, ni de vitamine C.

2. Classification des aliments

Lait Apport en protéines Un litre de lait de vache, qu'il soit entier ou écrémé, apporte 35 g de protéines. Il s'agit principalement de caséine, de lactalbumine et de lactoglobuline. Tous les acides aminés indispensables sont présents. Ces protéines sont très bien assimilées par l'organisme. Apports en lipides La teneur en lipides du lait de consommation courante est standardisée à un taux minimum de 36 g par litre de lait entier. Cette teneur en lipides confère au lait entier une valeur énergétique importante (700 kcal, soit 2 930 kJ pour 1 litre). Le lait demi-écrémé apporte 15 à 18 g de lipides par litre, tandis que le lait écrémé en apporte à peine 1 g par litre. Les triglycérides du lait comportent essentiellement des acides gras saturés (60 à 65 %) et monoinsaturés (32 %). Le lait est pauvre en acides gras essentiels (environ 3 %). Le lait contient également du cholestérol (lait entier : 140 mg par litre ; lait demi-écrémé : 90 mg par litre). Apports en glucides Le lactose, glucide essentiel du lait, favorise l'absorption du calcium contenu dans cet aliment. Un litre de lait, qu'il soit entier ou écrémé, apporte 50 g de lactose.

est égoutté et on obtient le caillé ; celui-ci subit une maturation provoquée par les enzymes produites par des microorganismes spécifiques à chaque type de fromage. Il est habituel de classer les fromages selon leur mode de fabrication : • fromages frais (fromage blanc, petit-suisse, demi-sel, etc.) : ces fromages ne subissent pas d'affinage et sont riches en eau (70 % à 80 %) ; • fromages à pâte molle à croûte moisie (camembert, carré-de-l'Est, brie, neufchâtel, etc.) ; • fromages à pâte molle à croûte lavée (livarot, munster, maroilles, etc.) : le lavage de la surface des fromages à l'eau salée favorise l'implantation d'une flore bactérienne rouge orangée qui confère à ces fromages leur saveur et leur odeur prononcée ; • fromages persillés (moisissures intérieures) (roquefort, bleu d'Auvergne, bleu de Bresse, etc.) : le roquefort est fabriqué exclusivement avec du lait de brebis, les autres l'étant à partir de lait de vache ; • fromages à pâte pressée non cuite (port-salut, cantal, edam, saint-nectaire, etc.) : l'égouttage du caillé est effectué par pressage ; • fromages à pâte pressée cuite (emmental, comté, beaufort, gruyère, etc.) : Le caillé subit une cuisson avant d'être pressé ; • fromages fondus : ils sont constitués par des fromages divers broyés et fondus. On retrouve dans les fromages l'essentiel des composants du lait.

Apport en minéraux et oligoéléments Le lait est une source importante de calcium : 1 200 mg par litre. Le calcium du lait est mieux absorbé que celui de toute autre source. Il est mieux utilisé par l'organisme car le lait apporte en même temps du phosphore et de la vitamine D. Il ne contient pas de fer. Apport en vitamines Le lait entier est une source appréciable de vitamine A. La teneur en vitamine D est variable (plus élevée dans le lait d'été que dans le lait d'hiver). Presque toutes les vitamines du groupe B sont présentes, en particulier la vitamine B12. Les vitamines liposolubles (A et D) sont absentes dans le lait écrémé.

Fromages Définition et classification La fabrication d'un fromage comporte plusieurs étapes : la coagulation du lait par acidification lactique et/ou ajout de présure aboutit à la formation d'un gel de caséine ; ce gel

Apports en protéines C'est la caséine qu'on retrouve dans le fromage, les protéines solubles étant éliminées lors de l'égouttage. La teneur en protéines est variable : • 8 à 10 % dans un fromage frais ; • 20 à 24 % dans les fromages à pâte molle ; • 28 à 30 % dans les fromages à pâte pressée. Apport en lipides La totalité des lipides du lait est conservée dans les fromages. La teneur en lipides d'un fromage dépend de sa richesse en eau. Les teneurs en matières grasses indiquées à la vente sont toujours exprimées en pourcentage de la quantité de matière sèche. Un camembert à 45 % de matières grasses en contient en fait 22 grammes pour 100 g de fromage prêt à consommer. Un fromage blanc à 40 % de matières grasses contient en réalité 8 g de graisses pour 100 g. Les fromages les plus riches en matières grasses sont les fromages à pâte cuite de type gruyère (32 g de matières grasses pour 100 g). Les lipides des fromages sont composés 31

I. Fondamentaux en nutrition humaine

majoritairement d'acides gras saturés (60 à 65 %) et monoinsaturés (30 % environ). Les fromages affinés contiennent en moyenne 90 à 100 mg de cholestérol pour 100 g. Apport en glucides Le lactose est presque totalement éliminé lors de l'égouttage. La quantité restante est transformée en acide lactique lors de l'affinage. Apport en minéraux L'apport en calcium et en phosphore dépend du mode de fabrication des fromages : • l'emmental (pâte pressée cuite) apporte environ 1 000 à 1 200 mg de calcium pour 100 g ; • un fromage de type pâte molle en contient 200 à 400 mg pour 100 g ; • les fromages frais en contiennent 100 mg pour 100 g. Les fromages sont plus ou moins riches en chlorure de sodium. Leur teneur dépend de la quantité de sel ajoutée lors de leur fabrication. Apport en vitamines La teneur en vitamine A des fromages est proportionnelle à leur teneur en matières grasses. Les fromages bleus sont de bonnes sources de vitamines du groupe B.

Matières grasses Principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe : • acides gras essentiels : acide linoléique (C18:2 (n-6)), acide alpha-linolénique (C18:3 (n-3)) ; • vitamines liposolubles : D, A (rétinol), E (α-tocophérol) ; • source d'énergie importante (9 kcal/g) ; • aucun élément minéral.

Matières grasses d'origine animale Crème et beurre Apport en lipides La crème comporte environ 30 à 35 % de lipides et le beurre 82 à 84 %. Les acides gras saturés représentent plus de 60 % des acides gras totaux, en particulier acide palmitique (C16:0), acide myristique (C14:0) et acide stéarique (C18:0). Le beurre apporte également des acides gras saturés à chaîne courte ou moyenne (environ 13 %). Ces produits sont pauvres en acides gras polyinsaturés (2 %) et apportent du cholestérol (250 mg pour 100 g de beurre) (tableau 2.2). 32

Apport en vitamines Ces matières grasses sont une excellente source de vitamine A (teneur variable selon la provenance du beurre) et contiennent un peu de vitamine D lorsqu'ils sont réalisés à partir du lait d'été. Ils n'apportent pas du tout de calcium. Beurres allégés et spécialités laitières à tartiner Apports en lipides Ces produits sont tous fabriqués à partir de matières grasses d'origine laitière (beurre ou crème). Il en existe trois grandes catégories dont la teneur en lipides est respectivement de 60 %, 40 % et 27 %. Les caractéristiques nutritionnelles de ces produits, en dehors du fait qu'ils sont moins caloriques, sont semblables à celles du beurre. Il existe aussi d'autres pâtes à tartiner à teneur en lipides réduite, qui associent des matières grasses laitières et des matières grasses végétales. Leurs caractéristiques nutritionnelles dépendent alors du type de matières grasses utilisées. Apports en vitamines La plupart sont enrichis en vitamine A et parfois en vitamine E. Autres matières grasses d'origine animale Il s'agit des matières grasses obtenues par fusion des tissus gras des animaux : saindoux, graisse d'oie ou de canard, suif de bœuf ou de cheval, etc. Apports en lipides Ces graisses contiennent toutes 90 à 100 % de lipides. Le saindoux et le suif de bœuf sont composés d'acides gras saturés (45 %) principalement à chaîne longue (C16 et C18), d'acides gras monoinsaturés (42 % environ) et de peu d'acide linoléique (5 à 9 %). Ce sont des compositions moyennes. Les proportions relatives d'acides gras varient en fonction notamment de l'alimentation de l'animal. Les graisses de volaille (oie, canard) contiennent en moyenne moins d'acides gras saturés (environ 30 %) et nettement plus d'acides gras monoinsaturés (50 à 60 %) et polyinsaturés (11 à 15 %) (tableau 2.2). Toutes ces graisses apportent en outre 100 mg de cholestérol pour 100 g.

Matières grasses d'origine végétale Huiles Ce sont les huiles fluides ou concrètes préparées à partir de graines ou de fruits oléagineux. Les huiles sont généralement liquides à température ambiante. On appelle huiles concrètes

2. Classification des aliments

ou graisses les matières grasses solides à température ambiante (huile de coprah, etc.). Ces matières grasses ne contiennent pas de cholestérol et apportent toutes 100 % de lipides. Huiles fluides Les huiles se distinguent les unes des autres par leur composition en acides gras (tableau 2.3) : • l'huile d'olive est une source importante d'acides gras monoinsaturés (70 à 75 % des acides gras présents) ; sa teneur en acides gras saturés et polyinsaturés est faible ; • l'huile de colza présente aussi une forte teneur en acides gras monoinsaturés (60 à 65 % des acides gras totaux) ; elle est un peu plus riche en acides gras essentiels (30 % des acides gras totaux) et se distingue surtout par la présence de 8 % d'acide linolénique ; les nouvelles variétés de colza ne contiennent pratiquement plus d'acide érucique ; • l'huile d'arachide comporte 30 à 35 % d'acides gras polyinsaturés dont moins de 1 % d'acide linolénique ; c'est une bonne source d'acides gras monoinsaturés (45 à 50 %) ; les acides gras saturés représentent environ 20 % des acides gras totaux ; • les huiles de maïs, soja, tournesol, pépin de raisin et noix représentent les meilleures sources d'acides gras polyinsaturés (60 à 70 % des acides gras totaux) ; les huiles de soja et de noix comportent en outre 7 à 15 % d'acide linolénique.

Ces huiles sont une source très importante de vitamine E. Huiles concrètes (ou graisses végétales) Ces huiles sont caractérisées par une forte teneur en acides gras saturés (tableau 2.3) : • l'huile de palme comporte 50 % à 60 % d'acides gras saturés et 5 % à 10 % d'acides gras polyinsaturés ; elle est principalement employée par les industries alimentaires (margarineries, biscuiteries) et pour la réalisation des fritures en collectivité ; • l'huile de coprah (Végétaline) comporte plus de 90 % d'acides gras saturés (dont 50 à 60 % à chaîne courte). Margarines Apports en lipides La margarine est constituée par l'émulsion d'une phase aqueuse dans une phase grasse qui représente 82 % du produit final. Elle comprend, selon les cas, des huiles ou des graisses végétales et animales (tableau 2.3). Le type d'huile ou de graisse entrant dans la composition d'une margarine est très variable et les caractéristiques nutritionnelles du produit final en dépendent. On distingue : • les margarines classiques, vendues en emballage papier, qui sont solides à température ambiante : elles sont composées en partie de graisses animales (saindoux), de graisses

Tableau 2.3. Composition de quelques corps gras. Aliment

Lipides totaux (pour 100 g)

Acides gras (% des acides gras totaux) Saturés

Monoinsaturés

Polyinsaturés

Beurre Crème Saindoux Graisse d'oie

86 g 33,5 g 99 g 99 g

67,3 % 67,3 % 45,7 % 28,6 %

30,1 % 30,1 % 44,6 % 59,8 %

2,6 % 2,6 % 9,6 % 11,5 %

Végétaline

100 g

99,3 %

0,7 %

traces

Margarine tournesol Margarine maïs

82,5 g 82,5 g

18 % 17,5 %

39,7 % 42,1 %

42,3 % 40,4 %

Huile d'arachide Huile d'olive Huile de colza Huile de noisette Huile Isio 4 Huile de maïs Huile de soja Huile de tournesol Huile de noix

100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g

20,8 % 15,2 % 6,5 % 7,3 % 12 % 12,9 % 14,8 % 12,2 % 9,8 %

47,5 % 74,3 % 64,3 % 76,3 % 41 % 27,4 % 21,6 % 23,5 % 17,1 %

31,7 % 10,5 % 26,5 % 16,4 % 47 % 59,6 % 63,6 % 64,3 % 72,3 % 33

I. Fondamentaux en nutrition humaine

de poisson ou de beurre associées à des huiles, et comportent surtout des acides gras saturés et monoinsaturés ; elles contiennent en outre du cholestérol ; • les margarines d'origine exclusivement végétale, qui sont composées d'un mélange d'huiles diverses, hydrogénées en partie : les margarines faites exclusivement avec de l'huile de tournesol ou de maïs sont de plus en plus présentes sur le marché ; elles ont les caractéristiques nutritionnelles des huiles avec lesquelles elles sont fabriquées ; leur teneur en acides gras polyinsaturés est cependant inférieure à celle des huiles du même nom du fait de l'hydrogénation qu'elles ont subie au cours de la fabrication ; • les margarines allégées : comme les spécialités laitières à tartiner, elles ont une teneur en matières grasses totale de 60 %, 41 % ou 27 % ; elles sont réalisées à partir d'huiles riches en acide gras polyinsaturés partiellement hydrogénés et d'une fraction d'huile de palme ; du fait de l'extrême diversité des beurres et margarines allégées, il n'est pas possible d'en donner une composition moyenne représentative ; on trouve depuis quelques années des margarines allégées enrichies en stérols végétaux qui ont la propriété de réduire le cholestérol sanguin en inhibant son absorption intestinale ; d'autres sont enrichies en acides gras n-3. Apports en vitamines Les margarines sont en général enrichies en vitamine A et parfois en vitamine E.

Légumes et fruits Les principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe sont : • fibres ; • minéraux ; • vitamines : C, bêta-carotène, vitamines du groupe B ; • polyphénols ; • glucides (fructose) ; • pas de lipides et apport de protéines négligeable.

Légumes Les légumes frais proviennent de toutes les parties de la plante : racines (carotte, navet), tubercules (pomme de terre), tiges (céleri branche), feuille (épinard), fleur (choufleur), fruit (tomate, courgette). Ils se caractérisent par une teneur en eau très importante (90 % en moyenne). Apports en glucides L'apport en glucides est modéré : 1 à 6 % pour les parties aériennes des plantes (salades, épinards, courgettes, 34

tomates, etc.) et 9 % environ pour les racines (carottes, céleri, etc.). Les fibres des plantes se composent surtout de cellulose, d'hémicellulose et de matières pectiques. La pomme de terre se distingue par un apport plus important en amidon (20 %) et une teneur en vitamine C assez faible, surtout après quelques mois de conservation. Elle doit être assimilée aux aliments sources d'amidon (pâtes alimentaires, riz) plutôt qu'à un légume frais. Apports en minéraux Les légumes représentent un apport important de potassium. On y trouve également du calcium (surtout dans les choux), du magnésium, du fer et du cuivre (légumes à feuilles type épinard), du soufre (choux, oignons, ail, poireaux, navets, radis) et de nombreuses autres matières minérales. Apports en vitamines Les légumes sont riches en vitamines hydrosolubles : vitamine C (choux, légumes à feuilles, tomates), provitamine A ou bêta-carotène (partie colorée des plantes : légumes à feuilles vertes, carottes, etc.) et vitamines du groupe B.

Fruits La composition des fruits est semblable à celle des légumes. Apports en glucides Leur teneur en glucides est cependant plus élevée. Il s'agit le plus souvent de sucres (de fructose mais aussi de saccharose ou de glucose, plus rarement d'amidon — banane, châtaigne). L'apport en sucres est très variable. Il est peu important pour les agrumes, les groseilles, les fraises, les framboises, les mûres, le melon et la pastèque (5 à 10 %). Les fruits les plus riches en sucres sont le raisin et la banane (18 à 20 %). Un fruit apporte généralement 15 à 20 g de glucides. Les fibres des fruits sont composées à part égale de cellulose, lignine, hémicellulose et matières pectiques. Certains fruits sont particulièrement riches en pectine (pomme, coing, groseille). Apports en vitamines L'intérêt principal des fruits réside dans leur richesse en vitamines. Les plus riches en vitamine C sont les fruits acides (agrumes, groseilles, cassis, fraises, etc.), les plus riches en carotène sont les fruits colorés (abricots, pêches, myrtilles, cassis, etc.).

2. Classification des aliments

Apports en minéraux

Composition nutritionnelle

Seuls les agrumes contiennent du calcium. Il y a peu d'oligoéléments dans les fruits. Ils sont tous riches en potassium et pauvres en sodium.

Apports en glucides Cette catégorie d'aliments est principalement source d'amidon : 74 % dans les farines, 72–73 % dans les pâtes alimentaires et les biscottes, 55 % dans le pain et 80 % dans le riz. Les céréales et farines complètes apportent en plus des fibres. Le son de blé se compose principalement d'hémicellulose et de cellulose.

Fruits secs Les fruits séchés (raisins, pruneaux, bananes, pommes, poires) renferment en moyenne 73 % de glucides assimilables. Si la dessiccation est bien conduite (par des procédés industriels plutôt que grâce au soleil), ces fruits constituent une bonne source de vitamines A et C. Ils ont une teneur élevée en fibres. Les fruits oléagineux (noix, noisettes, amandes, cacahuètes, noix de cajou) représentent un apport important de lipides (plus de 50 %) et de protéines (10 à 15 %). Les noix et les noisettes sont riches en acides gras insaturés (polyinsaturés ou monoinsaturés). Les fruits oléagineux représentent par ailleurs une bonne source de minéraux (calcium, magnésium, fer) et de fibres. Il s'agit d'aliments très énergétiques.

Céréales et dérivés, légumineuses Les principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe sont : • glucides (amidon) ; • protéines végétales ; • vitamines du groupe B ; • pas de lipides ; • fibres ; • minéraux.

Céréales et dérivés Les céréales les plus utilisées en France sont le blé, le riz et, dans une moindre mesure, le maïs, l'avoine, le seigle, le sarrasin et le manioc (tapioca). Formes d'utilisation des céréales

• Blé : farines (pain, biscottes, pâtisseries), semoule (potages, entremets, couscous et pâtes alimentaires), céréales pour petit déjeuner. • Riz : riz blanc, riz brun, riz complet, farines (amidon de riz), céréales pour petit déjeuner. • Maïs : farine (maïzena), céréales pour petit déjeuner. • Manioc : tapioca. • Avoine : flocons. • Seigle : farine (pain). • Sarrasin : farine. • Pois chiche : polenta, panisses, socca.

Apports en protéines Les farines apportent en moyenne 10 % de protéines, le pain 7 à 8 %, le riz et les pâtes avant cuisson 10 %. Ces protéines sont pauvres en lysine. En leur associant des produits laitiers, des œufs, ou des légumineuses, riches en cet acide aminé essentiel, on corrige ce déficit d'apports. Apport en minéraux Les céréales et leurs dérivés sont pauvres en calcium. Elles apportent beaucoup de phosphore, pour les trois quarts sous forme d'acide phytique dans les produits à base de farines complètes. Ce type d'aliments apporte du fer et du magnésium malheureusement mal absorbés. Apports en vitamines Il s'agit essentiellement de vitamines du groupe B (B1, B2, PP). Les teneurs sont plus élevées dans les céréales et farines complètes ; cependant, la présence d'acide phytique et de son peut nuire à leur absorption. Aliments à base de céréales Pain Le pain est composé de farine, eau, sel et levure. Il existe une grande variété de pains réalisés à partir de divers types de farines et de méthodes : pain complet, pain au son, pain de campagne, pain de seigle, pain aux céréales, pain de mie. Le pain blanc est moins riche en fibres, minéraux et en vitamines que le pain complet ; cependant, l'apport d'acide phytique et de son peut être cause d'une moins bonne absorption de ces éléments nutritifs. Biscottes Elles contiennent en plus un peu de sucre et de matières grasses. Viennoiseries et biscuits Les croissants, brioches, pains aux raisins et biscuits de toutes sortes représentent un apport supplémentaire en matières grasses, sucre et œufs, d'où une valeur énergétique élevée. Riz Le riz subit divers traitements avant d'être commercialisé sous forme de riz blanc. Le riz blanchi et poli perd 60 à 75 % 35

I. Fondamentaux en nutrition humaine

de ses vitamines d'origine. Le riz étuvé est cependant deux à trois fois plus riche en vitamines que le riz blanc ordinaire — au cours de l'étuvage, les vitamines et certains minéraux diffusent à l'intérieur du grain. Pâtes Les pâtes alimentaires sont des aliments fabriqués à partir d'un mélange pétri de farine, de semoule de blé dur, d'eau et parfois d'œuf et de sel. Issues du grain de blé dur, les pâtes se caractérisent par leur richesse en amidon (environ 68 g pour 100 g de pâtes sèches) et en fibres (5 g pour 100 g de pâtes sèches). L'amidon des pâtes subit une digestion lente limitant la montée de la glycémie — l'index glycémique des pâtes est de moitié inférieur à celui du pain blanc. Source non négligeable de magnésium et de vitamine B, les pâtes contiennent des protéines (environ 12 g pour 100 g de pâtes sèches).

Légumineuses Cette catégorie comprend les légumes secs (lentilles, haricots, pois, pois chiches, etc.), le soja et l'arachide. Légumes secs Ces aliments sont riches en protéines, éléments minéraux (phosphore, fer) et vitamines du groupe B. Ils se rapprochent de ce fait des aliments du groupe «viande, poisson, œuf». Les légumes secs apportent 24 % de protéines avant cuisson. Ces protéines sont pauvres en méthionine ; leur valeur biologique est donc moins bonne que celle de la viande, du poisson, des œufs ou des produits laitiers. Il est intéressant d'associer des céréales aux légumes secs afin de les compléter mutuellement en leur acide aminé déficitaire. Cette association est indispensable dans une alimentation strictement végétarienne (végétalisme). Les légumes secs sont riches en fibres (12 % à 25 % du poids sec), ce qui rend leur digestibilité parfois difficile. La consommation des légumes secs nécessite une cuisson plus longue, préjudiciable à leur teneur en vitamines. Les minéraux des légumes secs sont mal absorbés (le taux d'absorption intestinale du fer est d'environ 3 %). Cependant, il faut rappeler que le fer non héminique représente 85 % à 90 % du fer alimentaire et que son absorption augmente lorsqu'il existe un déficit du statut en fer de l'organisme. Soja et arachide Ces aliments sont comparables aux légumes secs du point de vue de leur teneur en protéines, vitamines et minéraux. 36

Ils apportent en plus des lipides (respectivement 18 % et 45 %). L'industrie extrait les protéines du soja et fabrique des produits «texturés» rappelant la viande. Ces produits sont parfois ajoutés aux viandes hachées ou proposés sous forme de steaks ou de tofu. Il en est toujours fait mention sur l'étiquetage de ces aliments.

Sucres et produits sucrés Les principales caractéristiques nutritionnelles des aliments de ce groupe sont : • glucides essentiellement (saccharose, glucose ou fructose) ; • aucun autre élément nutritif, sauf dans le chocolat. La dénomination légale est la suivante : • sucre (sans «s») correspond au saccharose (ou sucrose, constitué d'une molécule de glucose et d'une molécule de fructose) ; • sucres (avec «s») représente l'ensemble des glucides simples à saveur sucrée (glucose, fructose, saccharose, lactose, etc.), soit l'ensemble des mono- et disaccharides.

Sucre Sucre de canne ou de betterave ne sont pas différents sur le plan de leur composition. De même cassonade et sucre roux ne présentent pas de caractéristiques nutritionnelles particulières. Tous ces sucres sont composés de 100 % de saccharose rapidement assimilé par l'organisme. Il s'agit d'une source d'énergie facilement utilisable, intéressante en cas d'efforts physiques importants.

Confiseries Leur définition légale est la suivante : «Préparations alimentaires dans lesquelles le sucre constitue l'élément dominant à l'exclusion des confitures, gelées et marmelades.» En dehors du sucre, les matières premières entrant dans leur composition sont nombreuses et variées. Par exemple : Matières grasses végétales, amidon, gommes, gélatines, colorants, parfums naturels et synthétiques, amandes, noisettes, etc. Les sucres utilisés sont le saccharose mais aussi le sucre inverti, le glucose, le miel.

Miel Le miel est constitué pour 3 à 6 % de saccharose, 35 % de glucose et 35 % de fructose. Vitamines et minéraux sont présents à l'état de traces.

2. Classification des aliments

Chocolat

leur degré de minéralisation (évalué par le «résidu sec», RS), les eaux minérales sont réparties en : – eaux riches en sels minéraux (RS > 1 500 mg/l) : Contrex, Hépar, St-Yorre, Vichy Célestins, Quézac, etc. ; – eaux moyennement minéralisées (500 mg/l < RS < 1 500 mg/l) : Vittel, San Pellegrino, Badoit, etc. ; – eaux faiblement minéralisées (RS < 500 mg/l) : Valvert, Évian, Volvic, Perrier, etc. Les différences de concentration en calcium et en sel dans les eaux minérales sont des facteurs importants quant aux conseils de consommation délivrés aux patients (tableau 2.4).

Il est obtenu par un mélange de sucre et de pâte de cacao. La pâte de cacao représente, sauf pour le chocolat au lait, au moins 35 % du produit final dont 18 % de beurre de cacao. Le chocolat apporte en moyenne 50 à 65 % de saccharose, 20 à 30 % de lipides (beurre de cacao essentiellement), 6 % de protéines, des minéraux (phosphore, calcium, magnésium, un peu de fer) et de vitamines.

Boissons Eaux

Boissons sucrées

La composition de l'eau est extrêmement variable. La législation impose pour les eaux potables un taux maximum de minéraux de 2 g/l. Les minéraux qui peuvent être présents dans l'eau sont nombreux : calcium, magnésium, fer, sodium, potassium, fluor, etc. Les eaux de boissons sont classées en quatre catégories : • les eaux de distribution publique correspondent à la définition des eaux potables ; • les eaux de table sont des eaux de distribution vendues en bouteille ; • les eaux de source doivent avoir une origine déterminée et être commercialisées telles qu'elles sortent du sol sans avoir subi de traitement ; • les eaux minérales font l'objet d'une législation particulière et ont des propriétés «favorables à la santé». Selon

Il s'agit des limonades, sodas, sirops, colas, boissons aux fruits. Les boissons aux fruits composées d'eau, de sucre et de 12 % seulement d'extraits de fruits ne doivent pas être confondues avec les jus de fruits. Un litre de ces boissons apporte 90 à 120 g de sucres. Dans les boissons «light», le sucre est remplacé par un édulcorant de synthèse. Ce type de boissons n'apporte pas de sucre.

Thé et café Ces boissons sont très utilisées pour leurs qualités stimulantes (caféine, théine). Elles ne contiennent aucun élément nutritif assimilable.

Tableau 2.4. Caractéristiques des principales eaux minérales vendues en France. pH Plates

Gazeuses

Calcium

Magnésium

Potassium

Sodium

Bicarbonates

Hépar

7,0

555

110

4

14

403

Contrex

7,2

467

84

3

7

377

Vittel

7,2

202

36

2

4

402

Thonon

7,3

103

16

1

5

332

Évian

7,2

78

24

1

5

357

Valvert

7,7

68

2

1

2

204

Volvic

7,0

10

6

6

9

65

St-Yorre

6,8

78

9

115

1 744

4 263

Vichy Célestins 6,8

90

9

71

1 265

3 245

Badoit

6,1

200

100

11

171

1 420

San-Pellegrino 7,4

206

58

3

41

220

Salvetat

6,0

295

15

3

7

1 030

Perrier

5,5

147

3

0

9

390

(Teneurs exprimées en mg/l.)

37

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Jus de fruits Les jus de fruits contiennent les éléments nutritifs des fruits dont ils sont issus : minéraux, vitamines et sucres. La teneur en sucres d'un jus de fruit est variable : le jus de raisin contient environ 200 g de sucres par litre, le jus d'orange 90 à 100 g. On appelle «jus de fruit» un produit composé exclusivement de fruits pressés. Les jus reconstitués à partir de concentré de jus de fruits et d'eau ont également droit à cette appellation. Les «nectars» qui sont des mélanges de jus de fruits (25 à 50 % du produit final), d'eau et de sucre ne sont pas des jus de fruits.

Boissons alcoolisées La densité de l'éthanol est de 0,8 ; une boisson titrant 10° d'éthanol (soit 10 volumes pour 100 volumes d'eau) contient 100 ml d'éthanol pur par litre soit 80 g. Les boissons faiblement alcoolisées sont le cidre (2° à 6°), la bière (4° à 8°), le vin (9° à 15°) et les « vins cuits » (15° à 25°). Les « alcools forts » ou « spiritueux » (liqueurs, eaux-de-vie, cognac, boissons anisées) contiennent 35° à 60° d'alcool. Les apports en éléments nutritifs de la bière ou du vin (minéraux et vitamines du groupe B) sont faibles. L'alcool représente un apport énergétique de 7 kcal pour 1 g, soit 5,6 kcal pour 1 ml d'alcool pur.

Le tableau 2.5 regroupe quelques exemples de boissons alcoolisées couramment consommées.

Aliments riches en sel La consommation moyenne de sel en France est excessive (évaluée à 10 g par jour) et doit être diminuée dans de nombreuses situations. Quatre-vingts pour cent du sel consommé provient des produits industriels, notamment des groupes d'aliments suivants : jambon et charcuterie ; viandes ou poissons en conserve, fumés et salés ; chips et équivalents ; gâteaux apéritifs et cacahuètes salées ; coquillages et crustacés ; plats composés (choucroute, cassoulet, pizza, quiche, et tarte salée) ; potages et soupes du commerce ; bouillons cubes ; fromages ; pain, viennoiserie, pâtisserie ; condiments et sauces ; eaux gazeuses (sauf Perrier, Roxane, Salvetat, Vitelloise). Dans le tableau 2.6 sont présentées les teneurs en sel de quelques aliments consommés couramment.

Aliments riches en matières grasses cachées Les huiles et margarines utilisées pour faire cuire et assaisonner les aliments contribuent à des apports élevés en lipides. Cependant, une partie importante des apports lipidiques est due à la consommation de matières grasses «cachées» (tableau 2.7).

Tableau 2.5. Évaluations par équivalence de la consommation d'alcool : boissons apportant environ 10 g d'alcool. Nature et quantité correspondant à 1 dose

Degré d'alcool*

Alcool

Glucides

kcal pour 1 dose

Vin

1 verre (100 ml)

10°–13°

80–104 g/l

–

70

Bière de luxe

1 demi (250 ml)

5°

40 g/l

35 g/l

120

Cidre sec

2,5 verres (250 ml)

5,6°

40–50 g/l

2 g/l

100

Cidre doux

5 verres (500 ml)

1,6°–2,7°

13–24 g/l

40–60 g/l

200

Apéritif anisé

1 dose (25 ml)

≤ 45°

< 360 g/l

–

70

Whisky

1 dose (25 ml)

40°–45°

320–360 g/l

–

70

Rhum

1 dose (25 ml)

33°–40°

280–320 g/l

–

70

Eaux de vie blanche 1 dose (25 ml) (mirabelle)

40°–60°

320–480 g/l

–

70

Eaux de vie de vin (cognac)

1 dose (25 ml)

40°–60°

320–480 g/l

–

70

Champagne

1 coupe (100 ml)

10°

80 g/l

–

70

* Valeurs courantes.

38

2. Classification des aliments Tableau 2.6. Teneur en sel de certains aliments. Teneur en sel 1 part de quiche lorraine (130 g)

1 700 mg

1 tranche de jambon de Bayonne (40 g)

1 400 mg

1 pain au chocolat (80 g)

1 000 mg

1 part de carré de l'est (30 g)

875 mg

1 part de roquefort (15 g)

600 mg

1 tranche de saumon fumé (20 g)

600 mg

1 tranche de pain blanc (30 g)

375 mg

½ litre de lait

550 mg

Tableau 2.7. Graisses cachées dans l'alimentation. g de graisses par ration Croissant (45 g) Pain au chocolat Pâte à tartiner chocolat (50 g) Olives 10 (30 g) Chips 1 poignée (30 g) Cacahuètes 1 poignée (25 g) Saucisses cocktail (50 g) Avocat (1/2) Friand 1 (100 g) Quiche 1 petite (150 g) Pâté de foie (40 g) Rillettes (40 g) Foie gras (40 g) Merguez 2 (100 g) Saucisse 2 (100 g) Boudin noir 1 (100 g) Andouillette (150 g) Pommes sautées (1 petite assiette, 200 g) Frites (1 petite assiette, 200 g) Gratin dauphinois (congelé, 225 g)

10 10 30 10 12 13 14 20 22 40 15 16 16 26 31 38 30 12 30 31

À titre de comparaison, 10 g de lipides sont apportés par : ■ 10 g d'huile ; ■ 12, 5 g de beurre ; ■ 12,5 g de margarine ; ■ 30 g de crème fraîche ; ■ 100 g de viande ; ■ 35 g d'emmenthal ; ■ 30 g de saucisson ; ■ 20 g de cacahuètes ; ■ 50 g de frites.

g de graisses par ration Sauce béarnaise (1 cuillère à soupe) Sauce mayonnaise Cassoulet (conserve, 350 g) Potée (300 g) Soufflé fromage (200 g) Choucroute (350 g) Lasagne (300 g) Corned-beef (140 g) Camembert 1 part (30 g) Gruyère (30 g) Bleu (30 g) Millefeuille 1 (200 g) Beignet 1 (50 g) Brownie 1 (50 g) Chocolat au lait (50 g, 2–5 carrés) Chocolat fourré aux noisettes (50 g) Glace vanille (2 boules 125 ml) Crème glacée américaine (2 boules) Bâtonnet glacé américain Big Burger

15 16 32 37 40 51 24 35 7 10 10 30 16 12 15 21 10 19 27 29

Aliments riches en protéines Aider les personnes qui ne veulent ou peuvent consommer de viande (dégoût, troubles de mastication, revenus trop faibles) à maintenir un apport suffisant en protéines est important pour éviter le risque de dénutrition ou contribuer à la corriger.

39

I. Fondamentaux en nutrition humaine

À titre de comparaison, 20 g de protides sont apportés par : ■ 100 g de viande ; ■ 2 tranches de jambon de 50 g ; ■ 100 g de poisson ; ■ 2 œufs ; ■ 4 yaourts ou 250 g de fromage blanc ; ■ ½ litre de lait (ou 60 g de lait écrémé en poudre ou 30 ml de lait concentré) ; ■ 90 g de camembert (un tiers) ou 70 g d'emmental ; ■ 250 g de lentilles ou de haricots secs cuits ; ■ 300 g de pain.

Aliments riches en calcium Maintenir des apports suffisants en calcium est important pour limiter le risque d'ostéoporose. Les principales sources de calcium sont le lait, les produits laitiers et les eaux minérales. Une personne qui ne consomme ni lait, ni produits laitiers (yaourts, fromage blanc, fromage) a en général des apports en calcium inférieurs à 500 mg par jour.

À titre de comparaison, 300 mg de calcium sont apportés par : ■ ¼ litre de lait (soit un bol) ; ■ 25 g de lait écrémé en poudre ; ■ 50 g de lait concentré ; ■ 300 g de fromage blanc ; ■ 2 yaourts ; ■ 10 petits suisses (de 30 g) ; ■ 80 g de camembert (un tiers) ; ■ 30 g d'emmenthal ; ■ 40 g de saint-paulin ou de gouda ; ■ 700 ml d'eau Contrex ; ■ 500 ml d'eau Hépar.

Aliments riches en cholestérol Les aliments riches en cholestérol sont les suivants (tableau 2.2) : jaune d'œuf, abats, foie, boudin noir, charcuterie, beurre, crème fraîche, fromage, crustacés.

Aliments riches en acides gras oméga 3 Les aliments riches en acides gras oméga 3 — acide alphalinolénique d'origine végétale, acide eicosapentaénoïque (EPA) et acide docosahexaénoïque (DHA) d'origine animale — font l'objet du tableau 2.8.

Aliments riches en fibres Les groupes d'aliments qui contribuent le plus à l'apport en fibres sont les légumes (21 % des apports quotidiens), les pains et biscottes (18 %) et les fruits (16 %). Les aliments de type complet (pain, pâtes et riz complets, pains spéciaux riches en fibres) et les légumes secs (pois, lentilles, haricots) sont particulièrement riches en fibres (8 à 15 % de fibres dans les légumes secs ; 7 % dans le pain complet). Par exemple : Une biscotte complète comporte 9,2 g de fibres pour 100 g d'aliment, les framboises 6,2 g et les petits pois 5,5 g. Plus les céréales sont raffinées, moins la teneur en fibres est importante. Les fruits secs sont également une source de fibres intéressante (environ 14 %).

Tableau 2.8. Aliments les plus riches en acides gras oméga 3 (série n-3 ou ω3). % pour 100 g

ω6/ω3

Aliments riches en acides gras saturés

Anchois

1,4 %

0,48

Hareng

1,6 %

0,7

Maquereau

1,4 %

0,8

Les acides gras ayant un effet hypercholestérolémiant sont les acides gras saturés, plus particulièrement les acides palmitique et myristique. En revanche, l'acide laurique a peu d'effet et l'acide stéarique est sans effet, de même que les acides gras à chaîne courte ou moyenne. Les principales sources d'acides gras saturés sont les aliments suivants : beurre, crème, Végétaline, viandes, charcuteries, lait entier, fromage, beurre de cacao, noix de coco, huile de palme, huile d'arachide.

Sardine

1,6 %

0,7

Saumon

1,4 %

0,37

Graisse d'oie

2,0 %

4

Huile colza

9,6 %

2,2

Huile de noix

12,3 %

4,6

Huile de soja

7,3 %

7,2

Noix

6,5 %

4,7

40

2. Classification des aliments Tableau 2.9. Principales sources alimentaires de vitamines. Viandes, poissons, œufs

Produits laitiers

Vitamines liposolubles

A, D, K

A, D, K

Vitamines hydrosolubles

B1, B2, PP, B5, B6, B12 B1, B2, B5, B6, B8, B12

Pain, céréales

Fruits, légumes

Matières grasses

–

β-carotène, K

A, D, E

B1, PP, B5, B6, B8, B9

B9, C

–

(D'après Le Grusse J, 1993.)

Tableau 2.10. Principales sources alimentaires d'oligoéléments. Viandes, poissons, œufs Fer, zinc, cuivre, iode (produits de la mer, sel), sélénium, chrome, manganèse

Fromages Sélénium

Féculents Cuivre

Sources de vitamines Les apports en vitamines dépendent plus ou moins exclusivement de l'alimentation. Certaines vitamines comme les vitamines B2 et K peuvent être synthétisées par la flore intestinale, ce qui constitue une source d'apports non négligeable. Certaines vitamines sont largement réparties dans l'alimentation (vitamine B5), alors que d'autres ne sont présentes à une concentration significative que dans certains types d'aliments : légumes verts et fruits (vitamine B9), produits d'origine animale (vitamine B12), matières grasses (vitamine E) (tableau 2.9). Dans l'alimentation courante, les aliments les plus riches en une vitamine donnée ne constituent pas forcément une source importante s'ils ne sont pas consommés de façon habituelle (huile de foie de poisson et vitamine A, par exemple). Inversement, certains aliments moins riches mais

L'essentiel à retenir Les aliments de la classe «viandes, poissons, œufs» apportent des protéines, potentiellement des lipides, des vitamines A et B, des minéraux et des oligoéléments (fer pour les viandes, iode pour les poissons) mais pas de calcium. ■ Les aliments de la classe des produits laitiers apportent des protéines, du calcium, potentiellement des lipides et du cholestérol mais pas de fer ni de vitamine C. ■ Les aliments de la classe des matières grasses apportent des acides gras essentiels, des vitamines liposolubles (A, D, E) mais aucun élément minéral. ■

Céréales Chrome, sélénium

Légumes secs Fer

consommés régulièrement peuvent représenter une part importante des apports (pomme de terre et vitamine C).

Sources d'oligoéléments Le raffinage des aliments, en particulier celui des céréales, ou l'appauvrissement des sols de culture s'accompagnent d'une diminution des teneurs en oligoéléments des aliments, comme par exemple pour le sélénium et le chrome (tableau 2.10). La table CIQUAL 2012, consultable sur le site de l'ANSES, est actualisée pour les teneurs en micronutriments (vitamines et oligoéléments) pour les différentes matières premières alimentaires, suivant leurs modes de cuisson et des plats préparés.

Les aliments de la classe légumes et fruits apportent des fibres, des minéraux, des vitamines (C, bêta-carotène, groupe B), des glucides et pas de lipides ni de protéines. ■ Les aliments de la classe des céréales et légumineuses apportent des glucides (sous forme d'amidon), des protéines végétales, des vitamines du groupe B, des fibres, des minéraux, et pas de lipides. ■ Les aliments de la classe des sucres et produits sucrés apportent des glucides (saccharose, glucose ou fructose), sans aucun autre élément nutritif sauf dans le chocolat. ■

41

I. Fondamentaux en nutrition humaine

ENTRAÎNEMENT 2 QCM QCM 1 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe «viandes, poissons, œufs», laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Les viandes contiennent autant de protéines que les poissons. B Les poissons sont une source importante de lipides. C Les protéines de la viande constituent la protéine de référence pour le calcul du coefficient d'efficacité protidique. D Cette classe d'aliments apporte des quantités non négligeables de calcium. E Les lipides de l'œuf sont contenus uniquement dans le jaune d'œuf. QCM 2 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des produits laitiers, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Les produits laitiers sont riches en vitamines, notamment C. B Le lait écrémé contient autant de cholestérol que le lait entier. C Le lait écrémé contient des glucides. D Le lait est une source importante de calcium, environ 3 g/l. E Le lait entier contient des vitamines liposolubles. QCM 3 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des produits laitiers, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Il est habituel de classer les fromages selon leur contenu en lipides. B La teneur en lipides d'un fromage dépend de sa richesse en eau. C Les fromages sont riches en lactose. D L'apport en calcium des fromages dépend de leur mode de fabrication. E Les fromages les plus riches en matières grasses sont ceux à pâte cuite. QCM 4 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des produits sucrés, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Ils contiennent essentiellement du saccharose, glucose ou fructose. B Le sucre est une source d'énergie rapidement utilisable, intéressante en cas d'efforts physiques importants. C Sucre de canne et de betterave ne sont pas différents en termes de composition. D Le miel est riche en vitamines. E Le chocolat contient 50 % de lipides au minimum.

42

QCM 5 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des boissons, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A La législation impose pour les eaux potables un taux maximum de minéraux de 2 g/l. B Les eaux de boissons sont classées en deux catégories : eaux de table et eaux minérales. C Les sodas apportent environ 100 g de sucre par litre. D La bière est riche en éléments nutritifs. E La composition des nectars de fruits et des jus de fruits est identique. QCM 6 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des matières grasses, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Ils correspondent à la source d'énergie la plus importante des aliments. B Les matières grasses d'origine laitière contiennent du calcium. C Ils sont une source importante de vitamines liposolubles. D Ils peuvent apporter des acides gras essentiels. E 1 g de beurre a la même densité énergétique qu'1 g d'huile d'olive. QCM 7 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des matières grasses, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Le beurre est la source la plus importante d'acides gras saturés. B L'huile d'olive est la source la plus importante d'acides gras monoinsaturés. C L'huile de noix est la source la plus importante d'acides gras polyinsaturés. D Les margarines ne contiennent pas d'acides gras saturés. E Les acides gras insaturés ont un effet hypercholestérolémiant. QCM 8 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des légumes et fruits, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A 100 g de banane apportent 20 g de glucides. B Ils sont une source importante de vitamines hydrosolubles. C Ils ne contiennent pas de potassium. D Les fraises sont pauvres en vitamine C. E Les agrumes n'apportent pas de calcium.

2. Classification des aliments

QCM 9 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des céréales et légumineuses, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Ils apportent des glucides essentiellement sous forme d'amidon. B Ils n'apportent pas de protéines ni de lipides. C L'index glycémique des pâtes est plus élevé que celui du pain blanc. D Ils apportent des vitamines du groupe B. E Ils sont une source importante de phosphore.

Bibliographie Répertoire général des aliments, INRA, CIQUAL, 1. Table de composition des corps gras (2003), 2. Table de composition des produits laitiers (2002), 3. Table de Composition Générale, 2e édition (1995). Paris : TEC & DOC, Lavoisier. Basdevant A, Laville M, Lerebours E. Traité de nutrition clinique de l'adulte. Paris : Flammarion Médecine-Sciences ; 2001.

QCM 10 Parmi les propositions suivantes concernant les aliments de la classe des céréales et légumineuses, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A Le soja est une légumineuse. B Les légumes secs sont composés pour un quart de protéines. C Les protéines venant des légumes secs ont la même composition que celles de la viande. D Le fer provenant des légumes secs est aussi bien absorbé que celui provenant de la viande. E Il n'y a aucun de risque de carence en cas d'alimentation végétalienne.

Le Grusse J, Watier B. Les vitamines : données biochimiques, nutritionnelles et cliniques. Centre d'Étude et d'Information sur les Vitamines ; 1993. Apports Nutritionnels Conseillés pour la population française. 3e édition. Martin A. (coordonnateur). Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2001.

43

This page intentionally left blank

3

Chapitre

Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Qu'est-ce que l'énergie ?

46

Comment les aliments sont-ils transformés en ATP ?

46

Stockage et interconversion

52

État stationnaire, notion de flux métaboliques

53

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Objectifs

Tableau 3.1. Les diverses formes d'énergie.

Objectifs L2-L3 : ■ Savoir comment l'énergie est libérée des aliments. ■ Avoir des notions de flux métabolique (état stationnaire et redistribution des flux).

Type d'énergie Énergie mécanique Énergie électrique Énergie chimique Énergie atomique

Qu'est-ce que l'énergie ? La matière peut se transformer ou être transformée. Cette capacité de transformation est en lien direct avec une propriété de la matière qu'on dénomme l'énergie. Lorsque la matière se transforme spontanément, ceci libère de l'énergie. Cette énergie peut alors être utilisée pour faire un travail ou pour faire de la chaleur. En revanche, lorsque la matière est transformée, cela est le résultat d'un travail ou d'une utilisation de la chaleur. Ainsi, l'énergie n'est ni produite ni consommée mais seulement libérée et convertie en une autre forme d'énergie. D'un point de vue énergétique, la vie est un ensemble de réactions aboutissant à la création d'un organisme et au maintien de son intégrité. Cette transformation de la matière est le résultat d'un échange d'énergie avec le reste de l'univers. Parmi les diverses formes d'énergies possibles (tableau 3.1), l'énergie du vivant correspond principalement à de l'énergie chimique, mécanique, électrique, mais aussi à la chaleur. Au niveau moléculaire, beaucoup de ces réactions ne sont pas spontanées et nécessitent donc une utilisation d'énergie. Celle-ci est généralement d'origine chimique, sous la forme d'un échange d'énergie libérée lors de la transformation d'une molécule d'ATP en ADP et phosphate (Pi). Si les plantes transforment directement l'énergie lumineuse en ATP, les animaux tirent leur énergie de leur alimentation en transformant l'énergie chimique contenue dans les nutriments en ATP.

Rayonnement électromagnétique Chaleur

Origine Mouvement des masses Déplacement d'électrons Forces liant les atomes entre eux Forces liant les particules d'un même atome Libéré lors d'un changement d'orbite d'un électron Résulte du mouvement désordonné des molécules

Nutriments Lactate

Déchets Hydrogène

ATP

H2O Oxygène

Travail

ADP

Figure 3.1 Vue générale du métabolisme énergétique.

Manger et respirer

l'oxygène en eau — est une des réactions chimiques qui libère la plus grande quantité d'énergie. L'utilisation des nutriments à visée énergétique va donc nécessiter deux grandes étapes ; la première consiste à libérer l'énergie contenue dans les aliments, la seconde à utiliser cette énergie pour synthétiser de l'ATP. Même s'il s'agit d'une estimation, on admet qu'un individu synthétise et utilise son propre poids d'ATP par jour. Les réserves en ATP étant faibles (quelques centaines de grammes), le turnover de l'ATP est donc très rapide, ce qui explique pourquoi le bon fonctionnement cellulaire nécessite une consommation constante d'oxygène et de substrats énergétiques. N'ayant pas de transporteur spécifique, l'ATP ne peut pas traverser la membrane plasmique. En conséquence, chaque cellule d'un organisme doit synthétiser son propre ATP afin d'assurer sa survie et son fonctionnement.

La figure 3.1 représente une vue générale de la transformation des nutriments en ATP. Si, dans le détail, les voies métaboliques peuvent paraître complexes, l'énergie servant à la synthèse de l'ATP provient d'une réaction extrêmement simple :

Comment l'énergie est-elle libérée des aliments ?

Comment les aliments sont-ils transformés en ATP ?

4 H + O2 → 2H2O En effet, la synthèse d'eau à partir d'hydrogène et d'oxygène — en terme scientifique : la réduction complète de 46

Entrée des nutriments dans la cellule Si chaque cellule est dotée d'un équipement enzymatique lui permettant de synthétiser de l'ATP à partir des nutriments,

3. Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments

la première étape va donc consister à faire pénétrer les nutriments dans la cellule. Traverser une membrane biologique (une bicouche phospholipidique) n'est pas un processus automatique. Si l'oxygène diffuse librement, les glucides et les acides aminés ne pénètrent dans les cellules à la seule condition qu'il existe un transporteur pour ces molécules. Le cas des acides gras non estérifiés (AGNE) est plus complexe. S'ils ont théoriquement la possibilité de diffuser librement dans la membrane (sous forme protonée par effet «flip-flop»), l'existence de protéines favorisant leur transport (appelées génériquement transporteurs d'acide gras) est maintenant bien démontrée. Si l'existence d'un transporteur est la condition sine qua none à l'entrée optimale d'un nutriment dans une cellule, elle n'en est pas une garantie. En effet, ces transporteurs fonctionnant passivement (c'est-à-dire ne consommant pas d'énergie) sur le mode de la diffusion facilitée, la vitesse du transport du nutriment sera dépendante du gradient de concentration entre les milieux intracellulaire et extracellulaire. En d'autres termes, les nutriments n'entrent dans une cellule que lorsque leur concentration sanguine est supérieure à leur concentration cytosolique. Enfin, ces transporteurs ne sont pas distribués de manière homogène sur toutes les cellules. Ceci explique pourquoi, bien qu'exposés aux mêmes concentrations sanguines de nutriments, les cellules ne vont pas toutes capter les mêmes quantités et/ou qualités de nutriments. Si on ne connaît pas de différence cliniquement significative de distribution tissulaire des transporteurs des acides aminés, il existe des différences notables de distribution des transporteurs du glucose et des AGNE. Transport du glucose Le transport du glucose se fait via différents transporteurs appartenant à la famille des GLUT (Glucose Transporters). Leur affinité pour le glucose et leur distribution selon les tissus ont des implications fondamentales dans le métabolisme du glucose. Schématiquement, les cellules nerveuses possèdent des GLUT3. Ce transporteur a une très bonne affinité pour le glucose (Km ≈ 1 mM), ce qui a pour conséquence que son activité est déjà maximale aux concentrations physiologiques de glucose. Le cerveau est donc protégé vis-à-vis du risque d'accumulation du glucose (avec l'effet osmotique qui en découlerait) puisque l'hyperglycémie n'entraînera pas d'augmentation de la captation cérébrale du glucose. En revanche, le cerveau sera très sensible à toute hypoglycémie, celle-ci entraînant immédiatement une diminution de la vitesse de captation du glucose par les cellules nerveuses.

Les cellules du territoire splanchnique possèdent des GLUT2. Ce transporteur a une très faible affinité pour le glucose (Km ≈ 15 mM), ce qui fait que ces territoires captent le glucose en fonction de la concentration sanguine. Si la concentration sanguine de ce territoire était la même que dans la circulation générale, cette captation serait faible. Rappelons toutefois que la concentration sanguine de glucose dans le territoire splanchnique varie physiologiquement sur une très grande échelle puisque, par exemple, la concentration portale de glucose peut atteindre 30 mM après un repas. Enfin, les muscles (y compris le cœur) et le tissu adipeux possèdent des GLUT4. Ce transporteur a une affinité moyenne pour le glucose (Km ≈ 5 mM) mais contrairement aux autres GLUT, son expression sur la membrane plasmique dépend de l'insuline. En cas d'insulinopénie ou d'insulinorésistance, ces territoires bien qu'exposés à de fortes concentrations de glucose le capteront très mal, faute de transporteurs suffisamment exprimés à la surface cellulaire. Transport des AGNE Le transport des AGNE est doublement complexe : premièrement, les AGNE peuvent théoriquement diffuser librement à travers les membranes lipidiques puisque par essence ils sont lipophiles ; deuxièmement, les AGNE sont des molécules structurellement différentes entre elles (longueur de chaîne, et niveau d'insaturation). Le fait que les AGNE diffusent correctement dans des membranes artificielles (sans protéines), couplé à la très faible probabilité de l'existence d'un transporteur unique capable de reconnaître l'ensemble des différents AGNE, a conduit à considérer l'entrée des AGNE dans les cellules comme un phénomène passif non régulable (c'est-à-dire n'impliquant pas de transporteur). Toutefois, la vitesse de diffusion des AGNE plus lente dans des membranes naturelles (avec les protéines) que dans les membranes artificielles (et en l'occurrence plus lente que la vitesse de consommation des AGNE par les cellules) a été un premier argument en faveur de l'existence de transporteurs. Cette existence a été confirmée par la découverte de différents transporteurs des AGNE, permettant une meilleure (bien qu'encore partielle) connaissance de la régulation de l'absorption des AGNE. À ce jour, plusieurs transporteurs d'acide gras ont été dénombrés. Si leur mécanisme d'action moléculaire n'est pas encore connu, on sait néanmoins que leur expression est régulée par des facteurs de transcription nucléaires et que, pour certains, leur localisation sur la membrane est régulée par l'insuline (de manière similaire à ce qui est connu pour GLUT4). L'existence de ces différents transporteurs et leur régulation 47

I. Fondamentaux en nutrition humaine

particulière permettent d'expliquer pourquoi certaines cellules vont capter plus ou moins vite et avec plus ou moins de spécificité les différents AGNE.

Transformation des nutriments en hydrogène

Séquestration des nutriments dans la cellule Si, une fois dans la cellule, les nutriments n'étaient pas métabolisés, leurs concentrations intracellulaire et sanguine tendraient à s'égaliser. Les transporteurs étant passifs, cela impliquerait un arrêt de l'entrée des nutriments lorsque leur concentration intracellulaire serait égale à leur concentration sanguine. Si les cellules n'avaient pour vocation que de consommer immédiatement les nutriments, cela ne poserait aucun problème. Mais la nécessité d'avoir des réserves (au moins dans certaines cellules) implique d'accumuler des nutriments. Cette double contrainte — accumuler un nutriment tout en faisant que sa concentration intracellulaire reste inférieure à sa concentration sanguine — trouve sa solution dans une modification chimique des nutriments (figure 3.2). Les acides aminés sont soit incorporés dans de nouvelles protéines, soit désaminés (ils perdent leur azote). Le glucose subit une phosphorylation (et devient du glucose6-phosphate). Les AGNE sont pris en charge par la FABP (Fatty Acids Binding Protein) puis activés en acyl-CoA. Dans tous les cas, les molécules résultantes ne sont plus reconnues par les transporteurs par lesquels elles sont entrées. Et comme il n'existe pas de transporteur pour les glucides phosphorylés, pour les acides gras activés par la coenzyme A (CoA) ou pour les protéines, ces produits resteront séquestrés dans la cellule tant qu'ils resteront sous ces formes chimiques. S'ils ne sont pas utilisés immédiatement à des fins énergétiques, le glucose-6-phosphate est stocké

Glycogène

Glucose

AGNE

G6P

Acyl-CoA

Lorsqu'ils ne participent pas à la structure de la cellule (protéines ou phospholipides membranaires) ou qu'ils ne sont pas stockés sous forme de réserves énergétiques (glycogène ou triglycérides), les nutriments à visée énergétique sont utilisés pour la synthèse d'ATP. Ces nutriments (glucides, lipides et acides aminés) étant composés essentiellement de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, vont être métabolisés afin d'en extraire le maximum d'hydrogène. Les atomes restants (carbone, oxygène, azote et l'hydrogène «non libérable») sont éliminés de l'organisme sous forme de gaz carbonique (CO2), d'ammoniac (NH3) et d'urée (CH4N2O). L'hydrogène libérable n'est pas libéré sous forme gazeuse mais est pris en charge par deux types de molécules transporteuses, le NAD+ et le FAD, selon les réactions suivantes : NAD+ + H2 → NADH + H+ FAD + H2 → FADH2 Schématiquement, cette libération d'hydrogène se fait au cours de quatre processus : la glycolyse, la synthèse d'acétylCoA, la désamination des acides aminés, le cycle de Krebs (figure 3.3). Glycolyse La glycolyse est l'ensemble des réactions qui transforment le glucose en pyruvate selon la réaction : 1 Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Pyruvate + 2 NADH + H+ + 2 ATP

(

Tg

Pyruvate CO2 Acétyl-CoA CO2 H 2O

Figure 3.2 Capter, séquestrer, stocker, transformer ou utiliser. Pour des raisons de simplification, le métabolisme des protéines n'est pas mentionné sur ce schéma. Les réactions de décarboxylation (perte de CO2) sont irréversibles. Les autres voies métaboliques sont réversibles (même si les enzymes utilisées ne sont pas systématiquement les mêmes). AGNE, acide gras non estérifié ; Tg, triglycérides.

48

sous la forme de glycogène, alors que les acyl-CoA sont stockés sous la forme de triglycérides.

)

Sans rentrer dans les détails de toutes les réactions biochimiques de la glycolyse, un certain nombre de points critiques sont à relever. D'abord, la glycolyse est la seule voie métabolique capable de fournir de l'ATP en dehors de la mitochondrie. Elle est donc fondamentale dans toutes les cellules qui ne possèdent pas de mitochondries (les globules rouges, certaines cellules de la médullaire rénale et certaines cellules de l'œil). Elle est aussi indispensable au cours des efforts physiques intenses et de courte durée, situation dans lesquelles la demande ponctuelle en ATP dépasse les capacités de synthèse aérobique. En pathologie, cette voie métabolique est vitale pour les territoires soufrant de phénomène d'ischémie/reperfusion.

3. Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments Acides aminés

Glucides

NH3

Acides gras

La β-oxydation est l'ensemble des réactions qui transforment les acides gras en acétyl-CoA selon la réaction :

ATP Pyruvate

Acyl - CoA (à n carbones ) + CoA - SH + NAD + + FAD → Acyl -

Acétyl-CoA Cycle de Krebs

CO2 GTP

NADH/FADH2 O2

ATP H2O

Figure 3.3 Utilisation des nutriments pour la production d'ATP. L'énergie contenue dans nos aliments est progressivement transférée sous forme de liaisons phosphate riches en énergie au cours des différentes étapes du métabolisme intermédiaire. Les nutriments énergétiques — glucose, acides gras non estérifiés (AGNE), acides aminés — convergent vers une voie finale commune : la fourniture d'hydrogène (NADH + H+ ou FADH2) qui sera utilisé par la chaîne respiratoire mitochondriale pour finalement synthétiser de l'ATP. Les déchets métaboliques (tout ce qui n'est pas de l'hydrogène métabolisable) sont éliminés de l'organisme soit directement sous forme d'ammoniac et de gaz carbonique, soit indirectement sous forme d'urée.

Fournir cet ATP glycolytique nécessite d'avoir du glucose (provenant des réserves de glycogène ou directement de la circulation) mais nécessite aussi du NAD+. Or ce composé est en faible quantité dans les cellules et ne peut pas être capté par les cellules. Afin de continuer à fournir de l'ATP glycolytique, la régénération du NAD+ est donc indispensable. Celle-ci se fait grâce à la réaction suivante : Pyruvate + NADH + H+ → Lactate + NAD + Ainsi, la fourniture d'ATP glycolytique nécessite l'accumulation de lactate et non pas de pyruvate. Synthèse d'acétyl-CoA Deux processus cataboliques participent à la synthèse d'acétyl-CoA, la β-oxydation et le catabolisme du pyruvate. Celui-ci se fait grâce à la réaction suivante : Pyruvate + CoA - SH + NAD+ → Acétyl - CoA + CO2 + NADH + H+ Outre la libération d'hydrogène, cette étape fournit un premier «déchet métabolique» sous la forme de CO2. Dans le monde animal, il s'agit d'une étape irréversible, la réaction inverse (l'incorporation du CO2 dans une molécule) étant l'apanage du monde végétal.

CoA (à n − 2 carbones ) + Acétyl - CoA + (NADH + H+ ) + FADH2 Les acides gras étant en très grande majorité des molécules à nombre pair de carbones, la réaction ci-dessus se continue jusqu'à ce qu'un acyl-CoA (à n carbones) soit transformé en n/2 molécules d'acétyl-CoA, libérant ainsi (n/2) – 1 NADH + H+ et (n/2) – 1 FADH2. Cycle de Krebs Le cycle de Krebs est l'ensemble des réactions aboutissant au catabolisme complet de l'acétyl-CoA selon la réaction suivante : Acétyl - CoA + 3H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi → 2CO2 + CoA - SH + GTP + 3 (NADH + H+ ) + FADH2 Là encore, outre la libération d'hydrogène, le cycle de Krebs fournit du CO2 avec le même corollaire : les étapes de décarboxylation sont irréversibles. Par ailleurs, le cycle de Krebs permet la synthèse de GTP (un équivalent énergétique de l'ATP). On pourrait croire qu'il est donc possible de faire de l'ATP sans oxygène ailleurs qu'au niveau de la glycolyse. Ceci est faux dans la mesure où le cycle de Krebs s'arrête de fonctionner si les hydrogènes ne sont pas consommés (ce qui est le cas en absence d'oxygène). Désamination des acides aminés Sur ce schéma général du catabolisme des glucides et des lipides, les acides aminés peuvent aussi participer à la libération d'hydrogène. Pour cela, ils doivent d'abord être désaminés selon la réaction suivante : H2N − CHR − COOH + NAD+ + H2O → NH3 + COR − COOH + (NADH + H+ ) Cette première étape de désamination aboutit à la perte d'un autre « déchet métabolique », l'ammoniac, ainsi qu'à la libération d'hydrogène et d'un oxoacide (COR–COOH). Ce dernier pourra poursuivre son catabolisme en entrant dans la voie métabolique soit au niveau du pyruvate, soit de l'acétyl-CoA, soit des intermédiaires du cycle de Krebs ; ces portes d'entrées dépendant de la nature du radical R. 49

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Particularités métaboliques tissulaires, relations inter-organes Ce schéma général et complet des mécanismes de libération de l'hydrogène n'est pas systématiquement présent dans toutes les cellules, et cela pose un certain nombre de problèmes cliniquement relevants.

Cycle de Cori Les cellules sans mitochondries ne possèdent qu'un équipement enzymatique restreint à la seule glycolyse. Si les produits de la glycolyse (pyruvate et lactate) s'accumulaient dans la cellule, la glycolyse serait rapidement inhibée et la cellule mourrait. Le pyruvate et le lactate doivent donc quitter la cellule. Cela est possible car, contrairement aux autres intermédiaires de la glycolyse, ces molécules ne sont pas phosphorylées et peuvent donc sortir de la cellule via des transporteurs membranaires appartenant à la famille des transporteurs des monocarboxylates (MCT). Une fois dans le sang, le pyruvate et le lactate vont pouvoir entrer, via les MCT, dans les cellules dont la concentration cytosolique en pyruvate et lactate est inférieure à la concentration sanguine. Le pyruvate et le lactate pourront alors soit être dégradés (acétyl-CoA et cycle de Krebs) soit au contraire être utilisés pour la synthèse de glucose (néoglucogenèse). Cet exemple illustre le fait que le catabolisme des nutriments peut s'effectuer en partie dans certains types cellulaires et se terminer dans d'autres. À côté de ce catabolisme en deux temps, le recyclage inter-organes du lactate en glucose et l'utilisation glycolytique du glucose est connue sous le nom de cycle de Cori. Ce cycle a un coût métabolique — la glycolyse fournissant deux ATP, alors que la néoglucogenèse nécessite six ATP —, mais il constitue une astuce métabolique permettant de toujours disposer de glucose pour les cellules sans mitochondries, c'est-à-dire des cellules dépendant exclusivement de l'ATP glycolytique. En pratique, la néoglucogenèse est principalement effectuée dans le foie, qui est un organe aérobie (qui possède des mitochondries fonctionnelles) et qui en outre est capable d'utiliser toutes sortes de substrats énergétiques (glucides, lipides et acides aminés) pour synthétiser son ATP. In fine, c'est donc le foie qui respire pour régénérer de l'ATP dans les cellules sans mitochondries. Dans certaines situations métaboliques, les reins et l'intestin participent aussi à la néoglucogenèse, mais la finalité du cycle de Cori reste la même : faire respirer des territoires afin de régénérer de l'ATP dans des cellules dont les mitochondries n'arrivent pas à fournir localement tout l'ATP nécessaire. 50

Cétogenèse De manière générale (c'est-à-dire en faisant abstraction de très rares exceptions), le cerveau a la particularité de ne pas métaboliser les acides gras. Cette impossibilité est liée premièrement au fait que les lipides en général franchissent difficilement la barrière hématoencéphalique et deuxièmement que les enzymes de la β-oxydation sont très faiblement exprimées dans les mitochondries du cerveau. Cette incapacité à utiliser les acides gras explique pourquoi le cerveau est un territoire très sensible à toute hypoglycémie. Pour autant, le glucose n'est pas le seul substrat utilisable par le cerveau qui peut utiliser comme substrat alternatif du lactate ou des corps cétoniques. Le lactate diffuse correctement à travers la barrière hématoencéphalique et pénètre dans les cellules nerveuses via un transporteur de MCT. Il est ensuite transformé en pyruvate qui termine son catabolisme dans le cycle de Krebs. Les corps cétoniques sont synthétisés dans le foie selon la réaction réversible : 2 Acétyl - CoA → Acétoacétate + 2 CoA - SH L'acétoacétate et son équivalent réduit (chimiquement plus stable) le β-hydroxybutyrate, sortent du foie par le même transporteur que le lactate (transporteurs membranaires appartenant à la famille des transporteurs MCT). Ils diffusent correctement à travers la barrière hématoencéphalique et pénètrent dans les cellules nerveuses via un transporteur MCT. Ils sont ensuite retransformés en acétylCoA afin d'être catabolisés dans le cycle de Krebs. La cétogenèse et l'utilisation des corps cétoniques par le cerveau jouent un rôle fondamental dans l'adaptation au jeûne. En effet, en situation de jeûne, l'acétyl-CoA du foie provient essentiellement de la β-oxydation, alors que la néoglucogenèse utilise les acides aminés fournis par la protéolyse musculaire. Autrement dit, la cétogenèse est une astuce métabolique qui indirectement permet au cerveau d'utiliser l'énergie des acides gras. Ceci entraîne une économie dans l'utilisation du glucose qui, en retour, diminue la protéolyse musculaire.

Comment l'hydrogène est-il utilisé pour la synthèse d'ATP ? La mitochondrie L'utilisation de l'hydrogène à des fins énergétiques est possible grâce à l'équipement enzymatique d'un organite cellulaire, la mitochondrie. La cellule primitive (qui est apparue

3. Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments

sur terre avant l'oxygène) avait certainement un métabolisme énergétique limité à la production anaérobie d'ATP par la glycolyse. On admet qu'elle a été secondairement colonisée par une bactérie primitive, devenue la mitochondrie, qui avait la capacité de transformer l'énergie contenue dans le pyruvate en énergie phosphate (ATP) grâce à une consommation d'oxygène. Cette conjonction de compétences — la cellule primitive rejetant du pyruvate et la mitochondrie utilisant ce déchet pour en faire de l'ATP — a permis de réaliser une symbiose dont les effets bénéfiques se sont prolongés jusqu'à nos jours.

L'oxydation phosphorylante Dans les mitochondries, l'énergie transportée par l'hydrogène est libérée lorsque celui-ci est associé à l'oxygène pour aboutir à la synthèse d'eau selon les réactions : 2 (NADH + H+ ) + O2 → 2H2O + 2NAD+ + Énergie 2FADH2 + O2 → 2H2O + 2FAD + Énergie Un complexe enzymatique spécifique, la chaîne respiratoire, catalyse cette réaction et permet de récupérer une grande partie de cette énergie pour la synthèse d'ATP : c'est ce que l'on appelle l'oxydation phosphorylante. Il s'agit d'un ensemble de réactions biochimiques nécessitant deux complexes enzymatiques et la membrane mitochondriale interne. Cette membrane sépare l'intérieur de la mitochondrie (dénommé matrice) de l'espace intermembranaire, espace compris entre la membrane mitochondriale interne et la membrane mitochondriale externe et dont la composition chimique est comparable à celle du cytosol pour ce qui concerne la composition ionique et le pH. Les deux complexes enzymatiques enchâssés dans cette membrane interne (figure 3.4) sont : • la chaîne respiratoire, qui libère l'énergie de l'hydrogène en consommant de l'oxygène ; • l'ATP synthase, qui utilise cette énergie pour synthétiser de l'ATP à partir d'ADP et de Pi. Les activités de ces deux enzymes sont fortement corrélées, mais ne sont pas directement liées car l'énergie libérée par la combustion de l'hydrogène n'est pas directement utilisée pour la synthèse d'ATP. En fait, l'activité de ces deux complexes enzymatiques est couplée à un transport de protons à travers la membrane interne. L'énergie libérée lors de la combustion de l'hydrogène est utilisée par la chaîne respiratoire pour expulser des protons de la matrice vers l'espace intermembranaire, conduisant à la création, de part et d'autre de la membrane, d'un gradient de concentration en protons. De même que l'eau contenue dans un barrage

H+

ATP synthase

Chaîne Respiratoire

4H + O2 ADP +

Autres activités

2H2O

ATP

Pi

Figure 3.4 Oxydation phosphorylante. L'énergie libérée lors de la combustion de l'hydrogène est utilisée pour créer un gradient de protons de part et d'autre de la membrane mitochondriale interne. Secondairement, ce gradient est utilisé pour la synthèse de l'ATP mais aussi pour l'importation ou l'exportation de nombreux métabolites non nécessairement impliqués dans l'oxydation phosphorylante.

constitue une forme d'énergie pouvant être transformée en électricité, ce gradient de concentration est une force poussant les protons à réentrer dans la matrice mitochondriale. Comme la membrane est grandement imperméable aux protons, ces derniers empruntent le canal à protons de l'ATP synthase et l'énergie qu'ils libèrent alors est utilisée pour la synthèse d'ATP. En résumé, la chaîne respiratoire utilise l'hydrogène (et l'oxygène) pour maintenir un gradient de protons transmembranaire, cette force étant secondairement utilisée pour la synthèse d'ATP.

Autres rôles du gradient de protons Cette suite de réactions paraît complexe, mais l'intérêt de passer par l'intermédiaire d'un gradient de protons est que cette force est utilisée pour d'autres réactions que celle catalysée par l'ATP synthase. En effet, les protons peuvent réentrer dans la matrice mitochondriale en empruntant d'autres canaux que l'ATP synthase. Si cette action n'est couplée à aucun travail ceci s'accompagne de libération de chaleur, comme cela est le cas lorsque l'UCP1 (un canal spécialisé dans cette action) est activé dans le tissu adipeux brun, permettant ainsi une thermogenèse sans frisson. Mais la force créée par le gradient de protons peut aussi être mise à profit pour importer ou exporter un grand nombre de molécules vers ou depuis la matrice mitochondriale. La différence de charge électrique de part et d'autre de la membrane interne (il y a plus de charges positives à l'extérieur qu'à l'intérieur) est utilisée pour l'importation de charges positives dans la matrice ou pour l'exportation de charges négatives provenant de la matrice. 51

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Par exemple, l'ATP synthétisé dans la matrice doit en sortir pour être utilisé dans le cytoplasme. De la même manière, l'ADP et le Pi doivent entrer dans la matrice pour permettre la synthèse d'ATP. L'entrée d'ADP est couplée à la sortie d'ATP au sein d'un transporteur spécialisé, l'Adenine Nucleotide Translocator. L'ATP étant chargé plus négativement que l'ADP, cet échange est responsable d'une sortie de charge négative, cette sortie étant favorisée par l'existence d'un gradient électrique — les charges positives extérieures «attirant» les charges négatives. L'entrée du Pi utilise aussi le gradient de protons. Le Pi est chargé négativement, il n'est donc pas «attiré» à l'intérieur de la mitochondrie. L'entrée du Pi est rendue possible grâce à un transporteur spécifique (le transporteur du phosphate) qui importe le Pi avec un proton. C'est donc l'entrée du proton qui entraîne le Pi. Troisième exemple, l'entrée du calcium dans la mitochondrie se fait au travers d'un transporteur spécialisé (l'uniport à calcium) grâce au gradient électrique — les charges positives extérieures étant «attirées» par les charges négatives intérieures. Beaucoup d'autres transports à travers la membrane mitochondriale reposent, directement ou indirectement, sur la présence du gradient de protons et, ce faisant, participent à sa consommation. Cette consommation du gradient est compensée par une augmentation de la consommation d'hydrogène et d'oxygène ne correspondant pas à une synthèse d'ATP ; on dit qu'une partie de la respiration n'est pas couplée à la phosphorylation. Cette notion est importante dans la mesure où, selon la proportion de gradient de protons consommée pour d'autres fonctions que la synthèse d'ATP, le rendement de l'oxydation phosphorylante (le nombre d'ATP formé pour une consommation d'oxygène donnée) varie. Par ailleurs, et sans entrer dans les détails de thermodynamique, il faut rappeler que l'énergie libérée par la consommation de NADH + H+ est supérieure à celle libérée par la consommation de FADH2. Ceci explique une des différences majeures entre les lipides et les glucides. Comme vu plus haut, en amont du cycle de Krebs, le catabolisme des glucides ne fournit que du NADH + H+, alors que le catabolisme des lipides (β-oxydation) fournit à parts égales du NADH + H+ et du FADH2. Cette différence explique pourquoi, rapporté à la quantité d'oxygène consommée, les lipides libèrent moins d'énergie que les glucides, avec pour corollaire que par quantité d'oxygène consommée les lipides « font » moins d'ATP que les glucides — autrement dit que le rendement de l'oxydation phosphorylante est meilleur avec des glucides qu'avec des lipides. 52

En pratique, on ne sait pas mesurer la production d'ATP d'un individu. S'il est classique de dire que l'oxydation d'une molécule de glucose produit trente-huit ATP ou que l'oxydation d'une molécule de palmitate produit cent trente et un ATP, il faut bien reconnaître que ces affirmations ne reposent pas sur des mesures directes (car elles sont impossibles) mais sur des calculs effectués avec des paramètres tout à fait discutables — notamment parce que les autres utilisations du gradient de protons ne sont pas prises en compte.

Stockage et interconversion Dans les cellules capables de capter des nutriments à une vitesse dépassant la vitesse à laquelle ces nutriments sont catabolisés, l'excès de nutriments intracellulaires va conduire à un processus de stockage de ces nutriments (figure 3.2).

Synthèse du glycogène Le glucose va être stocké sous la forme de glycogène selon la réaction : Glucos e - 6 - phosphate + ATP + Glycogène (à n glu cos e) → Glycogène (à n +1 glu cos e) + 2Pi La réaction inverse (la fourniture de glucose-6-phosphate) n'est pas exactement la même : Glycogène (à n glu cos e) + Pi → Glycogène (à n –1 glu cos e) + Glucos e - 6 - phosphate Le processus de stockage et de déstockage du glucose en glycogène est donc un processus finalement neutre en ATP puisque la synthèse du glucose-6-phosphate ne consomme pas d'ATP dans ce cas particulier (contrairement à la glycolyse à partir du glucose). En fait, s'il est vrai que la glycolyse libère in fine deux ATP par glucose, il faut rappeler que ce chiffre correspond à quatre ATP fournis par les dernières étapes de la glycolyse moins deux ATP nécessaires aux premières étapes. L'ATP utilisé pour la synthèse de glycogène est donc une sorte «d'avance sur résultat» puisque, lorsque la glycolyse s'effectuera à partir du glycogène, trois ATP seront libérés. Autrement dit, une molécule de glucose donnera in fine toujours deux ATP, qu'il passe ou non par l'intermédiaire du glycogène, mais instantanément (au moment de la glycogénolyse) il en libérera trois, ce qui en termes de rendement instantané peut constituer un gain énergétique majeur, notamment dans les situations où la glycolyse anaérobie est fortement sollicitée.

3. Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments

Lipogenèse de novo Les capacités de stockage du glucose sous la forme de glycogène étant saturables, le glucose peut aussi être transformé en acides gras. Cette lipogenèse de novo ne débute pas directement avec du glucose mais avec de l'acétyl-CoA (provenant de la décarboxylation du pyruvate) et consiste à fusionner plusieurs acétyl-CoA pour aboutir à un acylCoA à longue chaîne. La synthèse d'acétyl-CoA à partir du pyruvate étant une étape irréversible (en raison de la perte de CO2), on ne peut donc pas faire de pyruvate avec de l'acétyl-CoA ; ce qui veut dire que si on peut transformer un glucide en lipide, on ne peut pas faire l'inverse (transformer un lipide en glucide). Par ailleurs, la première étape de la synthèse lipidique de novo conduit à la formation d'un intermédiaire métabolique (le malonyl-CoA) qui est un puissant inhibiteur de l'entrée des acides gras dans la mitochondrie. En conséquence, une cellule ne peut en même temps oxyder les acides gras et en synthétiser de novo à partir du glucose.

Synthèse des triglycérides Les acides gras estérifiés (provenant de l'estérification des AGNE captés par la cellule ou de la lipogenèse de novo) vont être stockés sous la forme de triglycérides selon la réaction : 3 Acyl - CoA + Glycérol - 3 -Pi + H2O → Triglycéride + 3 CoA - SH + Pi La réaction inverse n'est pas exactement la même : Triglycéride + 3H2O → 3 AGNE + Glycérol Puisque la ré-estérification des acides gras (AGNE → acyl-CoA) ainsi que la phosphorylation du glycérol (Glycérol → Glycérol-3-Pi) consomment de l'ATP, le processus de stockage et de déstockage des acides gras est un processus consommateur d'ATP contrairement au processus de stockage et de déstockage du glucose en glycogène. Dans ces conditions, pourquoi les animaux stockent-ils majoritairement les lipides ? La réponse tient au fait que le glycogène est un composé hydrosoluble. Stocker du glucose (environ 4 kcal/g) sous forme de glycogène, c'est «emprisonner» dans cette action de l'eau, ce qui alourdit inutilement le poids du corps. Au contraire, stocker des lipides (environ 9 kcal/g) sous forme de triglycérides c'est stocker des calories dans un minimum de poids et sans accumuler de l'eau. À titre d'exemple, on estime qu'un indi-

vidu normal de 70 kg pèserait 150 kg si ses réserves de triglycérides étaient transformées en glycogène.

État stationnaire, notion de flux métaboliques Le métabolisme est une succession de réactions enzymatiques dont on perçoit que certaines étapes peuvent être accélérées ou au contraire freinées, voire inversées. Changer la vitesse d'une réaction (voire son sens) est un processus moins intuitif qu'il n'y paraît, mais qui est régi par des lois assez simples.

Redistribuer pour activer ou inhiber La première notion contre-intuitive est qu'il ne suffit pas d'inhiber une étape (une enzyme) pour inhiber une voie métabolique. De même que fermer une écluse sur un canal ne diminue le débit de l'eau que jusqu'au moment où l'eau déborde au-dessus de l'écluse, diminuer l'activité d'une enzyme (inhiber une enzyme) s'accompagne dans un premier temps d'une accumulation des substrats en amont de cette enzyme. Dès lors (et si l'on reste dans le cadre d'une régulation physiologique) deux possibilités existent : l soit l'accumulation des substrats va permettre de « pousser » plus fort sur cette enzyme et donc de contrebalancer (de « déborder ») l'inhibition ; et le débit final ne sera pas modifié (la voie métabolique ne sera pas inhibée), seules les concentrations de certains métabolites seront augmentées ; l soit l'accumulation des substrats va permettre d'atteindre un seuil permettant à ces produits d'emprunter d'autres voies métaboliques. Autrement dit, dans un système de flux interconnectés, où l'on ne maîtrise pas les flux à leur origine, l'inhibition d'une voie métabolique correspond à la stimulation d'une autre (quand bien même on ne connaît pas cette voie). Réciproquement, observer une augmentation d'activité d'une voie métabolique peut relever d'une stimulation directe des enzymes de cette voie ou d'une augmentation de la fourniture en substrat en amont de cette voie (due à l'inhibition d'une autre voie métabolique). Les conséquences de cette régulation sont multiples allant du plus simple au plus compliqué. Prendre du poids peut ainsi être indifféremment dû à une augmentation des apports énergétiques qu'à une diminution des 53

I. Fondamentaux en nutrition humaine

dépenses (si l'apport n'est pas diminué en regard). Plus compliquée est ce qu'on appelle la relation flux/force. Cette relation peut s'énoncer ainsi : il n'existe aucune relation simple et évidente entre la concentration d'un composé biologique et la vitesse de son métabolisme. La glycémie n'est pas une indication fiable du métabolisme du glucose. L'augmentation de la concentration d'acide lactique n'indique pas nécessairement que l'on produit plus d'acide lactique. Une diminution de la kaliémie n'est pas nécessairement due à une augmentation de la kaliurèse. Au sein d'une cellule l'augmentation d'un métabolite donné peut n'avoir aucune conséquence ou au contraire permettre l'alimentation d'une voie métabolique jusque-là inactive par manque de substrat.

Points de contrôle Une autre notion de biochimie est très souvent mal interprétée, celle de l'étape limitante. Dans une voie métabolique (c'est-à-dire dans une succession d'étapes enzymatiques), l'étape limitante est celle qui correspond à l'enzyme dont la concentration intracellulaire multipliée par son activité maximale est la plus faible. Si les voies métaboliques n'étaient pas connectées et si elles fonctionnaient toutes à vitesse maximale, alors l'étape limitante serait l'étape qui imposerait sa vitesse à la voie considérée. Mais dans la réalité biologique (voies interconnectées ne travaillant généralement pas à vitesse maximale), l'enzyme qui impose sa vitesse n'est que très rarement l'enzyme limitante. En fait, les exemples sont nombreux dans lesquels de très nombreuses enzymes d'une voie donnée participent en fait à la vitesse résultante, et ceci de façon variable selon les conditions métaboliques. Par analogie avec la circulation automobile, la vitesse mise pour aller d'un point à un autre dépendra de bien d'autres paramètres que de la simple largeur de la chaussée. Qui n'a pas été bloqué sur l'autoroute ?

Conclusion Le métabolisme en général, celui des nutriments en particulier, est un ensemble de processus dont la complexité est liée à leurs caractères (1) interconnecté, (2) spécifique et (3) adaptatif. L'interconnexion peut se faire au sein d'une même cellule mais aussi entre différents organes. Le bagage enzymatique n'est pas le même dans toutes les cellules, ce qui explique des différences majeures de métabolisme pour des cellules globalement toutes exposées aux mêmes 54

concentrations sanguines de métabolites. Enfin, en fonction de la disponibilité en substrats, mais aussi de régulations neuroendocrines (non abordées dans ce chapitre), le métabolisme varie afin de s'adapter en continu aux besoins de la cellule. Cette grande complexité autorise en retour une très grande plasticité des systèmes capables de fonctionner correctement dans des situations extrêmement différentes. À ce titre, l'Homme est particulièrement bien adapté pour ce qui concerne le métabolisme des nutriments, puisque les Inuits sur la banquise sont capables de survivre à l'hiver arctique sans apports glucidiques (en ne mangeant que de la viande ou du poisson), alors qu'au contraire l'alimentation asiatique dans les campagnes pauvres était très pauvre en lipides et en protéines.

L'essentiel à retenir L'Homme tire son énergie de son alimentation en transformant l'énergie chimique contenue dans les nutriments en ATP. ■ L'énergie servant à la synthèse de l'ATP provient de la synthèse d'eau à partir d'une combinaison entre l'hydrogène et l'oxygène dans la chaîne respiratoire mitochondriale. ■ Les nutriments (glucides, lipides et acides aminés) sont métabolisés afin d'en extraire le maximum d'hydrogène. ■ Cette libération d'hydrogène se fait au cours de quatre processus principaux : la glycolyse, la synthèse d'acétyl-CoA, la désamination des acides aminés, le cycle de Krebs. ■ Les transporteurs permettent l'entrée optimale d'un nutriment dans une cellule en traversant la membrane biologique. ■ Une modification chimique des nutriments après leur entrée dans la cellule permet d'éviter leur sortie : ces produits resteront séquestrés dans la cellule avant d'être utilisés. ■ Le catabolisme des glucides ne fournit que du NADH + H+, alors que le catabolisme des lipides (β-oxydation) fournit à parts égales du NADH + H+ et du FADH2. ■ L'excès de nutriments intracellulaires conduit à un processus de stockage de ces nutriments : glycogène et triglycérides essentiellement. ■ Le métabolisme des nutriments est un ensemble de processus enzymatiques dont la complexité est liée à leurs caractères interconnecté, spécifique et adaptatif. ■

3. Vue d'ensemble du métabolisme des nutriments

ENTRAÎNEMENT 3 QCM QCM 1 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Le cerveau est sensible aux hypoglycémies car : A le cerveau ne consomme que du glucose. B le transport du glucose dans le cerveau est régulé par l'insuline. C le cerveau ne consomme pas d'acide gras. D les neurones ne possèdent pas de mitochondries. E les réserves en ATP sont très faibles. QCM 2 Au sujet des processus de mise en réserve des nutriments, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Le glucose peut être stocké en glycogène. B Les acides gras peuvent être stockés en triglycérides. C Le glucose peut être stocké en triglycérides. D Les acides gras peuvent être stockés en glycogène. E Les acides aminés peuvent être stockés en protéines. QCM 3 Concernant la composition atomique des nutriments, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'oxygène est l'atome riche en énergie. B Le carbone est l'atome riche en énergie. C L'hydrogène est l'atome riche en énergie. D L'azote est l'atome riche en énergie. E Le soufre est l'atome riche en énergie. QCM 4 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Durant le métabolisme énergétique, l'oxygène provenant de la respiration est transformé en : A eau (H2O). B gaz carbonique (CO2). C urée (CH4N2O). D monoxyde d'azote (NO). E ammoniac (NH3). QCM 5 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? L'insuline favorise l'entrée du glucose dans :

A B C D E

le cerveau. le foie. le cœur. le tissu adipeux. le muscle squelettique.

QCM 6 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Des transporteurs sont connus pour faciliter l'entrée dans la cellule : A du glucose. B du lactate. C des acides gras non estérifiés. D des acides gras estérifiés. E de l'oxygène. QCM 7 Au sujet de la cétogenèse, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle permet de transformer les lipides en glucides. B Elle permet de transformer les lipides en produit directement utilisable par le cerveau. C Elle permet de transformer les glucides en lipides. D Elle permet de transformer les glucides en produit directement utilisable par le cerveau. E Elle permet de limiter la protéolyse musculaire. QCM 8 Au sujet de l'entrée d'un nutriment dans la cellule, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'entrée d'un nutriment est dépendante de sa différence de concentration entre l'extérieur et l'intérieur de la cellule. B L'entrée d'un nutriment est dépendante de la présence de transporteurs spécifiques. C L'entrée d'un nutriment est dépendante de sa transformation dans la cellule. D L'entrée d'un nutriment est dépendante de son poids moléculaire. E L'entrée d'un nutriment est dépendante de son caractère lipophile ou non.

Bibliographie Leverve X, Fontaine E, Péronnet F. Bioénergétique. In : Cano N, Barnoud  D, Schneider S, Vasson M.-P., Hasselmann M. Leverve X. Traité de nutrition artificielle de l'adult. 3e édition Paris : Springer ; 2007. p. 13–28.

55

This page intentionally left blank

4

Chapitre

Métabolisme des lipides et des lipoprotéines

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Digestion et absorption des lipides alimentaires

58

Transport et métabolisme des lipides : rôle des lipoprotéines

58

Métabolisme des lipoprotéines

59

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Connaissances de la PAES : ■ Connaître les différents types de lipides et leur voie de biosynthèse. Objectifs L2-L3 : ■ Connaître les principales étapes et acteurs de la digestion et de l'absorption des lipides alimentaires. ■ Connaître les différentes classes de lipoprotéines et leurs principales caractéristiques. ■ Connaître les trois voies du métabolisme des lipoprotéines plasmatiques et les principaux acteurs impliqués : enzymes, récepteurs, apolipoprotéines.

Digestion et absorption des lipides alimentaires Les lipides ingérés par l'alimentation sont composés majoritairement de triglycérides (95 %), le reste étant composé de cholestérol, de phospholipides et d'esters de vitamines liposolubles (A, D, E, K).

Digestion des lipides Les lipides alimentaires sont hydrolysés par des lipases dans le tube digestif. Il existe une lipase salivaire et une lipase gastrique mais la digestion des lipides se fait essentiellement au niveau intestinal sous l'action des enzymes pancréatiques. Le pancréas exocrine sécrète trois enzymes lipolytiques différentes : • la lipase pancréatique, enzyme principale, qui hydrolyse les triglycérides, en acides gras libres et monoglycérides ; • la carboxyl ester lipase (CEL), qui hydrolyse les esters du cholestérol en cholestérol et acides gras libres ; • la phospholipase A2, qui hydrolyse les phospholipides en lysophospholipide et acides gras libres. L'action de la lipase pancréatique nécessite une émulsification préalable des triglycérides, tout d'abord grâce à la motricité antropylorique et, surtout, par l'action des acides biliaires dont la sécrétion est stimulée par l'arrivée les lipides alimentaires dans le duodénum. La lipase pancréatique requiert également l'action d'un cofacteur sécrété également par le pancréas, dénommé colipase.

Absorption des lipides Les acides biliaires jouent également un rôle majeur dans l'absorption des lipides hydrophobes au niveau de l'intestin grêle. Ils permettent la solubilisation des produits de 58

digestion des lipides sous forme de micelles et facilitent leur transport par diffusion passive à travers la bordure en brosse entérocytaire. Les sels biliaires sont libérés dans la lumière intestinale et peuvent soit participer à la formation de nouvelles micelles soit être absorbés dans l'iléon pour subir un recyclage entéro-hépatique. Dans l'entérocyte, les acides gras libres et les monoglycérides absorbés sont réestérifiés en triglycérides dans le réticulum endoplasmique par l'acyl-CoA synthétase. Le cholestérol est, quant à lui, absorbé par un transporteur spécifique, NPC1-L1, situé au niveau de la bordure en brosse des entérocytes. Le cholestérol libre est de nouveau estérifié dans l'entérocyte par l'acyl-cholestérol acyltransférase (ACAT2). Le transporteur NPC1-L1 du cholestérol est la cible pharmacologique de l'ézétimibe, médicament hypocholestérolémiant par inhibition de l'absorption intestinale du cholestérol. Les triglycérides et les esters cholestérol stockés dans l'entérocyte sont ensuite incorporés dans les chylomicrons sécrétés dans la circulation lymphatique mésentérique, qui rejoindront la circulation générale par le canal thoracique (cf. infra). Les triglycérides à chaîne moyenne, beaucoup plus hydrosolubles que les autres triglycérides, n'ont besoin des acides biliaires pour diffuser à travers la membrane entérocytaire. Ils ne sont pas ré-estérifiés en triglycérides, n'entrent pas dans la composition des chylomicrons et quittent l'entérocyte par le système porte. Les triglycérides à chaîne moyenne peuvent ainsi être absorbés et utilisés par l'organisme même en cas de malabsorption des lipides par carence en sels biliaires ou par défaut génétique de synthèse des chylomicrons (hypobêtalipoprotéinémies).

Transport et métabolisme des lipides : rôle des lipoprotéines Composition générale des lipoprotéines Les lipides plasmatiques (cholestérol, triglycérides et phospholipides) sont transportés sous forme soluble dans le plasma par des complexes macromoléculaires sphériques, les lipoprotéines. Les lipoprotéines sont constituées : • d'un noyau hydrophobe contenant du cholestérol estérifié et des triglycérides ; • d'une monocouche périphérique faite de l'assemblage de phospholipides, de cholestérol libre (non estérifié) et de protéines appelées apolipoprotéines.

4. Métabolisme des lipides et des lipoprotéines

Classification des lipoprotéines plasmatiques Les lipoprotéines sont en général classées en fonction de leur densité avec, par ordre de densité croissante : les chylomicrons, les VLDL (Very Low Density Lipoproteins, lipoprotéines de très basse densité), les IDL (Intermediary Density Lipoproteins, lipoprotéines de densité intermédiaire), les LDL (Low Density Lipoproteins, lipoprotéines de basse densité) et les HDL (High Density Lipoproteins, lipoprotéines de haute densité). Elles se différencient par leur composition en lipides et en protéines (tableau 4.1) : les VLDL et les chylomicrons sont riches en triglycérides, tandis que les LDL et les HDL sont composés majoritairement de cholestérol.

elle correspond au métabolisme des HDL qui assurent le retour du cholestérol des tissus extra-hépatiques vers le foie. Le métabolisme des lipoprotéines est un mécanisme dynamique avec un remodelage constant des lipoprotéines, comprenant des échanges de lipides et d'apolipoprotéines entre les différentes classes de lipoprotéines.

Métabolismes des lipoprotéines riches en triglycérides Synthèse des chylomicrons et VLDL

Métabolisme des lipoprotéines

Les chylomicrons synthétisés dans les entérocytes transportent les triglycérides d'origine exogène apportés par l'alimentation, tandis que les VLDL synthétisées dans le foie transportent les triglycérides d'origine hépatique (endogène). Les mécanismes d'assemblage et de sécrétion des chylomicrons et des VLDL résultent d'un procédé complexe qui aboutit à la lipidation progressive d'une molécule d'ApoB sous l'action d'une enzyme, la MTP (Microsomal Transfer Protein). Chaque lipoprotéine comprend une seule molécule d'ApoB, synthétisée soit sous forme d'ApoB100 dans le foie pour les VLDL soit sous forme d'ApoB48 dans l'intestin pour les chylomicrons. Le gène APOB code un ARN messager (ARNm) identique dans le foie et l'intestin mais, dans les entérocytes, cet ARNm subit une modification posttranscriptionnelle qui conduit à la synthèse d'une protéine tronquée ne contenant que 48 % de la séquence totale, dénommée ApoB48.

Voies du métabolisme des lipoprotéines

Catabolisme intravasculaire des lipoprotéines riches en triglycérides

Apolipoprotéines Les apolipoprotéines assurent trois principales fonctions essentielles au métabolisme des lipoprotéines. Ce sont tout d'abord des protéines de structure avec, par exemple, l'ApoB100 qui est la protéine de structure des VLDL, IDL et LDL, ou l'ApoAI, celle des HDL. Elles exercent également des fonctions d'effecteur enzymatique (activateur ou inhibiteur), de reconnaissance de récepteurs membranaires spécifiques, particulièrement l'ApoB et l'ApoE, et de régulation des protéines de transfert lipidique (CETP) (tableau 4.2).

Le métabolisme des lipoprotéines comporte trois voies principales (figure 4.1) : • les deux premières correspondent au métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides, chylomicrons et VLDL. On distingue : – la voie exogène, qui correspond au métabolisme des chylomicrons, aboutissant à la formation de résidus de chylomicrons, ou remnants, appauvris en triglycérides, qui seront captés par le foie ; – la voie endogène, qui correspond au métabolisme des VLDL, conduisant à la production de LDL qui seront captées par le foie ou les tissus périphériques ; • la troisième voie est la voie de retour du cholestérol, appelée également «transport inverse du cholestérol» :

Généralités Une fois sécrétés, les chylomicrons et les VLDL circulants vont subir toute une série de transformations intravasculaires grâce à l'activité de différentes enzymes, principalement des lipases, et à des processus de transfert de lipides et d'apolipoprotéines. L'enzyme clé du catabolisme intravasculaire des lipoprotéines riches en triglycérides est la lipoprotéine lipase (LPL). Cette enzyme est sécrétée par les tissus extra-hépatiques, en particulier les cellules adipeuses et musculaires, et est liée à la surface des cellules capillaires endothéliales. Elle hydrolyse les triglycérides des chylomicrons et des VLDL en acides gras libres et glycérol. Les acides gras libérés sont soit stockés par le tissu adipeux, soit utilisés par les tissus 59

60

30–80

25–35

18–25

5–12

VLDL

IDL

LDL

HDL

* En ultracentrifugation. ** En électrophorèse. (D'après Charrière S, 2007.)

75–1 200

Diamètre (nm)

Chylomicrons

Lipoprotéines

1,06–1,21

1,02–1,06

1–1,02

0,95–1

< 0,95

Densité* Cholestérol

α

β

Broad-β

Pré-β

23 %

51 %

36 %

18 %

Pas de migration 4 %

Mobilité**

Tableau 4.1. Caractéristiques des lipoprotéines plasmatiques.

7%

5%

30 %

60 %

90 %

Triglycérides

25 %

22 %

20 %

14 %

4%

Phospholipides

Composition (% masse totale)

45 %

22 %

14 %

8%

2%

Protéines

ApoAI, AII, AIV, CI, CIII, E

ApoB100

ApoB100, E

ApoB100, CI, CII, CIII, E

ApoB48, CI, CII, CIII, E

Principales apolipoprotéines

I. Fondamentaux en nutrition humaine

4. Métabolisme des lipides et des lipoprotéines Tableau 4.2. Caractéristiques des principales apolipoprotéines. Apolipoprotéine

Site de synthèse

Concentrations plasmatiques (g/l)

Fonctions principales

ApoAI

Foie, intestin

1,20

Protéine de structure des HDL Activateur de la LCAT Ligand de ABCA1 et SRBI

ApoAII

Foie, intestin

0,40

Protéine de structure des HDL Activation de la LH

ApoAIV

Foie, intestin

0,15

Activateur de la LCAT

ApoAV

Foie

0,15.10−3

Activateur de la LPL

ApoB100

Foie

0,90

Protéine de structure des VLDL et LDL Ligand du récepteur R-LDL

ApoB48

Intestin

–

Protéine de structure des chylomicrons

ApoCI

Foie

0,05

Activateur de la LCAT Inhibiteur de la CETP

ApoCII

Foie

0,04

Activateur de la LPL

ApoCIII

Foie

0,12

Inhibiteur de la LPL

ApoE

Foie

0,05

Ligand des récepteurs des R-LDL et LRP

(D'après Charrière S, 2007.)

périphériques comme source d'énergie, soit réutilisés pour la synthèse hépatique des VLDL. La LPL possède plusieurs cofacteurs : l'ApoCII et l'ApoAV sont des activateurs de la LPL, alors que l'ApoCIII est un cofacteur inhibiteur. Ainsi, dans les hyperchylomicronémies (dyslipidémies de type I ou de type V), caractérisées par une hypertriglycéridémie majeure (triglycérides > 10 g/l) on retrouve des défi-

Intestin

Remnants de Chylomicrons

Chylomicrons

Catabolisme des chylomicrons

1

LPL APOE

Cellules périphériques

LRP

LPL IDL

VLDL Foie

LH

2 LDL

cits en activité LPL liés à des mutations du gène LPL ou, plus rarement, des gènes APOC2 ou APOA5. Lors de la lipolyse, les chylomicrons et les VLDL vont s'enrichir en cholestérol estérifié sous l'action de la CETP (Cholesteryl Ester Transfer Protein), qui permet également l'échange de triglycérides contre des esters de cholestérol provenant des HDL, et en phospholipides sous l'action de la PLTP (Phospholipid Transfer Protein). Ils acquièrent également de nouvelles apolipoprotéines (ApoE, ApoC) par échange avec les HDL (figure 4.2).

R-LDL

APOB 3 HDL

Figure 4.1 Les trois voies du métabolisme des lipoprotéines. 1. Voie exogène (métabolisme des chylomicrons). 2. Voie endogène (métabolisme des VLDL conduisant au LDL). 3. Voie de retour du cholestérol (métabolisme des HDL).

Les chylomicrons sont synthétisés par l'intestin et libérés dans la circulation lymphatique mésentérique après un repas riche en graisse. Ils ont une durée de vie très courte, de l'ordre de quelques minutes. Les chylomicrons natifs sont constitués majoritairement de triglycérides, de l'ApoB48, l'ApoAI et l'ApoAIV. Ils acquièrent ensuite l'ApoE et les ApoC provenant des HDL dans la circulation. La LPL hydrolyse les triglycérides générant des chylomicrons appauvris en triglycérides, ou remnants. Les remnants de chylomicrons sont captés par le foie grâce à la liaison de l'ApoE à des récepteurs spécifiques, le LRP (LDL Receptor-Related Protein) essentiellement et le R-LDL (récepteur aux LDL ou récepteur ApoB/E), l'ApoB48 ne possédant pas de domaine de liaison au R-LDL (figure 4.1). 61

I. Fondamentaux en nutrition humaine TG

HDL

CETP

VLDL / Chylomicron

Cholestérol estérifié

Apo C, E

Figure 4.2 Échanges de lipides et d'apolipoprotéines entre HDL et lipoprotéines riches en triglycérides.

Catabolisme des VLDL Les VLDL nouvellement synthétisées par le foie contiennent des triglycérides, du cholestérol, de l'ApoB100, de l'ApoE et de faibles quantités d'ApoC. Elles vont progressivement acquérir à partir des HDL des ApoC et de l'ApoE mais aussi des esters de cholestérol, échangés contre des triglycérides, sous l'action de la CETP. Les VLDL sont transformées en IDL sous l'action de la LPL. Les IDL sont ensuite : • soit captées par le foie grâce à la liaison de l'ApoE aux LRP ou au récepteur ApoB/E ; • soit transformées en LDL sous l'action de la lipase hépatique (figure 4.1). Pendant la conversion des IDL en LDL, la majorité de l'ApoE et de l'ApoC vient s'associer aux HDL. Les LDL constituent le produit final de la lipolyse des VLDL et contiennent majoritairement l'ApoB100 et du cholestérol.

Dans certaines conditions physiopathologiques, les LDL peuvent être oxydées et captées par les récepteurs scavengers des macrophages et participer à la formation des plaques d'athérome. Les LDL sont ainsi des lipoprotéines athérogènes et le LDL-cholestérol est appelé communément le «mauvais cholestérol». Un nouveau gène a été découvert ces dernières années, impliqué dans la régulation du R-LDL : le gène PCSK9 (Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin type 9). Il favorise la dégradation lysosomiale des R-LDL dans les hépatocytes et inhibe son recyclage. Des mutations augmentant l'activité de ce gène (mutation «gain de fonction») ont été identifiées et constituent une nouvelle étiologie d'hypercholestérolémies familiales monogéniques, à côté des classiques mutations du R-LDL et de l'ApoB (cf. chapitre 16). Par ailleurs, des inhibiteurs pharmacologiques de la protéine PCSK9 sont en cours de développement dans le traitement des hypercholestérolémies.

Voie de retour du cholestérol : métabolisme des HDL La voie de retour du cholestérol, nommée également «transport inverse du cholestérol», correspond au transport par les HDL du cholestérol des tissus extra-hépatiques vers le foie, où il est soit recyclé, soit éliminé par la bile. Par son rôle d'épuration du cholestérol, la voie de retour du cholestérol exerce un effet potentiellement antiathérogène et le HDL-cholestérol est ainsi appelé le «bon cholestérol». Les HDL sont une classe de lipoprotéines hétérogènes avec deux composantes majoritaires, les HDL2 et les HDL3, avec des phénomènes de remodelage par interconversions permanentes.

Devenir des LDL Les LDL permettent d'apporter aux cellules le cholestérol nécessaire aux synthèses des membranes cellulaires, des hormones stéroïdes, ainsi que des VLDL et composés biliaires au niveau du foie. Après liaison de l'ApoB100 au R-LDL des cellules périphériques ou du foie (70 %), les LDL sont internalisées et hydrolysées par les enzymes lysosomiales. La libération de cholestérol dans la cellule s'accompagne d'une série de régulations (figure 4.3) : • diminution de la synthèse et du nombre de R-LDL disponible à la surface cellulaire ; • activation de l'ACAT (acyl-CoA-cholestérol acyltransférase) qui permet le stockage du cholestérol sous forme estérifiée dans la cellule ; • inhibition de l'HMG-CoA réductase, enzyme clé de la biosynthèse du cholestérol. 62

LDL apoB100 LDL

R-LDL

Endocytose

Recyclage

Synthèse R-LDL

LDL

–

HMG CoA réductase (biosynthèse du cholestérol)

Cholestérol libre

+

ACAT (Stockage Estérification du cholestérol)

Hydrolyse Lysosomiale

Figure 4.3 Capture des LDL et régulation cellulaire du métabolisme du cholestérol. CE, cholestérol estérifié ; TG, triglycérides.

4. Métabolisme des lipides et des lipoprotéines

Le transport du cholestérol des tissus extrahépatiques vers le foie nécessite plusieurs étapes successives (figure 4.4) : • la prise en charge du cholestérol libre des cellules par des accepteurs spécifiques (efflux cellulaire de cholestérol) ; • l'estérification du cholestérol libre par la LCAT ; • le transfert du cholestérol des HDL aux lipoprotéines contenant de l'ApoB par la CETP et le remodelage des HDL par la lipase hépatique ; • le captage sélectif par des récepteurs spécifiques au niveau du foie du cholestérol des HDL.

transférase), enzyme circulante synthétisée par le foie et activée par l'ApoAI, donnant naissance à des particules sphériques de plus grande taille, les HDL3. Les HDL3 peuvent à leur tour s'enrichir en cholestérol libre qui sera estérifié par la LCAT pour former des HDL2 de plus grand diamètre.

Remodelage des HDL La CETP (Cholesterol Ester Transfert Protein) va permettre le transfert du cholestérol estérifié des HDL2 aux particules contenant de l'ApoB (VLDL essentiellement), accompagné d'un échange en sens inverse de triglycérides. Les HDL2 ainsi appauvries en cholestérol et enrichies en triglycérides sont ensuite retransformées en HDL3 de plus petite taille sous l'action de la lipase hépatique, avec régénération de pré-bêta-HDL.

Efflux cellulaire de cholestérol Les HDL naissantes (ou pré-bêta-HDL) se présentent sous une forme discoïdale, constituées essentiellement d'ApoAI, de phospholipides. Elles sont synthétisées par le foie et l'intestin ou peuvent provenir du recyclage des HDL grâce au phénomène d'interconversion entre HDL2 et HDL3 (figure  4.4). L'efflux cellulaire de cholestérol fait essentiellement intervenir un mécanisme de transport actif grâce au transporteur ABCA1, qui appartient à la superfamille des transporteurs à cassette utilisant l'ATP (ABC, ATP Binding Cassette).

Captation du cholestérol des HDL par les hépatocytes La captation sélective du cholestérol estérifié des HDL fait intervenir les récepteurs SRB1 après interaction avec l'ApoAI présente à la surface des HDL. Le cholestérol capté par le foie sera soit recyclé soit excrété par voie biliaire. Les HDL exercent également de multiples fonctions pariétales et intravasculaires qui ont des effets antiathérogènes et/ou antithrombotiques.

Estérification du cholestérol libre par la LCAT Le cholestérol libre pris en charge par les pré-bêta-HDL va être estérifié par la LCAT (lécithine-cholestérol acyl-

préB HDL

HDL2

HDL3

LCAT

LCAT CE

CE

apoA1

SRB1

ABCA1

LH

CETP CE TG

TG

Cellule périphérique

HDL2

VLDL

Hépatocyte

Figure 4.4 Métabolisme des HDL.

63

I. Fondamentaux en nutrition humaine

L'essentiel à retenir

– les chylomicrons, synthétisés par les entérocytes, qui assurent le transport les triglycérides d'origine alimentaire ou endogène ; – les VLDL, qui transportent les triglycérides synthétisés par le foie ou endogènes ; la lipolyse intravasculaire des chylomicrons et des VLDL aboutit à la formation de remnants et des LDL ; – les LDL, qui transportent le cholestérol vers les cellules périphériques ; les LDL sont internalisées grâce à la reconnaissance de l'ApoB100 par le récepteur aux LDL ; les LDL constituent la fraction la plus athérogène des lipoprotéines ; – les HDL, qui captent le cholestérol au niveau des cellules périphériques et permettent son retour au niveau du foie ; elles ont des propriétés antiathérogènes. ■ La connaissance du métabolisme des lipoprotéines permet de comprendre la physiopathologie des dyslipidémies primitives ou secondaires et les cibles des traitements hypolipémiants.

Les lipides alimentaires, composés majoritairement de triglycérides, sont digérés dans le tube digestif grâce à des lipases, principalement pancréatiques, et vont être absorbés au niveau de l'intestin grêle sous forme de monoglycérides et d'acides gras libres, solubilisés par des micelles de sels biliaires. Le cholestérol est absorbé grâce à un transporteur entérocytaire spécifique. ■ Le transport plasmatique des triglycérides, substrat énergétique, et du cholestérol, constituant indispensable à la physiologie des membranes cellulaires et à la synthèse des stéroïdes, est assuré par les lipoprotéines circulantes. Les apolipoprotéines constituent les protéines de structure des lipoprotéines mais sont également des cofacteurs enzymatiques et des ligands de récepteurs spécifiques. Les lipoprotéines se distinguent par leur composition en lipides et apolipoprotéines. ■ Il existe essentiellement quatre types de lipoprotéines : ■

ENTRAÎNEMENT 4 QCM QCM 1 Concernant les lipides alimentaires, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Ils sont composés principalement de cholestérol. B Ils sont digérés essentiellement par la lipase pancréatique. C Ils sont absorbés par l'intestin sous forme de lipoprotéines. D Les triglycérides alimentaires sont directement intégrés dans les chylomicrons. E Le cholestérol est absorbé par diffusion passive à partir des micelles de sels biliaires. QCM 2 Quelles lipoprotéines suivantes contiennent majoritairement des triglycérides ? A Les LDL. B Les VLDL. C Les chylomicrons. D Les HDL. E Les micelles. QCM 3 Parmi les lipoprotéines suivantes, lesquelles contiennent de l'apolipoprotéine B100 ? A IDL. B Chylomicrons. C VLDL. 64

D HDL. E LDL. QCM 4 Quel(s) est (sont) le(s) rôle(s) des apolipoprotéines ? A Protéine de transport. B Protéine de structure des lipoprotéines. C Effecteur d'enzymes. D Biosynthèse des hormones stéroïdes. E Ligands de récepteurs nucléaires. QCM 5 Concernant l'apolipoprotéine A1, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle peut lier le récepteur LRP. B Elle est une protéine de structure des HDL. C Elle active la LPL. D Elle active la LCAT. E Elle peut lier le récepteur ABCA1. QCM 6 Quelles sont les apolipoprotéines capables de lier le récepteur aux LDL ? A L'apoliprotéine E. B L'apolipoprotéine B48. C L'apoliprotéine A1.

4. Métabolisme des lipides et des lipoprotéines

D L'apolipoprotéine C2. E L'apolipoprotéine B100.

D La lipoprotéine lipase. E La CETP.

QCM 7 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Les chylomicrons assurent le transport des triglycérides d'origine endogène. B Les LDL constituent le produit final du catabolisme des VLDL. C Les HDL assurent le transport du cholestérol du foie vers les cellules périphériques. D Les LDL sont des lipoprotéines athérogènes. E les VLDL sont synthétisées par le foie.

QCM 9 Concernant les IDL, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elles sont synthétisés par le foie. B Elles proviennent de la dégradation des chylomicrons. C Elles donnent naissance aux LDL. D Elles peuvent être captés par le foie. E Elles contiennent de l'ApoE.

QCM 8 Quelle est la principale enzyme impliquée dans le catabolisme des VLDL et des chylomicrons ? A La lipase hépatique. B La LCAT. C La lipase pancréatique.

Bibliographie Cariou B, Le May C, Costet P. Clinical aspects of PCSK9. Atherosclerosis 2011 ; 216 : 258–65. Charrière S, Moulin P. Structure, classification et métabolisme des lipoprotéines. In : Cano N, Barnoud D, Schneider S, Vasson M-P, Hasselmann M, Leverve X. Traité de nutrition artificielle de l'adulte. 3e édition. Paris : Springer ; 2007. p. 103–14. Gautier T, Masson D, Lagrost L. Métabolisme des lipides et des lipoprotéines chez l'homme. EMC. (Elsevier Masson SAS, Paris), Endocrinologie-Nutrition. 10-368-A-10, 2010 . Hassing HC, Surendran RP, Mooij HL, Stroes ES, Nieuwdorp M, DallingaThie GM. Pathophysiology of hypertriglyceridemia. Biochim Biophys Acta 2012 ; 1821 : 826–32. Lagrost L. Regulation of cholesteryl ester transfer protein (CETP) activity : review of in vitro and in vivo studies. Biochim Biophys Acta 1994 ; 1215 : 209–36.

QCM 10 Parmi les enzymes suivantes, lesquelles interviennent dans le métabolisme des HDL ? A La lipase hépatique. B La LCAT. C La lipoprotéine lipase. D L'ACAT. E La CETP.

Lecleire S. Digestion et absorption des nutriments. Cahier de Nutrition et Diététique 2008 ; 43 : 45–50. Marduel M, Carrié A, Sassolas A, Devillers M, Carreau V, et al. Molecular spectrum of autosomal dominant hypercholesterolemia in France. Hum Mutat 2010 ; 31 : E1811–24. Peretti N, Sassolas A, Roy CC, Deslandres C, Charcosset M, et  al. Guidelines for the diagnosis and management of chylomicron retention disease based on a review of the literature and the experience of two centers. Orphanet J Rare Dis 2010 ; 5 : 24. Rye KA, Bursill CA, Lambert G, Tabet F, Barter PJ. The metabolism and anti-atherogenic properties of HDL. J Lipid Res 2009 ; 50 : S195–200. Wang LJ, Song BL. Niemann-Pick C1-Like 1 and cholesterol uptake. Biochim Biophys Acta 2012 ; 1821: 964–72.

65

This page intentionally left blank

5

Chapitre

Métabolisme des protéines et des acides aminés

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Généralités

68

Synthèse protéique

70

Dégradation irréversible des acides aminés (ou catabolisme oxydatif des acides aminés)

70

Protéolyse (ou catabolisme protéique)

71

Apports en acides aminés exogènes

72

Synthèse des acides aminés non essentiels

73

Moyens d'exploration du métabolisme protéique in vivo

74

Régulation du métabolisme des protéines

75

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs

Tableau 5.1. Acides aminés essentiels et non essentiels. Acides aminés essentiels

Connaissances de la PAES : ■ Connaître les mécanismes de la synthèse protéique à partir de l'ADN. Objectifs L2-L3 : ■ Comprendre les différentes composantes du métabolisme protéique et ses finalités. ■ Connaître les moyens d'exploration de ce métabolisme. ■ Connaître les éléments de régulation métabolique positive et négative.

Leucine Isoleucine Phénylalanine Tryptophane Thréonine Lysine Valine Méthionine Histidine

Généralités Structure des protéines Une protéine est une molécule comportant de l'azote et composée d'une séquence d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. Les différents acides aminés sont au nombre de vingt (cf. infra, tableau  5.1). La séquence en acides aminés détermine la structure primaire de la protéine ; la configuration de la chaîne peptidique dans l'espace détermine les structures secondaires et tertiaires ; l'association de plusieurs chaînes peptidiques détermine la structure quaternaire. Par convention, une protéine comportant moins de cinquante acides aminés est dénommée peptide. La taille d'une protéine est extrêmement variable, de quelques centaines à plusieurs millions de kilodaltons (kDa). Elles ont de très nombreuses fonctions : protéines de structure (collagène, etc.), protéines contractiles (myosine, etc.), protéines de transport (albumine, etc.), protéines immunitaires (immunoglobulines), protéines enzymatiques, hormones, récepteurs, etc. Malgré ces structures et fonctions très variables, toutes les protéines ont en commun une propriété, celle de leur renouvellement permanent.

Paramètres cinétiques du métabolisme protéique Les principales voies de production et d'utilisation des acides aminés et des protéines sont schématisées sur la figure  5.1 (les chiffres indiqués à titre indicatif correspondent approximativement aux valeurs observées chez l'adulte en bonne santé) : 68

Synthèse de novo (endogène)

Alanine Glutamine Glutamate Aspartate Asparagine Cystéine Proline Glycine Arginine Tyrosine Sérine

Apports (80 g/j) (300 g/j) Synthèse AA LIBRES (70 g)

Fonctions spécifiques transformation

Acides aminés non essentiels

Catabolisme (300 g/j)

PROTÉINES (10 kg)

Oxydation (80 g/j)

Urée NH4

CO2

Figure 5.1 Schéma général du métabolisme protéique chez l'homme.

• synthèse protéique

: elle se fait à partir d'un pool (compartiment) d'acides aminés libres de très petite taille, environ 70 g (soit moins de 1 % des acides aminés de l'organisme), lui-même compartimenté en deux pools, extracellulaire et intracellulaire, ce dernier représentant environ 95 % des acides aminés libres et étant le véritable précurseur de la synthèse ; • protéolyse (ou dégradation protéique), libérant des acides aminés dans le pool. Ces deux phénomènes de synthèse protéique et de protéolyse sont simultanés et constituent le renouvellement protéique. L'équilibre entre synthèse et protéolyse est responsable de la conservation de la masse protéique. Une synthèse supérieure à la protéolyse résulte en un gain protéique net (ou accrétion protéique), improprement appelé anabolisme protéique. A contrario, une protéolyse supérieure à la synthèse résultera en une diminution de la masse protéique.

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés

La dégradation irréversible des acides aminés correspond à l'oxydation de ces derniers et résulte en une production d'azote et de CO2. Les apports protéiques doivent compenser les pertes d'acides aminés, la différence entre apports et pertes constituant le bilan protéique (ou bilan azoté) et correspondant également à la différence entre synthèse et protéolyse protéique — à condition que la taille du pool d'acides aminés libres ne varie pas, ce qui est le cas la plupart du temps.

Selon l'âge Le renouvellement protéique est beaucoup plus rapide chez le nouveau-né (10 à 15 g/kg par jour) ; la synthèse est supérieure à la protéolyse, ce qui résulte en un gain protéique de 1 à 1,5 g de protéine/kg par jour (correspondant à un gain pondéral de 20 à 30 g par jour composé de 12 % de protéines). Chez le sujet âgé, le renouvellement protéique semble ralenti mais est habituellement normal si on prend en compte la réduction de la masse maigre. Selon l'état nutritionnel

Renouvellement des protéines Il existe plusieurs centaines de milliers de protéines, différentes dans leurs structures et leurs fonctions chez les mammifères. Ces protéines participent de façon très variable au renouvellement protéique global en fonction de : • l'importance quantitative de la protéine considérée : à ce titre, les organes les plus importants sont le muscle, l'intestin, le foie et la peau ; • la rapidité du renouvellement de chaque protéine considérée individuellement : cette rapidité est très variable. Finalement, si on intègre ces deux facteurs, le renouvellement des protéines musculaires représente environ 20 % du renouvellement protéique total, celui du foie environ 10 % — la masse hépatique est très inférieure à la masse musculaire mais les protéines y sont renouvelées beaucoup plus rapidement —, les protéines de la peau et du tube digestif constituant les deux autres participants importants (environ 15 % chacun). Ces pourcentages indicatifs varient en fonction de l'âge. D'un point de vue nutritionnel, il est habituel de considérer l'ensemble du métabolisme protéique selon ce schéma général dont le caractère très global doit être gardé en mémoire. Les valeurs de renouvellement indiquées sur le schéma correspondent à celles observées chez un adulte de 70 kg en bon état nutritionnel. Il est habituel d'exprimer la synthèse protéique et la protéolyse par kilogramme de poids corporel, ce qui correspond à environ 4 g de protéine synthétisée et dégradée par kilogramme de poids et par jour. En l'absence de croissance, la masse protéique reste stable et la synthèse est donc égale à la protéolyse sur une période de 24 heures.

Variations du renouvellement protéique Ces variations sont importantes selon l'état physiologique ou pathologique :

Le renouvellement protéique diminue au cours du jeûne, la protéolyse restant supérieure à la synthèse protéique, ce qui induit un bilan protéique négatif. Selon l'état pathologique En règle générale, les situations dites cataboliques, comme un syndrome inflammatoire, un traumatisme ou un sepsis, entraînent une augmentation importante du renouvellement protéique, qui peut être multiplié par trois à quatre. La protéolyse étant cependant supérieure à la synthèse protéique, il en résulte des pertes protéiques massives avec réduction de la masse protéique musculaire. Au total, ces trois situations soulignent la possible dissociation entre un gain protéique d'une part (résultat entre synthèse et catabolisme) et une synthèse protéique d'autre part : une synthèse protéique élevée (comme chez le  patient brûlé ou traumatisé) n'est pas forcément associée à un gain protéique (en raison d'une protéolyse accrue). Enfin, les différentes variations constatées au niveau du métabolisme protéique du corps entier ne portent pas de façon similaire sur le métabolisme des différents compartiments protéiques. Ainsi, au cours des situations cataboliques, l'accélération du renouvellement protéique hépatique participe de façon majoritaire à l'accélération du renouvellement protéique global (synthèse de protéines inflammatoires), le muscle devenant un organe majoritairement producteur d'acides aminés (stimulation de la protéolyse musculaire).

Quelle est la finalité du renouvellement protéique ? L'existence d'un renouvellement protéique relativement rapide permet une meilleure adaptation aux différentes circonstances nutritionnelles et physiopathologiques. Il permet également l'élimination de protéines vieillies ne pouvant plus remplir leurs fonctions physiologiques de 69

I. Fondamentaux en nutrition humaine

façon satisfaisante. Enfin, son rôle dans la reconnaissance immunitaire par la génération de peptides est important. Par rapport à la figure du schéma général, nous considérerons le pool d'acides aminés libres comme élément central du métabolisme protéique et envisagerons successivement les voies d'utilisation des acides aminés et les voies de production de ces acides aminés. Le métabolisme de chaque acide aminé ne sera pas considéré individuellement — bien que quelques exemples soient donnés — mais en relation avec le métabolisme protéique vu sous un angle nutritionnel.

Synthèse protéique Les acides aminés libres circulants pénètrent d'abord à l'intérieur des cellules à l'aide de transporteurs. Compte tenu de la non-spécificité de la plupart de ces transporteurs, il peut exister des phénomènes de compétition entre les différents acides aminés en cas de déséquilibre majeur entre les concentrations des acides aminés dépendant d'un même transporteur. Les acides aminés remplissent également une fonction de signalisation vis-à-vis de certains phénomènes cellulaires. Ainsi, la leucine a la capacité de stimuler dans le muscle la phosphorylation de certaines protéines impliquées dans l'initiation de la traduction cellulaire (synthèse protéique). Globalement deux points essentiels sont à souligner concernant la synthèse protéique : • l'absence ou la faible disponibilité d'un seul acide aminé suffit à ralentir, voire à bloquer l'ensemble des synthèses protéiques (concept d'acide aminé limitant la synthèse) ; • la synthèse protéique consomme une quantité importante d'énergie : d'après la stœchiométrie des différentes réactions, le coût énergétique de la synthèse protéique est de l'ordre de 0,85 kcal/g de protéine synthétisée ; ceci représente un coût minimum, les estimations obtenues in vivo chez l'homme étant de 1 kcal/g de protéine synthétisée.

Désamination L'étape initiale de l'oxydation de la plupart des acides aminés est le transfert réversible du groupement alphaaminé sur l'alpha-cétoglutarate, produisant l'acide alphacétonique (cétoacide) correspondant selon la réaction indiquée ci-dessous : Aa-NH2+Alpha-cétoglutarate → Cétoacide + Glutamate Le groupe aminé maintenant porté par le glutamate sera ultérieurement redistribué vers d'autres acides aminés.

Élimination de l'azote Le glutamate formé est converti en glutamine (par la glutamine synthétase) qui permet le transfert de l'ammoniac (toxique sous sa forme libre) sous une forme neutre entre les différents organes et en particulier vers le foie. D'autres acides aminés, tels que l'alanine, participent également à ce transfert. Dans le foie, la glutamine redonne du glutamate et de l'ammoniac, et c'est le cycle de l'urée qui permet l'élimination de l'excès d'ammoniac sous une forme neutre, hydrosoluble et concentrée (l'urée comprenant deux atomes d'azote par molécule). Les deux atomes d'azote qui seront éliminés viennent pour l'un de l'ammoniac dérivé de la glutamine, activé sous forme de carbamoyl-phosphate, et, pour l'autre, de l'aspartate, lui-même issu de la transamination de l'oxaloacétate par le glutamate (figure 5.2). L'urée, produit terminal du métabolisme protéique, peut diffuser en partie dans l'intestin où elle est dégradée par des uréases bactériennes produisant de l'ammoniac qui peut

NH3 + CO2 2 ATP Citrulline CarbomoylPhosphate

L-Ornithine

Dégradation irréversible des acides aminés

Cycle de l’urée

Aspartate + ATP

Arginosuccinate

O

Urée

H2N

C

NH2

Fumarate

Dénommé aussi catabolisme oxydatif des acides aminés, la dégradation irréversible des acides aminés ne doit pas être confondue avec la protéolyse. 70

Arginine

Figure 5.2 Cycle de l'urée.

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés

être réabsorbé et revenir au foie. Ce mécanisme de «sauvetage» de l'azote pourrait jouer un rôle non négligeable dans l'épargne protéique relative au cours du jeûne prolongé. La régulation du cycle se fait au niveau de la synthèse du carbamoyl-phosphate et des concentrations des différents intermédiaires du cycle de l'urée. Ce cycle est consommateur d'énergie. La voie préférentielle d'élimination de l'azote en excès est le cycle de l'urée, mais l'azote peut également être éliminé par le rein sous forme d'ammoniac, qui représente environ 20 % de l'azote urinaire total. Cette proportion augmente dans les circonstances cataboliques, le jeûne, l'acidose et les insuffisances hépatiques.

Destinée des radicaux carbonés des acides aminés Cette destinée varie selon l'acide aminé et également selon les organes, la plupart des acides aminés (à l'exception des acides aminés branchés) ayant une dégradation oxydative essentiellement hépatique. Schématiquement, le radical carboné (cétoacide) peut avoir deux destinées : • il peut être réaminé, soit en un acide aminé identique soit en un autre acide aminé après modification, conduisant alors à la synthèse d'acides aminés non essentiels ; • il peut être irréversiblement détruit et fournir de l'énergie directement ou indirectement, ses carbones étant incorporés dans d'autres substrats énergétiques, glucose ou corps cétoniques ; tous les acides aminés sont néoglucogéniques.

Acides aminés précurseurs de composés actifs Les acides aminés ou leurs radicaux carbonés peuvent être les précurseurs de composés biologiquement actifs. Ainsi, phénylalanine et tyrosine sont les précurseurs des hormones thyroïdiennes et des catécholamines ; l'histidine est un précurseur de l'histamine ; l'arginine est un précurseur du NO ; le glutamate un précurseur du GABA (neurotransmetteur) ; aspartate, glycine et glutamate sont des précurseurs des bases puriques et pyrimidiques. Ces voies de transformation sont quantitativement modestes en termes de «nutrition protéique» stricto sensu, mais essentielles quant à leurs fonctions physiologiques. Du point de vue du métabolisme protéique, la principale notion à considérer est celle de pertes irréversibles d'un acide aminé pour la synthèse protéique. En règle générale, jusqu'aux cétoacides, il est possible de «revenir» à un acide

aminé par ré-amination, l'acide aminé pouvant être réincorporé dans une protéine. En revanche, une fois les étapes d'oxydation irréversibles franchies — ces étapes étant plus ou moins proches de la désamination selon l'acide aminé considéré —, l'acide aminé est définitivement «perdu» pour le métabolisme protéique. À titre d'exemple, les deux premières réactions de dégradation de la leucine sont indiquées ci-dessous :

(1) Leucine + Alpha - cétoglutarate → Céto - isocaproate + Glutamate (réversible ) ←

(2) Céto - isocaproate → Isovaléryl CoA (irréversible ) + CO2 L'étape irréversible (2) est la décarboxylation en position 1 : tout retour vers l'acide aminé initial devient alors impossible. C'est au niveau de cette étape que s'exerce une régulation hormonale et nutritionnelle particulièrement fine.

Protéolyse La protéolyse, ou catabolisme protéique, constitue la principale source d'acides aminés pour l'organisme (75 % contre 25 % pour les apports). En règle générale, les protéines sont dégradées par des enzymes protéolytiques, les protéases (ou hydrolases) réparties en trois systèmes principaux.

Systèmes de protéolyse Système lysosomal Les enzymes concernées sont des protéases actives en milieu acide, les cathepsines, dénommées en fonction de l'acide aminé de leur site actif (cystine protéinase : cathepsines B, C, H, L, S ; aspartate protéinases : cathepsines D et E ; sérine protéinase : cathepsine G). Ces enzymes sont localisées essentiellement à l'intérieur des vésicules lysosomales qui incorporent par endocytose les protéines à dégrader. Elles agissent essentiellement sur les protéines intracellulaires à demi-vie longue, sur les membranes cellulaires et sur les protéines extracellulaires. L'endocytose peut également concerner un fragment d'organite voire un organite entier (macroautophagie). À l'intérieur de la vésicule, les cathepsines vont dégrader la protéine substrat en peptides et en acides aminés qui seront libérés dans le cytosol. Le type de cathepsine et, de façon générale, l'importance de la protéolyse lysosomale varie selon l'organe considéré : ce mode de dégradation est particulièrement important 71

I. Fondamentaux en nutrition humaine

dans les organes à renouvellement protéique rapide (foie). Il nécessite de l'énergie sous forme d'ATP pour maintenir le pH acide à l'intérieur des lysosomes.

Système calpaïne-calpastatine Les calpaïnes (au nombre de trois) sont des protéases cytosoliques dont l'activité est étroitement fonction de la concentration intracellulaire en calcium. Elles sont plus spécialisées dans la dégradation des protéines du cytosquelette. La calpastatine est un inhibiteur puissant des calpaïnes, l'activité protéolytique globale dépendant de l'équilibre entre calpaïnes et calpastatine.

Protéasome (système ATP-dépendant) Il s'agit d'un volumineux complexe enzymatique composé de nombreuses sous-unités, dont deux formes, le protéasome 20 S et le protéasome 26 S, ont été identifiées. Les substrats préférentiels de ce protéasome sont les protéines intracellulaires normales, qu'elles soient à demi-vie courte ou longue, mais aussi les protéines anormales. Un marquage préalable de la protéine à dégrader par l'ubiquitine est nécessaire avant l'action du protéasome 26 S. L'ubiquitine est un petit peptide de 76 acides aminés dont la séquence est extrêmement conservée chez les eucaryotes. Il se fixe sur les protéines à dégrader (par liaison covalente au niveau des résidus lysine de la protéine). Une fois la protéine polyubiquitinée, elle est reconnue par le protéasome qui la dégrade en acides aminés et en peptides courts, relâchant l'ubiquitine qui peut alors être réutilisée. L'ensemble de la réaction nécessite plusieurs enzymes, protéines porteuses et cofacteurs. Surtout, la réaction consomme de l'ATP à deux niveaux, d'une part au moment de l'ubiquitination, d'autre part au moment de l'intervention du protéasome. Cette voie ATP-dépendante représente probablement la majorité de la protéolyse au niveau musculaire. Elle est finement régulée par les circonstances nutritionnelles et hormonales.

Signaux de la protéolyse Une question fondamentale et encore non résolue est la suivante : comment les différents systèmes protéolytiques savent-ils quelle protéine dégrader et à quelle vitesse ? En l'absence de tels systèmes de reconnaissance, on pourrait imaginer une protéolyse continue incontrôlable et rapidement létale. Il est clair qu'il existe un mécanisme de ciblage des protéines permettant de désigner à tel ou tel système ce qui doit être dégradé ou non. Ce ciblage est fonction du poids moléculaire, du degré de glycosylation, du point iso72

électrique, mais des systèmes plus spécifiques commencent à être identifiés : • identité de l'acide aminé aminoterminal de la protéine : certains acides aminés aminoterminaux sont «stabilisants» (par exemple, méthionine, glycine) et portés par des protéines à demi-vie longue ; d'autres sont «déstabilisants» (lysine, aspartate, tryptophane) et portés par des protéines à demi-vie courte. L'acide aminé aminoterminal peut, au cours de la vie de la protéine, être modifié (asparagine transformée en aspartate) ou peut recevoir un acide aminé déstabilisant supplémentaire ou peut, au contraire, être protégé par une acétylation (la désacétylation exposant alors un acide aminé déstabilisant) ; • «séquences signal» : il a été mis en évidence de courtes séquences d'acides aminés dénommées selon la nomenclature des acides aminés avec une lettre (séquence KFERQ, ou PEST, le K correspondant à la glycine, le F à la phénylalanine, etc.). Ces motifs, inclus dans la séquence primaire de la protéine, deviendraient exposés au fur et à mesure du vieillissement de la protéine par modification des structures secondaires et tertiaires, l'apparition du motif étant alors le signal pour la dégradation de la protéine. Cependant, à l'heure actuelle, ces deux mécanismes ne concernent que quelques protéines et les signaux conduisant à la dégradation de la majorité des protéines restent mystérieux.

Conclusion La notion que la protéolyse consomme de l'énergie. En raison de la mutiplicité des systèmes protéolytiques et de la moins bonne connaissance de la stœchiométrie des différentes réactions, il est difficile d'estimer, comme pour la synthèse protéique, le coût énergétique de la protéolyse protéique. En tout état de cause, ce coût est probablement élevé. La protéolyse est tout autant que la synthèse protéique un phénomène très bien régulé par les conditions nutritionnelles et hormonales, même si cette régulation est actuellement mal connue.

Apports en acides aminés exogènes Les apports en acides aminés exogènes correspondent à l'apport alimentaire en protéines qui subissent après leur ingestion une dénaturation par l'acide chlorhydrique gastrique, une digestion enzymatique par la pepsine et surtout

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés

les enzymes pancréatiques (trypsine, chymotrypsine, élastase) et la carboxypeptidase, libérant ainsi des acides aminés et des dipeptides et tripeptides qui sont absorbés au niveau des villosités (cf. UE «Digestif»). Les apports représentent chez un adulte en pays développé de 1 g à 1,5 g de protéine/kg par jour (soit 70 g à 100 g). Seules quelques remarques permettant une meilleure compréhension du métabolisme protéique sont faites ici. La quantité d'acides aminés absorbée par le grêle est très supérieure aux apports, car elle comprend en plus les protéines «sécrétées» par le tube digestif sous forme d'enzymes, de mucus, de débris cellulaires, etc. Ces protéines «sécrétées» représentent environ 50 g et c'est donc un total quotidien de 150 g d'acides aminés qui vont arriver dans la veine porte. Le premier organe rencontré par les acides aminés absorbés est le foie. Seule une fraction des acides aminés absorbés passe dans la circulation générale, le reste étant transaminé, oxydé ou incorporé dans les synthèses protéiques hépatiques, c'est le phénomène d'extraction splanchnique. Il concerne 60 voire 80 % des acides aminés absorbés (à l'exception des acides aminés branchés, dont l'extraction est d'environ 20 %). Il permet à l'aminoacidémie de rester dans des limites raisonnables même au cours d'une charge protéique alimentaire importante. L'extraction splanchnique est affectée par l'âge et l'état nutritionnel. Enfin, il est intéressant de constater qu'à partir d'une protéine alimentaire de structure extrêmement complexe, l'organisme dégrade cette protéine en ses unités constitutives (les acides aminés), pour reconstruire ultérieurement une protéine tout aussi complexe qui peut être à peine différente structurellement (par exemple pour les protéines myofibrillaires) de la protéine ingérée. Ce phénomène de dégradation et de synthèse est rendu indispensable par la spécificité d'espèce des différentes protéines et va nécessiter une importante dépense énergétique.

Synthèse des acides aminés non essentiels La première étape de la dégradation des acides aminés est habituellement une désamination. Cette réaction est bidirectionnelle et un radical carboné (cétoacide ou « cétoanalogue ») peut récupérer une fonction amine pour resynthétiser un acide aminé. Seule la lysine et la

thréonine ne peuvent être resynthétisées à partir du radical carboné. Un acide aminé est dit essentiel lorsqu'il ne peut être synthétisé par l'organisme, ce qui implique qu'il doit être apporté par l'alimentation. La liste des acides aminés essentiels et non essentiels chez l'Homme est indiquée sur le tableau  5.1. Dans certaines circonstances, un acide aminé peut devenir conditionnellement essentiel en raison, par exemple, d'un besoin particulièrement élevé ou d'une immaturité des voies enzymatiques de synthèse de novo, comme chez le nouveau-né. La finalité des réactions de transamination est de redistribuer l'azote ingéré de façon adéquate entre les différents acides aminés nécessaires à la synthèse protéique. Cette redistribution d'azote a été bien démontrée par l'administration d'azote 15 qui, quelle que soit la forme sous laquelle il est administré (15N-glycine, par exemple), se retrouve rapidement sur l'ensemble des acides aminés libres de l'organisme. Ce phénomène peut être mis à profit au cours de l'insuffisance rénale, circonstance dans laquelle les apports d'azote doivent être limités pour éviter une augmentation trop importante de l'urée plasmatique mais doivent cependant être suffisants pour permettre une synthèse protéique correcte et un bon état nutritionnel. On peut alors remplacer l'apport en acides aminés essentiels par l'apport de leur cétoanalogues qui n'amènent pas d'azote mais vont toutefois pouvoir être ré-aminés en acides aminés utilisés dans la synthèse protéique (sauf pour la lysine et la thréonine). Parmi les acides aminés non essentiels, deux sont considérés comme particulièrement importants, l'alanine et la glutamine : • le radical carboné de l'alanine est fourni par le pyruvate lui-même issu de la glycolyse musculaire. Le pyruvate est transaminé à partir de la glutamine pour former de l'alanine. L'alanine formée, libérée par le muscle, va être utilisée par le foie où son radical carboné servira à la néoglucogenèse, son azote étant transféré sur le glutamate établissant ainsi un cycle alanine-glucose ; • la glutamine est l'acide aminé le plus abondant dans le plasma. Glutamate et glutamine sont interconvertis par la glutaminase (Glutamine → Glutamate) et la glutamine synthétase (Glutamate → Glutamine), chaque organe privilégiant l'une ou l'autre voie, ce qui conduit à la notion d'organe exportateur et importateur de glutamine. Sa fonction principale est le transport d'azote sous forme neutre. La glutamine est produite par plusieurs organes, essentiellement le muscle, et est utilisée principalement par l'entérocyte dont elle représente le substrat énergétique majoritaire. 73

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Moyens d'exploration du métabolisme protéique in vivo La quantification de la masse protéique totale de l'organisme est effectuée par des méthodes de composition corporelle. À l'exception de la mesure de l'azote corporel total par activation neutronique, méthode lourde exclusivement destinée à la recherche, il n'existe pas de mesure directe de la masse protéique, qui est déduite de la mesure d'autres compartiments (masse grasse, eau corporelle).

Bilan azoté L'équation de base du bilan azoté est la suivante : Bilan = Apport d' azote –(Azote urinaire + Azote fécal + Autres pertes azotées). Par définition, le bilan azoté indique l'évolution nette de la masse protéique, sous réserve que le compartiment de l'azote non protéique (c'est-à-dire le compartiment d'acides aminés libres et surtout l'urée) reste stable pendant la période de mesure. Il est positif lorsque la masse protéique s'accroît, c'est le cas en période de croissance, proche de zéro chez un adulte dont la masse protéique est constante, et négatif dans des circonstances pathologiques accompagnées d'une fonte protéique. Bien que conceptuellement simple, le bilan azoté est de réalisation délicate si une bonne précision est recherchée. Parmi les problèmes pratiques, on peut citer : • l'azote urinaire représentant la majeure partie de l'excrétion azotée (90 % chez l'adulte), le recueil des urines doit être méticuleux. Le simple dosage d'urée urinaire (80 % de l'azote urinaire, mais cette proportion peut varier) peut être une indication suffisante en clinique, mais le dosage de l'azote total doit lui être préféré quand il est possible ; • la quantification des apports est difficile en dehors des situations de nutrition artificielle, le dosage effectif de l'azote ingéré (méthode des plateaux dupliqués) est préférable à celui de l'estimation par les tables de composition alimentaire ; • l'excrétion azotée fécale est en principe faible (10 % à 15 % des pertes azotées). Il ne faut pas oublier de prendre en compte l'excrétion azotée des fistules digestives lorsqu'elles existent ; • les pertes insensibles (sueurs, desquamations, phanères, etc.) représentent environ 10 mg d'azote par kg par jour dans des circonstances normales. Globalement, un bilan azoté fiable doit être pratiqué sur une période minimum de trois à cinq jours. Il s'agit donc d'un examen relativement lourd en pratique clinique. On peut lui substituer le seul dosage d'azote urinaire déjà 74

très informatif pour le suivi d'une alimentation artificielle. Signalons enfin que, compte tenu de la tendance à la surestimation des entrées et à la sous-estimation des pertes, les bilans azotés sont quasi systématiquement surévalués.

Chromatographie des acides aminés La mesure des concentrations plasmatiques en acides aminés est parfois proposée comme témoin de l'état nutritionnel. Bien que cette concentration soit abaissée au cours des malnutritions protéiques sévères, son intérêt est minime en pratique courante : les acides aminés plasmatiques ne représentent qu'un faible pourcentage des acides aminés totaux et leur concentration dépend de l'équilibre entre synthèse, protéolyse et oxydation, ce qui la rend d'interprétation difficile. Il s'agit de plus d'un dosage assez délicat. La 3-méthylhistidine peut permettre cependant d'estimer la dégradation protéique musculaire notamment myofibrillaire.

Méthodes dynamiques Ces méthodes ont en commun d'être plus invasives et de nécessiter des techniques analytiques plus lourdes ; elles sont encore réservées au domaine de la recherche.

Méthodes dynamiques locales (différences artérioveineuses) La méthode consiste à établir un bilan des acides aminés de part et d'autre d'un organe ou d'un tissu. Chez l'homme, la méthode a été essentiellement pratiquée sur des segments de membres (avant-bras et membre inférieur) et reflète donc surtout le métabolisme protéique musculaire. Connaissant les concentrations artérielles et veineuses des différents acides aminés ainsi que le débit sanguin, on peut déduire pour chaque acide aminé un bilan net, positif ou négatif selon l'état nutritionnel. L'adjonction de traceurs permet également l'accès à la synthèse et à la protéolyse musculaire. Le transport des acides aminés dans le muscle peut aussi être calculé si une biopsie est ajoutée. L'inconvénient de la méthode est d'ordre pratique puisqu'elle nécessite un cathétérisme artériel.

Méthodes dynamiques globales Elles donnent accès à la synthèse et à la protéolyse au niveau du corps entier ainsi qu'à l'oxydation des acides aminés (figure 5.3). Elles nécessitent l'utilisation de traceurs qui, en France, sont exclusivement des acides aminés marqués avec des isotopes stables non radioactifs (carbone 13, deutérium ou azote 15). Ces traceurs, inoffensifs, ont l'incon-

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés traceur : AA marqué

apports

Synthèse AA PRECURSEUR

PROTÉINES Catabolisme

Oxydation CO2 Équilibre isotopique : Flux =

débit perfusion AAmarqué rapport traceur/tracé

= apports + catabolisme = synthèse + oxydation

Figure 5.3 Principe de dilution isotopique.

vénient de nécessiter pour le dosage un spectromètre de masse, appareil complexe et coûteux.

Mesures de synthèse de protéines spécifiques Après introduction d'un traceur dans l'organisme (soit par perfusion continue, soit par la méthode dite «de surcharge»), on peut mesurer l'incorporation du traceur au cours du temps dans la protéine considérée. En dehors de réelles difficultés analytiques, la méthode est relativement facile pour la mesure des débits de synthèse de protéines circulantes (albumine, apolipoprotéine, etc.), mais s'avère plus difficile pour la mesure de synthèse de protéines tissulaires comme le muscle puisqu'on doit alors recourir à une biopsie. Il est également nécessaire de distinguer les différentes fractions protéiques au sein d'un tissu, c'est-à-dire de développer des méthodes permettant l'analyse fine de la régulation des protéines spécifiques musculaires. À partir d'une biopsie musculaire, il est possible de séparer les protéines myofibrillaires, mitochondriales et sarcoplasmiques pour mesurer leur vitesse de synthèse respective. Dans un avenir proche, des méthodes plus sophistiquées devraient permettre l'identification, la purification et la mesure de très faibles quantités de protéines pour l'étude de leur régulation et de leurs fonctions dans l'organisme. Cette nouvelle ère de recherche dont le développement est assimilable à l'étude du génome préfigure ce domaine effervescent que l'on nomme le protéome ou le métabolome. En conclusion, le choix d'une méthode d'exploration du métabolisme protéique va essentiellement dépendre des possibilités techniques disponibles et de la question posée : • en pratique clinique, dans le cas par exemple d'une nutrition artificielle, la méthode choisie doit être simple et rapide. On choisira de suivre, par exemple l'azote (ou l'urée) urinaire, la 3-méthyl-histidine ou encore l'évolution des protéines de transport (cf. chapitre 11) ;

• lorsqu'un bilan protéique net à court terme (quelques jours) doit être mesuré, le bilan azoté est l'examen de choix ; • lorsqu'un bilan protéique net sur plusieurs semaines doit être évalué, c'est une estimation de la masse protéique par l'analyse de la composition corporelle qu'il faudra pratiquer (cf. chapitre 10) ; • enfin, les études portant sur la régulation de la synthèse et de la protéolyse protéique nécessiteront l'utilisation de méthodes dynamiques éventuellement associées à des techniques de biologie moléculaire. Cette approche intégrative permet de préciser les mécanismes intimes à l'origine d'un gain ou d'une perte d'une ou plusieurs protéines. Régulation du métabolisme des protéines Cette régulation est d'une part hormonale, d'autre part nutritionnelle (c'est-à-dire par les substrats eux-mêmes). Cette distinction est artificielle puisque dans la majorité des circonstances physiologiques, ces deux modes de régulation sont simultanés et agissent en synergie lors de la prise alimentaire.

Régulation hormonale Les hormones peuvent être anabolisantes (favorisant le gain protéique) ou catabolisantes (favorisant la perte protéique).

Insuline Il s'agit d'une hormone anabolisante indispensable au gain protéique et à la croissance. Un gain protéique peut être obtenu par augmentation de la synthèse protéique, par réduction de la protéolyse ou par les deux phénomènes combinés. Aux niveaux cellulaire et moléculaire, l'insuline augmente la synthèse protéique en stimulant la transcription et la traduction. Au niveau tissulaire, l'insuline stimule la synthèse protéique musculaire, en particulier chez l'animal jeune en croissance ou lorsqu'elle est utilisée à dose pharmacologique ou lorsque de l'insuline est ajoutée dans une situation d'insulinopénie (déficit de sécrétion d'insuline). Cette dernière situation est fréquente in vitro où sont volontiers comparés des milieux «avec» et «sans» insuline ne reflétant pas la réalité physiologique où l'insuline n'est jamais complètement absente. Chez l'adulte, en particulier chez l'homme, l'insuline est anabolisante essentiellement par une réduction de la protéolyse au niveau du corps entier. Son effet anabolique est majeur au niveau du muscle. 75

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Hormone de croissance

Cytokines (TNF, interleukines)

L'hormone de croissance est anabolisante essentiellement par un effet stimulant de la synthèse protéique, agissant directement et par l'intermédiaire des facteurs de croissance (IGF-1). Cette propriété pourrait être exploitée chez l'homme pour prévenir la perte protéique dans différentes situations (vieillissement, maladies aiguës ou chroniques), mais sa tolérance et ses effets secondaires en réduisent l'intérêt.

Leurs effets varient selon les cytokines et les tissus. Les cytokines comme le TNFα agissent en synergie avec le cortisol et la combinaison de leurs effets provoque une protéolyse rapide et massive à l'origine d'une fonte protéique musculaire.

Catécholamines Contrairement à l'idée couramment reçue, il est bien démontré maintenant que les catécholamines ne sont pas des hormones catabolisantes vis-à-vis du métabolisme protéique. Elles réduisent la protéolyse ou augmentent la synthèse protéique, l'application la plus classique de ces propriétés anabolisantes étant l'utilisation de bêta-agonistes de type clembutérol pour la production de viande de boucherie. En tout état de cause, ce ne sont donc pas les catécholamines «hormones de stress» qui sont responsables de la fonte musculaire des patients de réanimation.

Glucocorticoïdes Les glucocorticoïdes sont catabolisants par l'augmentation de la protéolyse musculaire et par l'inhibition de la traduction des protéines comme en témoignent les fontes protéiques constatées lors des hypercorticismes (maladie de Cushing) ou des traitements glucocorticoïdes au long cours.

Hormones thyroïdiennes L'hyperthyroïdie induit une fonte musculaire, suggérant une augmentation de la protéolyse et également une réduction des synthèses protéiques dans différents tissus. Cependant, ces phénomènes et en particulier la réduction de synthèse protéique sont retrouvés également dans les situations d'hypothyroïdie et l'on sait également que les hormones thyroïdiennes sont indispensables à la croissance. Il est donc difficile de classer les hormones thyroïdiennes comme anabolisantes ou catabolisantes et on peut dire qu'un niveau optimal moyen d'hormones thyroïdiennes est nécessaire à un bon équilibre entre synthèse et dégradation.

Glucagon Son importance réelle dans la régulation du métabolisme protéique est contestée et semble se situer surtout au niveau du métabolisme splanchnique des acides aminés. Malgré des données contradictoires, un effet catabolisant semble prédominant. 76

Régulation nutritionnelle La régulation nutritionnelle est envisagée ici sous deux aspects : • d'abord la régulation par les substrats eux-mêmes, qu'il s'agisse des acides aminés ou des autres substrats énergétiques ; • ensuite l'évolution du métabolisme protéique au cours des différentes circonstances nutritionnelles que sont le repas et le jeûne.

Régulation par les substrats Acides aminés Que ce soit in vitro ou in vivo, les acides aminés stimulent globalement la synthèse protéique. Cet effet est particulièrement net pour les acides aminés branchés, cette spécificité ne s'étant toutefois pas traduite par une efficacité particulière des solutés enrichis en acides aminés branchés en raison d'une possible compétition entre les acides aminés. Autres substrats énergétiques De façon générale, un apport énergétique suffisant est indispensable au maintien d'un bilan azoté neutre ou positif. La source des apports énergétiques n'est pas indifférente et, classiquement, les glucides auraient un effet d'épargne azotée supérieur à celui des lipides, au moins dans des circonstances d'apport énergétique limité. Cette notion est très discutée voire erronée pour certains et, de toute façon, n'est plus vraie lorsque les apports énergétiques sont excédentaires. Cette liaison entre apports énergétiques et métabolisme protéique relève de plusieurs mécanismes complémentaires : • le renouvellement protéique (synthèse mais aussi protéolyse) est un consommateur d'énergie important : une limitation de l'apport énergétique se traduit donc par son ralentissement ; • les acides aminés et le glucose sont en compétition au niveau de l'oxydation mitochondriale : un déficit d'apports en ces substrats énergétiques entraîne donc une oxydation plus importante des acides aminés qui ne seront plus disponibles pour la synthèse protéique ;

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés

• les substrats énergétiques agissent enfin par l'intermédiaire des hormones, en particulier par l'insuline (Glucose → Insuline → Réduction de la protéolyse).

azoté est initialement fortement négatif avec des pertes azotées importantes. À cette phase, la protéolyse est élevée, le muscle fournissant des acides aminés pour la néoglucogenèse, et la synthèse protéique diminue lentement.

Régulation du métabolisme protéique au cours de différents états nutritionnels

Au cours du jeûne long

On définit trois états successifs en physiologie de la nutrition : • l'état nourri correspond à la période pendant laquelle des nutriments ingérés arrivent du tube digestif dans la circulation ; selon le type de nutriments, il dure entre 3 et 8 heures après un repas ; • l'état postabsorptif correspond aux 12 à 16 heures suivant l'état nourri, c'est-à-dire le matin «à jeun» ; • il est suivi par le jeûne, soit court (1 à 3 jours), soit prolongé (supérieur à 3 jours). L'évolution générale du métabolisme protéique est la suivante. À l'état postabsorptif La synthèse, la protéolyse et l'oxydation sont à leur niveau basal, la protéolyse étant légèrement supérieure à la synthèse et l'organisme étant donc en bilan négatif. Ce niveau basal de renouvellement protéique dépend des apports protéiques des jours précédents : il est accéléré en cas d'apports importants, réduit en cas d'apports faibles. Au niveau tissulaire, dans cette circonstance, le muscle est un producteur net d'acides aminés en quantité modérée. Lors d'un repas (état nourri) Par des mécanismes liés à la fois à l'apport en substrats et à l'hyperinsulinisme, l'organisme est alors en bilan positif. L'oxydation des acides aminés dans le muscle (pour les acides aminés branchés) et surtout dans le foie augmente massivement, ce qui correspond à un azote urinaire élevé. Cette augmentation est proportionnelle aux apports protéiques et correspond pour l'organisme à un moyen d'éliminer les acides aminés excédentaires, le but recherché étant l'obtention à la fin d'un nycthémère (cumulant état nourri et état postabsorptif) d'un bilan azoté nul. Ceci explique l'impossibilité d'augmenter la masse protéique de l'organisme par simple augmentation des apports protéiques. Lors du jeûne court L'organisme repasse ensuite à l'état postabsorptif puis au jeûne court : de multiples modifications hormonales (diminution de l'insulinémie) et des métabolismes (augmentation de la néoglucogenèse, de la lipolyse puis de la cétogenèse) vont survenir. Lors du jeûne court, le bilan

L'excrétion azotée va diminuer pour se stabiliser aux environs de 50 mg/kg par jour, ce qui constitue les pertes azotées obligatoires. La protéolyse reste bien sûr supérieure à la synthèse (d'où le bilan négatif) mais, globalement le renouvellement protéique tend à diminuer avec des valeurs de protéolyse qui sont rapidement inférieures à ce qu'elles sont à l'état postabsorptif. Cette épargne azotée relative, permettant de minimiser la réduction de la masse protéique, est un mécanisme essentiel de défense au cours du jeûne chez l'homme et les mammifères. Ce mécanisme d'épargne est mis en défaut lorsqu'il y a inflammation. Il permet une survie prolongée de quarante à soixante jours, le décès survenant lorsque la masse protéique descend en dessous d'une valeur qu'on peut estimer à 50 à 60 % de la masse initiale. Le mécanisme d'épargne azotée relative reste inconnu, il ne semble pas hormonal, mais dépendrait plutôt des substrats énergétiques privilégiés au cours du jeûne que sont les acides gras et les corps cétoniques.

L'essentiel à retenir Les protéines sont renouvelées en permanence par des processus biochimiques consommant de l'énergie et associant synthèse et catabolisme protéique. Le renouvellement protéique est modulé par de multiples facteurs nutritionnels et hormonaux et au cours de diverses situations pathologiques. ■ Le maintien de la masse des protéines corporelles résulte de l'équilibre entre synthèse et catabolisme protéique selon un rythme dépendant des apports alimentaires. La régulation du métabolisme protéique par les hormones et les substrats énergétiques s'exerce soit sur la synthèse, soit sur le catabolisme, soit sur les deux pour promouvoir l'anabolisme ou un catabolisme protéique net. ■ Les besoins en protéines doivent être assurés par l'ingestion de protéines d'origine animale et/ ou végétale et couvrir à la fois les besoins en azote et en acides aminés essentiels. ■ Les méthodes d'exploration du métabolisme protéique ont des limites, certaines peuvent être suffisantes pour l'évaluation clinique, d'autres sont réservées à la recherche fondamentale. ■

77

I. Fondamentaux en nutrition humaine

ENTRAÎNEMENT 5 QCM QCM 1 Concernant les protéines, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Ce sont des macromolécules comportant de l'azote. B Ce sont des macromolécules comportant du carbone. C Ce sont des macromolécules composées d'acides aminés. D Ce sont des macromolécules comportant parfois des glucides. E Ce sont des macromolécules comportant des liaisons peptidiques. QCM 2 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Parmi les fonctions des protéines, on trouve : A des hormones. B des protéines contractiles. C des protéines de transport. D des récepteurs. E des protéines enzymatiques. QCM 3 Concernant les acides aminés, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Ils sont appelés essentiels quand on peut les synthétiser. B Ils ne contiennent que du carbone. C Ils peuvent être toxiques s'ils s'accumulent dans le sang. D Ils participent uniquement à la synthèse des protéines. E Ils sont renouvelés en permanence. QCM 4 Concernant les acides aminés, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'oxydation de la plupart des acides aminés nécessite le transfert alpha-aminé sur l'alpha-cétoglutarate. B L'oxydation de la plupart des acides aminés se termine avec la désamination. C L'oxydation de la plupart des acides aminés produit du glutamate. D L'oxydation de la plupart des acides aminés commence par la décarboxylation. E L'oxydation de la plupart des acides aminés empêche la réamination en un acide aminé identique en fin de réaction. QCM 5 Concernant le foie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'alanine y est un précurseur gluconéoformateur. B La glutamine y redonne du glutamate et de l'ammoniac. C Le cycle de l'urée permet l'élimination de l'excès d'ammoniac. D La créatinine y est éliminée.

78

E L'urée est hydrosoluble et concentre deux atomes d'azote par molécule. QCM 6 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Les acides aminés essentiels sont : A l'arginine. B la leucine. C la lysine. D la proline. E le tryptophane. QCM 7 Concernant la synthèse protéique, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle nécessite très peu d'énergie. B Elle nécessite des acides aminés essentiels uniquement. C Elle peut être contrôlée par des hormones. D Elle est ralentie en l'absence d'acides aminés essentiels. E Elle est généralement activée dans les tissus par le repas. QCM 8 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Les systèmes protéolytiques sont : A peroxysomal. B lysosomal. C mitochondrial. D protéasome-dépendant. E calpaïne-capastatine. QCM 9 Concernant le bilan azoté, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'équation de base est Bilan = Apport N – Oxydation. B Le bilan azoté indique l'évolution nette de la masse musculaire. C Le bilan azoté est conditionné par la stabilité du compartiment d'acides aminés libres et surtout l'urée. D Le bilan azoté est positif lorsque la masse protéique décroît. E Le bilan azoté est aussi maintenu par un apport énergétique. QCM 10 Concernant le besoin protéique d'un individu, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A C'est la quantité de nutriment nécessaire au maintien de la fonction rénale. B Il est déterminé par le maintien d'un bilan azoté nul chez l'adulte. C C'est le même chez l'adulte et l'enfant. D Il dépend du type de protéine consommée. E Il est modifiée en situation inflammatoire.

5. Métabolisme des protéines et des acides aminés

Bibliographie Afssa (Agence française de sécurité sanitaire des aliments), 2007. Apport en protéines : consommation, qualité, besoins et recommandations (http://www.afssa.fr) Attaix D, Boirie Y. Métabolisme protéique. In : Cano N, Barnoud D, Schneider S, Vasson M-P, Hasselmann M, Leverve X. Traité de nutrition artificielle de l'adulte. 3e édition. Paris : Springer ; 2007. p. 75–92.

Boirie Y. À quoi servent les protéines alimentaires ? NAFAS ; décembre 2008 ; 6. Gryson C, Walrand S, Guillet C, Boirie Y. Protéines fonctionnelles : le nouvel «Eldorado» des aliments santé ? Médecine des Maladies métaboliques 2008 ; 2 : 355–62. Apports Nutritionnels Conseillés pour la population française. 3e édition. Martin A. (coordonnateur). Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2001. WHO (World Health Organization) 2007. Protein and amino acids requirements in human nutrition. Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation. WHO Technical Report Series N° 935.

79

This page intentionally left blank

6

Chapitre

Métabolisme des glucides

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Le matin à jeun : production endogène de glucose

83

L'état nourri et le rôle de l'insuline

85

Situations particulières : activité physique, agression

88

Situations pathologiques : hypoglycémie et hyperglycémie

89

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Prérequis : ■ Glycolyse anaérobie, métabolisme énergétique (PAES). ■ Définition et digestion des glucides (chapitre 1). Objectifs L2–L3 : Identifier la provenance et le devenir du glucose circulant à l'état postabsorptif et à l'état nourri. ■ Connaître les acteurs impliqués et leur rôle : transporteurs GLUT, enzymes (glucose-6-phosphatase, glucokinase), hormones (insuline, incrétines, hormones de contre-régulation). ■ Décrire l'adaptation du métabolisme glucidique dans les principales situations courantes où il est sollicité : activité physique, agression, et les conséquences métaboliques des états d'hypoglycémie et d'hyperglycémie. ■ Connaître les principales méthodes d'exploration du métabolisme glucidique utilisables in vivo chez l'homme : glycémie, HbA1c, dosages hormonaux, mesures du turnover du glucose et de la sensibilité à l'insuline. ■

Les glucides sont les nutriments caloriques les plus importants quantitativement et sont la première source d'énergie de l'organisme, loin devant les lipides, les protides ou l'alcool. Même si la proportion idéale prête à discussion et à adaptation individuelle, les apports nutritionnels conseillés accordent aux glucides la part majoritaire (45–60 %) dans la couverture des besoins énergétiques. Sur le plan qualitatif, le glucose, principale forme de transport des glucides dans la circulation, est le seul substrat que toutes les cellules de l'organisme sont capables d'utiliser pour assurer leurs besoins énergétiques. En effet, les trois principaux monosaccharides produits par la digestion des glucides sont le glucose, le fructose et le galactose. Le fructose et le galactose étant rapidement convertis en glucose par le foie, c'est in fine l'utilisation du glucose qui est le facteur déterminant de l'utilisation de ces trois monosaccharides par l'organisme. Le transporteur membranaire GLUT1, ubiquitaire, permet au glucose de pénétrer dans toutes les cellules. Certaines cellules, comme les neurones, ont un besoin permanent en glucose. Certaines circonstances, comme la mise en route d'une activité physique, augmentent de façon rapide et intense le besoin en énergie des cellules musculaires. Le glucose est alors le substrat le plus rapidement mobilisé. C'est aussi le seul qui permette de 82

fournir de façon immédiate et transitoire de l'énergie sans échanges respiratoires, par glycolyse anaérobie. Comme indiqué sur la figure  6.1, la principale fonction du métabolisme des glucides est de fournir du glucose aux cellules qui en ont besoin, à partir d'apports alimentaires intermittents, avec plusieurs contraintes : • la durée de digestion des glucides est variable, notamment en fonction de leur nature, plus prolongée par exemple avec les aliments à index glycémique bas, mais se termine environ 6 heures après l'ingestion du dernier repas glucidique ; au-delà, l'organisme doit alors être capable de répondre aux besoins des neurones en maintenant la glycémie stable par une production endogène de glucose car ceux-ci n'ont aucune réserve ; • à l'inverse, dans les minutes puis les heures qui suivent l'ingestion du repas, l'apport exogène de glucides dépasse très largement les besoins de l'organisme en glucose : il faut freiner la production endogène de glucose pour limiter l'augmentation de la glycémie et diriger le glucose en excès pour en reconstituer les réserves. Ces dernières sont quantitativement faibles : 190 g de glycogène, dont 120 g dans les muscles (non exportable) et seulement 70 g au niveau du foie. Ces stocks sont rapidement réapprovisionnés et saturés. Le glucose en excès va aussi être directement utilisé comme substrat énergétique, voire converti en lipides dans de rares circonstances particulières. Ces adaptations multiples et coordonnées avec l'effet du repas sur les autres métabolismes (lipidique, protéique), nécessitent une régulation hormonale puissante, assurée par l'insuline, dont la sécrétion et l'action s'exercent surtout à l'état nourri ; • des situations particulières importantes, comme l'activité physique ou la réponse à l'agression, vont aussi mobiliser le métabolisme des glucides, bien différemment de l'état nourri, par l'activation d'un système hormonal de contrerégulation (qui est également stimulé dans les situations de jeûne prolongé) ;

Apports alimentaires

Glucose circulant

Production endogène

Figure 6.1 Vue d'ensemble du métabolisme glucidique.

Utilisation

6. Métabolisme des glucides

• enfin,

il est important d'aborder comment ce métabolisme fonctionne dans les situations pathologiques d'hypoglycémie et d'hyperglycémie.

Le matin à jeun : production endogène de glucose Cet état est dit «postabsorptif», car l'absorption de glucose provenant des aliments contenus dans le tube digestif a cessé depuis plusieurs heures. Du glucose doit pourtant toujours être apporté à certaines cellules qui en consomment et n'ont pas de réserves locales, ni de substrat alternatif pour fournir de l'énergie : neurones, cellules sanguines, cellules rénales. Le maintien de la glycémie à un niveau normal (80 mg/dl), suffisant pour que ces cellules captent le glucose provenant du sang, exige que l'organisme produise du glucose. Cette production peut être mesurée par la méthodologie des traceurs. Il faut noter que le principe de cette mesure peut aussi être appliqué à d'autres substances circulantes que le glucose (acides gras, acides aminés, etc.) (cf. encadré 6.1). La production endogène de glucose est ainsi mesurée le matin à jeun à 2 à 2,5 mg/kg par minute chez l'homme adulte en bonne santé, ce qui correspond à environ 200 g par jour — mais, dans la journée, cette production sera freinée après les repas et accrue en cas d'activité physique. Les organes qui sont capables de produire du glucose sont : • le foie, qui assure la quasi-totalité de cette production endogène de glucose le matin à jeun : – pour moitié par glycogénolyse à partir de son stock de glycogène ; – et pour moitié par néoglucogenèse à partir de substrats : – d'origine glucidique (acide lactique provenant de la glycolyse anaérobie) ; – d'origine protéique (acides aminés glucoformateurs) ; – et d'origine lipidique (glycérol provenant de la lipolyse des triglycérides de réserve) ; • mais aussi les reins et l'intestin, qui peuvent produire du glucose par néoglucogenèse. Ces organes glucoproducteurs possèdent une enzyme clé, la glucose-6-phosphatase (figure 6.3), qui leur permet de transformer le glucose-6-phosphate intracellulaire en glucose libre, capable de sortir de la cellule. Une maladie congénitale rare (un cas pour 100 000 naissances), la glycogénose de type Ia, est due à l'inactivation de la glucose-6-phosphatase. Trois heures après leur dernier

repas, les nouveau-nés affectés présentent des hypoglycémies systématiques, qui obligent à les alimenter la nuit ou à ingérer des glucides d'absorption très lente (maïzena crue) au coucher, durant toute leur vie. Le glucose qui ne peut pas sortir du foie s'accumule sous forme de glycogène, entraînant une hépatomégalie, et le foie exporte les carbones correspondants sous forme d'acide lactique, d'acide urique et de triglycérides, dont les taux sanguins sont fortement élevés.

ENCADRÉ 6.1 Principe de la mesure

d'un débit de renouvellement in vivo La glycémie est une concentration : le rapport d'une masse (M), quantité de glucose en circulation, sur le volume sanguin (V), C = M/V. V varie peu et les changements de glycémie dépendent des changements de M. La masse M dépend de deux débits : le débit d'apparition du glucose dans la circulation Da (c'est la production endogène de glucose) et son débit de disparition Dd (c'est l'utilisation du glucose par les tissus périphériques) (figure 6.2). À l'état postabsorptif, la glycémie est très stable, les débits sont constants et s'équilibrent : ce type de situation est défini comme un état stationnaire. Da = Dd = D, débit de renouvellement (ou turnover) du glucose dans la circulation. La clairance métabolique du glucose peut aussi être définie par le rapport D/C ; c'est un bon indicateur de son utilisation périphérique car celle-ci dépend en partie de sa concentration. Pour mesurer D, on perfuse à débit constant dans la circulation un traceur du glucose. Il faut choisir une molécule dont la structure chimique soit très proche de celle du «tracé», ici le glucose naturel, afin que son devenir métabolique soit identique à celui du glucose. Les isotopes stables ou radioactifs font d'excellents traceurs. La perfusion est faite à dose très faible (dose traceuse) afin de ne presque pas modifier la masse M, ce qui pourrait modifier le métabolisme. Une fois cette perfusion débutée, la réalisation de prélèvements sanguins répétés va permettre d'effectuer des mesures d'enrichissement isotopique, qu'on peut exprimer par le rapport molaire traceur/tracé. Celui-ci s'élève d'abord, puis il atteint un plateau qui correspond à l'équilibre isotopique : il sort alors autant de traceur de la circulation qu'il en entre. Ddtraceur = Datraceur = d, que l'on connaît car c'est le débit de traceur que l'investigateur a choisi de perfuser. � 83

I. Fondamentaux en nutrition humaine � Les devenirs métaboliques du traceur et du tracé sont identiques, donc leurs clairances métaboliques sont égales : D/C = d/c, c étant la concentration du traceur. Donc : D = d/(c/C) ; or c/C est le rapport molaire traceur/ tracé, que l'on mesure : D = d/RM. Si on perfuse un traceur du glucose à débit constant et qu'on mesure l'enrichissement isotopique dans le compartiment sanguin, une fois qu'il est stable, on peut donc calculer le débit de renouvellement du glucose, c'est-à-dire sa production endogène à l'état postabsorptif, comme ferait un géographe calculant le débit d'un fleuve en mesurant la concentration d'un colorant qu'il y déverserait quelques kilomètres en amont. Cette méthode est beaucoup utilisée pour la recherche en nutrition, mais elle n'a pas d'application en clinique courante.

Glycogénolyse L'importance de la glycogénolyse au cours de la transition de l'état nourri au jeûne est certaine : environ 50 % de la production endogène de glucose, le matin à jeun, provient encore de la glycogénolyse. En effet, dans Rapport molaire traceur/tracé

Équilibre isotopique

Da

Dd

M

Néoglucogenèse C'est la voie métabolique qui permet à l'organisme de synthétiser le glucose dont le jeûne le prive, essentiellement à partir d'acides aminés glucoformateurs provenant de la protéolyse, et de glycérol provenant de la lipolyse. Les organes capables d'assurer cette fonction sont surtout le foie mais aussi, avec la prolongation du jeûne, les reins et l'intestin. La néoglucogenèse est active dès l'état postabsorptif et atteint son maximum à 48 heures de jeûne. Elle est ensuite maintenue au minimum indispensable pour la fourniture de glucose au cerveau, permettant l'épargne protéique. Plusieurs éléments sont nécessaires pour que ce processus se déroule correctement.

Équipement enzymatique

Perfusion de traceur

Temps

Perfusion de traceur

Figure 6.2 Principes de l'utilisation des traceurs.

Glycogène Glycogénolyse G6-phosphatase

Glucose-6-phosphate Néoglucogenèse

Glycérol Acides aminés Acide lactique

Figure 6.3 Production hépatique de glucose.

84

la glycogénose de type 0, maladie rare caractérisée par un défaut de glycogène synthase hépatique, les sujets atteints n'ont pas de réserve de glycogène hépatique et présentent des hypoglycémies à jeun car leur néoglucogenèse n'a pas le temps de prendre le relais de l'apport digestif de glucose. Normalement, les stocks de glycogène sont virtuellement épuisés en 24 heures, mais la production de glucose destiné aux neurones continue, par néoglucogenèse. Ce processus d'adaptation métabolique se déroule sans problème chez un adulte en bonne santé, mais il nécessite une «maturité métabolique» : à l'âge de deux ans, un enfant sur deux présente une hypoglycémie à 24 heures de jeûne.

Glucose

Une douzaine de réactions chimiques successives permettent de synthétiser du glucose à partir d'un acide aminé glucoformateur représentatif comme l'alanine. La plupart sont en fait les réactions réversibles de la glycolyse. Si l'on excepte la glycogénose de type Ia déjà mentionnée, les déficits enzymatiques de la néoglucogenèse (pyruvate carboxylase, phosphoénolcarboxykinase, fructose 1,6-biphosphatase) sont des maladies rarissimes, causes d'hypoglycémies à jeun et d'acidose lactique.

Glucose

Énergie L'énergie est fournie par l'oxydation lipidique. Les défauts enzymatiques de l'oxydation des acides gras, comme le déficit en déshydrogénase des acyl-CoA à chaîne moyenne (MCAD ; incidence d'un cas pour 10 000 naissances), sont une cause classique d'hypoglycémie à jeun grave du jeune enfant. Outre cette fourniture d'énergie, le métabolisme des lipides intervient de façon importante en fournissant des

6. Métabolisme des glucides

substrats de remplacement du glucose : acides gras pour les muscles, ce qui limite la pénétration du glucose dans les cellules musculaires, et corps cétoniques issus de l'oxydation hépatique des acides gras pour les neurones.

Métabolismes lipidique et protéique

Glucides

–

+

Régulation hormonale Le glucagon sécrété par les cellules α des îlots de Langerhans est une hormone de contre-régulation (hyperglycémiante), qui joue un rôle dans la phase initiale du jeûne : lors d'un pic transitoire de sécrétion, il transforme le foie, organe consommateur de glucose à l'état nourri, en un organe glycogénolytique, néoglucogénique et cétogénique. Mais le phénomène le plus important est la réduction de la sécrétion d'insuline à un niveau minimal, qui permet de maintenir la production endogène de glucose et de réduire l'utilisation de celui-ci. L'insulinosécrétion n'est cependant pas totalement abolie car cela entraînerait alors l'emballement de la production du glucose et de la cétogenèse comme au cours de l'acidocétose diabétique. Cette régulation très fine de la sécrétion d'insuline au cours du jeûne fait de l'épreuve de jeûne l'examen le plus sensible pour détecter une sécrétion anormale d'insuline, comme on l'observe au cours de l'insulinome.

L'état nourri et le rôle de l'insuline En quelques minutes, l'arrivée du glucose exogène d'origine alimentaire entraîne une élévation de la glycémie, qui facilite la pénétration de ce glucose dans les tissus, notamment le foie où il va reconstituer le stock de glycogène. Mais, surtout, les cellules β pancréatiques sécrètent de l'insuline, qui stimule l'utilisation du glucose par les tissus insulinosensibles (muscles, tissu adipeux) et freine la production endogène de glucose par le foie. Ces actions de l'insuline vont permettre de limiter l'excursion hyperglycémique, vers 120 mg/dl, puis favoriser le retour à une glycémie normale. L'insuline a aussi de puissants effets sur les métabolismes lipidique et protéique, anticataboliques voire anaboliques : c'est l'hormone de l'état nourri (figure 6.4).

Sécrétion d'insuline L'entrée de glucose dans la veine porte, en élevant la glycémie portale, stimule l'insulinosécrétion. L'insuline est une hormone polypeptidique (51 acides aminés), issue du clivage de la proinsuline en insuline et peptide C. Ces deux peptides sont sécrétés de façon équimolaire par la cellule β. Le peptide C ne joue pas un rôle physiologique

+

GLP1

Production endogène de glucose

Foie

Insuline +

+ +

Glucose

Muscles

+ Tissu adipeux

Figure 6.4 Devenir du glucose absorbé.

vital mais, contrairement, à l'insuline, il est peu dégradé lors du premier passage hépatique après sa sécrétion ; son dosage dans le sang périphérique est donc un meilleur reflet de la sécrétion d'insuline endogène. L'interprétation d'un résultat d'une concentration sanguine de peptide C doit être confrontée à la glycémie, principal régulateur de la sécrétion d'insuline, et tenir compte de sa demivie longue (30 minutes) par rapport à celle de l'insuline (6 minutes). Plus la cellule β métabolise du glucose, plus elle secrète de l'insuline ; or, le métabolisme du glucose dans la cellule β est proportionnel à la glycémie : • grâce à un transporteur membranaire à haute affinité (GLUT2), le glucose pénètre librement dans la cellule β, où sa concentration est similaire à celle du milieu extracellulaire ; • mais, ensuite, la première étape, limitante, de son métabolisme est sa phosphorylation par une enzyme présente uniquement dans les cellules β : la glucokinase. L'activité de la glucokinase est proportionnelle à la concentration de glucose et n'est pas inhibée par le glucose-6-phosphate comme l'est celle de l'hexokinase qui assure cette phosphorylation dans tous les autres tissus. On notera que ces deux premières étapes de pénétration et de phosphorylation du glucose sont assurées de façon similaire dans la cellule β et dans la cellule hépatique, qui elle aussi possède GLUT2 et la glucokinase, et peut ainsi moduler son activité en fonction de la glycémie ; • la suite du métabolisme du glucose par la cellule β n'a pas de grande particularité (glycolyse et fourniture d'énergie à la cellule), mais les propriétés de la glucokinase font que ce métabolisme est proportionnel à la glycémie, ce qui permet à la cellule β de fonctionner comme un senseur de glucose : puissante sécrétion d'insuline lorsque la glycémie s'élève, arrêt de la sécrétion d'insuline lorsque la glycémie baisse. 85

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Une maladie congénitale rare, le diabète MODY 2, est liée à une mutation du gène de la glucokinase qui en réduit l'activité, élevant le seuil glycémique qui déclenche la sécrétion d'insuline de 90 à 100 voire 120 mg/dl. Après les repas, ces sujets sécrètent de l'insuline correctement quand leur glycémie atteint ce seuil et limitent leur excursion glycémique postprandiale ; mais leur glycémie revient invariablement à ce niveau un peu excessif à distance des repas. L'hyperglycémie est modérée mais, si on cherche à l'abaisser avec un traitement par insuline, les doses nécessaires sont plus fortes qu'attendu, car toute réduction glycémique atteignant le seuil abolit la sécrétion endogène d'insuline, obligeant au final à totalement remplacer celle-ci. L'élévation glycémique n'est pas le seul stimulus physiologique de la sécrétion d'insuline : certains acides aminés (arginine notamment) et certaines hormones (glucagon, incrétines) ont aussi cet effet. Les incrétines sont des hormones peptidiques sécrétées par l'intestin qui amplifient la sécrétion d'insuline lors de l'ingestion orale de glucose, de telle sorte que pour une même élévation glycémique la sécrétion d'insuline est trois à quatre fois supérieure à celle provoquée par l'administration intraveineuse de glucose. Les deux incrétines les plus importantes sont le GIP (GlucoseDependent Insulinotropic Peptide) et le GLP-1 (GlucagonLike Peptide 1). Le GIP est sécrété par les cellules K, particulièrement abondantes dans le duodénum mais aussi présentes tout au long de l'intestin grêle. Sa sécrétion est fortement stimulée (d'un facteur 10 à 20) par les glucides et les lipides du repas. Le GLP-1 est un produit du clivage du pro-glucagon dans les cellules L de la muqueuse intestinale (localisées dans l'iléon et le côlon proximal) ; sa sécrétion n'est stimulée que par le seul glucose, dont il potentialise par ailleurs l'effet insulinosécréteur. En plus de son effet insulinosécréteur, le GLP-1 stimule la biosynthèse de l'insuline et aurait un effet trophique sur les cellules β. Le GIP et le GLP-1 stimulent l'insulinosécrétion après leur fixation sur leur récepteur respectif sur la cellule β, via l'AMPc. Leur effet insulinosécréteur est additif et débute dans les cinq à dix minutes suivant l'ingestion d'un repas. Cet effet est important, à la fois quantitativement, car on lui attribue 50 % de la sécrétion postprandiale normale d'insuline, et qualitativement, car il ne se produit qu'en présence d'une hyperglycémie. Contrairement aux sulfamides hypoglycémiants, qui continuent de faire sécréter de l'insuline même au cours d'une hypoglycémie, les médicaments utilisant l'« effet incrétine » n'exposent donc pas aux hypoglycémies. 86

Certaines maladies entraînent la perte des cellules β et donc de la sécrétion d'insuline. La plus classique est leur destruction auto-immune dans le cadre du diabète de type 1. Jusqu'en 1921, date de la découverte de l'insuline par Banting, cette forme de diabète était mortelle, avec une dénutrition et une acidocétose : l'insuline est indispensable à la vie. Comme c'est un polypeptide, l'insuline est digérée lorsqu'on l'administre par voie orale et doit être administrée par voie parentérale, par injection souscutanée en général.

Action de l'insuline L'insuline stimule l'utilisation du glucose par les tissus périphériques insulinosensibles : • le muscle, où le glucose est mis en réserve sous forme de glycogène et oxydé à la place des lipides pour fournir de l'énergie après les repas ; • le tissu adipeux, où il fournit du glycérol nécessaire pour estérifier les acides gras libres et ainsi accumuler des triglycérides de réserve. Ces deux tissus possèdent un transporteur de glucose, GLUT4, qui, sous l'influence de l'insuline, est transloqué depuis leur cytoplasme à leur membrane, permettant la pénétration du glucose. Celui-ci est recyclé de manière continue entre la surface membranaire et un pool intracellulaire de stockage dans des vésicules. L'insuline freine la production endogène de glucose par le foie, par des effets directs sur certaines enzymes de la néoglucogenèse et de la glycogénolyse, et aussi par des effets indirects en diminuant l'apport des substrats (glycérol, acides aminés) et de l'énergie (acides gras) nécessaires à la néoglucogenèse. Les effets glucidiques sont en effet coordonnés avec les effets anticataboliques de l'insuline sur les autres métabolismes : réduction postprandiale de la lipolyse et de la protéolyse. L'insuline stimule en outre la glucokinase des hépatocytes, ce qui induit glycolyse et glycogénogenèse : le taux de glucose intracellulaire dans le foie chute donc, ce qui favorise en retour l'entrée du glucose circulant via le transporteur GLUT2. L'action de l'insuline après les repas est donc cruciale pour faciliter l'utilisation du glucose absorbé (mise en réserve sous forme de glycogène et fourniture d'énergie à la place des lipides), réduire la production de glucose par le foie et ainsi limiter l'excursion glycémique postprandiale. Les médecins qui ont pu utiliser l'insuline après 1921 se sont aperçus que certains patients, notamment diabétiques de type 2, avaient besoin de doses beaucoup plus

6. Métabolisme des glucides

fortes pour contrôler leur hyperglycémie, manifestant une «résistance» à l'insuline. Ce défaut d'action de l'insuline, même normalement secrétée en valeur absolue, n'a pas été facile à étudier : administrer de l'insuline à des sujets normaux entraînait régulièrement une hypoglycémie gênant l'exploration. À la fin des années soixante-dix, De Fronzo a décrit la méthode du clamp euglycémique hyperinsulinémique qui permet d'étudier l'action de l'insuline in vivo chez l'homme, diabétique ou non (figure 6.5) : • l'investigateur perfuse au sujet de l'insuline par voie veineuse, à débit constant, pour entretenir un plateau stable d'hyperinsulinémie, au niveau qu'il choisit ; • dès que la glycémie commence à légèrement baisser, une perfusion de glucose est débutée, puis elle est adaptée toutes les cinq minutes en fonction des changements de la glycémie, pour maintenir celle-ci normale (euglycémie) ; • en deux à trois heures, le débit de perfusion de glucose nécessaire à l'euglycémie se stabilise : plus ce débit est élevé, plus le sujet est sensible à l'insuline. Pouvoir ainsi quantifier la sensibilité à l'insuline, même chez des sujets normoglycémiques, a permis de découvrir que l'insulinorésistance est un phénomène très courant, qui ne concerne pas que le diabète de type 2, mais est aussi rencontrée dans : • l'obésité, l'hypertriglycéridémie, l'hypertension artérielle, parfois le diabète de type 1 ; • certaines maladies chroniques : insuffisance rénale, cirrhose, maladies inflammatoires ; • des situations physiologiques : puberté, fin de grossesse, vieillissement.

Glycémie insulinémie

Perfusion d’insuline Débit de perfusion de glucose

sujet sensible à l’insuline

sujet insulino résistant

Temps (heures)

Figure 6.5 Le clamp euglycémique hyperinsulinémique.

Même s'il est le «gold standard» pour l'analyse de la sensibilité à l'insuline d'un organisme entier, le clamp euglycémique ne reproduit pas exactement l'état nourri, au cours duquel le glucose pénètre dans l'organisme par voie digestive et non veineuse, et entraîne une hyperglycémie modérée. Ces deux caractéristiques jouent un rôle important dans la captation hépatique du glucose du repas : le passage transmembranaire par GLUT2 puis la phosphorylation par la glucokinase sont activés par l'hyperglycémie portale (10 mM en période postprandiale), permettant de capter 25 à 40 % du glucose ingéré, ainsi disponible pour la synthèse de glycogène grâce à la glycogène synthétase.

Explorer le métabolisme glucidique à l'état nourri Le clamp euglycémique hyperinsulinémique est une technique de recherche, qui n'a pas d'application en clinique courante. De façon plus simple, on peut évaluer la sensibilité à l'insuline avec des index tenant compte à la fois de l'insulinémie (ou du peptide C) et de la glycémie, comme le HOMA-IR (Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance) = (Insulinémie × Glycémie)/22,5. Cette évaluation ne fait pas l'objet de recommandation actuellement. La glycémie postprandiale est fortement variable en fonction de l'heure et du contenu du repas. Le pic hyperglycémique survient environ une heure après le début du repas (T60 min) et est estimé à 100 mg/dl + 10 mg/dl par décennie d'âge (130 à trente ans, 170 mg/dl à soixante-dix ans), mais cette approximation n'est pas utilisable pour faire un diagnostic. La convention est de réaliser le dosage deux heures après (T120 min), sans valeur consensuelle applicable à la population générale, sauf chez les femmes enceintes pour qui il est recommandé que la glycémie postprandiale n'atteigne pas 120 mg/dl. Pour réduire la grande variabilité de la glycémie postprandiale, on peut uniformiser l'heure de l'ingestion (le matin à jeun) et utiliser directement 75 g de glucose comme aliment glucidique, ce que réalise l'hyperglycémie provoquée par voie orale. Bien qu'elle reste fortement variable, la glycémie mesurée à T120 min dans ces conditions peut être utilisée pour faire le diagnostic de diabète (à partir de 200 mg/dl) ou d'intolérance au glucose (140 à 200 mg/dl) avec une bonne sensibilité. La faible reproductibilité de la glycémie à T120 min (± 16 % d'un jour à l'autre) et le caractère chronophage de l'examen lui font normalement préférer la simple glycémie à jeun, sauf dans le cas particulier des femmes enceintes. 87

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Situations particulières : activité physique, agression Activité physique et métabolisme du glycogène L'activité physique oblige à fournir aux cellules musculaires de l'énergie chimique, sous forme d'ATP, qu'elles convertissent en l'énergie mécanique de la contraction. L'intensité de cette demande d'énergie varie selon le type d'activité, mais la contrainte a ceci de particulier qu'elle peut être urgente, immédiate, et éventuellement ensuite se prolonger. Dans les premiers dixièmes de secondes (du sprint par exemple), l'ATP intracellulaire et la phosphocréatine musculaire fournissent l'énergie, mais leur pool très réduit doit être renouvelé dans les secondes suivantes. Le métabolisme glucidique permet de répondre à cette demande très rapide : la glycolyse anaérobie à partir du stock local de glycogène musculaire permet en effet de fournir de l'ATP avant même que les réponses respiratoires et circulatoires n'augmentent l'apport d'oxygène aux muscles pour l'oxydation des substrats. Cette réponse locale est essentielle dans la première minute d'activité intense. L'acide lactique libéré par cette glycolyse anaérobie pourra ensuite être recyclé en glucose par néoglucogenèse hépatique. Son accumulation intramusculaire entraîne une acidose qui bloque les voies métaboliques et contribue à la fatigue musculaire, bien avant l'épuisement des réserves locales de glycogène, qui ne survient qu'après quatre-vingt-dix à cent vingt minutes d'effort intense. Le rôle initial de la glycogénolyse musculaire dans l'activité physique est illustré par l'intolérance à l'effort particulière au cours de la glycogénose de type V, ou maladie de McArdle, liée à un défaut de la phosphorylase musculaire qui catalyse cette glycogénolyse. Chez ces patients, la fatigue et les crampes apparaissent très rapidement lors des efforts intenses, obligeant à arrêter l'activité, mais ensuite celle-ci peut être reprise avec l'arrivée de glucose par la circulation et la mise en jeu de l'oxydation des lipides, comme un « second souffle ». La réponse systémique produit en effet ses effets métaboliques dans les minutes suivant le début de l'activité, avec l'apport aux muscles de substrats par voie circulatoire : d'abord du glucose — la contraction musculaire s'associe à une translocation membranaire de GLUT4 qui favorise la captation du glucose par le muscle — puis, de façon croissante, des acides gras provenant du tissu adipeux. L'élévation de la production endogène de glucose dans les minutes suivant le début d'un exercice physique 88

répond à la demande musculaire ; la glycémie reste stable alors que le turnover du glucose est triplé ou quadruplé (figure 6.6). Au cours des efforts les plus intenses la production endogène de glucose peut être multipliée par huit, avec un effet légèrement hyperglycémiant (+ 20 %) chez un sujet sain. La contre-régulation hormonale est très importante pour permettre cette adaptation rapide et puissante, avec un rôle spécialement important des catécholamines qui sont libérées au début de l'activité physique : elles stimulent la glycogénolyse hépatique et aussi la lipolyse. La puissance et la rapidité de l'effet glycogénolytique des catécholamines et du glucagon sont liées à l'amplification de leur signal après que ces hormones ont lié leurs récepteurs respectifs sur l'hépatocyte : activation de l'adénylate cyclase, augmentation de la concentration intracellulaire d'AMP cyclique, activation de la protéine kinase A, qui va à la fois inactiver la glycogène synthétase et activer la phosphorylase kinase, cette dernière activant la phosphorylase qui assure la glycogénolyse (figure 6.7). Ces effets permettant la mobilisation des substrats sont aussi facilités parce que les catécholamines inhibent la sécrétion d'insuline par les cellules β, l'insuline exerçant des effets inverses sur la glycogénolyse et la lipolyse. Chez les patients diabétiques de type 1, cette régulation est perdue et le dépôt d'insuline injectée en sous-cutané libère autant, voire plus d'insuline pendant l'effort, conduisant très fréquemment à l'hypoglycémie. La glycogénolyse hépatique est altérée au cours de la glycogénose de type III, déficit en enzyme débranchante du glycogène ramifié. L'hypoglycémie à jeun y est plus tardive qu'au cours du déficit en glucose-6-phosphatase, car un peu de glycogène non ramifié peut être libéré, et la Catécholamines × 2 à × 4 ↓ Sécrétion insuline

Foie

Tissu adipeux

Glycogène

TG Glycogène

TG

Glucose

AG

Glucose

AG

O2 CO2

ATP

Muscles

Figure 6.6 Effets de l'exercice physique sur le métabolisme glucidique.

6. Métabolisme des glucides

Enzyme branchante

Glycogène ramifié

Enzyme débranchante

Glycogène non ramifié Glycogène synthétase

Phosphorylase

Glucose-1-phosphate Phosphoglucomutase

Glucose-6-phosphate Glucokinase(foie) Hexokinase

Glucose

Néoglucogenèse G6Pase (foie, rein)

Glycolyse

Pyruvate

Lactate

Figure 6.7 Métabolisme du glycogène.

néoglucogenèse permet de produire du glucose exportable. La tolérance au jeûne se normalise à l'adolescence mais l'atteinte musculaire peut devenir sévère à l'âge adulte. Par ailleurs, les résidus de glycogène non métabolisés se comportent comme des corps étrangers entraînant le développement d'une cirrhose hépatique. Cette dernière est aussi la complication très précoce (avant l'âge de quatre ans) du déficit en enzyme branchante (glycogénose de type IV). Les déficits en phosphorylase et phosphorylase kinase sont en revanche partiels et bénins.

Réponse à l'agression Confronté à une agression (traumatique, chirurgicale, infectieuse), l'organisme a une réaction de défense qui vise à rétablir l'équilibre rompu. Ses deux grandes caractéristiques sont : • le catabolisme des protéines musculaires, qui permet de fournir des acides aminés aux cellules des défenses immunitaires et pour la cicatrisation ; • l'hypermétabolisme : la dépense énergétique augmente, de façon variable (de 20 % pour un état infectieux, de 100 % chez un grand brûlé). Le métabolisme glucidique participe à cette réponse, avec une production endogène de glucose accrue (une fois et demie à deux fois) par néoglucogenèse à partir des acides aminés. Davantage de glucose peut ainsi être utilisé et redirigé : les tissus normalement insulinosensibles (muscles) deviennent en effet insulinorésistants, ce qui facilite la direction du glucose vers les tissus lésés et les cellules immunitaires, qui ont besoin d'énergie et ne sont pas sensibles à l'insuline. La glycémie s'élève de façon discrète en général, mais l'élévation devient importante si elle a lieu chez un sujet préalablement diabétique, ou bien si une nutrition artificielle doit être instaurée (l'anorexie est fréquente chez les sujets agressés).

Les hormones de contre-régulation participent à cette réponse ; catécholamines, glucagon, et cortisol notamment, mais aussi les cytokines : TNFα, IL-1 et IL-6. Même si elles comportent des intervenants communs (néoglucogenèse, hormones de contre-régulation), il faut bien distinguer la réponse à l'agression, hypermétabolique et catabolique, du jeûne au cours duquel l'organisme limite autant qu'il le peut sa dépense énergétique et son catabolisme. La survenue d'une agression (infectieuse) chez un sujet dénutri ou d'une dénutrition chez un sujet agressé est un tournant pronostique très défavorable.

Situations pathologiques : hypoglycémie et hyperglycémie Hypoglycémie La grande majorité des hypoglycémies rencontrées en clinique humaine survient chez des patients diabétiques dont le traitement comporte des doses excessives d'insuline ou de médicaments insulinosécréteurs. Des circonstances favorisant l'hypoglycémie liée à ce surdosage sont alors très fréquemment retrouvées : décalage d'un repas, activité physique inhabituelle, parfois résolution d'une pathologie intercurrente au cours de laquelle l'hyperglycémie liée à la réponse à l'agression a dû faire augmenter le traitement. Contrairement à la croyance populaire qui lui attribue beaucoup de malaises d'autres origines, la survenue d'une hypoglycémie chez une personne non diabétique est très rare et n'est pas anodine. La régulation normale de l'homéostasie glucidique comporte en effet de puissants mécanismes pour s'en prémunir. Lorsque la glycémie descend sous 80 mg/dl, la sécrétion d'insuline par la cellule β diminue. Ce phénomène précoce ne s'accompagne d'aucune manifestation clinique. Grâce à cette régulation, les médicaments insulinosensibilisateurs (metformine) utilisés dans le traitement du diabète de type 2 n'entraînent pas d'hypoglycémie, car la sécrétion d'insuline du patient s'adapte à l'amélioration glycémique. A contrario, l'insuline injectée dans le tissu sous-cutané ou bien secrétée par la cellule β sous l'influence d'un sulfamide hypoglycémiant ou d'un glinide ne répond pas à cette régulation. Lorsque la glycémie descend sous 60 mg/dl, la contrerégulation hormonale est déclenchée, avec sécrétion de catécholamines, de glucagon et plus tardivement de cortisol et de GH (hormone de croissance). Ceci entraîne des symptômes « adrénergiques » : asthénie, bâillements, 89

I. Fondamentaux en nutrition humaine

sueurs, pâleur, tremblements, pilo-érection, palpitations, fringale mais aussi parfois nausées et vomissements. Ces symptômes ne sont pas spécifiques ; ils varient d'un individu à l'autre mais sont assez reproductibles chez le même sujet, ce qui permet aux diabétiques qui présentent des hypoglycémies répétées d'être alertés, de vérifier rapidement leur glycémie digitale à l'aide d'un lecteur et d'ingérer du glucose pour ne pas passer à l'étape suivante de l'hypoglycémie (hypoglycémie sévère). Malheureusement chez certains patients, les hypoglycémies répétées émoussent la capacité de contre-régulation, leur faisant perdre les symptômes d'alerte des hypoglycémies, ce qui retarde le moment du resucrage et expose au risque d'hypoglycémie sévère. Chez le non diabétique, l'hypoglycémie est avérée sous 50 mg/dl. La définition clinique rigoureuse exige d'y associer deux autres arguments : des signes cliniques et leur rétrocession en quelques minutes après prise de glucose, l'ensemble formant la triade de Whipple. Au-dessous de 50 mg/dl, la fourniture de glucose aux neurones baisse et les signes neuroglycopéniques de l'hypoglycémie apparaissent : troubles psychiatriques et des fonctions supérieures, déficits neurologiques variés, crises convulsives, coma. Ces troubles sont presque toujours résolutifs lors du resucrage mais le malaise n'est pas anodin. Un accident, un comportement délictueux sont possibles. On parle d'hypoglycémie sévère lorsqu'elle nécessite l'intervention d'un tiers pour assurer le resucrage, que ce soit par ingestion orale de glucose (si l'état de vigilance le permet), par injection sous-cutanée de glucagon ou perfusion intraveineuse de glucose. Les dégâts cérébraux définitifs sont beaucoup plus rares et tardifs en cas d'hypoglycémie que lors d'une anoxie cérébrale (où trois minutes suffisent). Les astrocytes qui entourent les neurones leur fournissent en effet du lactate, qu'ils peuvent oxyder. Au-delà de deux heures sous 20 mg/dl ou bien lorsqu'elle atteint un cerveau fragilisé (personne âgée, accident vasculaire cérébral), l'hypoglycémie peut cependant entraîner des séquelles neurologiques irréversibles. En dehors des médicaments utilisés pour le traitement du diabète, les principales causes d'hypoglycémies chez l'adulte sont l'insulinome, l'insuffisance surrénalienne et la prise de quelques autres médicaments. La défaillance des organes producteurs de glucose (insuffisance hépatique terminale, insuffisance rénale) ou la dénutrition favorisent l'hypoglycémie mais sont exceptionnellement seules en cause. Les maladies métaboliques génératrices d'hypoglycémies sont rares et presque toujours diagnostiquées pendant l'enfance. 90

Hyperglycémie Glycosurie Lorsqu'elle est franche, l'hyperglycémie entraîne immédiatement une glycosurie. Le glucose est en effet une molécule de très petite taille, qui traverse librement la barrière glomérulaire. On estime que 180 g de glucose passent quotidiennement dans le filtrat rénal initial. On ne le retrouve pas dans les urines finales du fait d'une réabsorption active, qui se produit au niveau du tubule contourné proximal et fait intervenir un transporteur de glucose principal, SGLT2, qui permet la réabsorption conjuguée de glucose et de sodium à partir de la lumière tubulaire. Ce mécanisme actif de réabsorption peut être saturé si la filtration glomérulaire est augmentée — comme cela se produit notamment au cours de la grossesse, où une glycosurie peut survenir en l'absence d'hyperglycémie — et, surtout, en cas d'hyperglycémie dépassant le seuil de réabsorption qui est de 1,80 g/l. La glycosurie qui s'ensuit a d'importantes conséquences : • elle entraîne une polyurie osmotique, que le sujet devra compenser par une polydipsie : c'est le syndrome polyuro-polydipsique. Chez un sujet jeune, la polyurie qui oblige à se lever la nuit pour uriner (nycturie) passe rarement inaperçue. Chez un sujet âgé ou dépendant, les mécanismes de la soif peuvent être moins sensibles ou moins efficaces, la polydipsie insuffisante, et une déshydratation va se développer, qui peut aller jusqu'au coma hyperosmolaire ; • si elle est abondante (plusieurs dizaines de grammes par jour), elle peut constituer une perte calorique significative (4 kcal/g de glucose) et participer à l'amaigrissement d'un sujet fortement hyperglycémique. Ce mécanisme n'est pas le seul qui facilite l'amaigrissement au cours du diabète : la perte des effets anticataboliques de l'insuline sur les métabolismes protéique et lipidique y contribue beaucoup en cas de carence en insuline ; • elle peut favoriser le développement d'infections urogénitales. Une maladie rare, la glycosurie de type O, est liée à la mutation inactivante de SGLT2. Les sujets homozygotes pour cette mutation ont une glycosurie abondante, une polyurie à 4 litres par jour, un léger retard de croissance. Quelques épisodes de déshydratation et d'hypoglycémies ont rarement été décrits chez ces patients, mais le pronostic paraît bénin. De nouveaux médicaments antidiabétiques actuellement en développement, les glifozines, agissent par l'inhibition pharmacologique de SGLT2.

6. Métabolisme des glucides

Après avoir été réabsorbé par la cellule du tube contourné proximal grâce à SGLT2, le glucose doit pouvoir en ressortir pour regagner la circulation. Le transporteur qui permet cette sortie au niveau de la membrane basale est GLUT2, qui assure la même fonction au niveau de la membrane basale des entérocytes où le glucose est absorbé grâce à SGLT1, et aussi au niveau du foie et de la cellule β. Le déficit congénital en GLUT2 est une maladie rarissime (syndrome de FanconiBickel) qui associe une glycosurie par défaut de réabsorption du glucose, un retard de croissance facilité par le défaut d'absorption intestinale des glucides, une hépatomégalie par accumulation de glycogène et des hypoglycémies à jeun car le glucose ne parvient pas à sortir de la cellule hépatique, et un diabète par défaut de sécrétion insulinique.

Lésions dues à l'hyperglycémie chronique L'Organisation mondiale de la Santé a défini le diabète comme un état d'hyperglycémie chronique responsable de complications. Plusieurs études épidémiologiques ont montré que ces complications apparaissent six à sept ans après que la glycémie à jeun a atteint 1,26 g/l (7 mM) ; c'est ce seuil qui a été choisi pour porter le diagnostic. Il faut noter qu'il est nettement inférieur au seuil de réabsorption rénale du glucose (1,80 g/l) à partir duquel les signes cliniques liés à la glycosurie apparaissent : une forme lentement évolutive de diabète, comme le diabète de type 2, peut donc évoluer pendant des années si on attend la présence de signes cliniques pour doser la glycémie. Il vaut mieux réaliser le dosage plus tôt, dès que le poids, l'âge, l'histoire familiale et les facteurs de risque cardiovasculaire le suggèrent. La toxicité du glucose va s'exercer sur toutes les cellules exposées à l'hyperglycémie : les cellules endothéliales sont au premier rang et les lésions sont vasculaires, concernant spécifiquement les capillaires (microangiopathie) et aussi les artères de moyen calibre (macroangiopathie). L'élévation du taux de glucose intracellulaire secondaire à l'hyperglycémie est nécessaire : en surexprimant GLUT1 pour favoriser la pénétration intracellulaire du glucose, on peut reproduire chez l'animal des lésions diabétiques en l'absence d'hyperglycémie extracellulaire. La suite des événements a été décrite par Brownlee (figure  6.8). Le glucose en excès suit la voie de la glycolyse et le pyruvate produit est oxydé par le cycle de Krebs. L'accélération de ce métabolisme au-delà d'un certain seuil entraîne la formation d'ions superoxydes O2.− par la mitochondrie. Ces ions activent une enzyme de réparation de l'ADN, la PARP (Poly(ADP-Ribose) Polymerase), qui inhibe la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase, enzyme importante de la glycolyse. Les substrats intermédiaires situés

Glucose

Voie des polyols

Glucose-6-P Fructose-6-P

Voie des hexosamines Activation de la PKC

Glycéraldéhyde-3-P GAPDH – 1,3-diPglycérate

Voie des AGE PARP + O2.-

Pyruvate

Figure 6.8 Devenir métabolique du glucose en excès.

en amont de cette étape enzymatique s'accumulent et vont être impliqués dans des voies métaboliques toxiques : • voie des polyols : l'aldose réductase qui transforme le glucose en sorbitol est très peu active quand la concentration intracellulaire de glucose est faible, mais le flux peut augmenter en hyperglycémie et représenter 11 % du devenir du glucose dans les érythrocytes humains (et 33 % dans le cristallin du lapin). Cette voie consomme du NADPH, ce qui peut majorer le stress oxydatif et majore le rapport NADH/ NAD intracellulaire, ce qui peut aggraver l'inhibition de la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase. L'inhibition pharmacologique de l'aldose réductase prévient l'apparition de la neuropathie diabétique chez le chien et cet effet a aussi été rapporté dans un essai chez l'homme ; les autres complications ne sont pas freinées et ce type de traitement n'est pas utilisable aujourd'hui en pratique clinique ; • voie des hexosamines : le fructose-6-phosphate peut être dévié de la glycolyse vers la formation de glucosamine, dont les dérivés peuvent interagir avec le génome, favorisant la transcription de gènes de molécules impliquées dans les complications : TGFβ, PAI-1 ; • activation de la protéine kinase C : le glycéraldéhyde3-phosphate en excès peut être le précurseur de diacylglycérol qui active certaines des onze isoformes de la PKC, avec des effets sur le fonctionnement vasculaire : baisse de production de NO, mise en jeu du TGFβ et du PAI-1 qui peuvent favoriser l'occlusion vasculaire, du VEGF qui modifie la perméabilité capillaire, et de NF-κB qui favorise l'expression de gènes pro-inflammatoires ; • voie des produits de glycation avancée, ou AGE (Advanced Glycation End Products), qui altèrent la fonction de protéines intracellulaires, modifient la qualité de la matrice extracellulaire et interagissent avec des récepteurs spécifiques, les RAGE, situés à la surface des cellules endothéliales et des macrophages, où ils peuvent induire des réponses modifiant la fonction vasculaire et pro-inflammatoire. 91

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Le dosage des produits de glycation avancée dans le sang ou les tissus n'est pas applicable à la pratique courante aujourd'hui, sauf le dosage de l'hémoglobine glyquée (HbA1c), qui est un bon reflet du niveau glycémique moyen des trois derniers mois (la demi-vie de l'hémoglobine est de deux mois). Schématiquement, une HbA1c à 5 % correspond à une glycémie moyenne de 1,00 g/l, chaque + 1 % supplémentaire correspondant à + 0,35 g/l de glycémie moyenne. Les affections qui modifient la durée de vie de l'hémoglobine peuvent modifier l'HbA1c indépendamment de la glycémie moyenne. Il est possible de porter le diagnostic de diabète à partir d'une HbA1c à 6,5 %, mais ceci ne fait pas l'objet d'une recommandation universelle. L'utilisation de l'HbA1c comme marqueur du bon contrôle des glycémies chez les patients diabétiques est en revanche consensuelle.

L'essentiel à retenir Le glucose est la forme quasi exclusive de transport des glucides dans la circulation et le principal substrat énergétique des cellules. ■ Il est crucial pour le fonctionnement et la survie des neurones, dont la souffrance est la manifestation grave de l'hypoglycémie. Il est tellement indispensable que l'organisme a la capacité d'en synthétiser, par néoglucogenèse, voie métabolique indispensable en cas de jeûne. ■ Les réserves énergétiques de l'organisme sont essentiellement lipidiques, mais ses petites réserves en glycogène sont qualitativement importantes, rapidement mobilisables pour l'initiation de l'activité physique, et aussi pour la transition ■

Les deux principaux types de diabète sont le diabète de type 1, lié à une carence en insuline secondaire à la destruction auto-immune des cellules β, et le diabète de type 2, beaucoup plus fréquent, qui associe une insulinorésistance et une carence insulinique relative et lentement progressive (cf. chapitre 15). En fait, on connaît une cinquantaine d'autres causes de diabètes, avec notamment des formes secondaires aux maladies du pancréas (pancréatite chronique, cancer du pancréas, mucoviscidose, etc.), aux maladies rares qui entraînent une hypersécrétion d'hormones de la contre-régulation (glucagonome, phéochromocytome, hypercorticisme surrénalien et acromégalie), et aussi quelques formes monogéniques comme les diabètes MODY dont nous avons vu un exemple.

de l'état nourri à l'état de jeûne. À l'état nourri, l'insuline joue un rôle indispensable pour diriger le glucose alimentaire vers ses lieux de stockage et d'oxydation, et freiner la production endogène de glucose. Même si une élévation glycémique survient de façon physiologique après les repas, elle est limitée. ■ L'hyperglycémie franche (au-delà de 1,80 g/l) entraîne une glycosurie. Lorsque celle-ci est intense, elle peut entraîner une déshydratation et constituer une fuite calorique significative. Surtout, lorsqu'elle est chronique, la concentration excessive de glucose dans les cellules, notamment endothéliales, met en jeu des voies dérivées de son métabolisme qui sont la cause des complications vasculaires chroniques du diabète.

ENTRAÎNEMENT 6 QCM QCM 1 Concernant la glycémie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Une glycémie à 0,20 g/l peut être à l'origine de lésions cérébrales irréversibles. B Une glycémie à 0,60 g/l est une hypoglycémie. C Une glycémie à 1,50 g/l peut être à l'origine d'une déshydratation. D Une glycémie supérieure à 1,05 g/l fait porter le diagnostic de diabète. E Une glycémie supérieure à 2,00 g/l deux heures après prise orale de 75 g de glucose fait porter le diagnostic de diabète.

92

QCM 2 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Le matin à jeun, les aliments en cours de digestion fournissent 10 % du glucose présent dans la circulation. B Le matin à jeun, la néoglucogenèse est active. C Le matin à jeun, la glycémie est en train de baisser rapidement. D Le matin à jeun, une hypoglycémie est une cause habituelle d'agressivité au réveil. E Le matin à jeun, la glycémie normale est de l'ordre de 1,10 g/l.

6. Métabolisme des glucides

QCM 3 Concernant la production endogène de glucose, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle n'est pas indispensable à la vie, car le glucose est fourni par l'alimentation. B Elle est due uniquement à la glycogénolyse. C Elle est de l'ordre de 2 mg/kg/min à l'état postabsorptif chez un adulte normal. D Elle a deux composantes : l'oxydation et le stockage du glucose. E Elle est freinée par l'insuline.

QCM 7 Au cours d'une activité physique brutale et intense (sprint), chez un adulte normal, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Une hypoglycémie est assez courante. B La glycémie tend à s'élever. C Les triglycérides du tissu adipeux sont le principal substrat utilisé. D Le taux d'acide lactique s'élève. E L'ATP est fournie par oxydation du pyruvate issu de la glycolyse.

QCM 4 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Un repas contenant des glucides entraîne normalement une élévation glycémique. B Un repas contenant des glucides entraîne normalement une sécrétion de glucagon. C Un repas contenant des glucides est indispensable avant une activité physique importante. D Un repas contenant des glucides entraîne une sécrétion de GLP-1. E Un repas contenant des glucides permet de reconstituer les stocks de glycogènes des neurones.

QCM 8 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Un état infectieux peut affecter le métabolisme du glucose : A en augmentant la production de glucose par le foie. B en entraînant une hypoglycémie du fait d'une forte sécrétion d'insuline. C en augmentant la production de glucose par les cellules immunitaires. D du fait de l'intervention de cytokines et d'hormones de contre-régulation. E en augmentant l'utilisation du glucose par le cerveau.

QCM 5 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'insuline est secrétée par les cellules hépatiques. B L'insuline agit sur les tissus qui possèdent un transporteur de glucose GLUT4. C L'insuline est éliminée par voie biliaire. D L'insuline est secrétée en fonction de la glycémie. E L'insuline stimule la lipolyse. QCM 6 Chez un adulte normal, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Un jeûne de plus de 24 heures entraîne toujours une brève hypoglycémie. B Un jeûne de plus de 24 heures active durablement la glycogénolyse. C Un jeûne de plus de 24 heures entraîne une cétogenèse, puis une acidocétose, mais rarement un coma. D Un jeûne de plus de 24 heures peut entraîner une hypoglycémie en cas d'anomalie congénitale de l'oxydation des lipides. E Un jeûne de plus de 24 heures stimule fortement la contrerégulation hormonale.

Bibliographie Riou J-P, Laville M. Utilisation des substrats énergétiques. In : Enseignement de la Nutrition. Collège des Enseignants de nutrition. Corlet Imprimeur SA ; 1994. p. 69–94.

QCM 9 Concernant l'hypoglycémie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle est toujours la conséquence d'un excès d'insuline ; endogène ou exogène. B Elle est certaine si la glycémie est dosée à 0,60 g/l. C Elle est accompagnée d'une hyperlactacidémie au cours du déficit en glucose-6-phosphatase. D Elle est la conséquence habituelle des régimes très appauvris en glucides. E Elle commence le plus souvent par une modification de l'humeur. QCM 10 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Une hyperglycémie à 1,50 g/l peut entraîner une déshydratation. B Une hyperglycémie à 1,50 g/l est en faveur du diagnostic de diabète si le dosage a été effectué le matin à jeun. C Une hyperglycémie à 1,50 g/l entraîne généralement un dégoût de l'alimentation. D Une hyperglycémie à 1,50 g/l peut entraîner des troubles des fonctions supérieures. E Une hyperglycémie à 1,50 g/l est habituelle chez une femme enceinte. Fernandes J, Saudubray J-M, Van den Berghe G. Inborn metabolic diseases. Diagnosis and treatment. Springer-Verlag ; 1994. Brownlee M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 2001 ; 414 : 813–20.

93

This page intentionally left blank

7

Chapitre

Dépenses énergétiques

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Composantes de la dépense énergétique totale

97

Facteurs de variation de la dépense énergétique de repos

99

Méthodes de mesure de la dépense énergétique utilisables dans la pratique clinique

102

Évaluation prédictive de la dépense énergétique

106

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Connaissances de la PAES : ■ Connaître les principes de la thermodynamique. ■ Connaître le concept de métabolisme aérobie, anaérobie (alactique et lactique). ■ Connaître les principales étapes de la phosphorylation oxydative. ■ Connaître le concept de rendement de la synthèse aérobie d'ATP. ■ Connaître les grandes voies métaboliques qui gèrent la transformation et l'utilisation de l'énergie à l'intérieur de la cellule. Objectifs L2-L3 : ■ Connaître les différentes composantes de la dépense énergétique. ■ Connaître les facteurs de variation (âge, sexe, hormones, taille, etc.). ■ Connaître la contribution des différents organes. ■ Connaître le principe de la calorimétrie indirecte. ■ Connaître l'intérêt clinique des équations de prédiction. ■ Connaître les mesures de l'activité physique et de son coût énergétique (incluant la VO2max). ■ Savoir à quoi sert la mesure du métabolisme énergétique.

Contrairement aux plantes qui transforment directement l'énergie lumineuse en énergie chimique (et qui sont donc «nourries» par le soleil), les animaux en général, et l'Homme en particulier, puisent leur énergie dans le milieu extérieur (apports) à partir d'une source unique (les aliments). En l'absence de variation du compartiment de réserves énergétiques (essentiellement les triglycérides du tissu adipeux blanc), l'énergie est restituée au milieu extérieur en quantité équivalente (dépenses d'énergie) sous une forme identique (énergie chimique telle que l'excrétion urinaire d'urée, de créatinine, etc.) ou différente (énergie thermique ou mécanique). La continuité des processus de dépenses énergétiques suppose une disponibilité ininterrompue de l'énergie. Cette condition vitale est assurée en période interprandiale et en situation de jeûne prolongé par un compartiment de réserve énergétique, lui-même entretenu par des apports habituellement fractionnés et rythmés par les repas. Apports, dépenses et réserves énergétiques définissent le statut énergétique de l'Homme et sont liés entre eux par l'équation suivante : Apports d'énergie = Dépenses d'énergie ± Variation des réserves énergétiques. 96

Comme l'illustre la figure 7.1, l'énergie chimique des aliments n'est pas directement utilisable par la cellule. Elle doit être transformée en une source utilisable et immédiatement disponible représentée très majoritairement par l'ATP. Après libération d'énergie par hydrolyse, l'ATP est resynthétisé et cette régénération ou production de chaleur métabolique (M) est couplée à la consommation d'oxygène (phosphorylation oxydative mitochondriale). À l'équilibre thermique, c'est-à-dire à température corporelle constante, la production de chaleur métabolique totale (M) est égale à la perte de chaleur (K + C + R + E ; figure  7.1) à laquelle s'ajoute la production de chaleur métabolique nécessaire à la réalisation d'un travail mécanique chaque fois que nécessaire (W) et au stockage des nutriments ingérés mais qui ne sont pas immédiatement oxydés (S). La dépense énergétique totale des vingt-quatre heures est habituellement répartie en trois composantes que sont la dépense énergétique de base (correspondant aux activités métaboliques et mécaniques obligatoires de l'état basal), la thermogenèse d'adaptation (de thermorégulation et d'alimentation) et l'activité physique. Chacune de ces composantes est sujette à variation intra- et interindividuelle. Chacune peut être mesurée. Les mesures effectuées ont permis de développer des équations de prédiction de la dépense énergétique de repos. Apports O2 CO2

S

Stocks

W

H2O

~ATP = M

Dépenses

Conduction ° K

Qch

Convexion Radiation Évaporation ° ° ° C R E

M = (K+C+R+E) + S + W Figure 7.1 Représentation schématique de l'équilibre énergétique chez l'Homme. M, chaleur ou énergie métabolique produite par la transformation de l'énergie chimique des nutriments en ATP ; W, travail ou énergie mécanique ; Qch, quantité de chaleur perdue ou énergie thermique restituée au milieu extérieur ; S, part des macronutriments énergétiques ingérés et non immédiatement utilisés — ils sont mis en réserve et seront mobilisés en situation d'insuffisance d'apport.

7. Dépenses énergétiques

Composantes de la dépense énergétique totale Comme indiqué sur la figure  7.2, la dépense énergétique totale des vingt-quatre heures (DET) est la somme de trois grands postes : • le métabolisme de base ; • la dépense énergétique de l'activité physique ; • la thermogenèse d'adaptation.

Métabolisme de base et dépense énergétique de repos Le métabolisme de base correspond à la dépense énergétique obligatoire et minimale nécessaire aux activités métaboliques et mécaniques de l'ensemble des organes lorsque l'Homme est placé en décubitus, dans des conditions d'inactivité physique totale, de neutralité thermique (20–23 °C pour un individu habillé) et en phase postabsorptive (douze à dix-huit heures après un repas). La contribution des différents organes au métabolisme de base varie en fonction de leur masse et surtout de leur activité métabolique (tableau  7.1). Ainsi, le cerveau et le foie qui représentent chacun 2 à 3 % du poids corporel contribuent chacun pour environ 20 % à la dépense énergétique de base. La dépense énergétique de base diminue d'environ 5 % pendant le sommeil en raison d'une chute du tonus musculaire et de l'activité cérébrale. Soixante à 80 % de la DET sont dus au métabolisme de base, proportion qui varie en fonction de l'importance relative des deux autres composantes de la DET que sont l'activité physique et la thermogenèse. Le métabolisme de base est souvent confondu avec la dépense énergétique de repos. En réalité, la dépense énergé-

tique de repos (DER) inclut la thermogenèse d'adaptation en sus du métabolisme de base (figure 7.2).

Dépense énergétique de l'activité physique L'activité physique correspond à l'ensemble des mouvements corporels produits par la contraction des muscles squelettiques qui entraîne une augmentation de la dépense énergétique au-dessus de la dépense énergétique de repos. Ce poste de la dépense énergétique totale concerne tant les activités de la vie quotidienne que les exercices physiques plus intenses, sportifs ou non. Il peut varier considérablement d'une personne à l'autre et représenter entre 15 et 30 % de la dépense énergétique totale. L'intensité de l'activité physique peut être exprimée en valeur absolue (énergie dépensée par unité de temps) ou rapportée à la dépense énergétique de repos. Les différences de mode d'expression des résultats associés à la diversité des conditions de mesure (en condition de vie libre ou en condition de laboratoire) conduisent à l'utilisation de variables et d'acronymes différents. La définition, le mode de calcul ainsi que les avantages et les inconvénients respectifs de ces différentes variables sont décrits dans le tableau 7.2.

Thermogenèse d'adaptation La thermogenèse d'adaptation est la part de la production de chaleur en sus du métabolisme de base qui n'est pas liée Tableau 7.1. Contribution des différents organes au métabolisme de base. Organe

Contribution Au poids corporel

Activité physique Thermogenèse d’adaptation Dépense énergétique totale Métabolisme de base

Dépense énergétique de repos

Figure 7.2 Les trois principales composantes de la dépense énergétique totale des 24 heures (DET).

Au métabolisme de base

Foie

3%

21 %

Cerveau

2%

19 %

Cœur

1%

9%

Reins

90, demi-fond > 75, cyclisme route > 70). On détermine également pendant l'épreuve d'effort les seuils ventilatoires et anaérobie, correspondant au croisement des courbes de VO2 et VCO2, la VCO2 devenant supérieure à la VO2 avec, en fin d'effort, la mise en jeu du système anaérobie lactique. Les indications sont doubles : l sportifs de fond : indice de performance et conseils d'entraînement aérobie ; l insuffisants respiratoires : appréciation des possibilités d'effort et conseils de réadaptation respiratoire.

Évaluation prédictive de la dépense énergétique Prédiction de la dépense énergétique de repos La mesure de la DER chez un grand nombre de sujets par des techniques de référence a permis d'établir des équations prédictives de la DER en fonction de l'âge, du poids, de la taille et du sexe. Plusieurs formules ont été proposées pour effectuer le calcul de la dépense énergétique de repos (DER exprimée en MJ · j−1). Les formules de Harris et Benedict sont les plus connues et largement utilisées dans la prise en charge de la dénutrition où elles contribuent à la détermination des besoins énergétiques des patients : DERFemme = 2,741 + 0,0402 × Poids (kg ) + 0,711× Taille (m) − 0,0197 × Âge ( ans ) DERHomme = 0,276 + 0,0573 × Poids (kg ) + 2,073 × Taille (m) − 0,0285 × Âge ( ans ) Pour certains, les formules de Black seraient plus indiquées chez les sujets obèses et les personnes âgées de plus de soixante ans : DERFemme = 0,963 × Poids (kg ) × Âge ( ans )

0 ,48

× Taille (m)

0 ,48

× Taille (m)

−0 ,13

DERHomme = 1,083 × Poids (kg ) ×Âge ( ans )

0 ,50

−0 ,13

0 ,50

7. Dépenses énergétiques

Prédiction de la dépense énergétique totale Comme il est indiqué dans le paragraphe précédent, il est possible de réaliser les estimations de la DER à partir de données anthropométriques simples. Étant donné la variabilité interindividuelle de l'intensité et de la durée de l'activité physique, la dépense énergétique totale peut être estimée en multipliant la DER par un facteur traduisant l'intensité de l'activité physique d'une personne. Ce facteur — PAL de la littérature anglaise et NAP (pour niveau d'activité physique) de la littérature française — a pu être déterminé pour de nombreuses activités de la vie quotidienne, sédentaire, professionnelle ou sportive. Les valeurs du NAP sont présentées de façon synthétique dans le tableau 7.5. Des valeurs détaillées sont disponibles dans la seconde édition des Apports nutritionnels conseillés de la population française.

L'essentiel à retenir La dépense énergétique des vingt-quatre heures se répartit en trois postes d'importance inégale : – la dépense énergétique de repos, qui représente 60 à 75 % de la dépense énergétique totale ; – la dépense énergétique liée à l'activité physique, dont la part varie en fonction de la nature, de la durée et de l'intensité de l'exercice ;

■

– la thermogenèse d'adaptation, dont l'effet thermique des aliments qui compte pour environ 10 % de la dépense énergétique des vingt-quatre heures. ■ La dépense énergétique des vingt-quatre heures et la dépense énergétique de repos varient de façon proportionnelle au poids et à la masse maigre. ■ La dépense énergétique totale augmente en situation d'excès d'apports énergétiques. Inversement, elle diminue en situation d'insuffisance d'apports énergétiques sauf en présence d'une maladie associée. ■ Les macronutriments (glucides, lipides, protides), qu'ils aient pour origine l'alimentation ou les réserves endogènes, constituent l'unique source énergétique pour l'Homme. Pour être utilisable, cette énergie doit être transformée en ATP, processus qui consomme de l'oxygène et produit de la chaleur. ■ La mesure de la consommation d'oxygène (calorimétrie indirecte) est la méthode de référence pour la mesure de la dépense énergétique dans la pratique clinique. ■ Des équations prédictives de la dépense énergétique de repos (fondées sur le poids, la taille et l'âge) existent ; les formules de Harris et Bénédict sont le plus couramment utilisées.

ENTRAÎNEMENT 7 QCM QCM 1 Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont fausses ? Le métabolisme de base d'un adulte : A représente 60 à 75 % de la dépense énergétique totale. B est inférieur de 4–5 % au métabolisme de sommeil. C est proportionnel au poids corporel. D diminue avec l'âge. E est indépendant du sexe. QCM 2 Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont vraies ? Pour calculer la dépense énergétique et l'oxydation des substrats à partir de la calorimétrie indirecte il faut connaître : A la consommation d'oxygène. B la production de gaz carbonique. C la quantité d'oxygène consommé par l'oxydation de chaque substrat. D la quantité de gaz carbonique produit par l'oxydation de chaque substrat. E la quantité d'azote éliminée par voie urinaire.

QCM 3 Parmi les affirmations suivantes, laquelle est vraie ? Chez l'adulte à poids stable, la dépense énergétique totale des 24 heures : A est égale aux apports énergétiques totaux des 24 heures. B est exclusivement due à la dépense énergétique de base. C est indépendante du poids corporel. D est essentiellement due à la thermogenèse alimentaire. E est d'autant plus importante que la personne adulte est sédentaire. QCM 4 Parmi les affirmations suivantes, laquelle est fausse ? La dépense énergétique de l'activité physique : A est due à la contraction des muscles squelettiques. B varie en fonction de la durée de l'activité physique. C représente environ 15 à 30 % de la dépense énergétique totale. D est indépendante de l'intensité de l'activité physique.

�

I. Fondamentaux en nutrition humaine

� E s'exprime habituellement par rapport à la dépense énergétique de repos (MET). QCM 5 Parmi les affirmations suivantes, laquelle est fausse ? Chez l'adulte sain et à poids stable, une diminution volontaire de 25 % des apports énergétiques quotidiens s'accompagne : A d'une perte de poids limitée dans le temps. B d'une diminution de la dépense énergétique de repos. C d'une stimulation de la thermogenèse alimentaire. D d'une perte de masse maigre. E d'une baisse du coût énergétique de l'activité physique.

Bibliographie Ainsworth BE, Haskell WL, Whitt MC, Irwin ML, Swartz AM, et  al. Compendium of physical activities : an update of activity codes and MET intensities. Med Sci Sports Exerc 2000 ; 32 : S498–504. Black AE, Coward WA, Cole TJ, Prentice AM. Human energy expenditure in affluent societies : an analysis of 574 doubly-labelled water measurements. Eur J Clin Nutr 1996 ; 50 : 72–92. Clement K. Genetics of human obesity. C R Biologies 2006 ; 329 : 608–22. Couet C, Attaix D. Le muscle. In : Cano N, Barnoud D, Schneider S, Vasson M-P, Hasselmann M, Leverve X. Traité de nutrition artificielle de l'adulte. 3e édition. Paris : Springer ; 2007. p. 323–39. Dulloo AG, Ismail MN, Ryall M, Melas G, Geissler CA, Miller DS. A lowbudget and easy-to-operate room respirometer for measuring daily energy expenditure in man. Am J Clin Nutr 1988 ; 48 : 1367–74. Ferranini E. The theoretical basis of indirect calorimetry : a review. Metabolism 1998 ; 37 : 287–301. Forbes GB. Lean body mass-body fat interrelationships in humans. Nutr Rev 1987 ; 45 : 225–31. Galgani J, Ravussin E. Enery metabolism, fuel selection and body weight regulation. Int J Obesity 2008 ; 32 : S109–19. Harris W, Benedict FG. A biometric study of basal metabolism in man. Washington DC : Carnegie Institute of Washington ; publication 279. Jéquier E, Acheson K, Schutz Y. Assessment of energy expenditure and fuel utilization in man. Annu Rev Nutr 1987 ; 7 : 187–208.

108

QCM 6 Parmi les affirmations suivantes, laquelle est fausse ? Au cours d'une épreuve d'effort cardiorespiratoire maximale triangulaire : A la fréquence cardiaque maximale à atteindre est de «220 – Âge». B il existe une augmentation importante de la ventilation en fin d'effort. C il existe un plateau de consommation d'O2. D il existe un plateau de rejet de CO2. E il existe un rapport VCO2/VO2 inférieur à 1.

Jacobi D, Maillot F, Couet C. Mesure de la dépense énergétique : principes et techniques, intéret diagnostique et limites. Médecine des maladies métaboliques 2008 ; 2 : 130–4. Jacobi D, Maillot F, Couet C. Estimation et mesure de la dépense énergétique liée à l'activité physique : principes et techniques, intérêts diagnostiques et limites. Médecine des maladies métaboliques 2008 ; 2 : 279–82. Jacobi D, Perrin A-E, Grosman N, Dore M-F, Normand S, et al. Physical activity-related energy expenditure with the RT3 and TriTrac accelerometers in overweight adults. Obesity 2007 ; 15 : 950–6. Maillot F, Delarue J, Farad S, Lamisse F, Couet C. Les régimes «basses calories» : un modèle d'étude de l'adaptation. Cah Nutr Diet 1998 ; 33 : 229–34. Ritz P, Boirie Y, Couet C. Ajuster ou diviser, telle est la question. Cah Nutr Diet 1999 ; 34 : 359–61. Ritz P, Cole TJ, Couet C, Coward WA. Precision of DLW energy expenditure measurements : contribution of natural abundance variations. Am J Physiol 1996 ; 270 : E164–9. Schoeller DA, Fjeld CR. Human energy metabolism : what have we learned from the doubly labeled water method ? Annu Rev Nutr 1991 ; 11 : 355–73. Tudor-Locke C, Bassett DR Jr. How many steps/day are enough ? Preliminary pedometer indices for public health. Sports Med 2004 ; 34 : 1–8. Vermorel M, Ritz P, Tappy L, Laville M. Énergie. In : Apports nutritionnels conseillés pour la population française. 3e édition. Martin A, coordonateur. Paris : TEC & DOC, Lavoisier ; 2001. p. 17–36.

8

Chapitre

Utilisation des substrats énergétiques

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Substrats énergétiques

110

Production et utilisation des substrats en période basale

110

Production et utilisation des substrats lors du jeûne prolongé

112

Utilisation des substrats en période postprandiale

112

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Prérequis : ■ Connaître les bases biochimiques du métabolisme du glucose, des acides gras et des acides aminés (chapitres 4, 5 et 6). Objectifs L2-L3 : ■ Comprendre la manière dont les substrats contribuent à la couverture du besoin énergétique en fonction de la variation des apports alimentaires et des réserves. ■ Connaître la définition de l'état nourri et de l'état de jeûne. ■ Comprendre le rôle joué par les différents organes dans l'orientation des substrats énergétiques dans la période postprandiale. ■ Comprendre le rôle de l'insuline et des incrétines pendant la période postprandiale sur l'utilisation des différents substrats. ■ Connaître le principe de la thermogenèse postprandiale. ■ Connaître l'importance des réserves pour chaque substrat et leur mobilisation. ■ Comprendre le rôle joué par les différents organes dans l'orientation des substrats énergétiques dans la période de jeûne (jeûne court/jeûne prolongé) : cétogenèse, glycogénolyse, néoglucogenèse, protéolyse.

Production et utilisation des substrats en période basale

Substrats énergétiques Les substrats énergétiques existent sous forme de molécules complexes dans l'alimentation (glucides, lipides, protéines) et dans les tissus (notamment glycogène musculaire et hépatique, protéines musculaires, triglycérides du tissu adipeux), où ils ont principalement une fonction de stockage énergétique (tableau  8.1). Les substrats énergétiques Tableau 8.1. Réserves énergétiques chez un sujet de 70 kg. Substrats énergétiques

Tissus

Énergie (kcal)

Poids (g)

Triglycérides

Tissu adipeux blanc

108 000

12 000

Glycogène

Foie

280

70

Muscles

480

120

Glucose

Liquides circulants 80

20

Protéines

Muscles

6 000

110

24 000

existent aussi sous forme circulante : glucose, lactate, pyruvate, acides aminés, glycérol, acides gras non estérifiés et corps cétoniques. Il est important de noter qu'à côté de leur rôle énergétique, les substrats ont aussi des rôles fonctionnels (qui ne sont pas abordés ici). Précisons aussi que ce ne sont pas les concentrations plasmatiques ou tissulaires qui sont régulées, notamment par les hormones, mais les flux (débit d'apparition et de disparition, flux de synthèse et de catabolisme). Au cours d'un cycle de vingt-quatre heures, on distingue deux phases : • la période basale, ou postabsorptive, après douze heures de jeûne nocturne (durée de référence pour les bilans sanguins dits « à jeun » et les explorations métaboliques) ; • la période postprandiale, qui correspond en général aux huit heures qui suivent la prise alimentaire, parfois plus en cas de consommation importante de lipides du fait du fort ralentissement de la vidange gastrique qui retarde leur absorption intestinale. Le jeûne au-delà de vingt-quatre heures est observé lors des restrictions volontaires (par exemple, grève de la faim, anorexie mentale) ou imposées par l'environnement (famine, maltraitance). À noter qu'il ne faut pas confondre jeûne et déficit énergétique chronique (l'adaptation au déficit énergétique chronique n'est pas traitée ici).

Métabolisme du glucose La concentration plasmatique de glucose change au cours de la journée (cf. chapitre 6). Elle dépend du débit de son entrée d'origine endogène (foie, rein) et/ou exogène (intestin) dans la circulation d'une part, et du débit de sa distribution dans le courant circulatoire, du débit de sa répartition entre plasma et érythrocytes et du débit de son captage par les tissus utilisateurs d'autre part. Au cours de la journée, la glycémie varie physiologiquement de 0,60 à 1,40 g/l selon l'apport glucido-lipidique, l'exercice, le milieu hormonal et la situation nutritionnelle de la personne. Le matin à jeun (état basal), le foie est la source majeure de glucose. La production hépatique de glucose provient de la glycogénolyse et de la néoglucogenèse, chacune y contribuant à environ 50 %. Le niveau de la production hépatique de glucose dépend du rapport insuline/gluca-

8. Utilisation des substrats énergétiques

gon plasmatique. L'insuline sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans inhibe la production hépatique de glucose en inhibant la glycogénolyse et la néoglucogenèse. Le glucagon augmente la production hépatique de glucose en stimulant la glycogénolyse. En cas de carence en insuline (par exemple, diabète de type 1, diabète secondaire à une pancréatite chronique sévère), la production hépatique de glucose est augmentée et est responsable de l'hyperglycémie à jeun caractéristique du diabète. En cas de moindre efficacité de l'insuline (insulinorésistance) comme dans le diabète de type 2, la production hépatique de glucose est aussi augmentée et responsable de l'hyperglycémie à jeun alors même que l'insulinémie à jeun est normale ou augmentée. La production hépatique de glucose est puissamment et très rapidement inhibée par l'insuline. Les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) augmentent la production hépatique de glucose en stimulant la glycogénolyse et la néoglucogenèse (via notamment la stimulation de la sécrétion de glucagon et l'inhibition de la sécrétion d'insuline). C'est le cas au cours de l'exercice physique intense ou au cours de l'agression aiguë en réanimation. Le cortisol augmente la production hépatique de glucose en stimulant la néoglucogenèse. Le matin à jeun, l'organisme dans son ensemble utilise autant de glucose que le foie en produit. C'est pourquoi, le matin à jeun la glycémie est considérée comme constante. Le cerveau utilise environ 50 % du glucose produit, les érythrocytes 10 %, les reins 10 %, les tissus splanchniques (intestin, foie) 15 %, et les tissus sensibles à l'insuline (muscle, tissu adipeux) 20 %. Le glucose capté par les tissus est oxydé pour fournir de l'énergie. Une petite partie du glucose utilisé par le muscle et le cœur est incomplètement oxydé et est transformé en lactate. Le lactate est libéré dans la circulation et sert de substrat glucoformateur dans le foie, contribuant à la néoglucogenèse (cycle de Cori).

Lipolyse La lipolyse est la libération d'une molécule de glycérol et de trois molécules d'acides gras à partir des triglycérides stockés dans le tissu adipeux. À noter qu'il existe une lipolyse musculaire mais marginale le matin à jeun. La lipolyse met en jeu l'action successive de trois enzymes : • l'ATGL (Adipose Triglyceride Lipase), qui transforme les triglycérides en diglycérides ; • la lipase hormono-sensible (LHS), qui transforme les diglycérides en monoglycérides ; • la monoglycéride lipase, qui libère le dernier acide gras du glycérol.

La lipolyse est stimulée à jeun par le fait que l'insulinémie est basse, ce qui lève son effet inhibiteur sur la LHS. Le glycérol libéré est utilisé comme substrat glucoformateur dans le foie, contribuant comme le lactate à la néoglucogenèse. Les acides gras non estérifiés (AGNE) libérés dans la circulation sont pour une part captés par le foie où ils sont oxydés et fournissent l'énergie nécessaire à la néoglucogenèse. Le matin à jeun une faible part des AGNE est incomplètement oxydée dans le foie et donne naissance à des corps cétoniques (cétogenèse). En situation de jeûne prolongé, les corps cétoniques deviennent un substrat énergétique pour le cerveau (cf. infra). En cas de carence en insuline (diabète de type 1 ou pancréatite sévère), la lipolyse est très fortement stimulée, puisqu'elle n'est plus du tout freinée par l'insuline : les corps cétoniques s'élèvent considérablement, ce qui conduit à une acidocétose. En effet, les corps cétoniques se comportent comme des acides fixes et induisent une acidose qui peut-être sévère. L'acidocétose est une urgence médicale. Une autre partie des AGNE (20 % environ) ne quitte pas l'adipocyte et sert à la ré-estérification in situ avec le glycérophosphate pour conduire à la resynthèse adipocytaire de triglycérides. Enfin, la dernière partie des AGNE est captée par le muscle squelettique et le cœur pour y fournir de l'énergie. La principale source énergétique du muscle squelettique le matin à jeun est l'énergie fournie par les AGNE. Les AGNE sont la source très majoritaire d'énergie pour le cœur et cela indépendamment de la situation à jeun et postprandiale ; le cœur fonctionne en effet en permanence.

Protéolyse Environ 300 g de protéines par jour sont catabolisées (cf. chapitre 5). Les acides aminés libérés par la protéolyse (ou dégradation protéique) ont des devenirs différents selon leur nature. Les acides aminés glucoformateurs, alanine et glutamine principalement — même si à l'exception de la leucine et de la lysine tous les acides aminés sont glucoformateurs —, sont utilisés par le foie pour la néoglucogenèse au même titre que le lactate et le glycérol. Les autres acides aminés sont utilisés par le foie à des fins énergétiques pour une faible part (oxydation protéique irréversible) et pour la synthèse d'autres acides aminés (synthèse de novo) et de différentes protéines hépatiques restant in situ ou exportées (albumine, transthyrétine et protéines de l'inflammation, par exemple). Une partie des acides aminés a des fonctions spécifiques (neurotransmetteurs, par exemple). La protéolyse le matin à jeun est favorisée par la faible concentration d'insuline, ce qui lève son effet inhibiteur sur la protéolyse. 111

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Production et utilisation des substrats lors du jeûne prolongé En dehors de la restriction alimentaire auto-imposée, le jeûne complet (qu'il ne faut pas confondre avec la sous-alimentation) ne se rencontre quasiment plus en pratique. Avec la poursuite du jeûne, les réserves hépatiques de glycogène s'épuisent et la production hépatique de glucose est exclusivement assurée par la néoglucogenèse puisque la glycogénolyse s'annule. La néoglucogenèse est d'origine hépatique et rénale. La néoglucogenèse est stimulée par l'accroissement de la lipolyse (qui fournit le glycérol), la libération accrue d'acides aminés glucoformateurs (essentiellement alanine et glutamine), et l'augmentation du recyclage du glucose dans le muscle dans le cycle de Cori. L'accroissement de la néoglucogenèse totale ne suffit pas à maintenir un niveau de la production hépatique de glucose équivalent à celui qui prévaut le matin à jeun. De ce fait, la production hépatique de glucose diminue et par voie de conséquence la glycémie aussi. Parallèlement, l'utilisation du glucose diminue, essentiellement par réduction de son utilisation par le cerveau. Cette économie de glucose est compensée par l'utilisation cérébrale des corps cétoniques favorisée par le fort accroissement de la lipolyse. Une partie des AGNE libérés est incomplètement oxydée avec forte stimulation de la cétogenèse. L'utilisation des corps cétoniques par le cerveau en remplacement d'une partie du glucose permet de réduire les besoins de fourniture de glucose et donc les besoins de néoglucogenèse et donc économise des sources de substrats glucoformateurs. La source économisée est celle des acides aminés. En fin de compte, l'utilisation des corps cétoniques par le cerveau limite en partie le besoin en acides aminés et permet de préserver en partie la masse protéique musculaire. En partie seulement, car la protéolyse augmente nettement par rapport à la situation basale habituelle (douze heures de jeûne nocturne). La forte activité de la lipolyse, l'augmentation de la formation des corps cétoniques et la stimulation de la néoglucogenèse résultent de la chute de l'insulinémie. En effet, celle-ci entraîne une levée de la freination de la lipolyse, de la néoglucogenèse et de la production de corps cétoniques. À noter qu'il ne faut pas confondre l'acidocétose diabétique avec la situation du jeûne très prolongé, même s'il y a des similitudes. 112

Utilisation des substrats en période postprandiale L'utilisation des substrats en période postprandiale est un phénomène complexe qui met en jeu la composition du repas, la vitesse de la vidange gastrique, l'absorption intestinale et les mécanismes post-intestinaux qui dépendent en grande partie des éléments précédents. Pour la simplification du propos, nous distinguerons le devenir de chacun des macronutriments après leur absorption intestinale. Notons d'emblée que : • les glucides sont absorbés sous forme de glucose, de fructose ou de galactose et entrent dans la veine porte pour gagner le foie ; • les protéines sont absorbées sous forme d'acides aminés, de dipeptides et au maximum de tripeptides et entrent dans la veine porte pour gagner le foie ; • les lipides sont absorbés sous forme d'acides gras qui sont ensuite ré-estérifiés en triglycérides dans l'entérocyte, et gagnent la circulation lymphatique inclus dans les chylomicrons.

Métabolisme du glucose en période postprandiale Après ingestion d'un repas contenant des glucides, la glycémie s'élève temporairement. L'excursion glycémique dépend de la nature des glucides ingérés, de la teneur du repas en lipides et protéines et de la taille du repas.

Sécrétion d'insuline et incrétines Se reporter au chapitre 6.

Production et captage hépatique de glucose, lipogenèse de novo L'ingestion d'une charge orale de glucose s'accompagne d'une inhibition de la production hépatique nette de glucose et d'un captage hépatique net de glucose. L'inhibition de la production de glucose résulte de l'effet combiné de l'hyperinsulinémie et de l'hyperglycémie (figure  8.1). Le foie, organe producteur net de glucose à l'état basal, devient ainsi un organe utilisateur net de glucose, autrement dit : il capte plus de glucose qu'il n'en produit. Après une charge orale de glucose, environ 30 % de celle-ci est captée par le foie via le transporteur GLUT2. Après son transport dans l'hépatocyte, le glucose est transformé en glucose-6-phosphate par

8. Utilisation des substrats énergétiques mg/kg/min 2

Utilisation périphérique du glucose

PHG Captage splanchnique

1

0

10 mU/ml

–1

20 mU/ml

40 mU/ml

Hyperglycémie ª 2g/I

–2 15 mU/ml

–3

Figure 8.1 Production hépatique de glucose (PHG) et captage hépatique de glucose en réponse à une hyperglycémie fixe de 2 g/l associée ou non à une insulinémie physiologique croissante. (D'après : De Fronzo, 1982.)

la glucokinase. Cette enzyme est présente exclusivement dans le foie et dans la cellule pancréatique. Contrairement à l'hexokinase, elle n'est pas inhibée par le glucose-6-phosphate et son activité dépend de la concentration de glucose. Lors d'un repas, une forte concentration de glucose est obtenue dans le système porte (10–15 mM), ce qui permet la phosphorylation du glucose. Le glucose-6-phosphate ainsi formé peut avoir trois orientations : • l'oxydation : de faible importance, l'énergie hépatique étant principalement fournie par les AGNE et les acides aminés ; • le stockage : sous forme de glycogène ; • la lipogenèse de novo : elle correspond à la synthèse d'acides gras (stéarate et palmitate) dans l'hépatocyte à partir du glucose via une voie enzymatique spécifique. La biosynthèse des acides gras est réalisée à partir de l'acétyl-CoA. Cette lipogenèse de novo est minime en situation physiologique et ne devient significative que lors de l'ingestion de très fortes quantités de glucides. Notons que du fait de son métabolisme hépatique particulier et très véloce, le fructose est plus lipogénique que le glucose. Chez les patients avec insulinorésistance (obésité, diabète de type 2 en particulier), la lipogenèse de novo est plus active. Ceci contribue, en association avec une plus grande ré-estérification des AGNE (liée à la lipolyse plus marquée et à l'insulinémie plus élevées), au développement d'une stéatose hépatique qui peut dans 10 % des cas évoluer vers une stéato-hépatite non alcoolique qui peut elle-même évoluer vers une fibrose, une cirrhose voire un cancer hépatique.

L'ingestion de glucose génère une réponse glycémique «en cloche» bien connue (figure  8.2). La glycémie redescend lorsque le débit d'utilisation du glucose devient supérieur à son débit d'apparition dans la circulation. L'utilisation périphérique du glucose débute par son transfert dans le secteur interstitiel suivi par son transport à l'intérieur des cellules. La contribution du muscle squelettique au captage de glucose en euglycémie-hyperinsulinémie a été estimée à 75 % de l'utilisation totale du glucose et en hyperglycémie-hyperinsulinémie à 95 %. Après une charge orale de glucose, le muscle squelettique utilise environ 60 % du glucose ingéré (figure 8.3). Après une charge orale de 1 g/kg de glucose, le débit d'utilisation du glucose plasmatique atteint 7 mg/kg par minute (contre 2,2 mg/kg par minute avant l'ingestion). La différence est le glucose stocké sous forme de glycogène dans le foie et le muscle, auquel il faut ajouter, si la quantité de glucose ingéré est importante, le glucose converti en acides gras dans le foie (via la lipogenèse de novo). Le pic maximal du débit d'oxydation, quelle que soit la quantité de glucose ingérée, est de 4 mg/kg par minute. La stimulation de l'oxydation du glucose (1,5 mg/kg par minute avant l'ingestion du glucose) est due à un effet direct de l'hyperinsulinémie : stimulation du captage du glucose, stimulation de la pyruvate déshydrogénase, et à un effet indirect via l'inhibition de la lipolyse. En effet, les AGNE oxydés dans le muscle entrent en compétition avec le glucose oxydé. S'il y a moins d'AGNE qui arrivent au muscle, parce que la lipolyse est inhibée par l'insuline, il y a moins d'AGNE oxydés et donc plus de glucose oxydé.

Stockage du glycogène en situation postprandiale Le glycogène est stocké dans le foie et dans le muscle. Les réserves de l'organisme en glycogène sont, en fait, très limitées (70 g dans le foie, 120–300 g dans les muscles). La synthèse du glycogène dans le foie peut être réalisée selon la voie directe : Glucose → Glucose-6-phosphate → Glucose1-phosphate → UDP-Glucose → Glycogène. Dans le foie, le glucose et l'insuline en sont les deux principaux éléments régulateurs. Dans le muscle, l'insuline stimule la synthèse du glycogène en activant la glycogène synthétase. Cette action de l'insuline est ici indépendante de la présence du glucose.

Rôles de l'insuline en situation postprandiale La sécrétion d'insuline va permettre d'orienter l'excès de substrats énergétiques vers le stockage. 113

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Glycémie (mM)

8

• elle inhibe la libération des acides gras du tissu adipeux ; • elle stimule la synthèse du glycogène ; • elle accélère le transport du glucose dans le muscle ; • elle favorise la synthèse des triglycérides et la captation

7 6

des triglycérides par le tissu adipeux ; • elle inhibe la néoglucogenèse et la glycogénolyse.

5 4 3

0

30

60

90

120 150 180 210 240

Insulinémie (μU/mL)

100 80 60 40 20

Débits (mg/kg/min)

0

0

30

60

90

120 150 180 210 240

6

RaT

5

RdT PEG

4 3 2 1 0

0

30

60

90

120 150 180 210 240

TEMPS (min) Figure 8.2 Glycémie, insulinémie, débits de glucose plasmatiques au cours d'une charge orale de 1 g/kg de glucose chez des adultes jeunes en bonne santé. RaT, débit total d'apparition ; RdT, débit total de disparition ; PEG, production endogène de glucose. Noter la chronologie des événements. De 0 à 30 minutes RaT > RdT, la glycémie s'élève ; puis, à 60 minutes RaT = RdT, la glycémie atteint un bref plateau ; enfin, après 60 minutes, RdT > RaT, la glycémie redescend. Noter aussi que le RdT et la PEG décrivent deux courbes en miroir en relation avec l'évolution de l'insulinémie. Celle-ci prévient une excursion glycémique trop importante en stimulant parallèlement l'utilisation du glucose plasmatique et en inhibant la production endogène de glucose. Le RaT et le RdT ont été tracés avec du 6,6-2H2-glucose. (D'après : Delarue, 1996.)

L'insuline a cinq actions principales dans le métabolisme énergétique : 114

Métabolisme des lipides en situation postprandiale Les lipides du repas sont essentiellement constitués de triglycérides (cf. chapitre 4). Ils sont hydrolysés dans la lumière intestinale et les acides gras libérés entrent dans l'entérocyte par des transporteurs spécifiques. Dans l'entérocyte, ils sont recombinés en triglycérides et associés à l'apoprotéine B48 dans le réticulum endoplasmique pour former les chylomicrons natifs. Les chylomicrons natifs excrétés ne contiennent que l'apolipoprotéine B48 (ApoB48). Ils commencent leur maturation dès leur arrivée dans le plasma en recevant les apoprotéines E (ApoE) et C (ApoC) provenant des lipoprotéines HDL. La présence des ApoB48 et ApoE est nécessaire à la reconnaissance des chylomicrons par les récepteurs hépatiques. Les apolipoprotéines C (dont l'ApoCII) sont nécessaires à l'activation de la lipoprotéine lipase (LPL) qui hydrolyse les triglycérides du chylomicron. Les chylomicrons entrent dans la circulation lymphatique, puis dans la circulation générale via le canal thoracique. Ils sont hydrolysés par la LPL endothéliale des tissus utilisateurs (en particulier le tissu adipeux, mais aussi le muscle squelettique, le cœur) ; la LPL est activée par l'ApoCII et stimulée par l'insuline. Les triglycérides sont hydrolysés en AGNE et 2-monoacylglycérol qui sont captés par les tissus. Le 2-monoacylglycérol est hydrolysé en AGNE et glycérol sous l'action d'une lipase intracellulaire. Les AGNE libérés sont captés essentiellement par le tissu adipeux où ils sont ré-estérifiés en triglycérides avec le glycérol-phosphate (qui provient de la phosphorylation du glycérol par la glycérol kinase). Ainsi, en période postprandiale, l'hyperinsulinémie favorise le stockage des lipides alimentaires dans le tissu adipeux. Les chylomicrons, après action de la LPL, perdent leurs triglycérides et deviennent plus denses (chylomicrons «remnants»). Leur contenu en ApoC est capté par les HDL. Les chylomicrons «remnants» sont captés par le foie grâce aux récepteurs qui reconnaissent le couple ApoB48 et ApoE. Les acides gras à chaîne moyenne, à la différence des acides gras à chaîne longue, ne sont pas incorporés dans les chylomicrons mais entrent après absorption intestinale directement dans la veine porte.

8. Utilisation des substrats énergétiques stockage

Oxydation directe

15 g

glycogène

ATP

18 g 2g

Lactate 7,5 g Glucose : 90 g

ATP

triglycérides

22; 5 g 25 g

Tissu adipeux

glycogène

ATP

muscle

Figure 8.3 Devenir métabolique du glucose après un repas glucidique de 90 g.

Plusieurs facteurs affectent la concentration postprandiale de triglycérides (lipémie postprandiale) : la génétique de l'individu, la quantité de lipides ingérés, la nature des acides gras contenus dans les lipides, la présence d'une obésité, d'un diabète de type 2, la quantité et le type de glucides associés.

L'essentiel à retenir ■

Métabolisme des protéines en situation postprandiale Après un repas, environ 20 % des acides aminés provenant de la digestion protéique et entrant dans la veine porte sont retenus dans le territoire splanchnique (foie et intestin) pour y être oxydés, transformés en d'autres acides aminés et participer à la synthèse protéique hépatique. Le reste des acides aminés entre dans la circulation sanguine pour gagner d'autres tissus, en particulier le muscle squelettique. L'élévation concomitante de la concentration plasmatique des acides aminés et de l'insuline stimule la synthèse protéique. Parallèlement, l'hyperinsulinémie réduit le catabolisme protéique. Globalement, après un repas, la synthèse protéique est donc positive. La nature des protéines ingérées est susceptible d'influer sur la régulation du métabolisme protéique. Les protéines d'absorption rapide induisent un bilan protéique plus positif après leur ingestion que les protéines d'absorption lente (cf. chapitre 5).

■

Le matin à jeun : – l'insulinémie est basse et le glucagon un peu élevé ; – la production hépatique de glucose résulte de la somme de la glycogénolyse et de la néoglucogenèse qui contribuent pour chacune à 50 % ; – l'énergie hépatique et musculaire est fournie essentiellement par les acides gras non estérifiés, libérés par la lipolyse ; – la protéolyse est active, favorisée par l'insulinémie basse ; – le cerveau utilise 70 % du glucose produit par le foie. En période postprandiale : – l'insuline, le glucose et les acides aminés plasmatiques sont élevés ; – la production hépatique de glucose est freinée ; – la synthèse de glycogène hépatique et musculaire est stimulée et la lipolyse est freinée ; – l'utilisation du glucose est stimulée essentiellement dans le muscle ; – l'association production hépatique de glucose freinée et captage du glucose augmenté limite l'augmentation de la glycémie ; 115

I. Fondamentaux en nutrition humaine

– les lipides alimentaires sont incorporés dans les chylomicrons dont l'hydrolyse, stimulée par la lipoprotéine lipase, permet l'utilisation des acides gras non estérifiés libérés par les tissus utilisateurs, en particulier le tissu adipeux ; – les acides gras non estérifiés captés par le tissu adipeux sont ré-estérifiés et stockés ;

– la synthèse protéique à partir des acides aminés libérés par les protéines ingérées est stimulée par l'augmentation des acides aminés plasmatiques et, dans une moindre mesure, par l'insuline ; la protéolyse est freinée par l'effet de l'élévation de l'insuline plasmatique ; ceci favorise la mise en réserve protéique.

ENTRAÎNEMENT 8 QCM QCM 1 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'insuline stimule la néoglucogenèse. B L'insuline stimule la glycogénolyse. C L'insuline inhibe la lipolyse. D L'insuline inhibe la protéolyse. QCM 2 Concernant les acides gras non estérifiés le matin à jeun, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Ils fournissent de l'énergie au cerveau. B Ils fournissent de l'énergie au cœur. C Ils fournissent de l'énergie au foie. D Ils sont en partie transformés en corps cétoniques dans le foie. QCM 3 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Après un repas glucidique, la production hépatique de glucose est augmentée. B Après un repas glucidique, le captage musculaire est augmenté. C Après un repas glucidique, la lipolyse est stimulée. D Après un repas glucidique, la synthèse de glycogène hépatique est stimulée.

Bibliographie Cahill GF Jr. Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr 2006 ; 26 : 1–22. DeFronzo RA, Ferrannini E, Hendler R, et al. Regulation of splanchnic and peripheral glucose uptake by insulin and hyperglycemia in man. Diabetes 1982 ; 32 : 35–45. Delarue J, Couet C, Cohen R, et  al. Effects of fish oil on metabolic responses to oral fructose and glucose loads in healthy humans. Am J Physiol 1996, 270 : E353–62.

116

QCM 4 Concernant les acides gras provenant de la digestion des lipides ingérés au cours d'un repas, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Ils entrent dans le foie via la veine porte. B Ils sont ré-estérifiés dans l'intestin. C Ils sont incorporés sous forme de triglycérides dans les chylomicrons. D Ils stimulent la lipogenèse de novo hépatique. QCM 5 Lorsque le jeûne se prolonge au-delà de 24 heures, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A La glycémie augmente. B Le cerveau utilise plus de glucose. C Le cerveau commence à utiliser des corps cétoniques. D La néoglucogenèse est stimulée. QCM 6 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Après un repas, les acides aminés provenant de la digestion des protéines sont captés à 50 % par le foie. B Après un repas, la protéolyse est stimulée. C Après un repas, la synthèse protéique est stimulée. D Après un repas, le bilan protéique devient négatif.

Lairon D. Lipémie postprandiale : réponses aux nutriments et conséquences physio-pathologiques. Cah Nutr Diet 2008 ; 43 : 186–90. Moro C. Modulations physiologiques et physiopathologiques de la lipolyse chez l'homme. Cah Nut Diet 2012 ; 47 : 227–33. Thiebaud D, Jacot E, DeFronzo RA, et al. The effect of graded doses of insulin on total glucose uptake, glucose oxidation and glucose storage in man. Diabetes 1982 ; 31 : 957–63.

9

Chapitre

Réponse métabolique à l'agression

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Définition de l'agression

118

Exemples de situation clinique

118

Conséquences métaboliques de l'inflammation

119

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Prérequis : ■ Métabolisme et utilisation des substrats (chapitres 4, 5, 6, 8). Objectif général : l'étudiant doit comprendre que l'agression perturbe l'utilisation et la régulation physiologique des substrats. Objectifs spécifiques : ■ Connaître la définition de l'agression et des exemples de situations cliniques où elle est présente. ■ Connaître les conséquences métaboliques de l'inflammation : – sur la balance énergétique ; – sur les voies métaboliques : mobilisation préférentielle de la masse protéique, balance azotée, lipolyse, production hépatique de glucose et hyperglycémie, assurer la production hépatique des protéines de l'inflammation et la réponse immunitaire ; – sur les facteurs de régulation : actions de l'insuline ; catécholamines, hormones thyroïdiennes, cortisol. ■ Connaître les conséquences sur la composition corporelle.

Définition de l'agression Au sens médical et métabolique du terme, l'agression, ou stress, englobe toutes les situations dans lesquelles l'organisme subit un traumatisme interne ou externe, qui va entraîner la mise en route de processus de réaction et d'adaptation, neurologique (systèmes nerveux central et autonome), inflammatoire, immunitaire, endocrinien, métabolique et nutritionnel, de défense et de lutte contre l'élément agresseur. Il s'agit in fine de la réponse biologique à toute situation menaçante pour l'homéostasie de l'organisme. Les états d'agression métabolique s'accompagnent également d'un déséquilibre entre le stress oxydatif (production de radicaux libres) et les mécanismes protecteurs qui peuvent se trouver rapidement débordés. Les situations d'agression se traduisent toutes par un risque d'érosion de la masse maigre, et donc protéique (tout particulièrement musculaire), et peuvent ainsi générer une dénutrition. Cette dernière peut être d'apparition parfois rapide (ou aiguë c'est-à-dire en quelques jours) et se traduit par des complications spécifiques qui augmentent la morbidité et le risque de mortalité. Ces complications 118

sont tout particulièrement trophiques (difficulté de cicatrisation, escarres) et infectieuses (sensibilité particulière aux infections qui elles-mêmes, facteurs d'agression surajoutés, peuvent participer à aggraver la situation par l'intermédiaire de cercles vicieux métaboliques). Les états d'agression se caractérisent également par une réduction des apports alimentaires. Ceci est notamment lié à la production de cytokines pro-inflammatoires et anorexigènes au niveau du système nerveux central (hypothalamus). Sur le plan métabolique, les états d'agression se caractérisent par la présence constante d'un syndrome inflammatoire plus ou moins important, aigu ou chronique. Ce dernier, déterminable facilement par des prélèvements biologiques sanguins, caractérise en effet en aval les perturbations de la sécrétion des cytokines, ou de la balance cytokines pro-inflammatoires/cytokines anti-inflammatoires. La fièvre est possible selon la cause, notamment si celle-ci est d'origine bactérienne, et la réaction à l'agression. Le syndrome inflammatoire induit des perturbations de l'ensemble des métabolismes et donc de la balance énergétique de l'organisme, avec un déséquilibre qui peut s'avérer rapidement délétère sur le plan nutritionnel, notamment par carence(s) spécifique(s) et bilans énergétique et protéique négatifs. La phase de restauration, passés la période agressive et le syndrome inflammatoire, permet la reconstitution de l'intégrité de l'organisme. Elle est très longue et est parfois incomplète, notamment chez la personne âgée, chez qui la perte de poids a tendance à se pérenniser.

Exemples de situation clinique Les situations cliniques caractérisées par un état d'agression plus ou moins important, en aigu ou en chronique, sont extrêmement nombreuses. Cet état est rencontré chez tous les patients ayant un traumatisme aigu, qu'il soit notamment postopératoire ou infectieux, et de façon fréquente dans un grand nombre de maladies chroniques (tableau 9.1). Une agression aiguë survenant sur un terrain débilité par un syndrome inflammatoire chronique entraîne plus facilement un retentissement nutritionnel délétère. Dans les situations d'agression, on constate habituellement une hypoalbuminémie, qui constitue un important paramètre pronostique et s'associe à une prolongation de la durée d'hospitalisation, globalement corrélée pour cette dernière : • à l'importance du syndrome inflammatoire (notamment au niveau de protéine C-réactive, CRP, circulante) ; • à l'intensité de l'agression.

9. Réponse métabolique à l'agression Tableau 9.1. Principales situations aiguës et chroniques d'agression. En situation aiguë (agression aiguë)

Infections aiguës systémiques, notamment en cas de choc septique Suites de toute chirurgie lourde, notamment viscérale, ou compliquée Polytraumatismes Traumatismes crâniens isolés Brûlures (thermique ou chimique) étendues Pancréatite aiguë De manière générale la grande majorité des patients pris en charge en unité de soins intensifs et de réanimation

En situation chronique (agression chronique)

Maladies inflammatoires et dysimmunitaires chroniques (polyarthrite rhumatoïde, maladie de Crohn active, etc.) Infections chroniques (tuberculose disséminée, maladie VIH…)

Le niveau de la transthyrétine (ou préalbumine) plasmatique est également abaissé. Outre l'amélioration des paramètres inflammatoires, la ré-augmentation de la transthyrétinémie constitue un indice d'amélioration de l'état d'agression sous traitement adapté.

Conséquences métaboliques de l'inflammation Les conséquences métaboliques de l'agression ont surtout été étudiées en situation aiguë. Ce dernier cadre est donc particulièrement développé ici.

Balance énergétique Les patients en situation d'agression ont tous un degré variable d'hypermétabolisme et d'hypercatabolisme : les dépenses énergétiques, de repos et totale sur vingt-quatre heures, sont constamment augmentées, à un degré variable selon l'intensité et la chronicité du stress métabolique, notamment s'il y a une hyperpyrexie (fièvre). Ceci est d'autant plus vrai si on exprime les résultats de la dépense énergétique en fonction de la quantité de masse maigre, car cette dernière tend à baisser rapidement, parfois très fortement. Du côté des apports alimentaires, ces derniers, hors prise en charge spécifique et adaptée, sont abaissés. Ceci est lié à la situation d'incapacité, d'origine variable mais souvent partiellement iatrogène, de s'alimenter normalement, aggravée par l'effet anorexigène des réactions cytokiniques et métaboliques, qui agissent sur les circuits centraux de la prise alimentaire. Il en résulte un bilan énergétique négatif, qui participe à l'amaigrissement, et qui, associé à un bilan azoté négatif,

entraîne, dans un délai parfois bref, une dénutrition qui peut être sévère. La dépense énergétique peut être mesurée au lit du malade par la réalisation d'une mesure des échanges gazeux respiratoires (production de CO2, utilisation d'O2) au moyen de la calorimétrie indirecte.

Voies métaboliques Il existe sur le plan métabolique (figure 9.1) un tableau commun lié à l'agression, notamment quand elle est sévère. Celle-ci est responsable d'un syndrome de réponse inflammatoire systémique lié à une réponse cytokinique, hormonale et neuroendocrine. Cette adaptation au stress est responsable d'une redistribution des priorités métaboliques au profit du système immunitaire et des tissus de cicatrisation. Le métabolisme au cours de l'agression est caractérisé notamment par une protéolyse musculaire et un état d'insulinorésistance. Des déficits spécifiques en divers micronutriments, notamment en sélénium, sont également possibles.

Protéolyse et balance azotée Dès le début de la phase d'hypermétabolisme, la protéolyse musculaire et l'oxydation des acides aminés augmentent, conduisant à une excrétion urinaire d'azote importante. Le catabolisme protéique est activé par des cytokines proinflammatoires, interleukines 1 et 6 (IL-1 et IL-6) et TNFα (Tumor Necrosis Factor α), et par les hormones de réponse à l'agression (cortisol, catécholamines, glucagon). La dégradation des protéines musculaires est alors principalement assurée par le système ATP/ubiquitine-dépendant associé au protéasome et fournit les acides aminés nécessaires à la néoglucogenèse et à la synthèse hépatique des protéines de l'inflammation et de la réponse immunitaire. 119

I. Fondamentaux en nutrition humaine

foie

lactate

intestin lymphocytes tissus agressés

Glucose alanine glutamine

érythrocytes

Insulino-résistance

cerveau muscles

glycérol adipocytes

acides gras

Figure 9.1 Réactions métaboliques à l'agression : principales voies et organes ou tissus impliqués.

L'alanine et la glutamine représentent 50 à 60 % des acides aminés libérés par le muscle, alors qu'ils n'entrent que pour 6 % dans la composition des protéines musculaires. Les acides aminés à chaîne ramifiée (isoleucine, leucine, valine) subissent au niveau musculaire une désamination, permettant la formation de glutamine et d'acides α-cétoniques. La glutamine peut ensuite être transaminée pour former de l'alanine. La glutamine, substrat préférentiel des cellules immunitaires, est avec l'alanine le principal transporteur d'azote entre le muscle et les organes. Même s'il existe une augmentation du turnover (ou renouvellement) protéique au niveau de l'organisme au cours de l'agression, les synthèses protéiques globales apparaissent peu affectées en raison d'une redistribution du métabolisme protéique entre le territoire splanchnique anabolique (production de protéines inflammatoires) et le territoire musculaire catabolique. Ainsi, le catabolisme l'emporte sur l'anabolisme, conduisant à un bilan azoté négatif et donc à une perte progressive, mais parfois rapide, de masse maigre. L'hypoalbuminémie au cours de l'inflammation est quasi constante et est présente même en dehors d'une carence d'apports nutritionnels. Elle n'est pas due à une insuffisance de synthèse — plusieurs études ont démontré au contraire une augmentation de sa production hépatique dans différentes situations d'inflammation aiguë —, mais est la conséquence d'une augmentation de son catabolisme, en particulier au niveau réticulo-endothélial, et/ou d'une extravasation plasmatique accrue.

Lipolyse Au cours de l'agression, l'hydrolyse des triglycérides du tissu adipeux ainsi que l'oxydation des acides gras sont augmen120

tées, ce qui permet de fournir de l'énergie aux réactions enzymatiques de la protéolyse et de la néoglucogenèse. La mobilisation des triglycérides par l'accélération de la lipolyse étant supérieure quantitativement à l'oxydation, une hypertriglycéridémie est quasiment toujours présente chez le malade agressé. Une partie des acides gras provenant de la lipolyse sont recyclés. Contrairement à ce qui est observé au cours du jeûne prolongé, l'administration de glucose ne freine pas la lipolyse. Sous l'effet combiné de l'hyperinsulinisme et de la sécrétion de catécholamines endogènes, la cétogenèse diminue et ne peut inhiber la néoglucogenèse à partir des acides aminés, participant ainsi à l'hyperglycémie.

Production hépatique de glucose et glycémie Dans l'agression aiguë, pendant la première phase dite de sidération («ebb phase»), de durée variable mais habituellement très brève, la production hépatique de glucose est peu augmentée. Lors de la phase d'hypermétabolisme («flow phase»), la production hépatique de glucose augmente initialement sous l'effet de la glycogénolyse puis rapidement sous l'effet de la néoglucogenèse et des cycles futiles de Cori et de l'alanine (figure 9.2). La néoglucogenèse synthétise du glucose de novo à partir des acides aminés glucoformateurs, du lactate et du glycérol. L'énergie nécessaire pour la néoglucogenèse est fournie par la β-oxydation des acides gras. Quantitativement, le lactate est le précurseur le plus important de glucose chez le malade agressé. En effet, le lactate, dont la production résultante de la glycolyse dans les tissus agressés est fortement augmentée, est utilisé au niveau du foie pour synthétiser du glucose. C'est le cycle de Cori. De même, l'alanine libérée par le muscle

9. Réponse métabolique à l'agression Oxydation

Glucose

Glucose

Glucose 2 ADP

Glycogène

2 ATP

Glucose 2 ADP

6 ADP

2 ATP

β-oxydation

Pyruvate

Pyruvate

6 ATP

Pyruvate

Lactate

Lactate Cycle de Cori

Alanine

Alanine Cycle de l’alanine

Figure 9.2 Cycles futiles au cours de l'agression.

est utilisée pour la synthèse hépatique de glucose, qui luimême est un substrat pour le muscle, c'est le cycle de l'alanine ou cycle de Felig. Ces cycles de Cori et de l'alanine sont des cycles ayant un rendement énergétique médiocre — d'où le qualificatif de cycles «futiles» — puisque, par la glycolyse, deux ATP sont produits au niveau des tissus consommateurs de glucose, alors que six ATP sont nécessaires à la production hépatique de glucose (figure 9.2). Ces cycles qui jouent un rôle primordial, par le recyclage des carbones du lactate et de l'alanine en glucose, contribuent aussi à l'augmentation de la dépense énergétique. Ces perturbations des régulations du métabolisme glucidique conduisent à une hyperglycémie quasi constante au cours de l'agression et qui est plus ou moins élevée selon la sévérité de l'agression. Sauf chez le sujet prédisposé, elle ne s'observe pas ou est moindre dans l'agression chronique. Dans l'agression aiguë, il existe des arguments issus d'essais cliniques tendant à proposer de limiter l'hyperglycémie et surtout les variations de la glycémie.

Production hépatique des protéines de la réaction inflammatoire et de la réponse immunitaire Le foie joue un rôle central dans la défense de l'organisme au cours du stress sévère en modifiant très rapidement la production des protéines dites de l'inflammation. Certaines protéines voient leurs concentrations plasmatiques diminuer et sont dénommées protéines négatives de phase aiguë, c'est le cas de l'albumine, de la transthyrétine, de la RBP (Retinol Binding Protein), de la transferrine et de la transcortine. D'autres sont augmentées et sont dénom-

mées protéines de phase aiguë (protéines de la réaction inflammatoire). Les protéines de phase aiguë ont des fonctions multiples : antiprotéolytique (α1-antitrypsine, α1antichymotrypsine), antithrombogène (α1-glycoprotéine), hémostatique (fibrinogène) et stimulante de la phagocytose (protéine C-réactive, CRP). Le rôle des protéines négatives de phase aiguë est moins connu mais un rôle de transporteur est décrit, par exemple pour la transcortine dont la diminution augmente la fraction libre du cortisol. Par conséquent, la synthèse protéique au niveau du foie au cours de l'agression est globalement augmentée pour permettre cette réponse de phase aiguë. Les besoins en acides aminés sont donc augmentés et sont fournis par l'augmentation de la dégradation des protéines musculaires liée à la protéolyse. L'activation de la réponse immunitaire est également consommatrice de substrats énergétiques. En ce qui concerne les cellules immunitaires, la glutamine apparaît être le substrat préférentiel. Ainsi, la glutamine libérée par l'augmentation de la dégradation protéique musculaire est en partie réorientée vers les cellules immunitaires au détriment du tissu intestinal.

Régulations métaboliques Insulinorésistance Les cytokines (IL-1, IL-6 et TNFα) produites en réponse à l'agression stimulent directement ou indirectement la sécrétion d'insuline (d'où un hyperinsulinisme) et de glucagon par le pancréas, ainsi que celle de cortisol et de catécholamines par les glandes surrénales. Le développement 121

I. Fondamentaux en nutrition humaine

d'une résistance marquée à l'insuline élève la glycémie, ce qui contribue à redistribuer le glucose vers les tissus insulino-indépendants. La réponse hormonale, caractérisée par une production accrue de cortisol, adrénaline, noradrénaline, hormone de croissance (GH) et glucagon, et les cytokines inflammatoires induisent conjointement une résistance à l'action de l'insuline. Ainsi, dans les tissus insulinodépendants, une résistance à l'insuline s'installe, contribuant à l'apparition d'une hyperglycémie. Cette insulinorésistance, secondaire à une diminution du nombre de transporteurs GLUT4 et à une altération de la transduction cellulaire du signal insulinique, contribue à la réduction de l'utilisation périphérique du glucose. Ce défaut d'utilisation périphérique du glucose est associé à une stimulation de la néoglucogenèse hépatique, ce qui favorise l'apparition d'une hyperglycémie. L'hyperglycémie et le défaut de captation du glucose par les tissus insulinodépendants réorientent son utilisation vers les tissus immunocompétents et les aires de cicatrisation au niveau desquels le transport du glucose via les récepteurs GLUT1 est stimulé. Au niveau des tissus agressés, il existe de plus une augmentation des processus anaboliques visant à promouvoir les mécanismes de défense et de réparation tissulaire. De ce fait, les besoins énergétiques sont fortement augmentés. Les tissus agressés sont de fait de forts consommateurs de glucose.

ment augmentée. Ces hormones stimulent le catabolisme musculaire, la néoglucogenèse hépatique et diminuent l'utilisation du glucose par les tissus insulinodépendants. Le  cortisol stimule également la glycogénogenèse hépatique favorisant ainsi la mise en réserve du glucose. Les effets de ces hormones sur le métabolisme glucidique au cours de l'agression sont résumés dans le tableau 9.2. À noter, par ailleurs, qu'une insuffisance corticosurrénalienne fonctionnelle, démasquée par le test au tétracosactide (ou Synacthène® : ACTH de synthèse), peut s'observer dans l'agression aiguë. Il existe des arguments issus d'essais cliniques en faveur d'une complémentation à faible dose d'hydrocortisone dans cette situation, notamment au cours du choc septique. Au cours de l'agression, une altération du métabolisme des hormones thyroïdiennes se produit. Elle est caractérisée par une baisse de la T3 et une augmentation de la T3 inverse. Or les hormones thyroïdiennes stimulent le renouvellement du glucose et en particulier sa disponibilité. La T3 augmente en effet le transport membranaire du glucose dans le muscle et dans le foie. Dans les formes sévères, la T4 libre circulante peut également être abaissée.

Hormones de contre-régulation

La mobilisation des réserves constatées dans l'agression impacte directement la composition corporelle, et donc les différents compartiments anatomiques et physiologiques des patients. L'érosion de la masse maigre influence directement le pronosticet donc la morbidité et la mortalité. On estime que dans l'agression, une perte de 10 % de masse maigre augmente significativement la morbidité infectieuse. L'agression a un impact fonctionnel au-delà de 20 % de perte de masse maigre. Le seuil de létalité est atteint audelà de 30 % de perte de masse maigre. La masse protéique musculaire est érodée dans des proportions parfois considérables du fait de l'accélération de

Les hormones de contre-régulation, ou hormones cataboliques, jouent un rôle clé dans la régulation du métabolisme au cours de l'agression. Au cours du stress, des stimulus (cytokines, hypovolémie en situation aiguë) vont agir au niveau de l'hypothalamus et conduire à une augmentation des activités α- et β-adrénergiques, conduisant à une production d'adrénaline au niveau de la médullaire surrénalienne. De plus, l'activation de l'axe hypothalamohypophysaire aboutit à la production de cortisol par le cortex surrénalien. La production du glucagon est égale-

Conséquences sur la composition corporelle

Tableau 9.2. Effets de l'insuline et des hormones de contre-régulation sur le métabolisme glucidique au cours de l'agression aiguë. Insuline

Glucagon

Glycogénolyse

↓↓

↑↑

Néoglucogenèse

↓

↑

Utilisation musculaire et hépatique du glucose

↑↑

Glycogénogenèse

↑

Oxydation du glucose

↑

122

↓

Cortisol

Adrénaline

↑↑

↑

↓

↓

↑

↓

↓

↓

9. Réponse métabolique à l'agression 70 Poids 60 (kg)

50 Prise de poids Secondaire à la rétention hydrosodée

40 30 20 10

Préop. Normal

Graisse

Postop.

Chirurgie non compliquée

Masse extracellulaire

Préop.

Les modifications de la composition corporelle en situation d'agression métabolique aiguë, subaiguë ou chronique, peuvent s'évaluer simplement au lit du patient par les techniques de mesure de la composition corporelle, tout particulièrement par l'impédancemétrie bioélectrique. Des indicateurs de dénutrition, avec notamment inflation de l'eau extracellulaire et baisse de la masse cellulaire active, sont présents chez les patients agressés.

Postop.

Chirurgie compliquée (sepsis)

Masse cellulaire active

Figure 9.3 Variations des compartiments de l'organisme dans l'agression aiguë.

L'essentiel à retenir L'agression (ou stress) métabolique caractérise toutes les réactions secondaires à la présence d'un syndrome inflammatoire. ■ Elle est médiée par la synthèse de cytokines pro-inflammatoires, la sécrétion de protéines de la réaction inflammatoire et une réaction hormonale ; elle a un impact sur l'ensemble des métabolismes. ■ La dépense énergétique est élevée, de même que parfois la température corporelle. ■ La protéolyse et la lipolyse s'accélèrent. Une tendance à l'hyperglycémie et à l'hypertriglycéridémie (par insulinorésistance) est retrouvée. ■ Les apports alimentaires ne suffisant pas à compenser ces réactions, le risque de dénutrition (par perte de masse musculaire notamment) est majeur. L'agression peut être aiguë, notamment en milieu de réanimation ou de chirurgie compliquée où un risque de dénutrition apparaît rapidement, ou chronique, notamment dans le cadre des maladies infectieuses ou inflammatoires chroniques. Dans ce dernier cas, le risque de dénutrition reste important mais est plus tardif. ■

la protéolyse non compensée par une protéosynthèse qui, bien qu'augmentée, est insuffisante pour aboutir à un bilan nul ou positif. La masse viscérale est en revanche relativement épargnée, sauf dans les formes évoluant vers la cachexie en cas d'agression pérennisée ou chronique. Une modification des compartiments hydriques est de plus constatée, tout particulièrement avec une inflation de l'eau extracellulaire, liée notamment à l'hypoprotidémie et l'hypoalbuminémie circulantes, avec parfois des œdèmes (et donc une augmentation « paradoxale » du poids par rétention hydrosodée, figure 9.3), tout particulièrement chez les malades sévèrement agressés de réanimation, par exemple lors d'une chirurgie compliquée de sepsis. La « masse cellulaire active » (qui correspondant au poids total moins la masse grasse et l'eau extracellulaire) est abaissée, témoin de la perte musculaire au sein de la masse maigre. L'évolution de la masse grasse (tissu adipeux) est variable. Elle peut également être abaissée du fait de l'exacerbation de la lipolyse. La masse osseuse est impactée par l'agression mais ses modifications sont tardives même si, dans l'agression chronique, une ostéopénie est la règle.

ENTRAÎNEMENT 9 QCM QCM 1 Quelles sont les exemples de situations cliniques caractérisées par un état d'agression ? A Les patients de réanimation. B Les suites de chirurgie lourde. C Les maladies inflammatoires chroniques. D Les dénutritions par carence d'apports. E Le choc septique.

QCM 2 Comment évolue la composition corporelle lors de l'agression ? A La masse grasse augmente. B La masse protéique diminue. C L'eau extracellulaire augmente. D La masse viscérale n'est pas altérée. E Elle peut être évaluée au lit du malade par l'impédancemétrie. � 123

I. Fondamentaux en nutrition humaine � QCM 3 Quelles sont les propositions vraies concernant la dépense énergétique au cours de l'agression ? A Elle est augmentée. B Les modifications concernent les dépenses de repos et totale. C Elle revient à la normale après éradication du facteur agresseur. D Elle peut se mesurer au lit du malade. E Ses modifications impliquent des conséquences nutritionnelles pour la prise en charge. QCM 4 Quelles sont les conséquences cliniques de l'agression aiguë ? A Œdèmes. B Perte musculaire. C Morbidité infectieuse. D Une augmentation du risque de lâchage de sutures chirurgicales. E Amélioration de la cicatrisation des lésions. QCM 5 Concernant l'agression, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle se caractérise par une diminution de la dépense énergétique. B Elle se caractérise par une protéosynthèse diminuée. C Elle se caractérise par une protéolyse diminuée. D Elle se caractérise par une forte prévalence en milieu de soins intensifs. E Elle se caractérise par un impact sur l'augmentation de la durée de séjour des patients hospitalisés. QCM 6 Au cours de l'agression, quelles adaptations métaboliques sont présentes ? A Une augmentation de la synthèse protéique hépatique. B Une diminution de la néoglucogenèse. C Une protéolyse musculaire augmentée.

Bibliographie Preiser J-C, Devos P. Physiopathologie du stress sévère. In : Cano N, Barnoud D, Schneider S, Vasson M-P, Hasselmann M, Leverve X. Traité de nutrition artificielle de l'adulte. 3e édition. Paris : Springer ; 2007. p. 435–44.

124

D Une diminution de la lipolyse. E Une augmentation de la cétogenèse. QCM 7 Au cours de l'agression, par quoi le métabolisme glucidique se caractérise-t-il ? A Une hyperglycémie. B Une augmentation du cycle de Cori. C Une augmentation de l'expression des transporteurs GLUT4. D Une utilisation du glucose augmentée dans les tissus agressés. E Une augmentation de la sensibilité à l'insuline. QCM 8 Au cours de l'agression, quelles sont les propositions exactes ? A Le lactate est le principal précurseur pour la synthèse de novo de glucose. B Les flux inter-organes d'acides aminés sont réduits. C La leucine est le principal acide aminé libéré par le muscle. D La β-oxydation des acides gras fournit l'énergie nécessaire à la néoglucogenèse. E Une hypertriglycéridémie est présente. QCM 9 Par quoi l'agression se caractérise-t-elle ? A Une diminution du glucagon. B Un syndrome inflammatoire. C Une diminution de la réponse de phase aiguë. D Une activation de l'axe hypothalamo-hypophysaire. E Une insulinorésistance. QCM 10 Au cours de l'agression, quels facteurs ont une concentration plasmatique augmentée ? A Le cortisol. B L'albumine. C Les cytokines pro-inflammatoires. D L'insuline. E Les catécholamines.

10

Chapitre

Composition corporelle

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Compartimentalisation de l'organisme

126

Principales techniques de mesure

126

Intérêts de la mesure

130

Facteurs de variation

130

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Objectifs Objectifs L2-L3 : ■ Savoir de quoi nous sommes faits. ■ Connaître les principales techniques de mesure. ■ Connaître l'intérêt de la mesure. ■ Connaître les variations en fonction de l'âge.

Compartimentalisation de l'organisme Le poids (la «masse corporelle») représente, par un seul chiffre exprimé en kilogrammes, un ensemble très hétérogène. La mesure de la composition corporelle est un élément essentiel de l'évaluation de l'état nutritionnel (cf. chapitre 11). L'étude de la composition corporelle fait appel à différents modèles. Les plus utilisés sont les modèles dits physiologiques fondés sur la notion de « compartiment » (figure  10.1). On regroupe sous le nom de « compartiment », ou « masse », certains éléments ayant une valeur physiologique voisine (par exemple, le compartiment graisseux) : • le modèle à deux compartiments, le plus simple, sépare le poids en masse grasse (MG) et masse non grasse (MNG) : la masse grasse, correspondant aux triglycérides stockés dans les adipocytes, est virtuellement dépourvue d'eau ; • les modèles à trois compartiments prennent en compte en plus la masse osseuse et distinguent : masse grasse (MG), masse maigre (MM) et masse calcique osseuse (MCO) ; • les modèles à quatre compartiments séparent la masse maigre en masse cellulaire (l'essentiel des protéines de l'organisme) et eau extracellulaire.

Masse Grasse

(triglycérides stockés dans adipocytes)

Masse grasse

Liquides Extra Cellulaires

masse « maigre »

Masse cellulaire active

Masse non grasse et non osseuse

Solides Extracellulaires

Contenu Minéral osseux

4 (référence)

3

Masse grasse

(plasma et interstitiel)

Masse non grasse (FFM)

2

Figure 10.1 Modèles physiologiques de composition corporelle à quatre, trois ou deux compartiments.

126

Chez l'adulte jeune en bonne santé, la masse grasse corporelle représente en moyenne 10 à 15 % du poids chez l'homme et 20 à 25 % chez la femme. L'étude de la composition corporelle permet également de préciser la répartition du tissu adipeux, les rôles métaboliques et les conséquences pathologiques de l'excès de tissu adipeux sous-cutané et de l'excès de tissu adipeux péri-viscéral étant différents.

Principales techniques de mesure Il n'y a pas de méthode de mesure directe des compartiments. Seule l'analyse anatomique (dissection) permettrait d'obtenir la masse des différents compartiments. Toutes les méthodes sont donc des approches indirectes, avec des niveaux d'agressivité, de précision, d'exactitude et de simplicité de mise en œuvre variables. Il existe de nombreuses techniques de mesure de la composition corporelle (tableau 10.1). Les méthodes d'utilisation clinique les plus courantes pour l'évaluation de la composition corporelle globale sont l'anthropométrie et l'impédancemétrie. Les autres méthodes servent de référence ou sont utilisées en recherche.

Densitométrie La densitométrie a longtemps été considérée comme la méthode de référence du fait de sa précision. L'hypothèse de base est que la densité de la MG et celle de la MNG sont différentes mais constantes (respectivement : 0,9 kg/l et 1,1 kg/l). Le principe est de déterminer avec précision la densité corporelle (Densité = Masse/Volume). Connaissant la densité corporelle et la densité de la graisse, on calcule le pourcentage de MG du sujet (équation de Siri). La MNG est obtenue par différence avec le poids (modèle à deux compartiments). Équation de Siri : % MG = 100 × (4,95/D – 4,50). La mesure de la densité corporelle peut se faire par pesée «hydrostatique», c'est-à-dire la pesée successive dans l'eau et dans l'air. Connaissant le volume d'eau déplacé lors de l'immersion en expiration forcée du sujet dans l'eau, on peut en déduire le volume corporel en appliquant le principe d'Archimède. Connaissant le volume corporel, on peut calculer la densité corporelle et ainsi la MG. La mesure de la densité peut aussi se faire par pléthysmographie. Le sujet est placé dans un caisson étanche. Le volume corporel est déterminé à partir de la constance du rapport Pression/Volume dans le caisson. Connaissant le volume corporel, on en déduit la densité corporelle et la MG.

10. Composition corporelle Tableau 10.1. Principales méthodes de mesure de la composition corporelle globale et tissus cibles. Méthode

Principe

Tissu-cible

Avantages

Limites

Densitométrie hydrostatique

Pesée dans l'eau MG, MNG (principe d'Archimède) Estimation du volume corporel V et de la densité D = M/V Calcul de la MG par l'équation de Siri : % MG = 100 × (4,95/D – 4,50)

Référence pour la MG

Encombrement Immersion nécessaire

Densitométrie pneumatique

Loi de Mariotte PV = RT

Référence pour la MG

Encombrement Coût

Absorptiométrie bi-énergétique (DXA)

Atténuation différentielle MG, MM, MCO d'un double faisceau X par les tissus

Méthode de référence en pratique clinique Rapidité, reproductibilité Mesure globale ou segmentaire

Personnel qualifié Irradiation (mais faible) Coût Disponibilité limitée Limite à 130–150 kg

Impédancemétrie bioélectrique

Loi d'Ohm U = RI Mesure de l'eau corporelle et de la MM (MM = Eau totale/0,73)

MNG, MG

Simple, non invasive et peu Nombreuses équations coûteuse Résultats perturbés par Réalisable au lit du patient troubles de l'hydratation Reproductible Validée pour des IMC entre 16 et 34

Anthropométrie

Estimation de la densité à partir de la somme de plis cutanés Calcul de la MG (équation de Siri) Évaluation de la masse musculaire appendiculaire

MG, MNG

Simple, non invasive et très peu coûteuse Réalisable au lit du patient

Faible reproductibilité Faible sensibilité Variabilité inter-observateur

Tomodensitométrie

Mesure de dépôts adipeux spécifiques

Masse musculaire, graisse abdominale viscérale

Disponibilité Utilisation d'imagerie réalisée pour d'autres motifs

Irradiation Logiciel spécifique Temps d'interprétation

MG, MNG

MG, masse grasse ; MNG, masse non grasse ; MM, masse maigre ; MCO, masse calcique osseuse.

Absorptiométrie bi-énergétique L'absorptiométrie bi-énergétique (Dual X-ray Absorptiometry, DXA), initialement utilisée pour quantifier la densité osseuse (ostéodensitométrie), est de plus en plus considérée comme la technique de référence actuelle en composition corporelle du fait de son exactitude et de sa précision. La principale contre-indication à son utilisation est la grossesse à cause de l'irradiation (évaluée au dixième de celle reçue lors d'une radiographie pulmonaire). Le patient, en tenue légère, sans élément métallique ou autres objets absorbant les rayons X (plâtre, attelle),

est installé en décubitus dorsal sur la table d'examen. La méthode consiste à effectuer un balayage de l'ensemble du corps avec un faisceau de rayons X à deux niveaux d'énergie. Le faisceau subit en traversant les tissus une atténuation qui va dépendre de la composition de la matière traversée. Le balayage du site à explorer s'effectue point par point et la mesure de l'atténuation des deux rayonnements permet d'obtenir une image digitalisée avec détermination, par addition des valeurs de chaque surface élémentaire (pixel), de la MG, de la MNG et de la MCO (méthode à trois compartiments). 127

I. Fondamentaux en nutrition humaine

La DXA permet également une étude segmentaire (tronc, membres) pour chaque compartiment (MG, MNG, MCO).

Impédancemétrie bioélectrique L'impédance correspond à la résistance offerte par un tissu (conducteur biologique) au passage d'un courant alternatif de faible intensité à une ou plusieurs fréquences. L'impédance corporelle est fonction du volume d'eau corporelle. Dans l'organisme humain, la MM du fait des électrolytes dissous dans l'eau est un bon conducteur d'électricité comparée à la MG. Le principe est donc de mesurer l'eau corporelle totale et d'en déduire par des équations la quantité de MNG, en faisant l'hypothèse d'un niveau constant d'hydratation (à 0,73 ; soit 73 % d'eau) dans ce compartiment. La MG est ensuite obtenue en soustrayant la valeur de la MNG à celle du poids (modèle à deux compartiments). La méthode est simple, sans risque, rapide, peu coûteuse, répétable. Les modèles les plus utilisés actuellement sont les balances-impédancemètres. Leur précision est cependant variable et leur niveau d'exactitude (comparaison des valeurs obtenues avec celles d'une technique de référence) est sujet à caution en dehors des sujets de corpulence normale.

Tomodensitométrie La graisse péri-viscérale intra-abdominale intervient dans le déterminisme des complications métaboliques et cardiovasculaires de l'obésité. La tomodensitométrie permet de réaliser des coupes anatomiques abdominales et d'identifier dans un plan horizontal les tissus en fonction de leur densité qui atténue les rayons X. Elle ne fournit pas une mesure de la masse grasse viscérale (en kg) mais un calcul des surfaces des tissus adipeux profonds (adiposité viscé-

Figure 10.2 A. Compas de Harpenden. B. Mesure du pli cutané tricipital.

128

rale) et superficiels (adiposité sous-cutanée). On peut ainsi décrire un rapport d'adiposité viscérale sur adiposité souscutanée. La méthode est rapide (quelques minutes) et la précision est bonne lorsqu'on effectue la mesure à partir d'une seule coupe à un niveau situé entre la troisième (L3) et la cinquième (L5) vertèbre lombaire. La mesure de la surface musculaire en L3 est également validée comme représentative de la masse musculaire totale et utilisée pour le diagnostic de sarcopénie.

Anthropométrie Plis cutanés Cette méthode repose sur l'hypothèse que le tissu adipeux sous-cutané reflète une proportion constante de la MG totale (environ 50 %). Elle évalue la somme d'une double couche de peau et l'épaisseur de la graisse sous-cutanée. La mesure s'effectue avec un compas spécial (compas de Harpenden, adipomètre, figure  10.2A) sur quatre sites principaux : pli cutané tricipital (PCT), bicipital, sous-scapulaire, supra-iliaque. À partir du logarithme de la somme de ces quatre plis cutanés, en tenant compte de l'âge et du sexe, une formule permet d'obtenir la densité corporelle. La MG est ensuite déterminée via l'équation de Siri et, par différence avec le poids, on obtient la MNG (méthode à deux compartiments). La mesure des plis cutanés est utilisée lorsque les autres techniques ne sont pas accessibles (par exemple, populations des pays en voie de développement) car elle souffre de plusieurs limites : l'élasticité de la peau est variable avec l'âge ; l'épaisseur des plis des patients obèses peut être supérieure à l'ouverture des bras du compas ; la présence d'une rétention hydrosodée perturbe l'estimation de la MG ; la variabilité interopérateurs est importante.

10. Composition corporelle

Circonférence musculaire brachiale La circonférence musculaire brachiale (CMB) permet d'estimer la masse maigre lorsque les autres paramètres d'évaluation sont ininterprétables — du fait d'œdèmes, d'ascite rendant le poids et les méthodes de mesure de la composition corporelle fondées sur l'hydratation non informatifs. Elle est calculée à partir du périmètre brachial et du pli cutané tricipital (PCT). Le périmètre brachial est mesuré au milieu du bras non dominant complètement relâché, chez un individu assis, le dos de la main reposant sur la cuisse ou chez un individu debout le bras le long du corps, à mi-distance entre l'acromion et l'olécrane, en utilisant un mètre ruban non élastique (figure 10.3A). Après marquage du milieu du bras, le mètre ruban est enroulé autour du bras à ce niveau, sans serrer. La mesure se lit en centimètres (figure 10.3B). La mesure du PCT est réalisée en regard du triceps, sur le bras non dominant, dans les mêmes conditions que celle du périmètre brachial, à mi-distance entre l'acromion et l'olécrane (figure  10.3A). Un centimètre au-dessus du site de mesure, l'examinateur forme un pli entre le pouce et l'index, en exerçant une traction franche pour ne saisir que la peau et la graisse sous-cutanée en excluant le muscle. Le pli est maintenu pendant toute la durée de la mesure (figure 10.2B). Les ressorts du compas sont complètement relâchés. La mesure est exprimée en millimètres et est lue avec une précision de 0,1 mm. Afin de minimiser l'erreur de mesure, les mesures sont

réalisées jusqu'à une concordance de plus ou moins 1 mm, à trois reprises et la moyenne des trois mesures est calculée. La circonférence musculaire brachiale est calculée par la formule suivante : CMB (cm) = Périmètre brachial (cm) – 3,14 × PCT (cm). La valeur de la cmB est interprétée par référence à des tables ou des courbes donnant les percentiles en fonction du sexe et de l'âge. Les valeurs normales et les seuils de dénutrition sont reportés dans le tableau 10.2. Le périmètre du mollet est également parfois utilisé chez la personne âgée. Tableau 10.2. Interprétation des valeurs de circonférence musculaire brachiale. Femme

Homme

Valeurs normales 19,5 cm à 24,5 cm (25e–75e percentiles)

25 cm à 30 cm

Seuil de fonte musculaire (ou maigreur constitutionnelle)

< 24 cm homme jeune < 22 cm homme âgé (> 70 ans)

< 19 cm

Tour de taille Le tour de taille est une mesure clinique simple qui permet d'estimer la répartition du tissu adipeux. Sa mesure est utile à l'évaluation du risque métabolique et cardiovasculaire qui existe même en l'absence d'obésité. Ce risque

Figure 10.3 A. Site de mesure du périmètre brachial. B. Mesure du périmètre brachial.

129

I. Fondamentaux en nutrition humaine

est augmenté lorsque la masse adipeuse prédomine à la partie supérieure du corps (obésité androïde) et en particulier au niveau viscéral abdominal. La mesure du tour de taille est bien corrélée à la quantité de graisse intraabdominale (graisse viscérale). La mesure du tour de taille a surtout un intérêt quand l'IMC est inférieur à 35 car, au-delà, le tour de taille est presque toujours augmenté. La mesure est faite à l'aide d'un mètre ruban non élastique, enroulé (sans serrer) horizontalement autour du tronc, à mi-distance entre le rebord costal inférieur et l'épine iliaque antéro-supérieure. Les seuils associés à une augmentation du risque de pathologies métaboliques et vasculaires selon la Fédération internationale du diabète sont de 94 cm chez l'homme et 80 cm chez la femme.

Intérêts de la mesure L'évaluation de la composition corporelle va être adaptée au contexte clinique.

Obésité

• Premier bilan d'obésité ou de maladie métabolique (diabète de type 2 notamment) : – poids, taille, IMC, tour de taille ; – cela permet de classer l'obésité (classes 1 à 3) et de définir si l'excès de masse grasse (supposé car l'IMC est élevé) est à répartition androïde (intra-abdominale du fait du tour de taille élevé) ou gynoïde (sous-cutanée, tour de hanche > tour de taille). • Bilan étiologique ou personne âgée : masse grasse totale, masse grasse viscérale, masse musculaire (pour évaluer s'il existe une sarcopénie), masse maigre (pour comprendre le niveau de dépense énergétique de repos, pour interpréter les changements de fonction en particulier musculaires). • Dans des circonstances particulières : – en post-chirurgie de l'obésité, pour évaluer la part de la perte de poids sous forme de MG ou MNG ; – densité osseuse.

Dénutrition Carence d'apports pure, par exemple l'anorexie mentale L'évaluation de la composition corporelle a un intérêt diagnostique — évaluation de la densité osseuse à la 130

recherche d'une ostéoporose ; évaluation de la masse grasse car sous un seuil de MG estimé autour de 20 % du poids, il est probable que la fonction ovarienne soit éteinte ; évaluation de la masse musculaire pour apprécier la sévérité de la dénutrition — et un intérêt quant à l'efficacité de la prise en charge et la surveillance de sa pertinence : de quoi est faite la reprise de poids, de MNG, de MG, d'eau ?

Carence d'apports et hypermétabolisme L'évaluation de la composition corporelle précise l'adiposité (MG en pourcentage du poids) et la masse musculaire. On peut aussi associer une estimation de l'eau corporelle totale à celles des MG et MNG pour évaluer la part d'œdèmes dans une situation clinique avec prise de poids importante. La première évaluation est cependant clinique : les œdèmes sont à rechercher au niveau des malléoles, voire des lombes, ou encore au niveau du visage.

Facteurs de variation La composition corporelle varie en fonction de nombreux facteurs, tels que : • l'âge : l'avancée en âge se traduit par une réduction de la masse maigre, particulièrement musculaire, et une augmentation de la masse grasse ; • le sexe : à corpulence égale, les femmes ont une adiposité plus élevée que les hommes ; • le niveau d'activité physique ; • les apports alimentaires ; • l'origine ethnique : les sujets d'origine asiatique ont, à corpulence égale, une adiposité plus élevée que les sujets d'origine caucasienne ; • le statut hormonal : ménopause, hormone de croissance, cortisol, androgènes. Par exemple, à partir de la mesure du volume de l'eau totale, en faisant référence au modèle à deux compartiments, et en posant comme hypothèse une hydratation moyenne de la masse maigre égale à 73 %, les litres d'eau totale mesurés sont convertis en kilogrammes de masse maigre. La masse grasse est alors la différence entre le poids et la masse maigre. Les masses ne sont donc pas mesurées mais estimées. Les variations de l'hydratation au cours de la vie (enfants, vieillards) ou en pathologie (œdèmes, déshydratation) soulignent facilement les limites de ces approches.

10. Composition corporelle

L'essentiel à retenir L'étude de la composition corporelle constitue un élément indispensable de l'évaluation du statut nutritionnel, du fait des rôles différents des différents tissus. ■ Il existe plusieurs méthodes avec chacune ses avantages et ses inconvénients, en termes de précision, exactitude, coût et accessibilité. ■

À ce jour, la technique de référence en pratique clinique est la DXA. Si elle n'est pas disponible, l'impédancemétrie bioélectrique est un excellent second choix. ■ Les données anthropométriques, telles que les plis cutanés, constituent un moyen peu coûteux d'évaluation. Le suivi longitudinal par des mesures répétées compense le manque de précision. ■

ENTRAÎNEMENT 10 QCM QCM 1 Quels compartiments corporels le modèle à trois compartiments évalue-t-il ? A Masse grasse. B Masse non grasse. C Masse maigre. D Masse cellulaire. E Masse calcique osseuse.

QCM 5 À quoi est associée l'augmentation du risque de pathologies métaboliques et vasculaires chez l'homme ? A Un tour de taille de plus de 80 cm. B Un tour de taille de plus de 84 cm. C Un tour de taille de plus de 90 cm. D Un tour de taille de plus de 94 cm. E Un tour de taille de plus de 100 cm.

QCM 2 Quel est le pourcentage de masse grasse chez la femme jeune en bonne santé ? A 5 %. B 10 %. C 15 %. D 20 %. E 30 %.

QCM 6 À l'aide de quoi le pli cutané tricipital est-il mesuré ? A Pince de Kosher. B Mètre ruban. C Adipomètre. D Équerre. E Impédancemètre.

QCM 3 Quelle est la méthode de référence absolue pour l'évaluation de la composition corporelle ? A Absorptiométrie bi-énergétique. B Bio-impédancemétrie électrique. C Dissection. D Densitométrie. E Pléthysmographie. QCM 4 Quel(s) examen(s) permet(tent) une analyse segmentaire de la composition corporelle ? A Absorptiométrie bi-énergétique. B Bio-impédancemétrie électrique. C Anthropométrie. D Densitométrie. E Pléthysmographie.

QCM 7 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? La mesure du pli cutané tricipital chez l'adulte : A permet d'estimer la masse grasse. B permet de calculer la circonférence musculaire brachiale. C peut être utilisée pour le diagnostic d'obésité. D se mesure à mi-distance entre l'acromion et l'olécrane. E se mesure à l'aide d'un mètre ruban. QCM 8 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? L'absorptiométrie bi-énergétique : A est réalisable au lit du malade. B permet de mesurer la masse osseuse. C est une technique invasive car très irradiante. D n'est pas réalisable chez l'enfant. E permet de mesurer la masse musculaire.

Bibliographie Thibault R, Genton L, Pichard C. Body composition : why, when and for who ? Clin Nutr 2012 ; 31 : 435–47.

131

This page intentionally left blank

Chapitre

11

Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Mesures anthropométriques chez l'enfant

134

Mesures anthropométriques chez l'adulte

137

Mesures biologiques

139

Tests fonctionnels et force musculaire

140

Évaluation des ingesta

141

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Prérequis et objectifs Prérequis : ■ Identifier les signes cliniques en faveur d'une carence nutritionnelle spécifique (chapitre 1). Objectifs L2-L3 : ■ Connaître les principales mesures anthropométriques et biologiques chez l'enfant et chez l'adulte : principes, intérêts et limites. ■ Connaître les méthodes d'évaluation de la prise alimentaire : principes, intérêts et limites. L'évaluation de l'état nutritionnel permet de déterminer si l'individu a un état nutritionnel normal, un surpoids, une obésité, une dénutrition ou des carences nutritionnelles spécifiques (en vitamines et oligoéléments). Il faut souligner qu'un individu peut être à la fois obèse et dénutri. L'évaluation de l'état nutritionnel, qui doit inclure la recherche de facteurs de risque, est le prérequis indispensable pour décider de la mise en œuvre et des modalités d'une intervention nutritionnelle, à visée préventive ou curative. En hospitalisation, cette évaluation doit être réalisée de façon systématique, dans les quarante-huit premières heures, pour répondre aux exigences de la certification des établissements — indices pour l'amélioration de la qualité et la sécurité des soins (IPAQSS), Haute Autorité de Santé (HAS). En ville, elle est recommandée lors de chaque consultation de médecine générale pour la personne âgée de plus de soixante-dix ans (recommandations de la HAS, 2007). Elle doit aussi être systématisée pour les enfants (recommandations du comité de nutrition de la Société Française de Pédiatrie, 2012) et pour les adultes atteints de pathologie(s) chronique(s). Les signes cliniques de carences nutritionnelles spécifiques ne sont pas abordés ici car ils ont été traités dans le chapitre 1 de cet ouvrage ; mais il est important de noter que l'examen clinique d'une personne dénutrie doit systématiquement intégrer, au-delà des éléments abordés dans ce chapitre, la recherche des points suivants : • atteinte buccale (stigmates de carences vitaminiques, mycose linguale, altération de la capacité masticatoire) ; • dysgueusie ; • troubles de déglutition ; • troubles cutanés (perlèche, escarres) et des phanères (modification des ongles) ; • troubles digestifs. 134

Mesures anthropométriques chez l'enfant La croissance staturo-pondérale est une caractéristique de l'enfance et de l'adolescence. Aussi les différentes mesures anthropométriques (poids, taille, périmètre crânien, indice de masse corporelle, IMC) permettant d'évaluer l'état nutritionnel doivent-elles être interprétées en fonction de l'âge, d'où l'établissement de courbes de référence : les principales sont les courbes de croissance pondérale, de croissance staturale, de périmètre crânien et d'indice de masse corporelle. La nécessité de recourir à des courbes de référence pour interpréter les valeurs mesurées complique l'évaluation de l'état nutritionnel. Pour cette raison, la première étape indispensable lors de la prise en charge nutritionnelle d'un enfant est d'établir ses courbes de croissance.

Croissance pondérale, staturale et du périmètre crânien Techniques de mesure La pesée se réalise toujours chez un enfant déshabillé, de préférence à jeun, le matin. Cependant, la technique varie en fonction de l'âge pour des raisons pratiques et de précision : chez l'enfant de moins de trois ans ou 15 kg, on utilise un pèse-bébé, l'enfant étant pesé couché ou assis ; pour les plus grands, un pèse-personne classique suffit (tableau 11.1). La mesure de la taille d'un enfant de moins de trois ans ou de moins de 1 m se fait en décubitus dorsal, pieds nus, avec une toise mobile. Pour les plus grands, la mesure est réalisée en position debout, pieds nus, à l'aide d'une toise murale. La taille n'est jamais mesurée au mètre ruban car l'erreur de mesure est trop importante. Le périmètre crânien est mesuré au mètre ruban, en passant par l'occiput et au-dessus des arcades sourcilières. Il ne peut pas être interprété en cas de malformation crânienne (plagiocéphalie, par exemple).

Interprétation Si les mensurations à la naissance sont en dessous des limites inférieures pour le terme, on parle de retard de croissance intra-utérin (RCIU), l'enfant pouvant être soit trop maigre, soit trop petit, soit les deux à la fois. La constatation d'un RCIU est importante à prendre en considération, non seulement durant l'enfance avec le suivi de la croissance pour surveiller l'apparition ou non d'un rattrapage, mais aussi à

11. Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant Tableau 11.1. Techniques de mesures auxologiques chez l'enfant. Âge Poids

Taille

Périmètre brachial (PB)

Périmètre crânien (PC)

Matériel

Technique

< 3 ans ou 3 ans ou > 15 kg

Pèse-personne Déshabillé ; debout

< 3 ans ou 3 ans ou > 1 m

Toise fixe murale

Pieds nus ; debout

PB/PC si < 4 ans

Mètre ruban

Mi-hauteur du bras gauche, coude plié à 90°, bras relâché Plus grand périmètre mesuré en passant par occiput et supra-orbitaire Contreindication : malformation crânienne

l'âge adulte car l'existence d'un RCIU augmente le risque de développer un syndrome métabolique (obésité androïde, hypertension artérielle, dyslipidémie). La figure  11.1 représente, chez les filles, l'évolution du poids et de la taille en fonction de l'âge. Par commodité, les mesures en kilogrammes ou centimètres sont exprimées en percentiles (p) ou en déviation standard (DS), ce qui permet de comparer les croissances quel que soit l'âge. Les valeurs normales sont arbitrairement définies par le 97e percentile (correspondant à + 2 DS) pour la borne supérieure et par le 3e percentile (soit – 2 DS) pour la borne inférieure ; ceci signifie que seulement 3 % de la population saine à cet âge a un poids ou une taille au-dessus de la borne supérieure ou au-dessous de la borne inférieure. La ligne qui correspond au niveau de poids ou de taille divisant la population de référence en deux groupes équivalents (50 % des enfants au dessus et 50 % au dessous) aux différents âges est nommée 50e percentile ou ligne médiane. L'interprétation des courbes de croissance nécessite de se poser trois questions telles que détaillées dans le tableau 11.2 :

Figure 11.1 Courbes de croissance staturale et pondérale de l'enfant, en fonction de l'âge et du sexe (courbe des filles de la naissance à 3 ans).

• La valeur absolue mesurée est-elle entre les bornes «normales» ? • Existe-il une cassure de la courbe par ralentissement de la vitesse de croissance (stagnation du poids ou de la taille) ou par perte de poids ? [Ce critère est le plus important.] • La taille mesurée correspond-elle à la taille cible parentale attendue ? Rapport du périmètre brachial sur le périmètre crânien Le rapport du périmètre brachial sur le périmètre crânien (PB/PC) est valable jusqu'à l'âge de quatre ans environ. Comme pour le périmètre crânien, la mesure du périmètre brachial utilise le mètre ruban (tableau  11.1). Ce rapport permet de s'affranchir des courbes de croissance pour évaluer l'état nutritionnel puisqu'une valeur inférieure à 0,3 signe une très probable dénutrition. 135

I. Fondamentaux en nutrition humaine Tableau 11.2. Critères d'interprétation d'une courbe de croissance chez l'enfant. 1. La valeur absolue est-elle normale ? Elle se situe entre – 2 DS et + 2 DS ou entre le 3e percentile et le 97e percentile 2. La cinétique est-elle conservée ? Critère le plus important (+++) Vitesse de croissance staturale normale : – première année : + 25 cm/an – de 3 ans à la puberté : + 5 cm/an – puberté : + 10 cm/an Vitesse de croissance pondérale normale : – premier mois : 30 g par jour – à un an : triplement du poids de naissance Existe-t-il une cassure de croissance ? – par simple ralentissement (P et T) ? – par perte pondérale ?

l'IMC pour une classe d'âge. Au-delà du 90e percentile, on parle de surpoids. Cette définition n'est pas établie comme celle de l'adulte où les seuils d'IMC sont établis en fonction du risque cardiovasculaire. Les courbes de l'enfant sont simplement descriptives de la population étudiée : 3 % des enfants ont un IMC supérieur à + 2 DS (ou 97e p). Pour cette raison, la projection de la courbe passant par le seuil adulte d'obésité (soit un IMC à 30) a été rajoutée sur la courbe pédiatrique (figure 11.2).

3. La taille cible génétique est-elle atteinte ? Formule : Tcible génétique (cm) = [(Tpère + Tmère) + 13 si garçon ou −13 si fille]/2 ± 8,5 cm Limites d'interprétation : – pour les âges en dehors de la tranche 2 à 10 ans – si l'écart de taille entre les parents est important – si la croissance de l'enfant est en dehors des couloirs normaux (– 2 DS à + 2 DS)

X X X

DS, déviation standard ; p, percentile ; P, poids ; T, taille.

X

X X X

X XX

X X

X

X

X

X

Indice de masse corporelle L'indice de masse corporelle (IMC) est défini par le rapport poids (kg)/ taille2 (m2). Chez l'enfant, il varie en fonction de l'âge et du sexe. L'IMC est utilisé pour la définition de la dénutrition et de l'obésité. Compte tenu des variations physiologiques de l'adiposité au cours de la croissance, la dénutrition et l'obésité chez l'enfant ne peuvent pas être définies sur l'IMC à partir d'une valeur seuil unique, comme cela se fait chez l'adulte (cf. infra). Ainsi, par exemple, la limite inférieure de l'IMC normal est à 15 à un an, mais de 13,5 à six ans, tandis qu'en fin de puberté, cette limite inférieure est à 17. Le comité d'experts de l'OMS recommande l'utilisation de courbes d'IMC en fonction de l'âge pour chaque population. En France, on dispose de valeurs de référence. Ces courbes figurent dans les carnets de santé. Les variations de l'IMC en fonction de l'âge nécessitent de l'exprimer en percentiles ou déviations standard. Pour la définition de l'obésité, dans l'état actuel des connaissances, l'obésité de l'enfant peut se définir par des valeurs supérieures au 97e percentile de la distribution de 136

Figure 11.2 Courbe de corpulence de l'enfant, en fonction de l'âge et du sexe (courbe des filles de la naissance à 18 ans).

L'IMC permet également un dépistage précoce du risque de développer une obésité. L'IMC augmente au cours de la première année de vie, puis diminue jusque vers l'âge de six ans pour augmenter de nouveau : on parle de rebond d'adiposité. L'âge de survenue du rebond d'adiposité prédit le risque d'obésité à l'âge adulte : plus il est précoce, plus le risque de devenir obèse est important. La dénutrition chez l'enfant doit être suspectée lorsque l'IMC est inférieur à – 2 DS ou lorsque la vélocité de la

11. Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant

courbe ralentit. Les récentes recommandations de la Société Française de Pédiatrie préconisent de favoriser l'IMC en première intention pour le dépistage de la dénutrition.

Mesures anthropométriques chez l'adulte L'évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte repose sur différentes mesures anthropométriques, plus ou moins simples à réaliser et à interpréter.

Poids Le poids doit être mesuré. Il ne faut pas se contenter des données d'interrogatoire qui peuvent être erronées : le poids déclaré est souvent sous-estimé chez les sujets en surpoids et surestimé chez les maigres.

Méthodes La mesure se fait sur un pèse-personne calibré, idéalement chez un individu en sous-vêtements et, si possible, le matin à jeun et vessie vide. Ces conditions peuvent être difficiles à obtenir en consultation, mais il faut essayer de s'en rapprocher. Pour les obèses, les pèse-personnes classiques peuvent être insuffisants (poids maximal limité) et des plateformes de pesée sont alors utilisées. Si la personne ne peut pas se mettre en position orthostatique, il est quasiment impossible d'obtenir un poids en consultation ; en hospitalisation, on doit pouvoir disposer d'un système de pesée adapté, de type fauteuil de pesée si la personne peut tenir assise ou lèvemalade avec système de pesée intégré si la personne est alitée. Le poids mesuré doit être noté dans le dossier médical.

Intérêts Le poids est le principal critère clinique d'évaluation de l'état nutritionnel. Cependant, un poids isolé à un instant donné a peu de valeur. Il doit être interprété en fonction d'un poids antérieur ou de la taille, comme décrit ci-dessous.

Limites Les états d'hyperhydratation, tels qu'on peut les voir au cours des décompensations cardiaques, de cirrhose

(œdèmes des membres inférieurs, ascite, épanchement pleural), entraînent une surestimation du poids et donc une sous-estimation de la dénutrition. Une mesure isolée du poids est difficilement interprétable ; il faut pouvoir l'interpréter en fonction de la taille et d'un poids antérieur.

Cinétique de variation du poids Méthodes Le poids mesuré doit être comparé à un poids antérieur pour établir une cinétique du poids : stabilité, perte ou prise de poids. Le poids antérieur doit être recherché dans le dossier médical, d'où l'intérêt de le mesurer et de le noter à chaque consultation ou hospitalisation, et, à défaut, il doit être obtenu par l'interrogatoire.

Intérêts La perte de poids est le critère essentiel du diagnostic de dénutrition. Dans ce cadre, il faut : • rechercher le poids de forme ou poids habituel ou poids avant la maladie, ou encore le poids il y a un mois ou six mois (repères temporels utilisés pour la définition de la dénutrition, cf. chapitre 13) ; • déterminer la vitesse d'installation de la perte de poids, car cela influe sur le pronostic : une perte de poids de 5 kg en six mois est moins délétère (diminution préférentielle de la masse grasse) qu'une perte de poids de 5 kg en quinze jours (diminution prédominante de la masse maigre) ; • calculer la perte de poids en pourcentage du poids habituel ou poids de forme ou poids antérieur : [(Poids habituel – Poids mesuré)/Poids habituel] × 100 ; par exemple, perte de poids de 4 ou 8 % en un mois.

Limites La limite de cette donnée est qu'elle fait appel à la mémoire et à la notion de temps, ce qui peut poser des problèmes, notamment chez la personne âgée.

Taille La taille déclarative ou la taille de la carte d'identité sont acceptables. Dans l'idéal, la taille doit être mesurée car l'interrogatoire n'est pas toujours fiable, avec une surestimation fréquente notamment par les femmes. 137

I. Fondamentaux en nutrition humaine

Méthodes La mesure est faite chez un individu en position verticale, déchaussé et talons joints, à l'aide d'une toise murale. Si la personne ne peut pas être mesurée en orthostatisme ou s'il existe des troubles de la statique dorsale (cyphose, scoliose, tassements vertébraux importants), la taille peut être estimée à partir de la mesure de la hauteur talongenou : celle-ci est réalisée chez une personne en position assise ou couchée, à l'aide d'une toise pédiatrique ou, à défaut, d'un mètre ruban ; le membre inférieur est fléchi de façon à former un angle droit (90°) entre la cuisse et la jambe d'une part et entre la jambe et le pied d'autre part ; la partie fixe de la toise pédiatrique est placée sous le talon et le curseur est descendu sur le haut du genou (figure 11.3). Une fois la mesure obtenue, on peut calculer la taille totale à l'aide des équations de Chumlea qui tiennent compte du sexe et de l'âge (tableau  11.3). Ces équations ont été validées chez des individus de plus de soixante ans ; cependant, la taille totale variant peu entre vingt et soixante ans, elles peuvent être utilisées chez un individu de

Figure 11.3 Mesure de la hauteur talon-genou chez l'adulte.

moins de soixante ans : dans ce cas, l'âge à introduire dans l'équation ne sera pas l'âge réel mais soixante ans.

Intérêts La taille seule n'a aucun intérêt dans l'évaluation de l'état nutritionnel. Elle est nécessaire tout de même pour calculer l'indice de masse corporelle.

Indice de masse corporelle Méthode L'indice de masse corporelle (IMC), ou index de Quételet, est calculé à partir des deux mesures précédentes et correspond au rapport du poids en kilogrammes sur la taille en mètre au carré : IMC = Poids/Taille2 (en kg/m2).

Intérêts L'IMC permet de préciser le niveau de corpulence et de quantifier le niveau de dénutrition ou d'obésité (tableau 11.4). Les seuils de dénutrition sont les mêmes chez l'homme et chez la femme mais varient en fonction de l'âge. Chez l'adulte de moins de soixante-dix ans, la dénutrition est probable si l'IMC est inférieur à 18,5 et certaine si l'IMC est inférieur à 16. Chez l'adulte de plus de soixante-dix ans, la dénutrition est probable si l'IMC est inférieur à 21. L'obésité est définie au niveau international par un IMC supérieur ou égal à 30, qui est associé à une augmentation du risque de comorbidités et de mortalité. Cette définition de l'obésité n'est acceptée que chez l'adulte de moins de soixante-cinq ans. Au-delà de cet âge, il n'est en effet pas démontré que ce seuil soit associé à une surmortalité. Tableau 11.4. Évaluation de l'état nutritionnel de l'adulte de moins de 70 ans en fonction de l'indice de masse corporelle (IMC).

Tableau 11.3. Calcul de la taille à partir de la hauteur talon-genou par les équations de Chumlea. Femme

Taille (cm) = (1,83 × hTG) – (0,24 × Âge) + 84,88

Homme

Taille (cm) = (2,03 × hTG) – (0,04 × Âge) + 64,19

L'âge est exprimé en années ; les équations ont été validées chez des individus de plus de 60 ans mais elles sont aussi utilisables chez un sujet plus jeune, à condition de rentrer non pas l'âge réel mais 60 ans ; en effet, la taille totale varie peu entre 20 et 60 ans. hTG = hauteur talon-genou en centimètres.

138

IMC

État nutritionnel

IMC < 18,5

Dénutrition

18,5 ≤ IMC ≤ 24,9

Normal

25,0 ≤ IMC ≤ 29,9

Surpoids

30,0 ≤ IMC ≤ 34,9

Obésité de grade I (modérée)

35,0 ≤ IMC ≤ 39,9

Obésité de grade II (sévère)

IMC ≥ 40,0

Obésité de grade III (massive ou morbide)

IMC = Poids (kg)/Taille2 (m2).

11. Évaluation de l'état nutritionnel chez l'adulte et chez l'enfant

Limites

• avoir une demi-vie suffisamment courte pour refléter des

Les limites de cette mesure sont multiples : • comme pour le poids, les états d'hyperhydratation entraînent une surestimation de l'IMC ; • un IMC entre 16 et 18,5 ne signe pas obligatoirement une dénutrition mais peut correspondre à une maigreur constitutionnelle (antécédent familial de maigreur, absence de restriction alimentaire, sujet en bonne santé, IMC faible mais ancien et stable) ; • un individu avec un IMC supérieur à 25 (donc en surpoids ou obèse) peut être dénutri ; • un individu avec une masse musculaire importante (sportif de haut niveau, bodybuilder) peut avoir un IMC supérieur à 25 sans augmentation de la masse grasse.

variations récentes de synthèse.

Autres paramètres anthropométriques Tour de taille, plis cutanés et circonférences musculaires permettent d'apprécier la composition corporelle dont l'évaluation fait partie intégrante de l'examen clinique nutritionnel. Ils sont abordés dans le chapitre 10.

Mesures biologiques L'évaluation de l'état nutritionnel est essentiellement clinique. Cependant, certains marqueurs biologiques peuvent avoir un intérêt pour conforter le diagnostic et/ou apprécier le pronostic de la dénutrition. Dans le cadre d'un surpoids ou d'une obésité, il n'y a pas de marqueur biologique diagnostique ; en revanche, plusieurs paramètres biologiques sont utiles pour rechercher les complications associées (cf. chapitre 14). Les deux marqueurs biologiques le plus communément utilisés pour rechercher une dénutrition sont : l'albumine et la transthyrétine (TTR, aussi dénommée préalbumine, en raison de son niveau de migration électrophorétique proche de l'albumine). D'autres protéines ont été proposées, la Retinol Binding Protein (RBP) ou la transferrine, mais sont actuellement peu utilisées en pratique (coût plus élevé et/ou absence d'avantage en termes de sensibilité et de spécificité). Les qualités nécessaires pour qu'une protéine puisse être utilisée comme marqueur nutritionnel sont : • avoir une synthèse influencée par l'état nutritionnel ; • si possible avoir une synthèse peu modifiée en cas de pathologie intercurrente, ce qui est rarement le cas ;

Albuminémie L'albumine est synthétisée dans le foie par les hépatocytes, sous forme de préproalbumine, avant d'être clivée en proalbumine, sa forme intracellulaire. L'albumine représente la moitié de l'ensemble des protéines synthétisées par le foie. Il existe une importante réserve fonctionnelle de synthèse : ainsi, en cas d'agression, le foie est capable de doubler voire de tripler sa synthèse d'albumine pour répondre aux besoins accrus. Cette capacité d'adaptation explique notamment que l'albumine est un mauvais marqueur d'insuffisance hépatique débutante. La concentration plasmatique normale d'albumine est comprise entre 37 et 45 g/l chez l'adulte, soit environ la moitié du pool total d'albumine. En cas de dénutrition, il existe une diminution de la synthèse d'albumine et les concentrations plasmatiques chutent. Les seuils d'albuminémie pour le diagnostic de dénutrition sont présentés dans le tableau 11.5. L'albumine est dégradée dans de très nombreux organes, avec un renouvellement quotidien d'environ 10 % de son pool total. Sa demi-vie relativement longue (trois semaines) en fait un marqueur peu sensible des variations brutales de l'état nutritionnel ainsi que de l'efficacité de la renutrition. L'hypoalbuminémie n'est pas spécifique de la dénutrition : ainsi, l'inflammation selon son degré de sévérité s'accompagne d'une baisse plus ou moins importante de l'albumine plasmatique, indépendante de l'état nutritionnel, en lien avec une fuite vers le secteur extravasculaire et une dégradation accrue malgré une augmentation de sa synthèse. Il est donc indispensable d'interpréter la valeur de l'albuminémie en fonction du dosage de la protéine C-réactive (protéine reflétant l'état inflammatoire ; valeur normale CRP 4 semaines Gastro ou jéjunostomie

Nutrition entérale

OUI

Ingesta < 2/3 besoins ou EVA < 7/10

Durée prévisible < 4 semaines Sonde nasale

Perte de poids Ingesta < besoins EVA < 7/10

Réévaluation 1 fois/semaine

Alimentation enrichie et/ou CNO

Ingesta < 2/3 besoins ou EVA < 7/10

Dénutrition modérée

Évaluation de l’état nutritionnel + Évaluation des besoins protéino-énergétiques + Évaluation des ingesta

EVA : échelle visuelle ou verbale analogique - CNO : compléments nutritionnels oraux - VVP : voie veineuse périphérique - VVC : voie veineuse centrale *permet rarement de couvrir la totalité des besoins énergétiques **sauf PICC (peripherally inserted central catheter) durée d’utilisation limitée à 6 mois

Poids 1 fois/semaine

Ingesta = besoins ou EVA ≥ 7/10

Pas de dénutrition

Arbre décisionnel du soin nutritionnel

13. Dénutrition

II. Pathologie nutritionnelle Tableau 13.4. Stratégie de prise en charge nutritionnelle d'une personne âgée. Statut nutritionnel Normal

Apports alimentaires spontanés

Normaux

Dénutrition

Dénutrition sévère

Surveillance

Conseils diététiques Alimentation enrichie Réévaluation à 1 mois

Conseils diététiques Alimentation enrichie + CNO Réévaluation à 15 jours

Diminués mais supérieurs à la moitié de l'apport habituel

Conseils diététiques Alimentation enrichie Réévaluation à 1 mois

Conseils diététiques Alimentation enrichie Réévaluation à 15 jours, en cas d'échec CNO

Conseils diététiques Alimentation enrichie + CNO Réévaluation à 1 semaine ; en cas d'échec : nutrition entérale

Très diminués, inférieurs à la moitié de l'apport habituel

Conseils diététiques Alimentation enrichie Réévaluation à 1 semaine ; puis, en cas d'échec : CNO

Conseils diététiques Alimentation enrichie + CNO Réévaluation à 1 semaine ; en cas d'échec : nutrition entérale

Conseils diététiques Alimentation enrichie et nutrition entérale d'emblée Réévaluation à 1 semaine

CNO, compléments nutritionnels oraux.

Objectifs L'objectif de toute prise en charge nutritionnelle est au minimum l'arrêt de la détérioration de l'état nutritionnel, puis le retour à un poids de forme (ou artificiellement à un IMC de 18,5 chez l'adulte et 21 chez la personne âgée) et le maintien de ce poids. Les besoins de maintenance sont les suivants chez le sujet non agressé sédentaire : • eau : 30 ml/kg par jour ; • énergie : 25 à 30 kcal/kg par jour dont : – protéines : 1 à 1,2 g/kg par jour ; – lipides : 1 g/kg par jour de lipides ; – glucides : 4 g/kg par jour de glucides ; • apports adaptés en minéraux et micronutriments. Les apports énergétiques seront diminués en phase initiale d'une agression aiguë et majorés en phase de récupération. Les apports protéiques seront augmentés en cas d'agression aiguë ou chronique. Les besoins énergétiques peuvent être approchés plus finement par la mesure de la dépense énergétique de repos par calorimétrie indirecte (cf. chapitre 7).

Conseils diététiques Il s'agit de la première étape chez la majorité des patients dénutris, réalisée par un diététicien sur prescription médicale, après enquête alimentaire et recueil des goûts et aversions (en particulier chez le malade cancéreux en cours 168

de traitement). Il faut souvent interrompre des régimes restrictifs suivis depuis de nombreuses années, ce qui n'est pas toujours simple pour les patients. Il est possible de conseiller des aliments à forte densité en protéines et/ ou en énergie, des boissons nutritives, des collations, et aussi d'enrichir l'alimentation, à volume constant ou quasi constant, par l'utilisation de matières grasses, de lait en poudre, de poudre de protéines, d'aliments ayant le statut d'aliment diététique destiné à des fins médicales spéciales (ADDFMS) comme des pâtes ou de la semoule enrichies en protéines. On peut ainsi augmenter les apports protéiques et énergétiques.

Compléments nutritionnels oraux L'offre des compléments nutritionnels oraux (CNO), qui ont le statut d'ADDFMS, est aujourd'hui très diverse, variant selon : • leur composition : densité énergétique (1 à 2,4 kcal/ml, plus importante pour les produits lactés), teneur en protéines (6 à 20 g par portion), teneur en micronutriments (vitamines, minéraux, oligoéléments), avec ou sans gluten, avec ou sans lactose, avec ou sans fibres ; • leur présentation : potages, plats mixés, boissons lactées, jus de fruit, crèmes, bouillies, compotes, gâteaux ; • leur goût : sucré, salé ; pour les boissons lactées et jus de fruits, une large gamme d'arômes est disponible. Le succès de la prescription de CNO dépend des conditions de leur prescription : médicalisation, conseils

13. Dénutrition

pratiques de prise (réfrigération, consommation éloignée des repas, adaptation aux goûts et à l'évolution de ces derniers) ainsi que de la vérification de leur prise effective. En ville, ces produits sont inscrits sur la liste des produits et prestations remboursables.

Nutrition entérale La nutrition entérale est un traitement qui apporte des produits nutritionnellement complets (ADDFMS) au niveau digestif. Elle est utilisée de façon préférentielle à la nutrition parentérale car elle stimule le système immunitaire et expose à moins de complications. Elle n'est contre-indiquée qu'en cas d'occlusion intestinale ou d'abdomen chirurgical ou de fistule digestive à haut débit.

Abords digestifs L'abord digestif va dépendre de : • la durée envisagée de nutrition entérale : sonde nasale en dessous d'un mois, stomie digestive (gastrostomie ou jéjunostomie) au-dessus ; • le risque d'inhalation bronchique : extrémité distale dans le jéjunum (sonde nasojéjunale ou jéjunostomie) en cas de risque important, dans l'estomac sinon. L'abord digestif le plus fréquent est donc la sonde nasogastrique. Les matériaux à utiliser pour les sondes sont le silicone et le polyuréthane, le chlorure de polyvinyle étant à proscrire.

Modalités d'administration La nutrition entérale peut être administrée par gravité sous forme de bolus reproduisant les repas. Elle est souvent administrée de manière cyclique nocturne afin de respecter une déambulation et une alimentation diurnes et peut être administrée de manière continue lorsqu'elle est exclusive et mal tolérée sur le plan digestif. L'utilisation d'un régulateur de débit peut également améliorer la tolérance.

Produits Les produits standards de nutrition entérale sont polymériques (maltodextrines, protéines et triglycérides), en poches hermétiquement closes de 500 ml à 1 l ; ils apportent 0,5 kcal/ ml (hypoénergétiques) à 2 kcal/ml (hyperénergétiques). Ils ne contiennent ni lactose ni gluten. Ils peuvent être normoprotidiques (15 % de l'apport énergétique total) ou hyperprotidiques (au-delà de 20 %). Ils peuvent ou non contenir des fibres alimentaires (en règle un mélange de fibres solubles et insolubles). Ils couvrent les besoins en micronutriments (d'une personne saine) à partir de 1 500 kcal par jour.

Les produits semi-élémentaires (normo- ou hyperprotidiques) diffèrent des produits polymériques par une simplification des macronutriments (petits peptides, triglycérides à chaîne moyenne, oligosaccharides). De ce fait, leur seule indication retenue est la malabsorption intestinale.

Complications La pneumopathie d'inhalation, liée au reflux du liquide nutritif dans les voies respiratoires, est la complication la plus grave de la nutrition entérale. Sa prévention impose de respecter la position assise ou demi-assise (30°) pendant le passage des nutriments et au moins une heure après l'arrêt, de contrôler la position de l'extrémité distale de la sonde après chaque pose par radiographie de l'abdomen sans préparation, de vérifier la bonne position (repère au marqueur à la sortie de la narine) et la fixation de la sonde avant chaque utilisation, d'augmenter progressivement les apports selon la tolérance et d'utiliser un régulateur de débit et, en réanimation, de vérifier le résidu gastrique. Chez des malades à risque élevé, on discutera le positionnement de la sonde en site jéjunal. La diarrhée en nutrition entérale peut être définie par l'émission de plus de deux selles molles ou liquides par jour, pendant plus de deux jours. Il s'agit de la complication la plus fréquente de la nutrition entérale, touchant en moyenne 40 % des patients. Elle conduit souvent à diminuer les apports nutritionnels et donc retarde la prise en charge ; elle est également source d'inconforts, de troubles hydroélectrolytiques, d'escarres et de coûts (personnels et matériels). Les causes de diarrhée peuvent être liées à la nutrition entérale elle-même (dysbiose, hygiène des sondes, tubulures et solutions nutritives, débit de passage trop rapide, non régulé), liées aux traitements (antibiotiques, antisécrétoires gastriques, laxatifs, chimiothérapie, excipients non absorbables, etc.) ou liées au malade (pathologie digestive telle qu'un fécalome, une infection par Clostridium difficile, etc.). La prévention en réanimation peut être effectuée par la prescription de 2 g par jour de Saccharomyces boulardii ou le recours à des produits de nutrition entérale riches en gomme guar partiellement hydrolysée. En cas de diarrhée, on peut changer le produit, ralentir et réguler le débit, prescrire des ralentisseurs du transit. Outre le syndrome de renutrition (cf. infra), on peut observer des complications mécaniques (retrait ou chute de la sonde, complications rhinopharyngées ou péristomiales volontiers infectieuses, obstruction de la sonde, fausse route lors de la pose) mais aussi, fréquemment en cas de nutrition entérale prolongée, une constipation. 169

II. Pathologie nutritionnelle

Nutrition parentérale

Modalités d'administration

La nutrition parentérale est un traitement nutritionnel qui consiste en l'administration par voie veineuse de nutriments ayant le statut de médicament et une autorisation de mise sur le marché.

La nutrition parentérale peut être administrée de manière continue ou cyclique, à l'aide d'un régulateur de débit. La progression des apports est la même qu'en nutrition entérale. Il est recommandé, en cas de nutrition parentérale cyclique, de réaliser des paliers progressifs de débit à chaque branchement et débranchement — baisse ou remontée par deux paliers de trente minutes (voire d'une à deux heures en cas de mauvaise tolérance glucidique et cardiovasculaire) en diminuant (ou augmentant) le débit par deux.

Indications La nutrition parentérale est indiquée dans certains cas précis (tableau 13.5). Lorsque la progression en termes d'apports en nutrition entérale est trop lente du fait d'une mauvaise tolérance, il y a indication à une nutrition combinée (nutrition entérale et parentérale). Tableau 13.5. Nutrition parentérale. Non-indication de la nutrition entérale

Grêle court organique (résection) : – infarctus/infarcissement mésentériques – entérite radique – maladie de Crohn Grêle court fonctionnel : – pseudo-obstruction intestinale chronique – fistule grêlique à haut débit – jéjunostomie à moins d'un mètre de l'angle de Treitz

Contre-indication de la nutrition entérale

Occlusion intestinale extrinsèque ou intrinsèque non candidate à une endoprothèse Abcès à point de départ digestif

Impossibilité de mise en œuvre de la nutrition entérale

Refus d'un malade préalablement informé par un personnel expert et convaincu Ablations répétées de la sonde

Mauvaise tolérance de la Pneumopathie d'inhalation nutrition entérale Diarrhée sévère

Abords vasculaires La nutrition parentérale peut être administrée par voie périphérique (courte durée et besoins réduits) ou centrale. La nutrition parentérale centrale peut se faire sur un cathéter veineux central posé par voie sous-clavière ou jugulaire, sur un cathéter central implanté par voie périphérique (PICC) ou sur un dispositif veineux implantable. Il est recommandé, lorsque la nutrition parentérale est poursuivie au-delà d'un mois, de tunnelliser l'extrémité proximale du cathéter sous la peau, ce afin de diminuer le risque infectieux. 170

Produits Le sérum glucosé est la source des glucides, la solution d'acides aminés libres (qui intègre l'ensemble des acides aminés essentiels) est celle des protéines, l'émulsion de triglycérides et phospholipides est celle des lipides. On a recours à des formules binaires (acides aminés et glucose) et surtout ternaires (acides aminés, glucose et lipides). Ces poches sont reconstituables de façon stérile avant administration. Il est en revanche nécessaire d'ajouter des micronutriments qui sont, à l'inverse des poches de nutrition entérale, absents des poches disponibles. En effet, certaines carences en vitamines et oligoéléments peuvent entraîner une morbimortalité importante (syndrome de renutrition inappropriée, béribéri, encéphalopathie de Gayet-Wernicke, syndrome de Korsakoff, etc.).

Complications Outre les complications liées à la pose du cathéter (pneumothorax, hémothorax, obstruction de la veine ou du cathéter), les principales complications de la nutrition parentérale sont infectieuses et métaboliques. L'infection de la ligne vasculaire a une incidence comprise entre 0,1 et 1,5 cas par patient et par année de nutrition parentérale. On estime que 10 % des cathéters (court et long termes) s'infectent. La voie de contamination est principalement cutanée ou à partir des manipulations de la ligne, avec une prédominance des staphylocoques à coagulase négative. L'extrémité endovasculaire du cathéter peut également être contaminée à partir de n'importe quel foyer septique. Le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle, des âges extrêmes, l'immunosuppression, le site fémoral et surtout le nombre de manipulations du cathéter sont des facteurs de risque. Tout signe septique chez un malade en nutrition parentérale doit conduire à suspecter le dia-

13. Dénutrition

gnostic d'infection de la ligne vasculaire. Le diagnostic est confirmé par un différentiel de pousse entre hémocultures centrales et périphériques. Un cathéter de courte durée infecté doit être retiré. Un cathéter de longue durée doit être si possible maintenu en ayant recours à des verrous antibiotiques, en l'absence de sepsis sévère et en cas d'infection à staphylocoques non dorés. La prévention fait appel à la tunnellisation du cathéter au-delà d'un mois, à l'utilisation exclusive du cathéter pour la nutrition parentérale, à la limitation des manipulations, au rinçage avant et après nutrition parentérale en cas de nutrition parentérale cyclique et, surtout, au respect d'une asepsie stricte lors des manipulations. L'hyperglycémie est la principale complication métabolique de la nutrition parentérale, avec une glycémie supérieure à 16,7 mmol/l chez 20 % des patients sous nutrition parentérale. En dehors d'un diabète connu mal équilibré, l'hyperglycémie de la nutrition parentérale peut être due à un débit de glucose trop élevé et à l'apparition d'une insulinorésistance satellite de l'agression. L'hyperglycémie engendre de nombreuses complications  : une diurèse osmotique avec perte urinaire de potassium, sodium et phosphore et déshydratation, un coma hyperosmolaire, une augmentation de la production de CO2 avec risque de décompensation respiratoire chez l'insuffisant respiratoire, une hypertriglycéridémie avec stéatose hépatique et des altérations de la réponse immunitaire responsables d'infections. Sa prévention fait appel à l'utilisation de lipides comme source d'énergie afin de limiter les apports glucidiques, à la diminution du débit de perfusion et à l'utilisation de l'insulinothérapie afin de maintenir une glycémie entre 6,1 et 10 mmol/l. Il faut bien sûr éviter l'hypernutrition. La glycémie capillaire doit être contrôlée systématiquement toutes les quatre à huit heures. D'autres complications mécaniques (thrombose veineuse, obstruction du cathéter), métaboliques (stéatopathie métabolique, hypertriglycéridémie) ou autres (ostéopénie, décompensation d'une insuffisance cardiaque) peuvent s'observer.

Syndrome de renutrition Il s'agit d'une complication métabolique qui peut survenir lors de la réintroduction de la nutrition quelle qu'en soit la forme (orale, entérale ou parentérale) chez des patients sévèrement dénutris et qui peut être fatale. Elle résulte d'une déplétion en électrolytes et micronutriments (en particulier

phosphore, potassium, magnésium et vitamine B1), d'une rétention hydrosodée et de troubles de la glycorégulation. Ses signes peuvent être cardiaques (arythmie, syncope, insuffisance cardiaque aiguë), neurologiques (paresthésies, fasciculations, tétanie, paralysie, confusion, encéphalopathie), pulmonaires (insuffisance respiratoire aiguë), musculaires (fatigue et douleurs musculaires, rhabdomyolyse) ou hématologiques (anémie hémolytique). Il faut savoir identifier les patients à risque (dénutrition chronique comme dans l'anorexie mentale, alcoolisme chronique, sujets âgés, vomissements et diarrhée prolongés) et corriger les déficits plasmatiques en électrolytes (phosphore, potassium, magnésium) avant la renutrition. La renutrition doit être progressive, avec une atteinte des objectifs en sept à dix jours chez de tels patients. Il faut supplémenter en phosphore, potassium, magnésium, vitamines (complexe multivitaminique, vitamine B1), oligoéléments, limiter au maximum les apports en sodium, surtout en présence d'œdèmes. Il faut enfin surveiller quotidiennement les concentrations plasmatiques de ces ions la première semaine.

L'essentiel à retenir La dénutrition correspond aux conséquences mesurables d'un déséquilibre entre entrées alimentaires et dépenses, au profit de ces dernières. ■ Elle est très souvent due à une carence d'apports, plus ou moins associée à une agression (inflammation) responsable d'un hypercatabolisme augmentant les besoins nutritionnels. ■ Au-delà de l'altération de l'état général, elle augmente la morbidité et la mortalité des maladies auxquelles elle est associée. ■ Son diagnostic doit être systématique et est fondé principalement sur la mesure de l'indice de masse corporelle (ou une masse maigre diminuée) et de la perte de poids. ■ L'objectif de la prise en charge est de corriger puis de maintenir un état nutritionnel correct. ■ La prise en charge va des conseils diététiques à la nutrition parentérale, en passant par les compléments nutritionnels oraux et la nutrition entérale, selon la gravité de la dénutrition, les capacités d'alimentation orale et d'absorption intestinale. ■ Le support nutritionnel est un traitement médical avec ses effets secondaires, ses indications et ses contre-indications. ■

171

II. Pathologie nutritionnelle

ENTRAÎNEMENT 13 QCM QCM 1 Quel seuil d'indice de masse corporelle (kg/m2) définit la dénutrition à partir de 70 ans ? A 17. B 18. C 18,5. D 20. E 21. QCM 2 Quel seuil de perte de poids en un mois définit la dénutrition sévère ? A 5 %. B 10 %. C 15 %. D 20 %. E 25 %. QCM 3 Quel est le mécanisme le plus fréquemment impliqué dans la dénutrition ? A Carence d'apports nutritionnels isolée. B Malabsorption intestinale. C Augmentation des pertes. D Augmentation de l'activité physique. E Ressources financières limitées. QCM 4 Concernant la dénutrition, quelle(s) est (sont) la (les) affirmation(s) vraie(s) ? A Chez le sujet âgé, la dénutrition est le plus souvent liée à une malabsorption des nutriments. B La dénutrition peut être la conséquence d'une augmentation de la dépense énergétique de repos. C Chez un sujet de moins de 70 ans, il est possible d'être dénutri alors même que l'indice de masse corporelle est au-dessus de 18,5 kg/m2. D La dénutrition liée à une pathologie aiguë ou chronique est un facteur indépendant de mauvais pronostic. E La présence d'une dénutrition augmente significativement le coût hospitalier de la prise en charge du malade. QCM 5 Concernant la dénutrition, quelle(s) est (sont) la (les) affirmation(s) vraie(s) ? A Les conséquences délétères de la dénutrition sont liées essentiellement à la perte de la masse musculaire. B La dénutrition est qualifiée de sévère quand la perte de poids est supérieure à 10 % sur les six derniers mois. C La dénutrition peut conduire à une dépression. D En cas d'agression, l'anorexie est liée aux cytokines pro-inflammatoires. 172

E Une albuminémie < 35 g/l est un critère de gravité de la dénutrition. QCM 6 Quels sont les facteurs de risque de dénutrition parmi les suivants ? A Âge avancé. B Obésité. C Constipation. D Diarrhée. E Polymédication. QCM 7 Quels sont les besoins énergétiques de maintenance en nutrition artificielle ? A 15–20 kcal/kg par jour. B 20–25 kcal/kg par jour. C 25–30 kcal/kg par jour. D 30–35 kcal/kg par jour. E 35–40 kcal/kg par jour. QCM 8 Concernant la nutrition entérale, quelle(s) est (sont) la (les) affirmation(s) vraie(s) ? A C'est le traitement de toute dénutrition. B Une nutrition entérale de deux semaines se fait en général par sonde nasogastrique. C Les produits polymériques apportent les protéines sous forme d'acides aminés. D Un produit apportant 1 kcal/ml est hyperénergétique. E Sa complication la plus sévère est la pneumopathie d'inhalation. QCM 9 Parmi les éléments suivants, quels sont les facteurs de risque de dénutrition chez une personne âgée ? A L'isolement. B La présence d'un dentier. C Une maladie de Parkinson. D Une douleur chronique. E Une maladie d'Alzheimer. QCM 10 Quelle(s) complication(s) peut (peuvent) être observée(s) chez un patient recevant une nutrition entérale ? A Pneumopathie d'inhalation. B Diarrhée. C Pneumothorax. D Hémothorax. E Hypophosphorémie.

13. Dénutrition

Bibliographie Cruz-Jentoft AJ, Baeyens JP, Bauer JM, Boirie Y, Cederholm T, et  al. The European Working Group on Sarcopenia in Older People. Sarcopenia : European consensus on definition and diagnosis : Report of the European Working Group on Sarcopenia in Older People. Age Ageing 2010 ; 39 : 412–23.

Haute Autorité de Santé. Stratégie de prise en charge en cas de dénutrition protéino-énergétique chez la personne âgée (2007). Jeejeebhoy KN. Malnutrition, fatigue, frailty, vulnerability, sarcopenia and cachexia : overlap of clinical features. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2012 ; 15 : 213–9. Schneider SM. Dénutrition. In : Précis de nutrition clinique pratique Schlienger J-L, ed. Paris : Elsevier-Masson ; 2011. p. 119–39.

173

This page intentionally left blank

14

Chapitre

Obésité

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Définition

176

Épidémiologie

176

Physiopathologie

176

Sémiologie de l'obésité

179

Complications liées à l'obésité

179

Bases thérapeutiques

182

Conclusion

184

II. Pathologie nutritionnelle

Objectifs Objectifs L2-L3 : ■ Savoir définir le surpoids et l'obésité. ■ Identifier les déterminants qui mènent à l'obésité. ■ Connaître les différentes complications de l'obésité. ■ Comprendre les principes de la prise en charge.

Définition L'obésité se définit comme un excès de masse grasse entraînant des inconvénients pour la santé. Elle doit être considérée comme une maladie car elle peut mettre en cause le bien-être somatique, psychologique et social de l'individu. La définition de l'obésité repose sur des critères objectifs, tant chez l'enfant que chez l'adulte. En clinique, l'estimation de la masse grasse repose sur le calcul de l'indice de masse corporelle (IMC). Cet indice est le rapport du poids (exprimé en kilogrammes) sur le carré de la taille (exprimé en mètre carré). Toutefois, il faut savoir que l'augmentation du poids peut être liée à d'autres causes que l'augmentation de la masse grasse : présence d'œdèmes, augmentation importante de la masse musculaire.

Épidémiologie La prévalence de l'obésité chez l'adulte est en constante augmentation : elle était de 8,5 % en 1997, elle est de 15 % en 2012 ; de même, l'obésité de grade 3 est passée de 0,3 % en 1997 à 1,2 % en 2012 (enquête ObÉpi 2012). Trente-deux pour cent des adultes sont en surpoids — attention, le surpoids a une définition précise qui correspond à la situation intermédiaire entre la normalité et l'obésité ; parler de surpoids pour définir l'excès pondéral ou la surcharge pondérale n'est donc pas approprié. Ces chiffres nationaux cachent des inégalités liées : • au sexe : les femmes sont plus touchées avec 15,7 % versus 14,3 % chez les hommes) ; • à l'âge : 18,7 % chez les plus de soixante-cinq ans ; • à la classe sociale : 7 % seulement des sujets ayant des revenus mensuels supérieurs à 5 300 € sont obèses, alors que l'obésité est présente chez 25,6 % de ceux ayant des revenus inférieurs à 900 € ; les mêmes écarts sont obser176

vés si on considère d'autres indicateurs comme le niveau d'études ; • la région : 21,8 % dans le Nord contre 12,3 % dans l'Ouest. L'obésité multiplie par 3 le risque d'être diabétique et par 2 celui d'être hypertendu. Elle multiplie par 2 le risque d'être incontinente chez les femmes et par 7 le risque d'apnées du sommeil. Avec l'âge, elle aggrave la dépendance. Tous ces éléments montrent que l'obésité a un poids important sur les coûts de santé. Une étude réalisée récemment en Angleterre montre une augmentation des dépenses annuelles de santé de 16 livres par point d'IMC.

Physiopathologie Balance énergétique Phase de constitution de l'obésité : déséquilibre de l'homéostasie énergétique À l'état physiologique, l'homéostasie énergétique vise à maintenir le poids corporel stable tout au long de la vie. Ainsi, le niveau des réserves énergétiques est l'objet d'une fine régulation autour d'une valeur de consigne (pondérostat), afin que les apports énergétiques soient adaptés aux dépenses énergétiques de l'organisme. Une augmentation des dépenses énergétiques est donc compensée par une augmentation de la prise alimentaire, et inversement. Toutefois, ces mécanismes combattent avec beaucoup plus d'efficacité les déficits que les excès du bilan d'énergie. L'obésité se constitue lorsqu'il existe une mise en échec du système de régulation de l'homéostasie énergétique (figure  14.1). Cet échec peut être causé par des facteurs génétiques, interagissant avec des facteurs environnementaux et comportementaux : il se produit alors un excès d'apports alimentaires par rapport aux dépenses énergétiques, d'où un stockage excessif de l'énergie dans le tissu adipeux. L'excès d'apport n'a pas besoin d'être massif pour entraîner un bilan énergétique positif, car si celui-ci est cumulé sur des années, il peut rendre compte d'un gain de masse grasse de plusieurs kilos. Ainsi, une pomme (environ 100  kcal) consommée quotidiennement en surplus des besoins pendant deux mois et demi (soit soixante-dix jours) occasionnera une prise de poids de près d'1 kg.

14. Obésité Facteurs biologiques Age, sexe, métabolisme, maladies, médicaments

Poids corporel

Facteurs liés à l’héritage familial Habitudes alimentaires et activité physique, préoccupation à l’égard du poids, environnement familial, héritage génétique Comportement alimentaire

Facteurs socio-environnementaux Abondance d’aliments énergétiquement denses, publicité, aménagement urbain défavorable à l’activité physique, rythme de vie stressant, culte de la minceur Activité physique

Facteurs individuels Estime de soi, image corporelle, stress

Figure 14.1 Déterminants de la prise de poids.

Excès d'apports alimentaires Le rôle de l'alimentation n'est pas seulement de fournir suffisamment de nutriments pour subvenir aux besoins énergétiques d'un individu, mais également d'apporter au mangeur une sensation de plaisir (hédonisme). Les circuits neuronaux hypothalamiques impliqués dans la régulation homéostatique de la prise alimentaire sont donc en permanence influencés par le circuit mésolimbique impliqué dans la valeur hédonique associée à la prise alimentaire (cf. chapitre 12). Ainsi, les facteurs sensoriels comme l'aspect (et la disponibilité), le goût, l'odeur et la texture des aliments modulent la régulation homéostasique. Par exemple, plus un aliment est palatable (palatabilité qui est proportionnelle à la teneur lipidique de l'aliment), plus le rassasiement sera difficile à ressentir et plus la quantité consommée tendra à être supérieure aux besoins énergétiques. Par ailleurs, la valeur hédonique ou de soulagement de tensions psychiques d'une conduite alimentaire implique la libération de dopamine au niveau du système mésolimbique, ce qui a tendance à générer une répétition de la conduite alimentaire qui n'a plus, dans un certain nombre de cas, comme fonction principale le maintien de l'homéostasie énergétique mais l'équilibre psychique de la personne. Facteurs favorisant le défaut de régulation du comportement alimentaire sur les besoins de la personne Les facteurs source de vulnérabilité vis-à-vis de l'excès d'apports énergétiques sont ceux qui favorisent une dimi-

nution de la dépense énergétique quotidienne moyenne. Une faible dépense énergétique peut venir de ses trois composantes : le métabolisme de base ou de repos (70 % des dépenses quotidiennes de l'organisme), la thermogenèse induite par l'alimentation (10 à 15 %), l'activité physique. La majorité de l'énergie apportée par l'alimentation sert au fonctionnement cellulaire, mais une fraction est libérée sous forme de chaleur. La plus ou moins grande efficacité de cette thermogenèse, permettant de libérer une partie de l'énergie en excès sous forme de chaleur plutôt que de la stocker, est susceptible d'expliquer une partie des différences interindividuelles dans la prise de poids. Chez l'homme, une faible dépense énergétique de repos est un facteur de risque de prise de poids ultérieur ; plusieurs études épidémiologiques indiquent que les patients obèses ont en moyenne une dépense énergétique de repos ou une thermogenèse alimentaire inférieure aux sujets de  poids normal. Au contraire, d'autres études montrent que l'obésité n'est pas associée à une faible dépense énergétique de repos mais que la majorité des patients obèses ont une dépense énergétique liée à l'activité physique significativement réduite. Une relation inverse entre niveau d'activité physique et prise de poids a été mise en évidence dans de nombreuses études. Cette relation peut être expliquée par le fait qu'une activité physique faible au quotidien (mode de vie sédentaire) est non seulement un facteur de diminution directe de la dépense énergétique globale et d'amplification de l'excès d'apports énergétiques lorsque la régulation du comportement alimentaire n'est pas adéquate, mais est également un facteur de diminution de la dépense énergétique de repos via la diminution de la masse musculaire. 177

II. Pathologie nutritionnelle

Le maintien de la masse musculaire et, au-delà, de la masse cellulaire active pour maintenir la dépense énergétique de repos lors d'une perte pondérale est ainsi un enjeu important, justifiant les «diets» protéinées afin d'amplifier et maintenir la perte pondérale.

Phase de maintien de l'obésité : nouvel état d'équilibre de l'homéostasie énergétique Après la phase de constitution (dynamique) de l'obésité, il se met en place un nouvel état d'équilibre énergétique, dit phase de maintien (statique), dans laquelle interviennent des mécanismes d'adaptation anatomique et biologique.

peux sont par ailleurs vraisemblablement impliqués dans la résistance à l'amaigrissement. Résistance centrale à la leptine En état d'obésité, malgré l'augmentation de la sécrétion de leptine par le tissu adipeux proportionnellement à sa masse, entraînant une élévation de la leptinémie, celle-ci ne parvient pas à réduire la prise alimentaire suffisamment pour revenir au poids initial. Ceci reflète un état de résistance centrale à la leptine. C'est comme si la communication entre les réserves énergétiques périphériques et la commande hypothalamique de la prise alimentaire était saturée ou partiellement interrompue, ce qui participe à la pérennisation de l'état d'obésité. Flore intestinale

Modifications du tissu adipeux Le tissu adipeux est le plus grand réservoir d'énergie de l'organisme, composé d'adipocytes (cellules de stockage et de relargage de l'énergie) et de cellules stromavasculaires, qui comprennent les préadipocytes et des cellules immunitaires telles que les macrophages. Le tissu adipeux est également un organe d'une remarquable plasticité : tout au long de la vie, il reste capable de s'étendre en fonction des besoins énergétiques, de la situation hormonale, des conditions environnementales. L'augmentation de la masse grasse résulte d'une augmentation de la taille des adipocytes (hypertrophie) puis, au-delà d'une certaine taille, l'augmentation des capacités de stockage nécessite une augmentation du nombre de cellules avec recrutement de nouveaux préadipocytes (hyperplasie). Les trois types cellulaires, adipocytes, pré-adipocytes et macrophages, subissent des changements aboutissant à un processus inflammatoire et un dysfonctionnement métabolique et endothélial. Les adipocytes sont capables de sécréter des hormones, appelées adipokines, dont la leptine et l'adiponectine. La leptine, qui agit au niveau de l'hypothalamus pour diminuer la prise alimentaire, joue également le rôle de cytokine pro-inflammatoire, tandis que l'adiponectine a des propriétés anti-inflammatoires et insulinosensibilisatrices. D'autres cytokines sont également sécrétées, telles que l'IL-6 (interleukine 6), le TNFα (Tumor Necrosis Factor α) et le PAI-1 (Plasminogen Activator Inhibitor-1), et participent au développement de l'inflammation chronique du tissu adipeux, responsable de l'insulinorésistance et d'une augmentation de la lipolyse, ce qui contribue au développement de complications liées à l'obésité. Des processus de fibrose au sein du tissu adi178

Récemment, l'intestin et plus précisément les microorganismes qui le colonisent (microbiote) ont été reconnus comme un facteur pathogène important dans le développement et le maintien de l'obésité, pouvant expliquer en partie les différences interindividuelles intervenant dans la régulation pondérale. Le tractus intestinal humain contient une grande variété de microorganismes, parmi lesquelles les bactéries sont prépondérantes et participeraient au métabolisme global et à la conversion des aliments en nutriments et énergie. Trois familles bactériennes dominent la microflore intestinale humaine adulte : les Firmicutes (Gram positif), les Bacteroidetes (Gram négatif) et les Actinobacteria (Gram positif). La composition finale de la flore est influencée par le génotype de l'hôte, l'histoire de la colonisation et un ensemble de facteurs environnementaux. Chez les individus obèses, il y aurait une augmentation de l'efficacité de l'écologie microbienne dans l'extraction de l'énergie provenant de l'alimentation. Le microbiote aurait également une action directe sur l'augmentation de la production hépatique de glucose et de triglycérides. Chez l'homme obèse, le nombre de Bacteroidetes tend à diminuer et celui de Firmicutes à augmenter par rapport aux sujets de poids normal. De plus, l'augmentation des Bacteroidetes est significativement corrélée à l'obtention d'une perte de poids mais non à l'apport énergétique total, ce qui suggère des interactions entre l'alimentation, le microbiote intestinal et le métabolisme de l'hôte. De plus, les changements dans la flore intestinale seraient responsables d'une augmentation de l'endotoxinémie en réponse à une alimentation riche en graisses, ce qui favoriserait l'inflammation systémique, l'insulinorésistance et le maintien de l'état d'obésité.

14. Obésité

Effet permissif des facteurs génétiques sur l'homéostasie énergétique La génétique joue un rôle important dans le développement de l'obésité comme en témoigne la prédisposition familiale, mais ne permet pas d'expliquer la spectaculaire progression de la prévalence de la maladie sous l'influence des évolutions environnementales de la société. En effet, il faut s'orienter vers un modèle explicatif d'interaction gènes-environnement, dans lequel la susceptibilité à l'obésité est déterminée par des facteurs génétiques alors que son expression phénotypique dépend de facteurs environnementaux, parmi lesquels le niveau socio-économique, l'alimentation, le comportement alimentaire et la sédentarité jouent un rôle essentiel. De plus, les mécanismes épigénétiques, qui correspondent à l'empreinte laissée par les conditions intra-utérines ou postnatales (dénutrition, obésité, diabète de la mère), peuvent modifier le système de régulation énergétique. De nombreuses études épidémiologiques réalisées dans plusieurs populations (jumeaux élevés ensemble ou séparés, enfants adoptés, familles nucléaires, etc.) ont montré que 30 à 80 % de la variation du poids serait ainsi déterminée par des facteurs génétiques. Plusieurs modes de transmission sont en cause et l'importance accordée aux facteurs génétiques varie. En dehors des syndromes génétiques rares ou des obésités syndromiques (syndromes de Prader-Willi, de Bardet-Biedl, etc.), la contribution de l'hérédité à l'obésité est actuellement schématisée de la façon suivante.

Obésités monogéniques Ce sont des situations rares d'obésité sévères où le gène en cause a une influence majeure. Leur diagnostic doit être évoqué devant une obésité sévère avec hyperphagie et évolution du poids très rapide dès les premiers mois de vie, associées à des anomalies endocriniennes. Les anomalies génétiques en cause affectent des facteurs intervenant dans la voie hypothalamique de la leptine (LEP, LEPR, POMC, PC1).

Obésités oligogéniques Ce sont des formes plus fréquentes d'obésité où des mutations sur un gène ont un effet important mais dont l'expression dépend des facteurs de l'environnement. Les anomalies génétiques en cause sont les mutations du

gène MC4R. La fréquence de ces mutations est évaluée entre 0,5 à 2 % dans les obésités modérées et 4 % dans les formes sévères. L'obésité est caractérisée par un mode de transmission autosomique dominant, de pénétrance incomplète et d'expression variable. Le phénotype des sujets porteurs de la mutation MC4R n'est toujours pas clairement précisé en dehors de la survenue d'une obésité à début précoce.

Obésités polygéniques Ce sont les formes d'obésité dite «commune», résultant de l'interaction de nombreux et fréquents variants dans différents gènes, diversement combinés selon les individus et les populations. Chaque gène, pris individuellement, a de faibles effets sur le poids corporel. Ce n'est qu'en interaction avec d'autres gènes et avec des facteurs environnementaux que ces gènes de susceptibilité contribuent de façon significative à l'obésité. Les études génétiques reposent sur l'analyse de variations de l'ADN génomique (polymorphismes génétiques). Ces gènes sont notamment impliqués dans le contrôle de la prise alimentaire (NMB, HTR2C), la dépense énergétique (UCP1, UCP2, UCP3, ADRB2) et le métabolisme des lipides et des glucides (ADIPOQ, ADRB3, GNB3, NR3C1, PPARG).

Sémiologie de l'obésité La sémiologie de l'obésité est abordée dans le chapitre 11 («Évaluation de l'état nutritionnel»).

Complications liées à l'obésité Physiopathologie des complications Par ses complications, l'obésité influe sur le pronostic fonctionnel et vital. Les complications associées à l'obésité sont différentes d'un sujet à l'autre et dépendent du niveau d'obésité, de la répartition du tissu adipeux, de l'ancienneté de la surcharge pondérale et des éventuels autres facteurs de risque cardiovasculaire associés (âge, antécédents familiaux, tabac, diabète, hypertension artérielle, dyslipidémie). Les propriétés du tissu adipeux (mécaniques et sécrétoires) et sa localisation (périphérique ou viscérale) sont à l'origine de complications distinctes (mécaniques, métaboliques ou inflammatoires). 179

II. Pathologie nutritionnelle

L'augmentation de la masse grasse sous-cutanée va plutôt avoir des effets mécaniques : • charge articulaire augmentée ; • compliance thoracique réduite ; • hyperpression abdominale ; • fermeture précoce et rétrécissement des voies aériennes supérieures ; • travail ventilatoire augmenté ; • retour veineux diminué. L'accumulation de masse grasse viscérale aura plutôt des effets sécrétoires, induisant une augmentation du risque de complications métaboliques et cardiovasculaires : • développement de l'insulinorésistance (hépatique, musculaire et adipeuse) du fait de l'augmentation de la lipolyse du tissu adipeux, l'augmentation des acides gras libres, la diminution de l'adiponectine ; • activation du système sympathique ; • activation du système rénine-angiotensine ; • produits de sécrétion adipocytaire augmentés et inflammation chronique de bas grade (PAI-1 augmenté, activité fibrinolytique diminuée). D'autre part, l'augmentation globale de la masse grasse aura des effets hémodynamiques, marqués par un volume circulant et un débit cardiaque augmentés.

Types de complications Complications métaboliques Les complications métaboliques sont essentiellement liées au rôle sécrétoire et inflammatoire du tissu adipeux viscéral. Le diabète de type 2 est dû à la fois au développement de l'insulinorésistance musculaire (défaut d'utilisation musculaire du glucose) et hépatique (excès de production hépatique de glucose), et au déficit sécrétoire insulinique de la cellule β pancréatique. Le syndrome métabolique associe une hypertriglycéridémie (≥ 1,5 g/l), un HDL-cholestérol bas (< 0,4 g/l chez l'homme et < 0,5 g/l chez la femme), un tour de taille élevé (> 94 cm pour l'homme et > 80 cm chez la femme), une hypertension artérielle et une glycémie élevée (>1 g/l). Pour qu'on parle de syndrome métabolique, trois de ces cinq critères (dont au moins le tour de taille élevé) doivent être présents.

Complications cardiovasculaires L'obésité viscérale augmente le risque : • d'hypertension artérielle (HTA) de par ses propriétés sécrétoires : activation du système sympathique 180

et du système rénine-angiotensine, insulinorésistance, action des adipokines sur le système vasculaire (leptine, adiponectine) ; • de survenue d'événements cardiovasculaires (insuffisance coronarienne, accident vasculaire cérébral, infarctus du myocarde, décès), dans les deux sexes, indépendamment des autres facteurs de risque «classiques», car elle favorise le développement des lésions athérogènes par ses propriétés lipolytiques et sécrétoires (augmentation des cytokines pro-inflammatoires, telles que l'IL-6, et prothrombotiques, telles que le PAI-1, diminution de l'adiponectine), et le syndrome d'apnées du sommeil, celui-ci étant maintenant reconnu comme un véritable facteur de risque cardiovasculaire ; • d'insuffisance cardiaque : celle-ci est favorisée indirectement par l'HTA, l'insuffisance coronarienne, l'hypertension artérielle pulmonaire reliée au syndrome d'apnées du sommeil, mais aussi directement par les effets hémodynamiques de l'augmentation de la masse grasse.

Complications veineuses et thromboemboliques Ces complications sont favorisées par l'augmentation de la pression abdominale sur le flux veineux des membres inférieurs, qui entraîne une stase veineuse, et par les modifications prothrombotiques liées à l'état inflammatoire de bas grade de l'obésité.

Complications respiratoires L'aspect mécanique que représente l'augmentation de la masse grasse sous-cutanée et/ou viscérale peut engendrer : • un syndrome respiratoire restrictif ; • un syndrome d'apnées du sommeil (SAS) : – 70 % des personnes avec SAS sont obèses ; au moins 20  % des obèses auraient un SAS, cette proportion augmentant avec le degré de sévérité de l'obésité ; – le SAS est favorisé par l'accumulation de graisse viscérale, notamment dans la région péri-pharyngée ; – les signes cliniques évocateurs d'un syndrome d'apnées du sommeil sont présentés dans l'encadré ci-après ; – le SAS contribue par ailleurs à la survenue d'altérations métaboliques (insulinorésistance), à l'augmentation des chiffres de tension artérielle (élévation des catécholamines en réponse aux épisodes d'hypoxie lors des apnées) et au renforcement des troubles du comportement alimentaire préexistants (via les tensions psychiques générées par le manque de sommeil «réparateur») ;

14. Obésité

• un syndrome d'hypoventilation alvéolaire : – il est défini par une hypoxémie (PaO2 < 70 mm Hg) et une hypercapnie (PaCO2 > 45 mm Hg) ; – il peut se compliquer d'hypertension artérielle pulmonaire, d'insuffisance cardiaque et d'insuffisance respiratoire (PaO2 < 60 mm Hg) ; • un asthme, qui fait intervenir les facteurs mécaniques et inflammatoires, les facteurs environnementaux, les apports alimentaires (lipidiques), le reflux gastro-œsophagien.

Signes cliniques évocateurs d'un syndrome d'apnées du sommeil. ■ ■

■ ■ ■ ■

Ronflements. Pauses respiratoires pendant le sommeil (souvent rapportées par le conjoint). Nycturie. Sommeil non réparateur. Somnolence diurne. Céphalées au réveil.

Complications digestives et hépatiques Elles comportent : • le reflux gastro-œsophagien, favorisé par l'hyperpression abdominale et les facteurs alimentaires ; • la lithiase biliaire, favorisée par la formation de calculs cholestéroliques par saturation de la bile en cholestérol ; • la stéatose hépatique, liée à l'accumulation d'acides gras intrahépatiques provenant, via la circulation portale, d'acides gras non estérifiés (AGNE) issus de la lipolyse du tissu adipeux viscéral, et liée à la lipogenèse hépatique de novo. Tout cela est facilité par l'insulinorésistance et les produits de sécrétion pro-inflammatoires du tissu adipeux. La stéatose peut évoluer vers la stéato-hépatite non alcoolique (stéatose avec de l'inflammation et des atteintes cellulaires associées ou non à la fibrose), la cirrhose et plus rarement le carcinome hépatocellulaire. Ainsi, deux tiers des obèses et 90 % des obèses morbides ont une stéatose hépatique, 15 à 20 % une stéato-hépatite non alcoolique, 1 à 2 % une cirrhose.

Complications rénales Les complications rénales se traduisent par une protéinurie, pouvant évoluer vers l'insuffisance rénale chronique. L'obésité produit un changement structurel du glomérule rénal du fait de l'augmentation de la charge sodée et la rétention sodée, par activation du système rénine-angiotensine et du système sympathique ; il existe également un effet de l'insulinorésistance, de la lipotoxicité rénale et des adipokines.

Les facteurs aggravants sont le syndrome métabolique, le diabète, l'hypoxie chronique, l'HTA et le SAS.

Complications rhumatologiques et ostéoarticulaires La gonarthrose fémorotibiale est l'atteinte articulaire la plus fréquente, mais l'arthrose peut également toucher la hanche et l'articulation fémoropatellaire. Les lombalgies et lombosciatalgies sont également particulièrement présentes chez le sujet obèse.

Complications cutanées Les complications cutanées sont constituées par : • les mycoses des plis sous-mammaires et inguinaux ; • le lymphœdème, du fait de l'incapacité de drainage lymphatique distal, parfois compliqué d'infection (érysipèle) ; • l'insuffisance veineuse ; • l'acanthosis nigricans, marqueur d'insulinorésistance marquée, se caractérisant par un aspect grisâtre hyperkératosique (pavimenteux) au niveau de la nuque (voire également dans la région du cou et des aisselles) ; sa présence doit faire rechercher un diabète ; • les vergetures, blanches ou rosées, d'autant plus marquées que la prise de poids est rapide.

Complications urogénitales Chez les femmes, l'élévation de la pression intra-abdominale augmente les contraintes sur la vessie, le plancher pelvien et la mobilité urétrale, produisant ainsi une incontinence urinaire d'effort, par impériosités ou mixte. Il existe également des troubles de la fertilité, liés soit directement à l'obésité (anovulation liée à l'hyperœstrogénie) soit le plus souvent à un syndrome des ovaires polykystiques ; dans ce cas s'associent des signes d'hyperandrogénie et une augmentation du risque de fausse couche. Le déroulement et l'issue d'une grossesse sont plus risqués chez les femmes obèses.

Complications neurologiques L'hypertension intracrânienne idiopathique ou bénigne est définie par une élévation de la pression intracrânienne sans cause tumorale ni vasculaire, qui conduit à des séquelles visuelles et, dans 10 % des cas, à la cécité par œdème papillaire. La physiopathologie n'est pas complètement élucidée mais mettrait en cause l'hyperpression intra-abdominale, l'augmentation de la pression veineuse intracérébrale et les troubles de la réabsorption du liquide cérébrospinal. 181

II. Pathologie nutritionnelle

Cancers Le surpoids et l'obésité sont des facteurs de risque de cancers avérés pour certaines localisations : cancer du sein après la ménopause, côlon-rectum, rein, pancréas, endomètre, œsophage, vésicule biliaire. Il existe également une augmentation de risque pour le myélome multiple, les leucémies et les lymphomes non hodgkiniens. Selon les études, en France, 1,4 à 3 % des cancers chez l'homme et 2,3 à 6 % chez la femme sont attribuables au surpoids et à l'obésité. Ces deux facteurs majorent les risques de récidive, de seconds cancers et de mortalité globale ou par cancer. Ainsi, les femmes obèses au moment du diagnostic de cancer du sein ont un risque de mortalité majoré de 30 % par rapport aux femmes non obèses. Les explications à cette relation entre excès pondéral et cancer seraient les suivantes : des anomalies de l'immunité innée et adaptative joueraient un rôle dans l'initiation des cancers et leur progression, et les adipokines seraient impliquées dans l'oncogenèse. Chez les femmes, l'hyperœstrogénie (conversion des androgènes surrénaliens par l'aromatase du tissu adipeux) jouerait un rôle dans les cancers hormonodépendants. L'hyperinsulinisme augmenterait l'IGF-1 libre qui est un facteur de croissance. De nombreux polluants carcinogènes lipophiles seraient stockés dans le tissu adipeux. Enfin, les comportements tels que la sédentarité et une consommation alimentaire pauvre en fruits et légumes favoriseraient la survenue de cancers.

L'objectif n'est pas de normaliser le poids, mais :

• d'obtenir une perte de poids de 5 à 10 % et surtout le maintien dans la durée de cette perte de poids ; • de traiter les complications et comorbidités éventuelles (qui sont souvent aggravées par l'excès pondéral) ; • d'améliorer la qualité de vie du patient.

Principes du traitement de l'obésité ■

■

■

■

■

Complications psychologiques et sociales L'obésité est une source de discrimination sociale, de diminution de la qualité de vie du fait des douleurs et de la stigmatisation de l'obésité dans les sociétés occidentales, et de dépression. À noter que le SAS est en soi un facteur favorisant la survenue et la persistance d'un état dépressif.

Bases thérapeutiques L'obésité est une maladie chronique. L'objectif du traitement doit être réaliste et prendre en compte l'histoire pondérale et les déterminants de l'excès pondéral, et être adapté aux possibilités réelles du patient. 182

■

Pour obtenir une perte de poids, les apports doivent être inférieurs aux dépenses : un amaigrissement de 1 kg correspond à un déficit énergétique d'environ 7 000 kcal. La vitesse théorique d'amaigrissement va donc dépendre de l'écart entre la dépense énergétique et les apports. Par exemple un sujet dont la dépense énergétique quotidienne est de 2 700 kcal maigrira de 1 kg en dix jours avec un apport quotidien de 2 000 kcal. Ce calcul théorique illustre le fait qu'il n'est pas nécessaire de prescrire une restriction énergétique sévère pour obtenir un amaigrissement. Des mesures centrées sur des modifications de la relation à l'alimentation peuvent parfois être plus productives que des modifications de la composition des repas pour générer une perte pondérale durable. Le traitement repose sur des conseils concernant le mode de vie : – alimentation ; – activité physique ; – voire gestion du stress et des difficultés de vie ; – en veillant à éviter les interdits et les frustrations alimentaires. Ce conseil doit s'intégrer dans une véritable démarche d'éducation thérapeutique, prenant en compte la situation globale de la personne, sa motivation, sa culture et son mode de vie, ses problématiques psychosociales, et le contexte familial. Les autres moyens thérapeutiques sont des adjuvants dont les indications doivent être soigneusement posées.

Conseil nutritionnel Pour baisser les apports énergétiques, il y a deux possibilités : • diminuer les quantités d'aliments ingérés, ce qui est possible lorsque les quantités habituellement consommées par le patient sont très importantes ;

14. Obésité

• diminuer la densité énergétique de l'alimentation : c'est-à-dire la quantité d'énergie par gramme d'aliments. Comme ce sont les lipides (9 kcal/g) et l'alcool (7 kcal/g) qui contribuent le plus à la densité énergétique de la ration, le conseil nutritionnel visera à privilégier les apports glucidiques sous forme de glucides complexes en réduisant l'apport lipidique et, le cas échéant, à diminuer la consommation de boissons alcoolisées. Sur le plan pratique, le conseil va donc essentiellement porter sur la manière de réduire les apports de lipides : conseils sur les modes de cuisson et surtout informations sur les sources d'aliments riches en graisses et sur la lecture des étiquettes. À l'opposé, la consommation d'aliments pauvres en lipides sera encouragée, qu'ils soient de nature glucidique comme le pain, les féculents, les légumes secs, les fruits et légumes, ou de nature protéique comme les volailles, la plupart des viandes blanches et des poissons. Activité physique L'activité physique a un double intérêt : elle contribue à négativer le bilan énergétique, même si cet effet est en soi modeste et souvent insuffisant pour perdre du poids, et, surtout, elle contribue lors de l'amaigrissement à maintenir le niveau de masse maigre. Son importance est fondamentale pour le maintien de la perte de poids : la majorité des patients qui ne rechutent pas sont ceux qui ont été en mesure de maintenir une activité physique régulière. Pour maintenir le poids après une perte de poids, il est recommandé de faire cinq heures d'activité physique par semaine, quelles que soient l'activité et la manière dont elle est répartie.

Autres moyens thérapeutiques Approches cognitivo-comportementales Les approches cognitivo-comportementales sont utiles s'il existe notamment des difficultés de changements concernant l'alimentation et l'activité physique et/ou en cas de troubles du comportement alimentaire. Elles induisent un renforcement de l'estime de soi et une meilleure gestion des difficultés en rapport avec l'excès pondéral. Elles permettent aux patients d'élaborer des solutions durables en termes de changements de comportements. Ces approches, au-delà des programmes spécifiques sous forme d'ateliers de groupe qui peuvent être proposés, devraient être intégrées au conseil nutritionnel, mais les professionnels formés à ces approches sont encore trop peu nombreux.

Chirurgie Les interventions de chirurgie bariatrique visent à aider le patient à réduire ses apports énergétiques. • en réduisant les ingesta par diminution du volume de l'estomac : – l'anneau de gastroplastie placé en haut de l'estomac crée une poche gastrique de petit volume ; – la gastrectomie longitudinale en manchon (sleeve gastrectomy) réduit définitivement le volume de l'estomac ; • en associant la diminution de volume gastrique à une malabsorption : le bypass gastrique qui associe une réduction du volume gastrique à une exclusion du duodénum et d'une partie du jéjunum. Ces interventions permettent de diminuer les ingesta du patient et conduisent à des amaigrissements plus rapides. Elles sont indiquées en cas : • d'obésités résistant aux traitements conventionnels et exposant à des complications importantes, non contrôlées par le traitement médical. L'IMC doit être supérieur à 40 kg/m2 ou à 35 kg/m2 s'il existe des complications ou comorbidités associées qui menacent le pronostic vital ou fonctionnel ; • après une prise en charge médicale spécialisée bien conduite d'au moins un an, incluant des approches complémentaires (diététique, activité physique, prise en charge des troubles du comportement alimentaire et d'éventuelles difficultés psychologiques). Elles sont contre-indiquées en cas : • de troubles du comportement alimentaire présents ; • d'antécédents psychiatriques graves.

Traitements médicamenteux Le traitement pharmacologique de l'obésité ne doit être envisagé qu'en cas d'échec des mesures éducatives précédentes, pour des patients dont l'IMC est supérieur à 30  kg/m2, ou chez ceux dont l'IMC est supérieur à 25 kg/m2 et qui présentent une anomalie clinique ou un risque de morbidité élevé en rapport avec l'excès de poids. Approche pharmacologique De nombreuses thérapeutiques essentiellement à visée anorexigène ont été retirées du marché en raison de leurs effets secondaires. Actuellement, en France, un seul médicament est autorisé : l'orlistat ; il s'agit d'un inhibiteur de la lipase intestinale qui diminue l'absorption intestinale des graisses. Une autre molécule à effet anorexigène est parfois utilisée  : le topiramate ; cet agent est actuellement utilisé comme antiépileptique ou dans le traitement de la migraine ; des 183

II. Pathologie nutritionnelle

essais ont été menés avec succès sur la prise en charge de l'obésité. Toutefois, en raison d'effets secondaires neurologiques importants (paresthésies) et d'un risque tératogène avéré, il est peu probable qu'il ait une autorisation de mise sur le marché pour l'obésité. Les autres approches pharmacologiques sont actuellement à l'état expérimental ; elles ont différents mécanismes d'actions reposant sur la physiologie de la régulation du comportement alimentaire. On distingue ainsi différentes catégories de voies thérapeutiques potentielles : • les molécules agissant au niveau central sur l'appétit : – les neuropeptides d'action centrale : agonistes des voies satiétantes (exemple de cible : MC4R) ou antagonistes des voies orexigènes (exemple de cible : NPY) ; – les modulateurs de la neurotransmission monoaminergique, un certain nombre ont déjà été retirées du commerce en raison de leurs effets secondaires mais des essais sont en cours avec des molécules supposées plus sélectives : – voies de la dopamine et de la sérotonine : bupropion, phentermine ; – antagonistes de l'histamine ; • les peptides intestinaux et leurs analogues : – les analogues du Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1), qui sont déjà utilisés dans le traitement du diabète de type 2 ; – les autres peptides intestinaux, tels que la cholécystokinine (CCK), l'oxyntomoduline et le peptide YY (PYY), qui semblent avoir lors des essais des effets modestes sur la prise alimentaire ; des possibilités de combinaisons sont à l'étude ; – les antagonistes de la ghréline ; • la leptine : hormone satiétante sécrétée par le tissu adipeux est déjà à une valeur élevée dans l'obésité qui est associée à une résistance à la leptine. Toutefois des études

L'essentiel à retenir L'obésité se définit comme une augmentation de la masse adipeuse qui traduit l'incapacité du système régulant l'homéostasie énergétique à faire face aux facteurs environnementaux, comportementaux et génétiques. Sa prévalence est en augmentation constante : elle concerne 15 % de la population adulte en 2012. ■ L'obésité se constitue en plusieurs phases pour aboutir à une véritable pathologie d'organe : le ■

184

récentes ont montré qu'en association avec l'amyline, peptide pancréatique, elle pouvait induire une perte de poids sur le long terme. Prébiotiques Le microbiote intestinal est maintenant considéré comme un «organe endogène» contribuant à moduler la physiologie de l'hôte. Comme l'obésité est associée à des modifications du microbiote, la modulation de ce dernier apparaît comme une nouvelle voie thérapeutique potentielle. Des modifications du microbiote induites par des fibres à action prébiotique comme les fructanes ou les dextrines résistantes ont été associées à une diminution de la prise alimentaire et à une perte de poids chez l'homme et l'animal. Ces premières études doivent maintenant être confirmées par des essais à large échelle.

Conclusion L'obésité est une maladie chronique source de complications multiples. Le plus souvent, des modifications comportementales simples permettent d'obtenir un amaigrissement durable. La difficulté n'est pas de les prescrire mais d'obtenir l'adhésion du patient et, surtout, de l'accompagner dans sa démarche de changement. Le rôle du médecin traitant qui est le plus proche des conditions de vie du patient est capital. Les approches plus spécialisées sont indiquées chez les patients atteints d'obésité grave. Dans ces cas, l'approche doit être multidisciplinaire et souvent combiner plusieurs types de prise en charge. Malheureusement, actuellement les médecins généralistes sont peu formés à l'éducation thérapeutique du patient et les centres spécialisés sont trop rares.

tissu adipeux, siège de profonds remaniements fonctionnels. ■ Les complications sont de deux ordres : – mécaniques, liées à la prolifération diffuse du tissu adipeux ; – métaboliques, en lien avec l'augmentation du tissu adipeux péri-viscéral. ■ Les objectifs du traitement sont l'amélioration de la qualité de vie du patient, une perte de poids d'environ 10 % et, surtout, son maintien.

14. Obésité

ENTRAÎNEMENT 14 QCM QCM 1 Parmi les éléments suivants, lequel (lesquels) n'entre(nt) pas dans la définition du syndrome métabolique ? A IMC. B Tour de taille. C Glycémie. D Triglycérides. E Cholestérol total. QCM 2 Parmi les produits suivants, quel(s) est (sont) celui (ceux) qui ont une AMM pour le traitement de l'obésité ? A Epitomax. B Phentermine. C Orlistat. D Bupropion. E Fluoxétine. QCM 3 Pour maigrir de 4 kg en 3 mois, de combien faut-il, chez un sujet qui ne modifie pas sa dépense énergétique, réduire les apports énergétiques ? A 600 kcal par jour. B 500 kcal par jour. C 400 kcal par jour. D 300 kcal par jour. E 200 kcal par jour. QCM 4 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Un enfant de 7 ans est obèse à partir d'un IMC supérieur à 25 kg/m2 B Un adulte présente une obésité sévère lorsque son IMC est supérieur à 30 kg/m2 C On parle d'obésité massive lorsque l'IMC est supérieur à 40 kg/m2 D On parle d'obésité morbide pour un IMC supérieur à 35 kg/m2 E Au-delà d'un IMC de 35 kg/m2, la mesure du tour de taille qui définit l'obésité androïde n'a pas d'intérêt. QCM 5 Quelle est la prévalence de l'obésité chez l'adulte en France ? A 12 %. B 15 %. C 25 %. D 32 %. E 40 %.

QCM 6 Comment est défini le surpoids ? A Tout excès pondéral, quel que soit son niveau. B Un IMC > 25 kg/m2. C Un IMC > 28 kg/m2. D Un IMC > 30 kg/m2. E Un IMC entre 25 et 30 kg/m2. QCM 7 Quelles sont les complications ci-dessous qui peuvent être directement liées à l'obésité ? A Emphysème. B Syndrome d'apnées du sommeil. C Cirrhose. D Hypo-HDLémie. E Tumeur cérébrale. QCM 8 Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) vraie(s) ? A L'obésité n'augmente le risque d'infarctus du myocarde que s'il existe une dyslipidémie concomitante à l'obésité. B La stéatose hépatique peut évoluer vers le carcinome hépatocellulaire. C Le syndrome d'apnées du sommeil est un facteur de risque cardiovasculaire. D L'obésité viscérale expose à un moindre risque de complications métaboliques que l'obésité sous-cutanée. E Le volume circulant d'un sujet obèse est plus important que celui d'un sujet de poids normal. QCM 9 Concernant l'insulinorésistance, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle est responsable d'un défaut d'utilisation du glucose par le muscle. B Elle est responsable d'un défaut de production hépatique du glucose. C Elle est responsable d'une augmentation de la lipogenèse du tissu adipeux. D Elle est responsable d'un acanthosis nigricans. E Elle est responsable d'une augmentation des taux de leptine. QCM 10 Quel(s) signe(s) clinique(s) est (sont) en faveur d'un syndrome d'apnées du sommeil ? A Ronflements. B Polydipsie. C Somnolence. D Troubles de l'équilibre. E Nycturie.

185

II. Pathologie nutritionnelle

Bibliographie Basdevant A, Bouillot J-L, Clément K, Oppert J-M, Tounian P. Traité de médecine et chirurgie de l'obésité. Paris : Médecine Sciences, Lavoisier ; 2011.

186

Bertin E. Prise en charge de l'obésité en pratique par le médecin. Ann Endocrinol 2007 ; 68 : 422–9. Ciangura C, Poitou-Bernert C. Complications des obésités. (ElsevierMasson SAS, Paris), Endocrinologie-Nutrition, 10-506-E-10, 2011. ObÉpi. Enquête nationale sur le surpoids et l'obésité. 2012.

15

Chapitre

Diabète de type 2

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Définitions et diagnostic

188

Physiopathologie

190

Complications

192

Bases thérapeutiques

195

Conclusion

198

II. Pathologie nutritionnelle

Prérequis et objectifs Prérequis : ■ Métabolisme des glucides et des lipides, métabolisme énergétique (chapitres 4, 6, 7, 8). Objectifs L2-L3 : ■ Connaître les bases physiopathologiques présentes à des degrés variables chez tous les diabétiques de type 2 : insulinorésistance et insulinopénie. ■ Identifier les différentes approches thérapeutiques. ■ Connaître les modalités de dépistage des complications. Le diabète de type 2 est une maladie métabolique caractérisée par une hyperglycémie chronique qui résulte d'un déficit de l'insulinosécrétion, de l'action de l'insuline ou de ces deux mécanismes combinés. L'hyperglycémie chronique du diabète est responsable de dommages à long terme, de dysfonctions et de défaillances de différents organes, au nombre desquels on retrouve les yeux, les reins, les nerfs, le cœur et le système vasculaire. Le diabète de type 2 représente 90 % de l'ensemble des formes de diabète.

Définitions et diagnostic

Les seuils diagnostiques du diabète ont été établis en fonction des données épidémiologiques permettant d'établir un lien entre le niveau de glycémie moyen et le risque de rétinopathie diabétique, qui est une complication hautement spécifique du diabète. Les seuils choisis correspondent à un point d'inflexion des courbes définissant la relation entre la prévalence de la rétinopathie et les valeurs glycémiques. La glycémie plasmatique à jeun est considérée comme normale si elle est inférieure à 1,10 g/l (6,1 mmol/l). Une glycémie plasmatique à jeun entre 1,10 g/l et 1,25 g/l indique une hyperglycémie modérée à jeun. La glycémie plasmatique deux heures après charge orale en glucose est considérée comme normale si elle est inférieure à 1,40 g/l (7,8 mmol/l). Une glycémie plasmatique deux heures après charge orale en glucose entre 1,40 g/l et 1,99 g/l indique une intolérance au glucose. Les personnes présentant une hyperglycémie modérée à jeun et/ou une intolérance au glucose sont considérées comme présentant un pré-diabète. Elles ont un risque accru d'évoluer vers un diabète et de présenter des maladies cardiovasculaires. Ces états sont fréquemment associés à l'obésité (surtout dans sa forme viscérale) et aux autres critères du syndrome métabolique (cf. infra).

Critères diagnostiques du diabète En France, le diagnostic du diabète repose sur les critères établis en 1997 par un comité d'experts et adoptés par l'Organisation mondiale de la Santé. Ces critères sont fondés sur le dosage de la glycémie plasmatique et définissent trois situations permettant de porter le diagnostic de diabète : • Une glycémie à jeun ≥ 1,26 g/l (7,0 mmol/l). En dehors d'une hyperglycémie franche, le dosage de la glycémie doit être répété une deuxième fois un jour différent avant de porter le diagnostic de diabète. Ou : • Une glycémie > 2,00 g/l (11,1 mmol/l) à n'importe quel moment de la journée, associée ou non à des symptômes classiques d'hyperglycémie (polyurie, polydipsie, perte de poids inexpliquée avec appétit conservé). Ou : • Une glycémie deux heures après une hyperglycémie provoquée par voie orale > 2,00 g/l (11,1 mmol/l). La charge orale en glucose est constituée de 75 g de glucose en solution dans 200 ml d'eau. 188

Évolution des critères diagnostiques ■

■

Depuis 2010, la société américaine de diabétologie (American Diabetes Association, ADA) considère comme seuil de glycémie à jeun normale une valeur inférieure à 1,00 g/l (5,5 mmol/l). La question du rôle de l'hémoglobine glyquée (HbA1c) comme critère diagnostique du diabète est posée depuis plusieurs années : – l'HbA1c reflète l'équilibre glycémique des trois mois qui précédent la mesure. L'avantage du dosage de l'HbA1c est la possibilité de pratiquer le dosage à n'importe quel moment de la journée sans que le patient soit à jeun et sans que l'horaire influence le résultat, à la différence de la glycémie à jeun ; – depuis 2010, l'ADA recommande l'utilisation de l'HbA1c pour diagnostiquer le diabète avec une valeur seuil ≥ 6,5 % ; – les personnes avec une valeur d'HbA1c entre 5,7 et 6,4 % font partie d'un groupe à un risque élevé d'évolution vers un diabète et entrent donc dans la catégorie du pré-diabète.

15. Diabète de type 2

Dépistage du diabète Le diabète est une maladie silencieuse et un grand nombre de personnes diabétiques restent non diagnostiquées avant la survenue d'une complication. Devant ce problème de santé publique, une stratégie de dépistage et surtout de diagnostic précoce de la maladie doit être mise en place. Pour que le dépistage soit efficace, il doit s'adresser à une population à risque. Les recommandations françaises sur le sujet du dépistage remontent à 2003. Les propositions étaient les suivantes : • un dépistage opportuniste ciblé des sujets de plus de quarante-cinq ans ayant (en plus de l'âge) au moins un des marqueurs de risque de diabète suivants : – origine non caucasienne et/ou migrant ; – marqueurs du syndrome métabolique : – excès pondéral défini par un IMC > 28 kg/m2 ; – hypertension artérielle (pression artérielle systolique ≥ 140 mm Hg et/ou pression artérielle diastolique ≥ 90  mm Hg et/ou hypertension artérielle traitée) ; – HDL-cholestérol < 0,35 g/l (0,9 mmol/l) et/ou triglycérides > 2 g/l (2,3 mmol/l) et/ou dyslipidémie traitée ; – antécédents : – diabète familial (du premier degré) ; – diabète gestationnel ou enfants de poids de naissance de plus de 4 kg ; – diabète temporairement induit (corticoïdes) ; • un dépistage communautaire associé, ciblé sur les sujets de plus de quarante-cinq ans en situation de précarité (avec ou sans autre marqueur de risque associé). Le dépistage doit être réalisé par un test de glycémie veineuse à jeun effectué au laboratoire. En cas de positivité, un nouveau contact avec le médecin doit être réalisé et doit conduire à la prescription d'un deuxième test, destiné à confirmer le diagnostic. En cas de résultat négatif, le test devra être répété tous les trois ans (ou tous les ans pour les sujets hyperglycémiques modérés à jeun). Un suivi plus rapproché (entre un et trois ans) doit être effectué chez les sujets ayant plusieurs marqueurs de risque.

Santé publique Prévalence La grande majorité des diabètes qui apparaissent dans les mois ou les années qui suivent une prise de poids sont

des diabètes de type 2 En France, ils représentent environ 90 % de l'ensemble des diabètes sucrés. Cependant, le recensement exact du nombre de personnes atteintes de diabète est rendu délicat du fait de l'absence habituelle de symptômes cliniques. Il est également difficile de mesurer systématiquement la glycémie sur un échantillon suffisamment important de la population pour être représentatif, de façon à définir précisément la prévalence du diabète en France. Selon l'OMS, en 2007, le nombre de personnes diabétiques dans le monde était estimé à 246 millions, ce qui correspondait à 5,9 % de la population adulte âgée de vingt à quatre-vingts ans. L'évolution du diabète est telle qu'on considère qu'en 2025 les chiffres devraient atteindre 380 millions de personnes, soit 7,1 % de la population dans la tranche d'âge des vingt à quatrevingts ans. En France, il existerait environ 2,6 millions de personnes diabétiques diagnostiquées, soit 3,2 % de la population. En 1992, la prévalence française du diabète de type 2 avait été estimée à 1,5 %. Cette augmentation rapide et importante serait principalement liée à l'augmentation de la prévalence de l'obésité et au vieillissement de la population. Actuellement, un homme retraité sur six présente un diabète de type 2 à l'âge de soixante-quinze ans (figure 15.1).

Conséquences socioéconomiques Le diabète impose une lourde charge financière sur le système de santé, sur l'économie en général et sur l'individu. La Fédération internationale du diabète estime que les dépenses induites par le diabète au niveau national en 2010 se sont élevées à 5,5 milliards de dollars, soit 14 % des dépenses totales de santé pour cette même année. En 2009, en France, 37 000 décès étaient liés au diabète (7 % de la mortalité globale) ; le coût actuel du diabète représente 8,7 % des dépenses annuelles de santé. Chaque malade se fait rembourser en moyenne chaque année 5 910 € dans le cadre de la prise en charge de son affection longue durée. Cela représente 9 milliards d'euros au total. En 2005, le coût global des médicaments antidiabétiques (insuline comprise) a atteint 1,8 milliard d'euros. En plus des coûts de santé directs, ne sont pas pris en compte dans les calculs les principaux coûts indirects du diabète qui sont imputables aux pertes de productivité résultant des incapacités de travail, maladies, absences, invalidités, départs en retraite précoces ou décès prématurés, ni les coûts intangibles causés par la souffrance et la douleur. 189

II. Pathologie nutritionnelle 20% 18%

Les hommes

16%

Les femmes

14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 0 à 9 ans

10 à 19 ans

20 à 29 ans 30–39 ans

40–49 ans

50–59 ans

60–69 ans

70–79 ans

80–89 ans 90 ans et plus

Figure 15.1 Prévalence du diabète selon l'âge en France (2008). Les courbes en pointillés représentent les intervalles de confiance à 95 %. (Source : CNAMTS.)

Physiopathologie Le diabète de type 2 résulte d'un défaut progressif de la sécrétion d'insuline sur fond d'insulinorésistance.

Insulinorésistance La résistance à l'insuline est un prérequis pour affirmer un diabète de type 2. Sur le plan moléculaire, il s'agit d'une limitation de l'action de l'insuline sur les cellules sensibles à l'insuline, notamment les cellules musculaires (myocytes), les cellules du tissu adipeux (adipocytes) et les cellules du foie (hépatocytes). La transmission du signal insulinique, après fixation de l'insuline sur son récepteur membranaire, est altérée. Les mécanismes restent à ce jour très incomplètement compris, la voie de signalisation de l'insuline étant hautement complexe et faisant intervenir de nombreux réseaux moléculaires. Le stress oxydant intracellulaire, l'accumulation de certains dérivés lipidiques dans les cellules musculaires et l'inflammation de bas grade semblent jouer un rôle central. La diminution de l'utilisation du glucose par les tissus musculaires et adipeux, en réponse à la sécrétion d'insuline, participe à l'hyperglycémie postprandiale. Au niveau hépatique, l'insulinorésistance se traduit par une moindre inhibition de la production hépatique de glucose, favorisant l'hyperglycémie à jeun. L'insulinorésistance du diabétique de type 2 se développe principalement en réaction à un excès de substrats énergétiques stockés dans les tissus concernés (tissu adipeux, muscle ou foie). Elle constitue ainsi une réaction normale de l'organisme ayant pour but de limiter un afflux supplémentaire de glucose dans les cellules musculaires et 190

adipeuses. Au niveau adipocytaire, elle serait entretenue par le système immunitaire qui va infiltrer le tissu adipeux (infiltrat macrophagique). Il a également été récemment mis en évidence un rôle de la flore bactérienne colique dans le lien entre l'alimentation hypercalorique et l'activation du système immunitaire. Une alimentation riche en lipides modifierait la flore colique avec augmentation de la translocation bactérienne et de toxines (lipopolysaccharides) qui vont activer l'inflammation (au niveau du tissu adipeux viscéral et du foie principalement). L'organisme réagit à la résistance à l'insuline en augmentant la sécrétion d'insuline permettant un maintien temporaire de l'équilibre glycémique. L'insulinorésistance n'est pas spécifique du diabète. Elle est retrouvée dans près de 80 % des obésités sans diabète et dans le syndrome métabolique (aussi dénommé syndrome d'insulinorésistance) qui associe au moins trois des facteurs suivants : obésité viscérale, hypertension, hypertriglycéridémie, baisse du HDL-cholestérol et hyperglycémie modérée (tableau 15.1). Elle est également retrouvée dans de nombreuses autres situations telles que : stress aigu, sédentarité, grossesse, syndrome des ovaires polykystiques, apparentés aux diabétiques de type 2, hépatite C, acromégalie, certains  traitements antirétroviraux, hypercorticisme et traitements par corticoïdes, ainsi que traitements anti-inflammatoires non stéroïdiens. L'insulinorésistance sans vrai diabète est reconnue comme un état pré-diabétique. De ce fait, le dépistage du diabète de type 2 peut être recommandé chez des sujets porteurs d'un syndrome métabolique ou en surpoids (IMC ≥ 25 kg/m2) présentant un ou plusieurs facteurs d'insulinorésistance associés.

15. Diabète de type 2 Tableau 15.1. Définitions du syndrome métabolique. NCEP ATP III (2005)

IDF (2005)

≥ 3 critères sur 5

Tour de taille significatif et ≥ 2 critères sur 4

Tour de taille

> 102 cm (H) > 88 cm (F)

≥ 94 cm (H)/≥ 80 cm (F) (Européen) ≥ 90 cm (H)/≥ 80 cm (F) (Asiatique)

Glycémie à jeun

≥ 1,10 g/l

≥ 1,00 g/l

Triglycérides

≥ 1,50 g/l

≥ 1,50 g/l

HDL-cholestérol

< 0,40 g/l (H) < 0,50 g/l (F)

< 0,40 g/l (H) < 0,50 g/l (F)

Tension artérielle

≥ 130/85 (ou traitement)

≥ 130/85

NCEP, National Cholesterol Education Program. IDF, International Diabetes Federation.

La mesure de la résistance à l'insuline n'est généralement pas faite en pratique clinique. Elle fait appel à des méthodes complexes, telles que le clamp euglycémique hyperinsulinique (cf. chapitre 6) dont l'utilisation est réservée à la recherche. Une approche simplifiée est constituée par l'index HOMA (Homeostasis Model Assessment = Insulinémie × Glycémie/22,5).

Insulinopénie Chez les diabétiques de type 2, il existe habituellement des anomalies de la pulsatilité de l'insulinosécrétion associée à une diminution de la phase précoce de sécrétion insulinique après stimulation par le glucose. Progressivement, l'évolution se fait vers un déficit global de l'insulinosécrétion, dont l'accentuation progressive au cours de l'évolution de la maladie diabétique explique la tendance à l'accentuation de l'hyperglycémie. La rapidité d'altération de l'insulinosécrétion reste un élément déterminant du contrôle glycémique et est un phénomène dont les déterminants restent mal connus à ce jour. Des facteurs génétiques sont très probablement en cause (cf. infra) mais également des facteurs métaboliques environnementaux : la glucotoxicité et la lipotoxicité. Glucotoxicité et lipotoxicité semblent jouer un rôle important dans l'aggravation brutale d'un diabète en favorisant une «paralysie» des cellules β lorsque leur environnement sanguin est très hyperglycémique et/ ou hypertriglycéridémique.

Enfin, plus récemment, l'accent a été porté sur le rôle d'une réduction de l'effet incrétine dans les défauts de sécrétion d'insuline du diabète de type 2. L'effet incrétine est lié à deux hormones issues des cellules neuroendocrine de l'intestin, le GIP (Glucose-dependent Insulinotropic Peptide) et le GLP-1 (Glucagon-Like Peptide 1). Le GLP-1 sécrété en réponse à la prise alimentaire exerce sur la cellule β un effet de stimulation de l'insulinosécrétion glucose-dépendant (c'est-à-dire ne stimulant la sécrétion d'insuline que lorsque la glycémie s'élève).

Facteurs génétiques L'existence d'une prédisposition génétique est très probable : une histoire familiale et/ou l'appartenance à un groupe ethnique à risque ou un taux de consanguinité élevé sont des facteurs de risque majeurs de développer un diabète de type 2. Cette prédisposition est confirmée par les études de jumeaux monozygotes où la concordance des cas de diabètes de type 2 atteint jusqu'à 90 %. À ce jour, des anomalies moléculaires génétiques n'ont été véritablement caractérisées que dans un faible nombre de cas correspondant le plus souvent à des atteintes monogéniques : diabètes de type MODY (MaturityOnset Diabetes of the Young). Ces patients ne présentent que très rarement des problèmes de surcharge pondérale et ne sont généralement pas insulinorésistants. Ils constituent un groupe à part de diabétiques, tout comme les personnes atteintes de diabète de cause génétique mitochondriale. À l'opposé, la grande majorité des patients diabétiques de type 2 (80 à 85 %) présente une pathologie dont le caractère génétique correspond à une transmission dite polygénique. Les études de criblage du génome de patients diabétiques et témoins ont mis en évidence de nombreux polymorphismes situés sur des gènes impliqués, pour la plupart, dans la morphogenèse et le fonctionnement des cellules β. À ce jour, contrairement à l'insulinopénie, très peu de gènes ont été identifiés comme étant en lien avec l'insulinorésistance. Ainsi, la génétique d'un sujet diabétique va principalement porter sur sa capacité à répondre, en termes de sécrétion d'insuline, face à une insulinorésistance dont le caractère serait plus « environnemental ».

Rôle du tissu adipeux La probabilité de développer une insulinorésistance et un diabète de type 2 est fortement corrélée à la quantité et surtout à la répartition de la masse grasse. Une répartition 191

II. Pathologie nutritionnelle

Bilan énergétique Positif (apports > dépenses)

Nombre et Taille des adipocytes Génétique Nutrition

LIMITATION d’expansion

Accumulation de TG dans les tissus non-adipeux

Insulinorésistance hépatique

Modification du profil de sécrétion des adipocytes - AGL, TNFα, Leptine, Adiponectine - PAI-1, Angiotensinogène.

VLDL/TG hyperglycémie

HTA Dysfonction endothéliale Athérosclérose

GLUCOTOXICITE LIPOTOXICITE

Insulinorésistance musculaire Insulinopénie progressive

TG: Triglycérides, AGL: Acides gras libres,

Figure 15.2 Physiopathologie du diabète de type 2.

androïde de l'obésité est un marqueur fort d'insulinorésistance, de risque de diabète de type 2 et de maladies cardiovasculaires. L'existence d'une obésité androïde permet ainsi d'isoler un groupe de patients à haut risque de développer les nombreuses comorbidités associées au diabète de type 2, dont l'ensemble constitue le syndrome métabolique (tableau 15.1). Le tissu adipeux n'est pas un simple site de stockage de la masse grasse mais aussi un organe qui sécrète de nombreuses protéines possédant un rôle paracrine ou endocrine, regroupées sous le terme d'adipokines. Ces messagers interviennent dans le contrôle de la prise alimentaire, de la thermogenèse et de l'homéostasie glucido-lipidique : leptine, TNFα, résistine, IL-6 et adiponectine. Cette dernière adipokine est une protéine produite exclusivement par les adipocytes qui pourrait constituer un lien entre l'obésité androïde, le diabète de type 2 et les complications cardiovasculaires. L'adiponectine voit sa concentration plasmatique diminuer parallèlement à l'accumulation de tissu adipeux viscéral, avec comme conséquences une baisse de l'oxydation des lipides dans le muscle et le foie. Deux grands types d'hypothèses coexistent pour expliquer le rôle délétère du tissu adipeux sur la sensibilité à l'insuline (figure 15.2) : 192

• le

tissu adipeux sécrète des adipokines qui affectent le fonctionnement d'autres tissus ayant un rôle important dans le métabolisme glucidique et énergétique : foie, muscle et système nerveux central (rôle endocrine du tissu adipeux) ; • lorsque les capacités de stockage du tissu adipeux sont saturées, l'excès d'acides gras et de triglycérides s'accumule dans d'autres tissus métaboliques tels que le muscle, le foie, le pancréas. Les conséquences sont multiples : insulinorésistance, stéatose hépatique, hypertriglycéridémie, insulinopénie. Cette hypothèse permet d'expliquer la similarité des anomalies métaboliques observées dans l'obésité et les syndromes lipoatrophiques (tels que rencontrés par exemple chez les sujets infectés par le VIH traités par certains antirétroviraux).

Complications La gravité du diabète de type 2 tient à ses complications chroniques. Celles-ci se répartissent en deux grands groupes avec, d'une part, les complications macrovasculaires (coronaropathie, accidents vasculaires cérébraux, artériopathie oblitérante des membres inférieure) et,

15. Diabète de type 2

d'autre part, les complications microvasculaires (rétinopathie, néphropathie, neuropathie). Si les complications microvasculaires sont les complications spécifiques du diabète, ce sont les complications macrovasculaires qui constituent la première cause de morbi-mortalité de cette maladie. L'élévation de la glycémie et celle du glucose intracellulaire conduisent à une production accrue de produits terminaux de la glycation, à l'activation de la protéine kinase C, à la stimulation de la voie des polyols et à l'augmentation de la production de radicaux libres. Ces facteurs participent à une inflammation vasculaire de bas grade, à une altération de l'expression des gènes de facteurs de croissance et de cytokines, à l'activation des plaquettes et des macrophages. L'hyperglycémie joue donc un rôle central dans le développement et la progression des complications microet macrovasculaires du diabète.

Complications macrovasculaires Les complications cardiovasculaires représentent la principale cause de morbi-mortalité des personnes diabétiques de type 2. Elles sont également à l'origine de la plus grande part des coûts directs et indirects liés au diabète. Elles touchent tous les territoires : coronaires, artères cérébrales et membres inférieurs. La fréquence des infarctus du myocarde et des accidents vasculaires cérébraux est très fortement augmentée par la présence d'un diabète. En cas de diabète, les femmes perdent leur avantage naturel et ont un risque cardiovasculaire équivalent à celui des hommes. L'hyperglycémie chronique constitue par elle-même un facteur de risque, avec une augmentation d'environ 14 % du risque d'infarctus du myocarde pour chaque augmentation moyenne de 1 % de l'HbA1c. L'hypertension artérielle et les dyslipidémies athérogènes sont très fréquemment associées au diabète de type 2 et viennent aggraver le risque conféré par l'hyperglycémie. Elles sont fréquemment présentes dès le début du diabète, voire avant, dans le cadre du syndrome métabolique. Les complications cardiovasculaires sont ainsi souvent présentes dès le stade de pré-diabète, avant même que le diagnostic de diabète ne soit posé. De nombreuses études ont démontré l'intérêt du contrôle des différents facteurs de risque cardiovasculaire dans la prévention ou le ralentissement des complications macrovasculaires chez les personnes diabétiques. L'approche multifactorielle prenant en compte l'ensemble des facteurs de risque s'avère particulièrement efficace.

Du fait de l'importance du risque cardiovasculaire, les objectifs de pression artérielle et de valeurs lipidiques sont plus stricts chez les personnes diabétiques comparativement aux personnes non diabétiques. Les complications d'athérosclérose présentent certaines particularités chez les patients diabétiques. Accidents vasculaires cérébraux L'augmentation du risque porte essentiellement sur les accidents ischémiques : lacunes, occlusion des gros troncs et accidents thromboemboliques. Le risque de fibrillation auriculaire — cause majeure d'accidents thromboemboliques — est augmenté de 40 % chez les personnes diabétiques. La mortalité, le risque de récidive et le risque de déficit fonctionnel à long terme après accident vasculaire cérébral sont augmentés en présence d'un diabète. Ischémie myocardique L'ischémie myocardique est beaucoup plus fréquemment asymptomatique que chez les personnes non diabétiques. On parle d'ischémie myocardique silencieuse. L'infarctus peut donc être indolore chez les personnes diabétiques ; il faudra savoir y penser en cas de troubles digestifs, douleurs épigastriques, dyspnée d'effort, asthénie, déséquilibre inexpliqué du diabète. Elle doit être dépistée par un électrocardiogramme de repos systématique annuel. Chez les sujets à haut risque (artériopathie des membres inférieurs, athérome carotidien, protéinurie, association de microalbuminurie et de deux facteurs de risque cardiovasculaire traditionnels, reprise d'activité physique au-delà de quarante-cinq ans, âge de plus de soixante ans ou ancienneté du diabète de plus de dix ans associée à deux facteurs de risque), les Sociétés françaises de diabétologie et de cardiologie recommandent également la réalisation soit d'un électrocardiogramme lors d'une épreuve d'effort si elle est possible, soit d'une scintigraphie myocardique ou d'une échographie de stress dans le cas contraire. Artériopathie des membres inférieurs Elle peut être longtemps asymptomatique avant d'atteindre des stades très évolués. Elle se développe à un âge plus précoce et progresse plus rapidement. Elle est en règle générale plus sévère et plus diffuse. Il existe des différences au niveau de la topographie des artères atteintes. Elle atteint beaucoup plus fréquemment les artères jambières, en dessous du genou, ainsi que la fémorale profonde à partir de son tiers inférieur. Elle est beaucoup plus fréquemment bilatérale, symétrique et multisegmentaire. 193

II. Pathologie nutritionnelle

Complications microvasculaires Les complications microvasculaires du diabète sont les complications chroniques spécifiques du diabète. Les principales sont la rétinopathie, la néphropathie et la neuropathie diabétique. On en rapproche les complications du pied diabétique, notamment le mal perforant plantaire qui survient toujours sur un terrain de neuropathie diabétique évoluée. Rétinopathie diabétique La rétinopathie diabétique consiste en l'apparition progressive de lésions de la rétine survenant chez les patients présentant un diabète qui évolue depuis de nombreuses années. Non traitée, elle peut entraîner une perte totale de la vision. Elle débute par l'apparition de microanévrysmes et progresse vers des lésions exsudatives. L'évolution se fait vers l'œdème maculaire et les lésions ischémiques avec la prolifération anarchique de néovaisseaux à la surface de la rétine pouvant envahir le vitré et conduire à des hémorragies intravitréennes. La vision peut être altérée de façon définitive par l'œdème maculaire, l'ischémie maculaire, les membranes épirétiniennes et les décollements de rétine. Malgré l'augmentation de la prévalence du diabète, l'incidence de la rétinopathie et des altérations de la vision a fortement diminué au cours des dernières décennies. Ceci est le résultat d'une amélioration du contrôle de la glycémie, de la pression artérielle et des paramètres lipidiques sanguins. Les personnes présentant un diabète de type 2 doivent bénéficier d'un dépistage annuel de la rétinopathie diabétique, soit par l'examen direct du fond d'œil, soit par la réalisation d'un examen par rétinographie (photographie du fond d'œil). Néphropathie diabétique Le diabète est l'une des toutes premières causes d'insuffisances rénales chroniques et terminales. Dans le diabète de type 2, les mécanismes impliqués sont multiples et complexes. L'hypertension artérielle joue souvent un rôle important. Les changements hémodynamiques précoces conduisent à une augmentation de la perfusion glomérulaire et à une hyperfiltration suivie d'une fuite d'albumine urinaire. Sur le plan clinique, on retrouve une hyperfiltration transitoire puis une augmentation progressive de l'albuminurie et enfin l'installation d'une insuffisance rénale pouvant évoluer jusqu'à l'insuffisance rénale terminale. 194

Seuls environ un tiers des patients diabétiques développent une néphropathie. Les facteurs favorisants sont essentiellement les mauvais contrôles glycémique et tensionnel. Il existe également des facteurs génétiques prédisposants. La détection précoce de la néphropathie à ses stades initiaux, notamment par le dosage annuel de la microalbuminurie, permet l'instauration de thérapeutiques ralentissant l'évolution vers l'insuffisance rénale terminale. L'approche thérapeutique est multifactorielle, comprenant contrôle tensionnel strict, blocage du système rénineangiotensine-aldostérone, contrôle glycémique et contrôle lipidique. La présence d'une microalbuminurie (albuminurie entre 30 et 300 mg par 24 heures ou 20 à 200 μg par minute) est non seulement un signe d'atteinte rénale mais aussi un marqueur de risque cardiovasculaire. Neuropathie diabétique Le diabète représente la principale cause de neuropathie. Les mécanismes ne sont pas clairement élucidés mais sont liés à un effet toxique de l'hyperglycémie sur les cellules nerveuses. Sur le plan anatomopathologique, on retrouve des dégénérescences axonales et des lésions de démyélinisation segmentaires. Les formes distales et symétriques (polynévrite) sont les plus fréquentes, représentant 80 % des cas de neuropathie périphérique. Plus rarement, on retrouve des formes focales (mononeuropathies) voire multifocales (mononeuropathies multiples). Neuropathie autonome diabétique La neuropathie autonome diabétique touche les petites fibres amyéliniques des systèmes sympathiques et parasympathiques. Elle peut toucher le système cardiovasculaire, le tractus digestif, le système urogénital, le système sudoral et la motricité pupillaire. Elle peut être incriminée dans certaines hypoglycémies non ressenties. La neuropathie autonome cardiovasculaire est associée à une augmentation de la mortalité, notamment par la survenue de troubles du rythme et de morts subites. Son expression clinique la plus patente est l'hypotension orthostatique. La tachycardie de repos est l'autre manifestation classique de la neuropathie autonome cardiovasculaire. Les symptômes digestifs du tractus supérieur reflètent une atteinte œsophagienne (dysphagies, brûlures rétrosternales, symptômes de reflux gastro-œsophagien) et/ ou gastrique (anorexie, nausées, vomissements, douleurs

15. Diabète de type 2

abdominales, ballonnements, distensions abdominales, sensation de satiété précoce ou de lenteur à la digestion). Les troubles de la motricité colique sont à l'origine de diarrhée ou de constipation. L'atteinte du système urogénital est à l'origine de troubles vésico-sphinctériens, de troubles de l'érection et d'éjaculations rétrogrades. Ulcérations du pied diabétique Les ulcérations du pied diabétiques se développent chez environ 15 % des patients ; elles constituent l'une des principales causes d'hospitalisation des patients diabétiques. Le diabète représente en France la première cause d'amputation non traumatique des membres inférieurs. La majorité des amputations des membres inférieurs chez les patients diabétiques sont précédées d'un trouble trophique du pied, ce qui souligne l'intérêt de la prévention et de la prise en charge des plaies du pied diabétique. La neuropathie diabétique joue un rôle central dans la physiopathologie des plaies du pied diabétique. La neuropathie périphérique (polynévrite sensitive) conduit en effet à des déformations progressives des pieds (affaissement des voûtes plantaires, protrusion de têtes métatarsiennes, orteils en griffe, etc.), à des lésions d'hyperkératose et à une perte de sensibilité douloureuse favorisant l'apparition d'ulcérations indolores au niveau des zones d'appui (appelées également « mal perforant plantaire ») et des plaies post-traumatiques détectées tardivement par les patients du fait de la perte de la sensibilité à la chaleur et à la douleur, retardant ainsi la demande de soins. Les principaux éléments de la prévention des amputations sont : la détection précoce de la polynévrite sensitive par le « test du monofilament », l'examen médical régulier des pieds ainsi que l'éducation thérapeutique à la prévention des troubles trophiques du pied et à leur prise en charge précoce chez les patients diabétiques atteints de polynévrite sensitive.

Autres complications Outre les complications précédemment décrites, l'hyperglycémie peut induire deux types de complications : • des complications infectieuses, notamment cutanées (furonculose, par exemple) du fait d'une altération des capacités de phagocytose et de bactéricidie des polynucléaires neutrophiles, et génito-urinaires (cystite bactérienne, balanite ou vulvovaginite mycosique) du fait de la glycosurie qui accroît la prolifération bactérienne et fongique au niveau des muqueuses concernées ;

• une dénutrition : le déséquilibre glycémique majeur persistant (HbA1c supérieure à 9 %) se traduit par une glycosurie massive à l'origine d'une déperdition énergétique et est accompagné d'une hypo-insulinémie franche. Ces deux éléments favorisent une perte pondérale involontaire avec une perte de masse maigre, et donc une dénutrition chez la personne fragile (personne âgée et/ou en situation de maladie chronique). À noter que le risque de dénutrition est présent chez la personne âgée, même en l'absence d'hyperglycémie importante, car celle-ci a tendance à adopter de façon excessive les changements alimentaires préconisés. Bases thérapeutiques La prise en charge thérapeutique du diabète de type 2 vise avant tout à réduire le risque de complications, au premier plan desquelles se situent les complications cardiovasculaires. À tous les stades de la maladie, des mesures diététiques adaptées et la pratique régulière d'une activité physique sont indispensables à l'équilibre glycémique dans le diabète de type 2. Les progrès effectués dans la compréhension de la physiopathologie du diabète, associés à l'arrivée de nouveaux traitements antidiabétiques, ont conduit à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ces molécules seront adaptées en fonction du degré d'insulinorésistance et du déficit insulinosécrétoire associé. La prise en charge pharmacologique du diabète de type 2 repose en premier lieu sur l'utilisation des antidiabétiques oraux, en privilégiant ceux à prise unique afin de favoriser l'adhésion thérapeutique. Ils sont répartis en trois grandes familles de médicaments : • les biguanides : metformine (insulinosensibilisants) ; • les sulfamides hypoglycémiants et les glinides (insulinosécrétants) ; • les incrétines : inhibiteurs de la DPP4 et analogues du GLP-1 (insulinosécrétants).

Prise en charge de l'insulinorésistance Modifications thérapeutiques du mode de vie La grande majorité des diabétiques de type 2 ont préalablement développé une insulinorésistance en relation étroite avec l'accumulation de graisse viscérale et hépatique. Le vieillissement est un processus naturel d'évolution vers cet 195

II. Pathologie nutritionnelle

état, mais une alimentation riche en lipides associée à un manque d'activité physique aggrave ce syndrome d'insulinorésistance et donc l'équilibre glycémique à long terme. L'approche diététique couplée à l'activité physique représente le premier temps thérapeutique du diabète de type 2 et devra être maintenue tout au long de la prise en charge. Les objectifs thérapeutiques sur le plan alimentaire sont : • perte de 5 à 10 % du poids (5 à 8 cm du tour de taille) : une perte de 5 % du poids a des effets métaboliques (glycémies, paramètres lipidiques) souvent très significatifs ; • promotion d'une alimentation « équilibrée » en veillant notamment à limiter les boissons sucrées et les apports en fructose : une consommation de ce sucre simple récemment valorisé chez le diabétique en raison de son faible index glycémique et de son fort pouvoir sucrant, semble en effet induire, au-delà de 50 g par jour, une augmentation de la graisse viscérale, une insulinorésistance hépatique et une hypertriglycéridémie ; • corriger les troubles du comportement alimentaire. Le défaut d'activité physique est également fréquemment retrouvé chez les sujets diabétiques de type 2. La sédentarité se définit par un seuil de marche à pied inférieur à quinze minutes par jour. L'objectif principal est donc de promouvoir une activité physique d'intensité modérée et répétée au quotidien, la marche restant le moyen le plus utilisé par les patients à long terme. Les bénéfices d'un exercice physique régulier sont les suivants : • diminution de l'insulinorésistance et amélioration des paramètres métaboliques ; • réduction de l'incidence du diabète de type 2 dans une population à risque ; • augmentation de la masse maigre et diminution de la masse grasse viscérale ; • amélioration des chiffres de tension artérielle à l'effort.

antidiabétiques oraux. La metformine est l'antidiabétique le plus prescrit dans le monde (et le moins cher). Son principal site d'action est le foie, où elle entraîne, en synergie avec l'insuline, une diminution de la production hépatique du glucose. Les effets de la metformine sur les autres tissus sensibles à l'action de l'insuline sont plus modestes. Néanmoins, elle augmente la captation cellulaire du glucose par le tissu musculaire (in vivo et in vitro) et par le tissu adipeux (in vitro), améliorant ainsi la sensibilité périphérique à l'insuline. Enfin, la metformine retarde l'absorption intestinale du glucose. La metformine ne donne jamais d'hypoglycémie. La metformine n'est pas métabolisée et son élimination est principalement rénale. Sa demi-vie, d'environ 4  heures, augmente ainsi en cas d'insuffisance rénale. De ce fait, l'insuffisance rénale (clairance de la créatinine inférieure à 30 ml/ min) est une des seules contre-indications formelles de la metformine. Le risque d'acidose lactique, gravissime par son taux élevé de mortalité, est exceptionnel grâce au bon respect des contre-indications. On la redoute lorsqu'il existe des situations où la metformine va s'accumuler dans l'organisme (insuffisance rénale) ou lorsque la production de lactate est augmentée (situation d'hypoxie tissulaire de type rhabdomyolyse, infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébral, insuffisance hépatocellulaire sévère). La prise de metformine est également contre-indiquée pendant la grossesse, bien qu'aucun effet tératogène n'ait pu lui être imputé. Enfin, il est nécessaire d'interrompre tout traitement par metformine durant les quarante-huit heures qui suivent la réalisation d'une anesthésie générale ou d'un examen radiologique avec injection de produit de contraste (scanner, artériographie, etc.), en raison du risque potentiel d'insuffisance rénale aiguë qui conduirait alors à une acidose lactique.

Thérapeutiques médicamenteuses : metformine

Les sulfamides hypoglycémiants agissent en stimulant l'insulinosécrétion. De nombreux produits sont disponibles et permettent d'adapter le traitement en fonction de leur demi-vie et de leur puissance d'action (évaluée sur la diminution de la glycémie). On distingue les sulfamides à demi-vie courte (quatre à cinq heures), intermédiaire (cinq à douze heures) ou longue (plus de douze heures). Actuellement deux molécules sont à prise unique matinale : le glimépiride (Amarel®) et le gliclazide (Diamicron®). Une molécule à demi-vie courte est couramment utilisée et appartient à la famille des glinides (le répaglinide, ou Novonorm®).

Utilisée depuis plus de cinquante ans en France et moins de vingt ans aux États-Unis, la metformine, qui fait partie de la classe des biguanides, est le seul médicament agissant actuellement sur l'insulinorésistance et est de ce fait le traitement de première intention (en accompagnement des modifications thérapeutiques du mode de vie) du diabète de type 2. On retrouve la metformine dans deux produits commercialisés (Glucophage® et Stagid®) et sous une forme générique libre ou en association avec d'autres 196

Prise en charge de l'insulinopénie Sulfamides et glinides

15. Diabète de type 2

Le mécanisme d'action des sulfamides hypoglycémiants passe par leur fixation sur le récepteur canal potassique ATP-dépendant de la membrane plasmique de la cellule β. Ils entraînent la fermeture du canal potassique puis la dépolarisation de la membrane, ce qui stimule la sécrétion d'insuline même en l'absence de signal glucose. Le mode d'action des sulfamides rend compte de l'effet secondaire le plus fréquemment rencontré avec cette classe de médicaments : l'hypoglycémie. Elle s'observe avec tous les sulfamides hypoglycémiants sans exception. Les trois quarts des hypoglycémies surviennent chez les sujets de plus de soixante-cinq ans avec, parfois, des conséquences gravissimes. Les sulfamides sont contre-indiqués lorsqu'il existe : • une insuffisance hépatique ou rénale avérée ; • chez la femme enceinte ou allaitante ; • une allergie connue aux sulfamides antibactériens.

Gliptines et incrétines Plus récemment, l'accent a été porté sur une réduction de l'effet incrétine comme acteur de la physiopathologie du diabète de type 2. L'effet incrétine correspond au différentiel d'effet sur la sécrétion d'insuline entre une charge orale de glucose et une charge intraveineuse de glucose générant le même niveau d'hyperglycémie, la charge orale de glucose stimulant l'insulinosécrétion de façon plus importante que la charge intraveineuse. Cette amplification de la sécrétion d'insuline par la voie orale est due à la sécrétion de deux hormones intestinales, le GIP (Glucose-dependent Insulinotropic Peptide) et le GLP-1 (Glucagon-Like Peptide 1), lors du passage du bol alimentaire dans l'intestin. Le GLP-1, produit par les cellules neuroendocrines de l'iléon et du côlon, exerce sur l'îlot de Langerhans un effet de stimulation de l'insulinosécrétion glucose-dépendant — c'est-à-dire ne s'exprimant que lorsque la glycémie est élevée — et d'inhibition du glucagon dont la sécrétion est augmentée chez les personnes diabétiques. Augmenter le GLP-1 représente donc une cible thérapeutique potentielle chez le diabétique de type 2. Deux approches ont été développées par l'industrie pharmaceutique à cette intention : • inhiber la dipeptidyl peptidase IV (DPP4), enzyme responsable de la dégradation physiologique du GLP-1 et de sa demi-vie de seulement quelques minutes dans l'organisme. Les inhibiteurs de la DPP4 (ou gliptines) générés sont des molécules qui, prises par voie orale, stimulent la sécrétion d'insuline endogène en augmentant les concentrations physiologiques de GLP-1. Elles diminuent la glycémie sans augmenter le risque d'hypoglycémie et sont donc particulièrement utiles chez les sujets à risque d'hypoglycémie ;

• administrer des peptides analogues du GLP-1, non dégradés par la DPP4. Ces molécules à des doses pharmacologiques activent les différents récepteurs du GLP-1, entraînant non seulement une stimulation de la sécrétion d'insuline, mais également un ralentissement de la vidange gastrique et des modifications du comportement alimentaire au niveau du système nerveux central. Ces effets génèrent ainsi fréquemment une perte de poids chez le patient diabétique de type 2, alors que les gliptines n'ont pas d'effet significatif sur le plan pondéral. Insuline Le diabète est une maladie chronique et évolutive. La sécrétion d'insuline s'épuise inexorablement avec le temps chez un certain nombre de patients qui arrivent à un véritable stade d'insulinorequérance. Celui-ci se traduit par l'apparition de signes cliniques de carence insulinique : déséquilibre glycémique majeur, amaigrissement involontaire, polyuro-polydypsie et éventuellement cétonurie. Leur traitement relève de l'apport exogène d'insuline ou d'analogues de l'insuline. L'insuline peut également être envisagée lorsque le déséquilibre glycémique reste notable malgré des modifications importantes du mode de vie en association à la metformine seule ou combinée à d'autres antidiabétiques. La mise sous insuline s'accompagne souvent d'une prise de poids de 2 à 5 kg en moyenne. Il s'agit cependant le plus souvent d'une reprise du poids perdu au cours de la période de fort déséquilibre glycémique. L'insuline est le traitement le plus efficace du diabète de type 2 évoluant depuis de nombreuses années.

Cas particuliers ■

■

Chez la femme enceinte, tous les traitements hypoglycémiants oraux sont contre-indiqués (risque théorique de malformation fœtale). Il convient alors d'arrêter les antidiabétiques oraux (même si la grossesse est déjà avancée) et d'instaurer une insulinothérapie optimale comme dans le diabète de type 1. Chez le sujet âgé (plus de soixante-quinze ans), il conviendra d'être particulièrement vigilant quant au risque d'hypoglycémies sous sulfamides et de savoir arrêter les biguanides avant l'apparition d'une situation à risque. L'instauration d'une insulinothérapie simplifiée avec une injection d'une insuline lente ou avec une à deux injections d'insuline mélangée intermédiaire/ rapide (de type pré-MIX) est moins contraignante et probablement moins délétère que la poursuite d'un traitement oral lourd et insuffisamment efficace. 197

II. Pathologie nutritionnelle

Rôle de l'éducation thérapeutique L'importance de l'éducation thérapeutique est connue depuis longtemps par les diabétologues. Elle a pour finalité l'acquisition par le patient des compétences nécessaires à la gestion de sa maladie avec la meilleure qualité de vie possible. Elle fait l'objet de séances individuelles et/ou collectives où le patient est soutenu dans l'élaboration de son propre projet de changement et à devenir un acteur éclairé de sa prise en charge à la hauteur de ses capacités d'autonomisation. Elle doit être intégrée aux soins. Sans rentrer dans les détails de la mise en œuvre de l'éducation thérapeutique pour un diabétique de type 2, celle-ci devrait respecter certains grands principes : • désamorcer les conduites d'évitement lors de l'annonce de la maladie via la recherche des représentations et l'expression des angoisses du patient ; • adopter une posture éducative évitant les contreattitudes médicales habituelles : menacer le malade des complications, banaliser les contraintes, répondre aux problèmes par une escalade technologique, se résigner au déséquilibre ; essayer plutôt de valoriser le patient et de développer sa motivation à changer ses comportements ; • être dans une écoute active des difficultés de vie générées par la maladie, ouvrir sur les problèmes d'adhésion au traitement et sur les autres difficultés, notamment liées au statut psychosocial du patient ; • définir des objectifs thérapeutiques personnalisés, déterminés de façon consensuelle avec le patient ; • évaluer régulièrement les acquis du patient et réajuster avec lui les objectifs si besoin.

Objectifs thérapeutiques L'objectif est d'obtenir sur le long terme un bon contrôle glycémique mais en l'absence d'hypoglycémie sévère (hypoglycémie entraînant une altération ou une perte de la conscience, un accident et/ou imposant une prise en charge par autrui). Tout objectif en termes de glycémie et d'HbA1c est à individualiser en fonction de l'âge du patient, de l'ancienneté du diabète, des complications dégénératives et comorbidités (fragilité d'organe) présentes, et du risque hypoglycémique. On retiendra globalement un objectif d'HbA1c < 7 % avec une tendance à être plus proche de 6,5 % au début

198

de la maladie chez les sujets les moins âgés et plus proche de 7,5 % à 8 % chez les sujets âgés fragiles ayant notamment une alimentation irrégulière et/ou des troubles cognitifs, afin de minimiser le risque lié à d'éventuelles hypoglycémies (chutes, aggravation des comorbidités, etc.).

Interprétation de l'HbA1c ■ ■

■

HbA1c < 6,5 % : Contrôle optimal du diabète. 6,5 % ≤ HbA1c ≤ 8 % : À interpréter selon le contexte clinique. HbA1c > 8 % : Contrôle insuffisant du diabète.

Le niveau moyen d'HbA1c est à ce jour le meilleur indicateur du risque de complications à long terme. Une HbA1c à 7 % correspond à une glycémie moyenne d'1,70 g/l. Au-delà des objectifs glycémiques (et d'HbA1c), la prise en charge du diabète de type 2 consiste en un contrôle global du risque cardiovasculaire avec, notamment, un bon contrôle tensionnel et lipidique et un sevrage tabagique effectif. Cela passe par une amélioration du syndrome d'insulinorésistance et donc par des modifications thérapeutiques du mode de vie telles que préconisées ci-dessus pour l'alimentation et l'activité physique.

Conclusion Le diabète de type 2 est une complication fréquente de l'obésité et expose à un haut niveau de risque cardiovasculaire car il s'intègre généralement dans un syndrome métabolique. Sa prise en charge repose sur des modifications thérapeutiques du mode de vie intégrant l'alimentation et l'activité physique. Celles-ci sont proches des recommandations conseillées pour la promotion de la santé de la population générale. Les traitements médicamenteux du diabète de type 2 sont déterminés en fonction de ses bases physiopathologiques. La prévention et la prise en charge de cette maladie sont un enjeu de santé publique et concernent l'ensemble des professionnels de santé.

15. Diabète de type 2

L'essentiel à retenir La physiopathologie du diabète de type 2 associe à des degrés variables une insulinorésistance, hépatique, musculaire et adipocytaire, et une défaillance de la cellule β. ■ Ces anomalies conduisent à une augmentation de la production hépatique de glucose et une diminution de sa capture périphérique et de son stockage musculaire conduisant à l'hyperglycémie pré- et postprandiale. ■ Tout comme pour l'obésité, l'augmentation rapide de la prévalence du diabète de type 2 ne peut pas être secondaire à un changement du patrimoine génétique. Si le risque de développer un diabète de type 2 semble déterminé par des facteurs génétiques, son expression clinique (et sa sévérité) dépend avant tout de facteurs environnementaux. ■

Parmi ces facteurs, on notera que la baisse d'activité physique liée à notre mode de vie «moderne» joue un rôle important dans l'augmentation de la prévalence du diabète de type 2. ■ Une autre caractéristique des sujets diabétiques de type 2 ou présentant un syndrome métabolique est l'existence d'une alimentation riche en lipides saturés et en sucres simples dans leur alimentation. ■ De ce fait, la prise en charge thérapeutique reposera sur l'association de modifications thérapeutiques du mode de vie (promotion d'un équilibre alimentaire et d'une activité physique régulière) et de la prescription de traitements pharmacologiques visant à améliorer la sécrétion et l'action de l'insuline. Les objectifs thérapeutiques dans la prise en charge de cette maladie sont à personnaliser en fonction de la situation psychosociale de la personne et de son état de santé. ■

ENTRAÎNEMENT 15 QCM QCM 1 Quelle est l'anomalie initialement présente dans le diabète de type 2 ? A Auto-immunité pancréatique. B Atteinte du pancréas exocrine. C Augmentation de la graisse sous-cutanée. D Insulinorésistance. E Hypersécrétion de GLP-1.

QCM 4 Quelles sont les populations à risque de diabète au-delà de l'âge de 45 ans ? A Non caucasiens. B Sujets sous anticoagulants. C Femmes aux antécédents de macrosomie fœtale. D Sujets hypertendus. E Diabète transitoire sous cortisone.

QCM 2 Quel seuil de glycémie à jeun définit le pré-diabète ? A 1,00 g/l. B 1,06 g/l. C 1,10 g/l. D 1,16 g/l. E 1,26 g/l.

QCM 5 Quels éléments sont associés à une insulinorésistance ? A Alimentation hyperlipidique. B Stéatose hépatique. C Infiltrat macrophagique du tissu adipeux. D Syndrome métabolique. E Syndrome des ovaires polykystiques.

QCM 3 Quel seuil de glycémie à jeun définit le diabète ? A 1,06 g/l. B 1,10 g/l. C 1,16 g/l. D 1,26 g/l. E 1,40 g/l.

QCM 6 Concernant l'adiponectine, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A C'est une adipokine. B Sa concentration est inversement proportionnelle à celle du tissu adipeux viscéral. C Elle est secrétée principalement par le tissu adipeux viscéral. �

199

II. Pathologie nutritionnelle � D Elle augmente en présence d'une insulinorésistance. E Elle freine l'insulinosécrétion. QCM 7 Quels sont les mécanismes responsables des complications de l'hyperglycémie chronique ? A La glycation des protéines. B La glycation des lipides polyinsaturés. C L'inhibition de la voie des polyols. D L'augmentation de la production de radicaux libres. E L'activation de la signalisation de l'insuline. QCM 8 Concernant l'hypertension artérielle chez le sujet diabétique, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle a un effet neutre sur le risque de néphropathie. B Elle doit être traitée de façon équivalente à celle d'un sujet non diabétique. C Elle augmente le risque de complications macro- et microvasculaires. D Elle ne fait pas partie du syndrome métabolique. E Elle protège de la rétinopathie.

Bibliographie Grimaldi A. Traité de diabétologie. Paris : Flammarion MédecineSciences ; 2009.

200

QCM 9 Quels sont les principes de bases de l'éducation thérapeutique du patient diabétique de type 2 ? A Dire au patient ce qu'il doit faire. B Lui permettre de mieux vivre avec sa maladie. C L'aider à élaborer ses propres solutions. D Comprendre ses difficultés. E Lui signifier la responsabilité de ses actes. QCM 10 Concernant les modifications thérapeutiques du mode de vie chez le diabétique de type 2 non fumeur, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elles concernent l'alimentation et l'activité physique. B Elles relèvent d'une prescription médicale. C Elles sont difficiles à suivre car comportent de nombreux interdits. D Elles sont personnalisées. E Elles excluent les sucres simples.

Rigalleau V, Lang J, Gin H. Étiologie et physiopathologie du diabète de type 2. EMC : (Elsevier-Masson SAS, Paris). EndocrinologieNutrition 10-366-D-10 2007.

16

Chapitre

Dyslipidémies

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Santé publique

202

Dépistage d'une dyslipidémie

202

Caractérisation de la dyslipidémie

202

Bases thérapeutiques des dyslipidémies

207

II. Pathologie nutritionnelle

Objectifs Objectifs L2-L3 : ■ Connaître la prévalence des maladies cardiovasculaires. ■ Connaître le rôle majeur des dyslipidémies dans le risque cardiovasculaire. ■ Savoir diagnostiquer les principales dyslipidémies primaires et secondaires. ■ Connaître les principales causes des dyslipidémies primaires et secondaires. ■ Connaître les modalités pratiques et les effets des principales règles hygiéno-diététiques à mettre en œuvre chez un patient dyslipidémique. ■ Connaître les principaux médicaments hypolipidémiants, leur mécanisme d'action et leurs effets cliniques et biologiques.

Santé publique L'athérosclérose et ses complications cardiovasculaires (cardiopathies ischémiques, accidents vasculaires cérébraux ischémiques et artériopathies des membres inférieurs) représentent une cause majeure de mortalité dans les pays développés et sont en progression dans les pays en voie de développement. En France, les maladies cardiovasculaires (incluant également les maladies hypertensives et l'insuffisance cardiaque) sont passées depuis 2004 au deuxième rang des causes de mortalité après les cancers, avec une part qui a diminué de 30,5 % en 2000 à 27,5 % (soit 149 541 décès) en 2008. Cependant, bien que la mortalité cardiovasculaire ait baissé entre 2000 et 2008, elle reste la première cause de mortalité chez les femmes en 2008 (153 décès pour 100 000 habitants, 256 chez les hommes). De plus, la morbidité en lien avec les maladies cardiovasculaires est une source importante d'incapacité prématurée. Dans l'Union européenne, le coût direct et indirect des soins de santé liés aux maladies cardiovasculaires est estimé à 192 milliards d'euros par an. Les facteurs de risque cardiovasculaire sont nombreux, mais les dyslipidémies jouent un rôle majeur dans les processus d'athérosclérose. L'augmentation du LDL-cholestérol (LDLC) constitue le facteur de risque cardiovasculaire lipidique le plus puissant mais n'est pas le seul. En effet, la baisse du HDLcholestérol (HDL-C), une élévation de la lipoprotéine (a) et, quoique plus discutée, l'élévation des triglycérides sont aussi considérées comme des facteurs de risque cardiovasculaire. En France, la prévalence d'une hypercholestérolémie pure a été évaluée à 30 % dans une population de sujets de trentecinq à soixante-quatre ans mais, si on considère l'ensemble des dyslipidémies, cela touche 51 % des sujets. 202

La forte prévalence des dyslipidémies et leurs rôles dans l'athérosclérose et les maladies cardiovasculaires imposent une démarche médicale qui comprend : • le dépistage de la dyslipidémie ; • sa caractérisation ; • l'évaluation du risque cardiovasculaire global ; • la détermination de l'objectif thérapeutique ; • le traitement ; • le suivi.

Dépistage d'une dyslipidémie Les principes du dépistage des dyslipidémies ont été fixés dans les recommandations françaises de 2005 : • Tous les adultes (de moins de quatre-vingts ans) doivent être dépistés. • Le bilan est réalisé après douze heures de jeûne. • Les méthodes de dosage utilisées doivent être standardisées, évaluées et régulièrement contrôlées. • Le bilan repose sur l'EAL (exploration d'une anomalie lipidique) comprenant : – aspect du sérum ; – dosage du cholestérol total (CT), des triglycérides (TG), du HDL-C ; – calcul du LDL-C selon la formule de Friedewald : LDL-C (g/l) = CT (g/l) – HDL-C (g/l) – TG (g/l)/5 LDL-C (mmol/l) = CT (mmol/l) – HDL-C (mmol/l) – TG (mmol/l)/2,2 Attention ! Cette formule n'est valable que si les triglycérides sont inférieurs à 4 g/l. Il est actuellement possible de doser directement le LDL-C (qui n'est cependant généralement pas fiable pour des triglycérides > 8 g/l). • Devant un bilan normal chez un sujet sans aucun facteur de risque cardiovasculaire [LDL-C < 1,6 g/l (4,1 mmol/l) ; HDL-C > 0,4 g/l (1 mmol/l) ; triglycérides < 1,5 g/l (1,7 mmol/l)] ET en l'absence d'un changement des habitudes alimentaires, d'une intervention médicamenteuse spécifique, d'un événement cardiovasculaire ou d'une augmentation de poids, il n'est pas justifié de répéter le bilan lipidique avant cinq ans.

Caractérisation de la dyslipidémie Orientation diagnostique Il est important de définir le type de dyslipidémie et de déterminer s'il s'agit d'une dyslipidémie primaire ou secondaire. Cette démarche nécessite un interrogatoire portant sur :

16. Dyslipidémies

• antécédents personnels de maladie cardiovasculaire : coronaropathie, accident vasculaire cérébral, artériopathie des membres inférieurs ; • antécédents personnels de pancréatite aiguë ; • antécédents familiaux de dyslipidémie (type, âge et circonstance de découverte, traitement) ; • antécédents familiaux de maladie cardiovasculaire (âge, autres facteurs de risque cardiovasculaire) ou pancréatite aiguë (âge, étiologie) ; • traitements en cours ; • symptômes en faveur d'une dyslipidémie secondaire (par exemple, œdèmes dans le syndrome néphrotique). Cet interrogatoire doit être complété d'un examen clinique à la recherche de signes, inconstants : • d'hypercholestérolémie : – arc cornéen ou gérontoxon (non significatif après cinquante ans) (figure 16.1) ; – xanthélasma (dépôts jaune orangé sur les paupières) (figure 16.2) ; – xanthomes tendineux (tendons extenseurs de la main, tendons d'Achille) ; – xanthomes plans cutanés (fesses, mains) ; – xanthomes tubéreux (surtout aux coudes) ; • d'hypertriglycéridémie : – hépatomégalie stéatosique ; – splénomégalie ; – xanthomes cutanés éruptifs : éruption punctiforme blanc jaunâtre, non douloureuse, non prurigineuse épargnant la face (fesses, abdomen, membres) ; – lipémie rétinienne (lactescence des vaisseaux rétiniens) ; • d'une dyslipidémie secondaire : certaines pathologies, la grossesse et certains traitements peuvent perturber le métabolisme lipidique (tableau 16.1) ; ils peuvent être à l'origine, en fonction du terrain génétique et des facteurs environnementaux, d'une véritable dyslipidémie secondaire ou peuvent aggraver ou révéler une dyslipidémie primaire existante.

Figure 16.1 Arc cornéen.

Figure 16.2 Xanthélasma.

Le bilan biologique non systématique à demander pour rechercher une dyslipidémie secondaire, orienté par le tableau clinique et biologique, comprend de façon minimale : • TSH ; • glycémie à jeun ; • créatininémie (clairance) ; • transaminases, γ-GT, phosphatases alcalines ; • protéinurie (bandelette urinaire). En dehors du bilan lipidique de base (EAL), il peut être utile de s'aider de certains paramètres pour mieux caractériser la dyslipidémie : • profil lipidique : schématiquement : – hypercholestérolémie prédominante si rapport CT/TG > 2,5 ; – hypertriglycéridémie prédominante si rapport TG/CT > 2,5 ; – hyperlipidémie mixte si rapport CT/TG ou TG/CT 6 g/l. • Élévation des LDL. • Risque : cardiovasculaire précoce (décès fréquent avant vingt ans) en l'absence de prise en charge. La frontière entre l'hypercholestérolémie commune polygénique et familiale monogénique n'est pas toujours très claire.

Hypertriglycéridémies Forme familiale (type IV pouvant évoluer vers le type V)

• Étiologie : augmentation de la production des VLDL par possible anomalie du métabolisme des acides biliaires, mais

la forme polygénique favorisée par un terrain d'insulinorésistance est aussi évoquée. • Prévalence : fréquente. • Transmission autosomique dominante. • Dépôts extravasculaires rares. • Aspect du sérum : opalescent ou lactescent. • Hypertriglycéridémie prédominante, LDL-C normal ou modérément augmenté, baisse du HDL-C. • Élévation des VLDL ± chylomicrons si type V. • Risque : – aigu : pancréatite en cas d'élévation des triglycérides audelà de 10 g/l ; – chronique : cardiovasculaire, surtout sur un terrain d'insulinorésistance. Forme glucido-alcoolo-pléthoro-dépendante (type IV pouvant évoluer en type V) Elle peut être considérée comme une forme secondaire. • Étiologie : elle survient chez un sujet porteur d'un syndrome d'insulinorésistance (sujet présentant un diabète de type 2 et/ou une obésité et/ou un syndrome métabolique). Cette dyslipidémie est en grande partie due à l'accumulation sanguine des LRT (lipoparticules riches en triglycérides) hépatiques (VLDL) et intestinales (chylomicrons). Cette 205

II. Pathologie nutritionnelle

accumulation est à la fois secondaire à une hyperproduction hépatique des VLDL et intestinale des chylomicrons, à un défaut d'épuration des LRT qui a pu être attribué à des anomalies d'hydrolyse des triglycérides par la lipoprotéine lipase (LPL), associés à des défauts de leur captation hépatique. L'augmentation du temps de résidence sanguin des LRT facilite le transfert des triglycérides de ces particules vers les LDL et HDL sous l'action de la CETP (Cholesteryl Ester Transfer Protein) ; les LDL et HDL enrichies en triglycérides sont des substrats privilégiés de la lipase hépatique dont l'action est responsable de la formation de LDL petites et denses et de l'augmentation du catabolisme des HDL. Ces mécanismes sont responsables d'une dyslipidémie athérogène dont les principales caractéristiques sont : l'augmentation des triglycérides, la baisse du HDL-C, l'augmentation du nombre de LDL petites et denses et une hyperlipidémie postprandiale (augmentation importante des triglycérides après les repas). • Prévalence : 1 pour 300 à 1 pour 1 000, de plus en plus fréquente. • Terrain familial d'insulinorésistance : diabète, obésité, syndrome métabolique. • Dépôts extravasculaires rares. • Aspect du sérum : opalescent ou lactescent. • Hypertriglycéridémie prédominante, LDL-C normal ou modérément augmenté, baisse du HDL-C. • Élévation des VLDL ± chylomicrons si type V. • Risque : – aigu : pancréatite en cas d'élévation des triglycérides audelà de 10 g/l ; – chronique : cardiovasculaire. Hyperchylomicronémie (type I pouvant évoluer en type V)

• Étiologie : défaut d'épuration des chylomicrons par diminution d'activité de la LPL (par mutation notamment de la LPL ou d'un de ses activateurs : ApoCII ou ApoAV ; ou par mécanisme auto-immun : présence d'anticorps anti-LPL). • Prévalence : 1 pour 1 000 000. • Transmission autosomique récessive, révélation en général dès l'enfance. • Dépôts extravasculaires inconstants. • Aspect du sérum : opalescent ou lactescent. • Hypertriglycéridémie prédominante, LDL-C normal ou modérément augmenté. • Élévation des chylomicrons ± VLDL si type V. • Risque : – aigu : pancréatite si élévation des triglycérides au-delà de 10 g/l, possible dès l'enfance ; – chronique : cardiovasculaire, discuté. 206

Hyperlipidémies mixtes Hyperlipidémie combinée familiale (type IIb, IIa, ou IV pouvant évoluer en type V)

• Étiologie : mal connue mais présence d'une augmentation sanguine des lipoprotéines porteuses de l'ApoB, notamment VLDL et LDL (par hyperproduction et/ou défaut de clairance). • Prévalence : 1 pour 100. • Transmission : polygénique, révélation en général à l'âge adulte. • Dépôts extravasculaires rares. • Aspect du sérum : clair, opalescent ou lactescent. • Hyperlipidémie mixte (IIb) ou hypertriglycéridémie prédominante (IV) ou hypercholestérolémie prédominante (IIa) selon les différents facteurs associés. • Élévation des LDL et/ou VLDL. • Risque : cardiovasculaire. Dysbêtalipoprotéinémie (type III)

• Étiologie : association d'une homozygotie de l'ApoE : E2/E2 ou mutation de l'ApoE responsable notamment d'un défaut d'épuration des remnants de VLDL et chylomicrons (baisse de l'affinité de l'ApoE de ces remnants avec les récepteurs hépatiques) et de différents facteurs associés. Seuls 10 % des sujets E2/E2 présentent une dysbêtalipoprotéinémie. • Prévalence : rare. • Transmission : autosomique récessive dans sa forme classique ; révélation généralement à l'âge adulte chez les hommes et à la ménopause chez les femmes. • Dépôts extravasculaires inconstants mais la présence de xanthomes des plis palmaires est pathognomonique de cette dyslipidémie. • Aspect du sérum : opalescent ou lactescent. • Hyperlipidémie mixte élevée. • Élévation des IDL (au lipidogramme). • Risque : cardiovasculaire. Ainsi, la dyslipidémie de type V qui associe les phénotypes lipidiques des dyslipidémies de type I et IV est le fait de l'association de plusieurs facteurs : une dyslipidémie primitive (I, IIb, III, IV), une ou plusieurs causes de dyslipidémie secondaire et d'autres facteurs (cf. supra). Hypoalphalipoprotéinémies Les hypoalphalipoprotéinémies correspondent à une baisse du taux plasmatique de HDL-C à moins de 0,4 g/l (ou < 1 mmol/l).

16. Dyslipidémies

Les causes primitives (transmission sur le mode autosomique récessif) sont très rares : mutation de l'ApoAI, du transporteur ABCA1 (ATP-Binding Cassette A1) (maladie de Tangier), mutation de la LCAT (lécithine-cholestérol acyltransférase). Leur athérogénicité est variable. Les causes secondaires sont fréquentes : • toutes les causes d'hypertriglycéridémies en lien ou pas avec un état d'insulinorésistance : diabète de type 2, obésité, syndrome métabolique ; • tabagisme ; • certains traitements : certains progestatifs, les androgènes (stéroïdes anabolisants).

Bases thérapeutiques des dyslipidémies Modifications thérapeutiques du mode de vie Elles impliquent des adaptations alimentaires et la pratique d'une activité physique régulière. Elles constituent le premier temps de la prise en charge thérapeutique en prévention primaire et en l'absence de trouble lipidique grave, avant la prescription d'un traitement médicamenteux dont elles peuvent même éviter la prescription pour les anomalies lipidiques les moins importantes. Dans les autres cas, elles seront toujours associées au traitement médicamenteux dont elles sont indissociables et complémentaires. Activité physique L'activité physique exerce des effets pléomorphes tant sur les paramètres lipidiques, la composition corporelle que les autres troubles métaboliques potentiellement associés. Modifications de l'alimentation Leur nature va dépendre du trouble lipidique sous-jacent. Ces deux éléments font partie du programme de l'enseignement de la nutrition en FASM.

Traitements médicamenteux des dyslipidémies Les différents traitements hypolipidémiants actuellement disponibles ont une action précise au niveau du métabolisme des lipoprotéines : certains sont indiqués en cas d'élévation du LDL-C, d'autres en cas d'hypertriglycéridémie.

Traitements des hypercholestérolémies Ils sont à privilégier chaque fois qu'il existe une élévation du taux de LDL-cholestérol. Statines (inhibiteurs de la β-HMG-CoA réductase) Mécanisme d'action La β-hydroxyméthylglutaryl-coenzyme A réductase (β-HMG-CoA réductase) est l'enzyme clef de la synthèse endocellulaire du cholestérol, qui a lieu principalement dans le foie. L'inhibition compétitive de cette enzyme par les statines (atorvastatine, fluvastatine, pravastatine, rosuvastatine, simvastatine) est responsable d'une augmentation de l'expression des récepteurs aux LDL à la surface des cellules, ce qui contribue à augmenter la captation des particules LDL circulantes et à réduire de facto le taux de LDL-C. Effets cliniques et biologiques Les statines constituent à l'heure actuelle le traitement de première intention des élévations du LDL-C. Le principal effet secondaire de cette classe thérapeutique est une atteinte musculaire (myalgies, voire rhabdomyolyse). Ézétimibe Mécanisme d'action L'ézétimibe agit au niveau de la bordure en brosse des entérocytes où il inhibe de façon compétitive l'absorption intestinale du cholestérol. Il réduit ainsi la mise à disposition pour l'organisme du cholestérol d'origine intestinale et induit une réaction compensatoire avec une augmentation de l'expression des récepteurs aux LDL et une augmentation de la captation des particules LDL. Son action est synergique avec celle des statines. Cholestyramine Mécanisme d'action La cholestyramine, en chélatant les acides biliaires au niveau de la lumière du tube digestif, va perturber le cycle des acides biliaires en réduisant la part qui va regagner la circulation sanguine. Cela va avoir pour conséquence d'augmenter leur synthèse hépatique à partir du cholestérol endogène, dont le catabolisme va être ainsi accéléré. En compensation, il y aura une augmentation de l'expression des récepteurs aux LDL au niveau du foie qui s'accompagne d'une augmentation de la captation des particules LDL et une baisse du taux sérique du LDL-C. Comme pour l'ézétimibe, son action est synergique avec celle des statines. Elle peut toutefois aggraver une hypertriglycéridémie. 207

II. Pathologie nutritionnelle

Traitements des hypertriglycéridémies

Traitements des hyperlipidémies mixtes

Ils sont à privilégier chaque fois qu'il existe une élévation du taux des triglycérides sanguins.

Par définition, elles associent une élévation du LDL-C et des triglycérides : • le traitement de première intention consistera à normaliser le taux de LDL-C qui constitue le facteur de risque lipidique le plus athérogène. Comme nous l'avons vu plus haut, cela implique l'administration d'une statine, qui va pouvoir également induire une baisse, plus modeste, des triglycérides ; • en seconde intention, si l'hypertriglycéridémie persiste alors que le LDL-C aura été normalisé, on pourra associer à la statine, soit un fibrate qui sera préférentiellement le fénofibrate, avec prudence en raison du risque musculaire (surveillance des signes de toxicité musculaire), ou de l'acide nicotinique.

Fibrates Ce sont des agonistes des PPAR-α (Peroxisome ProliferatorActivated Receptor α). Mécanisme d'action Les PPAR-α sont des récepteurs intranucléaires qui vont moduler l'expression de nombreux gènes impliqués dans le métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides. Les fibrates vont ainsi augmenter l'expression du gène de la lipoprotéine lipase et inhiber celui de l'ApoCIII avec pour conséquence l'augmentation de la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides et l'augmentation des HDL naissantes. Par ailleurs, les fibrates vont également inhiber la synthèse des acides gras, notamment au niveau du foie, et augmenter leur oxydation par la voie de la β-oxydation, ce qui va s'accompagner d'une diminution de la synthèse hépatique des VLDL. Effets secondaires Le principal effet secondaire de cette classe thérapeutique est une atteinte musculaire (myalgies, voire rhabdomyolyse), dont le risque est augmenté en cas d'association à une statine. Acide nicotinique Mécanisme d'action C'est une vitamine hydrosoluble qui va diminuer la synthèse hépatique des VLDL par un mécanisme encore mal connu. Effets cliniques et biologiques Ce médicament est actuellement non disponible en France. Effets secondaires Son principal effet secondaire se résume à la survenue de flushes pouvant réduire l'observance thérapeutique. Acides gras oméga 3 (acide eicosapentaénoïque, acide docosahexaénoïque) Mécanisme d'action Ces acides gras à longue chaîne de carbone dérivent des huiles de poissons. À fortes doses (au-delà de 2 g par jour), ils réduisent la synthèse hépatique des VLDL, sans doute par diminution de la synthèse de l'ApoB100. Effets secondaires Ils ne présentent pas d'effets secondaires notables. 208

Traitements des hypo-HDLémies La nature des traitements mis en œuvre va dépendre du trouble lipidique associé, les hypo-HDLémies étant fréquemment associées à des hypertriglycéridémies ou des situations où il existe une insulinorésistance. Ainsi : • s'il existe une élévation du LDL-C associée, c'est une statine qu'il faudra prescrire en première intention ; • s'il existe une hypertriglycéridémie associée sans élévation du LDL-C, les fibrates seront utilisés en première intention.

L'essentiel à retenir Les maladies cardiovasculaires représentent une cause majeure de mortalité. ■ Les dyslipidémies jouent un rôle majeur dans les mécanismes d'athérosclérose. ■ Les dyslipidémies peuvent être primaires ou secondaires. ■ Il n'y a pas de correspondance stricte entre les anomalies génétiques et lipidiques. ■ Le phénotype lipidique peut changer chez un même individu. ■ Les modifications thérapeutiques du mode de vie représentent un temps essentiel du traitement des dyslipidémies. ■ Les statines sont les médicaments indiqués en première intention en cas d'élévation du LDL-cholestérol. ■ Les fibrates sont les médicaments indiqués en première intention en cas d'hypertriglycéridémie. ■ Dans une hyperlipidémie mixte, la baisse du LDL-cholestérol constitue l'objectif thérapeutique prioritaire. ■

16. Dyslipidémies

ENTRAÎNEMENT 16 QCM QCM 1 Concernant la mortalité cardiovasculaire en France en 2008, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle est la première cause de mortalité dans la population générale. B Elle est la première cause de mortalité chez les femmes. C Elle est en diminution depuis plusieurs années. D Elle est autour de 40 % des causes de mortalité. E Elle est en diminution dans les pays en voie de développement. QCM 2 Concernant la recherche d'une dyslipidémie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle n'est indiquée qu'en cas de signe clinique de dyslipidémie. B Elle n'est pas indiquée avant l'âge de 50 ans. C Elle repose sur le dosage sanguin des triglycérides et du LDL-cholestérol. D Elle repose sur le dosage sanguin des triglycérides et du cholestérol total. E Elle doit être réalisée à jeun. QCM 3 Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? Les causes de dyslipidémie secondaires : A comprennent l'hyperthyroïdie. B comprennent le syndrome néphrotique. C comprennent la prise de corticoïdes. D comprennent la prise d'inhibiteur de l'enzyme de conversion. E comprennent l'infection par le VIH. QCM 4 Concernant l'hypercholestérolémie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A L'hypercholestérolémie polygénique est plus fréquente que la forme monogénique familiale. B L'hypercholestérolémie se caractérise par un sérum opalescent. C Elle est athérogène s'il s'agit du LDL-cholestérol. D Elle est retrouvée dans la dysbêtalipoprotéinémie (type III). E Elle est le plus souvent due à une augmentation des HDL. QCM 5 Concernant l'hypertriglycéridémie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ?

Bibliographie Agence française de sécurité sanitaire des aliments. Actualisation des apports nutritionnels conseillés pour les acides gras, 2010. Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé. Prise en charge thérapeutique du patient dyslipidémique, 2005. Aouba A, Eb M, Rey G, et al. Données sur la mortalité en France : principales causes de décès en 2008 et évolutions depuis 2000. BEH 2011 ; 22 : 249–55.

A Elle peut être due à une anomalie génétique de la lipoprotéine lipase. B Elle peut se compliquer d'une pancréatite aiguë. C Elle se caractérise par un sérum clair. D Elle est le plus souvent due à une augmentation des LDL. E Elle est retrouvée dans la dysbêtalipoprotéinémie (type III). QCM 6 Parmi les traitements suivants, quel(s) est (sont) le (les) traitement(s) médicamenteux de première intention d'une élévation du LDL-cholestérol ? A Un fibrate. B L'ézétimibe. C La cholestyramine. D Une statine. E Les acides gras oméga-3. QCM 7 Parmi les traitements suivants, lesquels peuvent être utilisés pour traiter une hypertriglycéridémie ? A Un fibrate. B L'ézétimibe. C La cholestyramine. D Une statine. E Les acides gras oméga-3. QCM 8 Parmi les traitements suivants, lequel doit être utilisé en première intention pour traiter une hyperlipidémie mixte ? A Un fibrate. B La cholestyramine. C Les acides gras oméga-3. D L'ézétimibe. E Une statine. QCM 9 Parmi les traitements suivants, lesquels vont diminuer l'absorption intestinale du cholestérol ou des sels biliaires ? A La cholestyramine. B Les acides gras oméga-3. C Une statine. D L'ézétimibe. E Un fibrate.

Catapano AL, Reiner Z, De Backer G, et  al. ESC/EAS guidelines for the management of dyslipidaemias. Atherosclerosis 2011 ; 217S : S1–44. Ferrières J, Ruidavets J-B, Perret B, et al. Prévalence des dyslipidémies dans un échantillon représentatif de la population française. Arch Mal Coeur Vaiss 2005 ; 98 : 127–32.

209

This page intentionally left blank

17

Chapitre

Pathologies syndromiques du comportement alimentaire

PLAN DU CHAPITRE

Nutrition © 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés

Différenciation entre symptômes et pathologies syndromiques du comportement alimentaire

212

Pathologies syndromiques du comportement alimentaire et traits communs à ces pathologies

212

Anorexie mentale

212

Boulimie

215

Physiopathologie de l'anorexie mentale et de la boulimie

216

Hyperphagie boulimique

217

Outil de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire

217

Conclusion

218

II. Pathologie nutritionnelle

Objectifs Objectifs L2-L3 : ■ Savoir chez qui et quand dépister les pathologies syndromiques du comportement alimentaire. ■ Identifier les éléments diagnostiques des pathologies syndromiques du comportement alimentaire. ■ Connaître les risques et signes de gravité de ces pathologies.

Différenciation entre symptômes et pathologies syndromiques du comportement alimentaire Parmi les troubles du comportement alimentaire, il faut distinguer le symptôme, qui est un signe particulier témoignant d'une anomalie d'une conduite alimentaire (cf. chapitre 12), et le syndrome, qui regroupe plusieurs symptômes et constitue une entité nosologique spécifique. Par exemple, l'«anorexie mentale» est un syndrome mais l'anorexie est un symptôme qui se rencontre dans différentes circonstances, pathologiques ou non.

Pathologies syndromiques du comportement alimentaire et traits communs à ces pathologies Selon la classification des maladies mentales répertoriée dans le DSM-V, on distingue trois pathologies syndromiques du comportement alimentaire : l'anorexie mentale, la boulimie, l'hyperphagie boulimique. Les critères diagnostiques de ces maladies sont bien codifiés, mais parfois difficiles à utiliser car il existe fréquemment des formes «frontière» et des fluctuations parfois importantes des symptômes du comportement alimentaire présents chez une même personne. Ainsi, une personne obèse peut présenter des accès de boulimie persistants dont la fréquence et les caractéristiques sont compatibles avec une hyperphagie boulimique et, à certaines périodes de sa vie, recourir aux vomissements, rentrant ainsi théoriquement dans la définition de la boulimie (qui intègre des conduites purgatives et/ou une hyperactivité physique). Le trait commun à ces trois pathologies est qu'elles servent de réponse et/ou d'«écran» à des émotions générées par une ou plusieurs problématiques d'ordre psychoaffectif : 212

positionnement intrafamilial problématique, souffrance indicible, incapacité à se séparer (sentiment d'insécurité/ emprise parentale), difficulté à gérer l'effervescence pulsionnelle de l'adolescence/effacement du corps, traumatisme psychique, peur de s'affirmer face au jugement parental, faille narcissique/faible estime de soi, etc. La plus forte prévalence des troubles obsessionnels compulsifs, des conduites d'auto-agressivité et des surdosages médicamenteux est le témoin de l'origine psychique de ces pathologies. Les autres caractéristiques de ces pathologies sont que les conduites alimentaires en cause ne sont pas spontanément exprimées par les patients — du fait d'un sentiment de honte et/ou de maintien des acquis psychiques liés au contrôle — et que plus la prise en charge est tardive, plus la réversibilité des conduites est difficile avec un risque élevé de chronicisation. Il est donc important de les dépister tôt et de mettre en place une prise en charge appropriée : le recours au spécialiste est indiqué.

Anorexie mentale Diagnostic clinique C'est le syndrome le plus anciennement répertorié et décrit. Il touche le plus souvent les adolescents de sexe féminin (prévalence d'environ 1 % chez l'adolescente et de 0,1 % chez l'adolescent). Les critères diagnostiques de l'anorexie mentale sont présentés ci-dessous.

Critères diagnostiques de l'anorexie mentale ■

■

■

A. Restriction des apports énergétiques par rapport aux besoins (tenant compte de l'âge, du sexe, de la croissance et de l'activité physique) conduisant à un poids significativement abaissé par rapport aux valeurs normales. B. Peur intense de prendre du poids ou de devenir gros, ou comportement s'opposant durablement à une prise de poids alors que le poids est inférieur à la normale. C. Altération de la perception du poids ou de la forme de son propre corps, influence excessive du poids ou de la forme corporelle sur l'estime de soi, ou déni de la gravité de la maigreur actuelle.

Il existe deux types d'anorexie mentale :

• anorexie mentale restrictive (restricting type) : il s'agit d'une restriction alimentaire sans accès de boulimie ni

17. Pathologies syndromiques du comportement alimentaire

comportements purgatifs pour prévenir la prise de poids au cours des trois derniers mois ; • anorexie-boulimie (binge eating/purging type) : au cours des trois derniers mois, présence d'accès répétés de boulimie ou de comportements purgatifs (par exemple, vomissements, prise de laxatifs, diurétiques, lavements, etc.). L'apparition secondaire d'accès de boulimie représente l'évolution habituelle de l'anorexie restrictive (dans près de 50 % des cas), notamment lors de la levée du comportement restrictif. L'entrée dans la maladie se fait souvent par un régime restrictif pour perdre du poids ou «effacer» une partie du corps («cuisses trop grosses»), mais la perte pondérale n'est jamais suffisante et l'objectif pondéral est sans cesse abaissé, pour entretenir la quête de la maîtrise et ses effets inconscients sur le fonctionnement psychique et relationnel. La notion de déni est essentielle : la patiente «ne se voit pas» maigre et rejette le statut de malade, compliquant ainsi la prise en charge ; elle affirme au contraire qu'elle doit encore perdre du poids, parce qu'elle est trop grosse. Elle refuse souvent la prise en charge psychologique, qui vient la confronter à ses difficultés et à la souffrance à l'origine du trouble alimentaire (qui servait à s'en protéger). Il n'y a bien évidemment pas d'affection somatique pouvant rendre compte de cette perte de poids, ce qui doit être vérifié, notamment dans les situations ou des troubles digestifs sont mis en avant pour justifier l'anorexie. La sélectivité des aliments consommés — rejet des aliments les plus énergétiques (matières grasses) ou ressenties comme tels (féculents) —, l'augmentation du temps de mastication et la présence d'une activité physique conservée ou augmentée sont autant d'arguments en faveur de l'origine psychique des troubles. La sensation de faim, même si elle généralement conservée, est souvent enjeu de maîtrise et son évaluation n'est pas fiable. Signes évocateurs d'anorexie mentale Les signes évocateurs sont, selon les recommandations de la Haute Autorité de Santé : ■ Chez l'enfant (en l'absence de critères spécifiques et dès l'âge de huit ans) : – ralentissement de la croissance staturale ; – changement de couloir vers le bas lors du suivi de la courbe de corpulence (courbe de l'indice de masse corporelle) ; – nausées ou douleurs abdominales répétées. ■ Chez l'adolescent (outre les changements de couloir sur la courbe de croissance staturale ou la courbe de corpulence) :

■

■

– adolescent amené par ses parents pour un problème de poids, d'alimentation ou d'anorexie ; – adolescent ayant un retard pubertaire ; – adolescente ayant une aménorrhée (primaire ou secondaire). Chez l'adulte : – perte de poids > 15 % ; – IMC < 18,5 kg/m2 ; – refus de prendre du poids malgré un IMC faible ; – femme ayant une aménorrhée secondaire ; – infertilité. Traits communs chez l'adolescent et chez l'adulte : – hyperactivité physique ; – hyperinvestissement intellectuel ; – maîtrise ; – perfectionnisme ; – persévérance.

Manifestations somatiques de l'anorexie mentale Dénutrition L'amaigrissement est la conséquence d'une diminution prédominante de la masse grasse du fait d'une alimentation ayant un ratio protéines/énergie conservé et du maintien de l'activité physique ; les paramètres du bilan protidique (albuminémie et transthyrétine) sont ainsi généralement peu modifiés ; l'IMC est le marqueur le plus fiable pour apprécier la sévérité de la dénutrition. L'amyotrophie et le déficit fonctionnel musculaire s'installent dans les phases plus avancées de la maladie ; l'apparition des œdèmes déclives ou même de l'anasarque associés aux stades de dénutrition extrêmes est peu fréquente dans l'anorexie mentale et indique un déficit protéique majeur qui est souvent l'objet d'une complication (infection, etc.).

Aménorrhée L'aménorrhée primaire ou secondaire est l'expression d'un hypogonadisme central : suppression de la pulsatilité de GnRH, suivie par l'effondrement des taux de FSH, LH et d'œstradiol. Le déficit hormonal est une conséquence de la dénutrition et du stress. La perte importante de masse grasse avec diminution implicite de leptine joue un rôle fondamental dans l'installation de ce déficit. Actuellement, l'aménorrhée représente le seul critère somatique de la définition de l'anorexie mentale. Elle permet, en cas de déni, un diagnostic différentiel simple par rapport à d'autres formes de maigreur, 213

II. Pathologie nutritionnelle

notamment la maigreur constitutionnelle. Compte tenu de l'âge moyen des patientes anorexiques, l'utilisation d'une contraception orale est fréquente. Elle maintient des règles artificielles et peut constituer un obstacle pour le diagnostic. En cas de déni, il est recommandé d'interrompre ce traitement afin de confronter la patiente à la réalité somatique de sa maladie représentée dans ce cas par l'aménorrhée. En revanche, la réapparition des règles lors de la reprise pondérale constitue un critère de guérison somatique et un repère pour le poids d'équilibre de la patiente.

Ostéoporose ou ostéopénie L'ostéoporose ou l'ostéopénie s'installent précocement, six mois après le début de la maladie, et compte tenu de l'âge, en pleine période d'acquisition de pic de masse osseuse. La perte de masse osseuse concerne environ 50 à 70 % des patientes anorexiques. Il s'agit d'un découplage du turnover osseux avec une formation osseuse diminuée et une ostéorésorption augmentée. Le mécanisme est multifactoriel : déficit en hormones sexuelles, hypercorticisme, déficit en IGF-1, diminution de la leptine et de la masse grasse, perte de contrainte mécanique. Elle ne peut pas être prévenue par des apports de calcium ou de vitamine D ni par l'administration des œstroprogestatifs. Seule la reprise de poids améliore la qualité osseuse.

Signes digestifs Ralentissement de la vidange gastrique, constipation, reflux gastro-œsophagien. Les fausses routes et la rupture de l'estomac représentent des complications rares mais graves.

Troubles de rythme Le plus souvent, on retrouve une bradycardie sinusale adaptative face à la dénutrition. La présence d'une tachycardie supraventriculaire ou ventriculaire, d'un intervalle QT long (risque de torsade de pointe), d'une onde T négative et d'une modification du segment ST constituent des signes de gravité. L'hypokaliémie associée aux vomissements peut conduire à des troubles du rythme cardiaque.

Autres D'autres manifestations cliniques sont : • pseudosyndrome de Raynaud, secondaire à l'hypothermie et à des troubles vasomoteurs dus à la dénutrition ; • présence d'une pilosité «cortisolique», lanugo ; • potomanie : qui peut induire hyponatrémie et troubles de la conscience. 214

Explorations paracliniques Des examens complémentaires ne sont pas requis pour le diagnostic mais peuvent apporter des informations supplémentaires sur l'impact nutritionnel et somatique de la maladie. Si la malade ne s'oppose pas ou sollicite même un projet de prise de poids, le diagnostic est incertain : il faut s'assurer qu'il ne s'agit pas d'une maigreur constitutionnelle (IMC entre 16 et 18,5), qu'il n'existe pas une autre affection, inflammatoire, cachectisante (néoplasie), digestive (Crohn, maladie cœliaque) ou endocrinienne (hyperthyroïdie, insuffisance corticotrope, diabète). Surtout, il faut chercher des éléments qui conditionnent le pronostic : • gravité de la dénutrition (évaluée par le niveau de l'IMC) ; • vomissements, consommation de laxatifs ; • hyperactivité physique ; • gravité de la situation psychiatrique. Attention ! Les marqueurs nutritionnels « usuels » sont en défaut : albuminémie, transthyrétine (préalbuminémie) ont longtemps une concentration plasmatique normale. Leur baisse est soit un signe de gravité, soit le signe d'une complication infectieuse de la dénutrition ou d'une affection associée. L'élévation des transaminases est un signe de gravité. Les anomalies hormonales de l'anorexie mentale sont des réactions adaptatives à la dénutrition : • diminution de la production hépatique de l'IGF-1 avec augmentation secondaire de la GH. Dans la dénutrition de l'anorexie mentale, le plus souvent non inflammatoire, l'IGF-1 bas paraît être un marqueur plus fiable que l'albumine ou la transthyrétine, mais n'est pas recommandée pour la pratique clinique ; • le syndrome de T3 basse est responsable de la diminution du métabolisme de base, de l'hypothermie et de la bradycardie sinusale ; cette réaction adaptative accompagnée d'une TSH normale basse ne doit pas être confondue avec une hypothyroïdie ; un traitement hormonal substitutif est proscrit ; • hypercorticisme fonctionnel déterminé par une stimulation du CRF et secondairement de l'ACTH.

Bilan biologique sanguin

• Hémogramme. • Ionogramme sanguin. • Évaluation de la fonction rénale (créatinine, clairance de la créatinine). • Évaluation de la fonction hépatique (ALAT, ASAT, phosphatases alcalines et TP). • Albumine, transthyrétine (préalbumine).

17. Pathologies syndromiques du comportement alimentaire

• CRP. • TSH

en cas de doute diagnostique en faveur d'une hyperthyroïdie.

■

■

Examens complémentaires

• Électrocardiogramme à la recherche de troubles de rythme et/ou de la conduction. • Ostéodensitométrie par absorptiométrie bi-énergétique (DXA), après six mois d'aménorrhée, puis tous les ans en cas de non-guérison. • En milieu spécialisé, la mesure de la composition corporelle par impédancemétrie ou DXA et la mesure des dépenses énergétiques de repos par calorimétrie indirecte permettent dans certaines situations complexes de préciser l'état nutritionnel et les besoins nutritionnels. Boulimie Signes cliniques Ce syndrome concerne généralement des sujets jeunes, des femmes dans la majorité des cas (prévalence évaluée entre 1 et 3 %), présentant des crises de boulimie et maintenant un poids normal. Les critères diagnostiques du DSM-V sont les suivants.

Critères diagnostiques de la boulimie ■

■

■

A. Survenue récurrente d'accès de boulimie. Un accès de boulimie répond aux deux caractéristiques suivantes : – absorption, en une période de temps limitée, d'une quantité de nourriture largement supérieure à ce que la plupart des gens absorberaient en une période de temps similaire et dans les mêmes circonstances ; – sentiment d'une perte de contrôle sur le comportement alimentaire pendant la crise (par exemple, sentiment de ne pas pouvoir s'arrêter de manger ou de ne pas pouvoir contrôler la nature ou la quantité des aliments consommés). B. Comportements compensatoires inappropriés et récurrents visant à prévenir la prise de poids tels que vomissements provoqués, emplois abusifs de laxatifs, diurétiques, lavements ou autres médicaments, jeûne, exercice physique excessif. C. Le comportement boulimique (accès de boulimie et conduites compensatoires) survient, en moyenne, au moins une fois par semaine pendant trois mois.

D. Influence excessive du poids ou de la forme corporelle sur l'estime de soi. E. Ces troubles ne surviennent pas exclusivement pendant des épisodes d'anorexie mentale.

Les crises de boulimie sont associées à trois des caractéristiques suivantes (ou plus) : • manger beaucoup plus rapidement que la normale ; • manger jusqu'à éprouver une sensation pénible de distension abdominale ; • manger de grandes quantités de nourriture en l'absence d'une sensation physique de faim ; • manger seul parce qu'on est gêné de la quantité de nourriture que l'on absorbe ; • se sentir dégoûté de soi-même, déprimé ou très coupable après avoir trop mangé. Les points clés du diagnostic sont : la fréquence et la répétition des crises de boulimie, l'association à des stratégies de contrôle du poids, l'angoisse et la culpabilité. La fréquence, les moments de survenue dans la journée, l'intervalle entre les crises, les circonstances dans lesquelles elles surviennent, varient d'un sujet à l'autre. La patiente boulimique est consciente du caractère anormal de son comportement alimentaire, mais ceci ne suffit pas à l'empêcher d'y céder. La lutte contre les crises de boulimie ou les vomissements génère généralement des angoisses majeures qui répondent peu aux traitements anxiolytiques. Le maintien d'un poids normal s'explique par des comportements visant à annuler les effets de la prise alimentaire sur le poids, les plus courants étant les vomissements spontanés ou provoqués. Cette maladie est fréquemment associée à des troubles de la personnalité et nécessite toujours une prise en charge psychiatrique spécifique. Le diagnostic est souvent tardif car les malades n'en parlent pas facilement du fait du sentiment de honte généré par la nature des troubles (perte de contrôle alimentaire et/ou vomissements). Les proches des patientes peuvent méconnaître ce trouble alimentaire qui est la plupart du temps effectué en cachette.

Manifestations somatiques de la boulimie Les risques somatiques sont liés aux vomissements et à leurs conséquences digestives et hydroélectrolytiques, notamment l'hypokaliémie. 215

II. Pathologie nutritionnelle

Des altérations gingivales et/ou dentaires (liées aux vomissements répétés de liquide gastrique acide) et une parotidomégalie (par hypersialorrhée) sont fréquemment rencontrés et sont des éléments devant faire évoquer le diagnostic, de même que les demandes répétées de laxatifs. Une anémie par carence martiale peut être également présente.

Explorations paracliniques Une hypokaliémie par la réalisation d'un ionogramme sanguin, une déshydratation par le dosage de la créatininémie, et une carence martiale par le dosage de la ferritinémie sont les principaux éléments à rechercher chez la personne boulimique.

Physiopathologie de l'anorexie mentale et de la boulimie Les déterminants des troubles majeurs du comportement alimentaire sont multiples et souvent intriqués : biologiques, psychologiques et sociaux. Ces déterminismes vont interagir tout au long de la maladie : dans son déclenchement, dans sa pérennisation, dans la réponse aux traitements. Chacun d'entre eux est à prendre en compte pour la compréhension de ces deux pathologies complexes.

Déterminismes biologiques Diverses perturbations des neuromédiateurs (sérotonine, noradrénaline, dopamine, opioïdes, etc.) ont été observées dans l'anorexie mentale ou la boulimie. Les résultats, parfois contradictoires et parcellaires, ne permettent pas toujours d'avancer la formulation d'hypothèses étiologiques et, de fait, nécessitent une grande prudence. Les anomalies retrouvées semblent parfois dépendantes et secondaires à la dénutrition. De plus, les anomalies décrites sont souvent étudiées chez des patients malades depuis une longue période : se mettent alors en place des systèmes de régulation ou d'adaptation. La persistance prolongée, après restauration des conduites alimentaires, d'anomalies des monoamines et des neuropeptides ne peut permettre de les assimiler à des marqueurs de traits. En revanche, ces anomalies représentent des déterminismes secondaires pouvant contribuer au maintien et à l'aggravation de certains symptômes. Il faut aussi souligner le rôle des traitements médicamenteux mis en place chez de très nombreux patients venant encore compliquer l'interprétation des résultats. 216

Déterminismes génétiques S'il existe des facteurs génétiques significativement impliqués dans le risque individuel d'anorexie mentale ou de boulimie, on doit alors retrouver une agrégation familiale de ces troubles. Pour l'anorexie mentale, on trouve 3,2 % de cas d'anorexie chez les apparentés au premier degré des patients atteints contre 0,2 % chez les apparentés des sujets contrôles. La concentration familiale d'un trait peut être due à des facteurs génétiques mais aussi à un environnement familial et éducatif commun. Les études de jumeaux permettent de préciser la part des facteurs génétiques et environnementaux. En reprenant de manière exhaustive les études de jumeaux, on peut noter qu'il existe un taux de concordance significativement plus élevé chez les monozygotes 44 % que chez les dizygotes 12,5 %. Les progrès en biologie moléculaire permettent d'aller chercher directement au sein du génome des polymorphismes particuliers, en association éventuelle avec un trait repérable ayant une composante génétique, sans être forcément une maladie à transmission mendélienne (maladie polyfactorielle ou polygénique). L'avancée des connaissances sur les monoamines et d'autres neuromédiateurs permet d'envisager plusieurs pistes explorant les mécanismes physiopathologiques de l'anorexie mentale ou de la boulimie. Peuvent ainsi être considérés comme des gènes candidats ceux qui codent des enzymes, récepteurs, transporteurs de neuromédiateurs ayant, par exemple, un rôle dans le contrôle et la régulation de l'appétit, de la satiété, du poids ou des comportements hédonistes en rapport avec la prise de nourriture. Les systèmes dopaminergique, noradrénergique, des neuropeptides opiacés ou encore le neuropeptide Υ, la cholécystokinine, la leptine, la ghréline font partie des nombreuses recherches actuelles. Mais la piste la plus exploitée pour l'anorexie mentale est celle de la sérotonine (5-hydroxytryptamine, ou 5-HT) qui serait impliquée plus ou moins directement dans de nombreuses dimensions de la maladie. Des altérations du métabolisme de la sérotonine ont été mises en évidence chez des malades anorexiques ou boulimiques.

Déterminismes psychosociaux et culturels Les déterminismes socioculturels sont reconnus : valorisation de l'image de minceur, besoin de conformisme social, valeurs d'élitisme et de compétition, besoin de prouver la

17. Pathologies syndromiques du comportement alimentaire

maîtrise de son corps. On retrouve ainsi, dès le plus jeune âge, une pression sociale responsable de préoccupations concernant la minceur et l'alimentation. La place et la participation des membres de la famille lors des troubles du comportement alimentaire sont importantes. La thérapie familiale fait d'ailleurs partie du panel de traitements proposés aux patients anorexiques. On a tenté de définir certaines caractéristiques du fonctionnement familial : place de l'alimentation, pauvreté de la communication avec le souci prédominant de donner une bonne image de soi aux dépens des sentiments personnels, valorisation de la réussite sociale et scolaire, évitement systématique des conflits vécus comme un danger pour l'intégrité familiale, absence de limites entre les individus et entre les générations, dépendance encouragée et recherche d'autonomie punie, résistance aux changements. Les troubles du comportement alimentaire sont l'expression d'un mal-être ; ils aident les malades à se sentir moins mal, même si l'effet est transitoire. En ce sens, ils agissent comme une conduite de dépendance. Quel que soit le trouble du comportement alimentaire, certains éléments sont souvent retrouvés : manque de confiance, perfectionnisme, maîtrise excessive, peur de «lâcher prise», problèmes d'identification, difficulté d'expression verbale et émotionnelle, pensée dichotomique, tendance au déni, attachement excessif à l'un des parents, peur de ne pas y arriver (à guérir, à vivre, etc.). C'est pourquoi le traitement de ces troubles conduit très fréquemment à des altérations de l'humeur : irritabilité, instabilité, troubles du sommeil, états dépressifs. Ceci peut conduire à des tentatives de suicide : c'est le risque majeur.

Hyperphagie boulimique Ce syndrome (binge eating disorder pour les Anglo-Saxons) concerne, selon les situations d'exercice médical, 10 à 50 % des personnes obèses. Il est présent aux différents âges de la vie et la prédominance féminine retrouvée dans l'anorexie mentale et la boulimie est beaucoup moins marquée pour ce syndrome. Son diagnostic selon le DSM-V est réalisé devant la présence d'au minimum un accès de boulimie par semaine depuis au moins trois mois, sans conduites purgatives ou autres éléments de maîtrise du poids. Une forte détresse par rapport aux accès de boulimie est présente. Cette conduite alimentaire peut induire une prise de poids de plusieurs dizaines de kilos en quelques mois. Les

conduites de restriction alimentaire («régimes») ne font qu'accentuer le problème, même s'il peut exister une phase d'amélioration transitoire en début de restriction de par la dynamique de changement et la satisfaction induites (cf. chapitre 12). Une dépression, une anxiété chronique, un état limite et d'autres traits psychopathologiques sont plus fréquemment retrouvés chez les sujets atteints d'hyperphagie boulimique que dans la population générale. Il faut donc, comme pour les autres pathologies syndromiques du comportement alimentaire, réaliser une évaluation et une prise en charge globale de la personne malade.

Outil de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire Le questionnaire SCOFF (cf. encadré) est un outil reconnu de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire. Il peut être utilisé dans une démarche de prévention tant au cabinet du médecin que lors d'opérations de sensibilisation de publics à risque (adolescentes). En France, son utilisation dans une population de futurs professionnels de santé a révélé que 22 % des étudiants présentaient un diagnostic de troubles du comportement alimentaire, en lien avec le stress et les conduites à risque (tabac, alcool, usage de psychotropes).

Questionnaire SCOFF Répondre «oui» ou «non» aux cinq questions suivantes : ■ Vous êtes-vous déjà fait vomir parce que vous ne vous sentiez pas bien «l'estomac plein» ? ■ Craignez-vous d'avoir perdu le contrôle des quantités que vous mangez ? ■ Avez-vous récemment perdu plus de 6 kg en moins de trois mois ? ■ Pensez-vous que vous êtes trop gros ou trop grosse alors que les autres vous considèrent comme trop mince ? ■ Diriez-vous que la nourriture est quelque chose qui occupe une place dominante dans votre vie ? [Deux réponses positives ou plus révèlent un possible trouble du comportement alimentaire et donc la nécessité de consulter un professionnel de santé.] 217

II. Pathologie nutritionnelle

Conclusion

L'anorexie mentale, qui touche surtout les adolescentes, est généralement accompagnée d'une distorsion de l'image corporelle. ■ Il existe deux formes d'anorexie mentale : la forme restrictive et l'anorexie-boulimie. ■ L'IMC est le marqueur le plus pertinent pour évaluer la sévérité de la dénutrition dans l'anorexie mentale. La principale complication somatique de l'anorexie mentale en dehors de la dénutrition sévère est l'ostéoporose. ■ La boulimie concerne surtout la jeune femme et associe des accès de boulimie et des conduites de contrôle du poids (conduites purgatives, hyperactivité physique). Les conduites purgatives exposent au risque de troubles du rythme cardiaque par hypokaliémie. ■ L'hyperphagie boulimique peut être présente aux différents âges de la vie et se caractérise par des accès de boulimie associés à des troubles psychologiques plus ou moins marqués. Elle expose au risque d'obésité. ■ Le questionnaire SCOFF est un outil de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire. ■

Les pathologies syndromiques du comportement alimentaire sont fréquentes et passent souvent inaperçues à l'exception de l'anorexie mentale. Cependant, une prise en charge précoce adaptée de cette dernière doit être réalisée de façon à en améliorer le pronostic. Ces troubles méritent donc d'être recherchés systématiquement dans les populations à risque ou devant tout élément clinique évocateur.

L'essentiel à retenir Il existe trois types de pathologies syndromiques du comportement alimentaire : l'anorexie mentale, la boulimie et l'hyperphagie boulimique. ■ Ces troubles des conduites alimentaires sont le théâtre symbolique d'enjeux psychoaffectifs masqués et servent de système de défense face à des émotions et/ou une situation environnementale «ingérable». ■ Il existe une dépendance à ces troubles qui échappent à la volonté de la personne, en faisant de véritables addictions. ■

ENTRAÎNEMENT 17 QCM QCM 1 Concernant la boulimie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle est rarement révélée par les personnes qui en souffrent. B Elle est généralement présente chez la femme d'âge moyen (35–45 ans). C Elle constitue un facteur de risque d'hypocalcémie. D Elle est à l'origine de troubles du rythme cardiaque. E Elle est une cause fréquente d'excès pondéral. QCM 2 Concernant l'anorexie mentale, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle débute le plus souvent dans l'enfance. B Elle est un facteur de risque d'ostéoporose. C Elle comporte une aménorrhée. D Elle guérit toujours en moins d'un an. E Elle peut être la conséquence d'une pathologie digestive. QCM 3 Quels sont les signes évocateurs d'anorexie mentale ? A L'hyperactivité physique.

218

B C D E

Le perfectionnisme. Une polyurie. Une non-reconnaissance de la maigreur. La dépression.

QCM 4 Concernant l'hyperphagie boulimique, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elle se caractérise par une tachyphagie. B Elle se caractérise par une hyperphagie prandiale. C Elle se caractérise par des accès de boulimie. D Elle se caractérise par des vomissements. E Elle se caractérise par une hyperactivité physique. QCM 5 Quels sont les signes évocateurs de boulimie ? A Une diarrhée chronique. B Une parotidomégalie. C Des vomissements masqués. D Une obésité abdominale. E Une aménorrhée.

17. Pathologies syndromiques du comportement alimentaire

QCM 6 Concernant les pathologies syndromiques du comportement alimentaire, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A Elles sont au nombre de trois. B Elles sont le plus souvent dues à des anomalies des gènes régulant le comportement alimentaire. C Elles sont faciles à diagnostiquer. D Elles peuvent s'exprimer de différentes façons chez un même individu au cours du temps. E Elles nécessitent une approche globale de la personne. QCM 7 Concernant le questionnaire SCOFF, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ? A C'est un questionnaire permettant de préciser la pathologie en cause lorsqu'on suspecte un trouble grave du comportement alimentaire. B Il est utilisable en pratique médicale usuelle. C C'est un outil simple de dépistage des pathologies syndromiques du comportement alimentaire. D Il comporte quinze items. E Il permet de préciser l'environnement de la personne. QCM 8 Concernant l'anorexie-boulimie, quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) correcte(s) ?

Bibliographie Association Américaine de Psychiatrie. Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux (DSM-V, de l'anglais : Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders). 5e 2013, version, 2013.

A C'est une forme rare d'anorexie mentale. B C'est une anorexie ayant débuté par une boulimie. C C'est une conduite anorexique associée à des accès de boulimie et/ou des conduites purgatives. D C'est une perte de poids induite par des vomissements sans restriction alimentaire. E C'est une anorexie associée à une hyperactivité physique. QCM 9 Dans l'anorexie mentale, quels sont les signes cliniques qui peuvent être présents ? A Un lanugo. B Une tachyphagie. C Une sous-estimation de la corpulence. D Une potomanie. E Une hypothermie. QCM 10 Dans le cadre du suivi d'une patiente atteinte d'une patiente atteinte d'anorexie mentale, quels sont les examens indiqués ? A Hémogramme. B Ionogramme sanguin, créatininémie. C Transthyrétine. D Transaminases. E TSH.

Recommandations de la Haute Autorité de Santé pour la prise en charge de l'anorexie mentale, 2010. Garcia FD, Grigioni S, Chelali S, Meyrignac G, Thibaut F, Dechelotte P. Validation of the French version of SCOFF questionnaire for screening of eating disorders among adults. World J Biol Psychiatry 2010 ; 11 : 888–93.

219

This page intentionally left blank

Corrigé des entraînements

Corrigé des entraînements

Entraînement 1 : QCM

Entraînement 2 : QCM

QCM 1

QCM 1

B, D.

A, E.

QCM 2

QCM 2

B, D.

C, E.

QCM 3

QCM 3

C, D, E.

B, D, E.

QCM 4

QCM 4

A, B, C, D, E.

A, B, C.

QCM 5

QCM 5

A, B, C, D, E.

A, C.

QCM 6

QCM 6

A, B, C, D, E.

A, C, D.

QCM 7

QCM 7

A, B, C, D.

B, C.

QCM 8

QCM 8

B, D, E.

A, B.

QCM 9

QCM 9

B, C.

A, D, E.

QCM 10

QCM 10

D.

A, B.

QCM 11 D, E.

222

Corrigé des entraînements

Entraînement 3 : QCM

QCM 4

QCM 1

B, C.

C, E.

QCM 5

QCM 2

B, D, E.

A, B, C, E.

QCM 6

QCM 3

A, E.

C.

QCM 7

QCM 4

B, D, E.

A.

QCM 8

QCM 5

D.

C, D, E.

QCM 9

QCM 6

C, D, E.

A, B, C.

QCM 10

QCM 7

B, D, E.

B, E.

QCM 8 A, B, C.

Entraînement 5 : QCM QCM 1 A, B, C, D, E.

Entraînement 4 : QCM

QCM 2

QCM 1

A, B, C, D, E.

B.

QCM 3

QCM 2

C, E.

B, C.

QCM 4

QCM 3

A, C, E.

A, C, E. 223

Corrigé des entraînements

QCM 5

QCM 6

A, B, C, E.

D.

QCM 6

QCM 7

B, C, E.

B, D.

QCM 7

QCM 8

C, D, E.

A, D.

QCM 8

QCM 9

B, D, E.

C.

QCM 9

QCM 10

C, E.

B.

QCM 10 B, E.

Entraînement 7 : QCM QCM 1

Entraînement 6 : QCM

A, E.

QCM 1

QCM 2

A, E.

A, B, C D, E.

QCM 2

QCM 3

B.

A.

QCM 3

QCM 4

C, E.

D.

QCM 4

QCM 5

A, D.

C.

QCM 5

QCM 6

B, D.

E.

224

Corrigé des entraînements

Entraînement 8 : QCM

QCM 6

QCM 1

A, C.

C, D.

QCM 7

QCM 2

A, B, D.

B, C, D.

QCM 8

QCM 3

A, D, E.

B, D.

QCM 9

QCM 4

B, D, E.

B, C.

QCM 10

QCM 5

A, C, D, E.

C, D.

QCM 6 C.

Entraînement 10 : QCM QCM 1 A, C, E.

Entraînement 9 : QCM

QCM 2

QCM 1

D.

A, B, C, E.

QCM 3

QCM 2

C.

B, C, E.

QCM 4

QCM 3

A, B, C.

A, B, C, D, E.

QCM 5

QCM 4

D.

A, B, C, D.

QCM 6

QCM 5

C.

D, E. 225

Corrigé des entraînements

QCM 7

QCM 10

A, B, D.

C.

QCM 8 B, E.

Entraînement 12 : QCM QCM 1

Entraînement 11 : QCM

A, B.

QCM 1

QCM 2

D.

C, D.

QCM 2

QCM 3

A, C.

A.

QCM 3

QCM 4

E.

B.

QCM 4

QCM 5

A, C.

B.

QCM 5

QCM 6

A, B, C, D, E.

A, B.

QCM 6

QCM 7

B.

A, C, D.

QCM 7

QCM 8

A.

A, B, D.

QCM 8

QCM 9

A, D.

C, D.

QCM 9

QCM 10

A, B, E.

A, B, D.

226

Corrigé des entraînements

Entraînement 13 : QCM

QCM 2

QCM 1

C.

E.

QCM 3

QCM 2

D.

B.

QCM 4

QCM 3

C, E.

A.

QCM 5

QCM 4

B.

B, C, D, E.

QCM 6

QCM 5

E.

A, B, C, D.

QCM 7

QCM 6

B, C, D.

A, D, E.

QCM 8

QCM 7

B, C, E.

C.

QCM 9

QCM 8

A, D.

B, E.

QCM 10

QCM 9

A, C, E.

A, C, D, E.

QCM 10 A, B, E.

Entraînement 15 : QCM QCM 1 D.

Entraînement 14 : QCM

QCM 2

QCM 1

C.

A, E. 227

Corrigé des entraînements

QCM 3

QCM 4

D.

A, C, D.

QCM 4

QCM 5

A, C, D, E.

A, B, E.

QCM 5

QCM 6

A, B, C, D, E.

D.

QCM 6

QCM 7

A, B.

A, E.

QCM 7

QCM 8

A, D.

E.

QCM 8

QCM 9

C.

A, D.

QCM 9 B, C, D.

QCM 10

Entraînement 17 : QCM QCM 1 A, D, E.

A, D.

QCM 2

Entraînement 16 : QCM

B, C.

QCM 1

QCM 3

B, C.

A, B, D.

QCM 2

QCM 4

E.

C.

QCM 3

QCM 5

B, C, E.

B, C.

228

Corrigé des entraînements

QCM 6

QCM 9

A, D, E.

A, D, E.

QCM 7

QCM 10

B, C.

A, B, D.

QCM 8 C.

229

This page intentionally left blank

Index

A Absorptiométrie bi-énergétique, 127 Accès de boulimie, 153 Acétyl-CoA, 49, 53 – synthèse, 49 Acide(s) – alpha-linolénique, 10, 32, 40 – aminés – – conditionnellement essentiels, 13 – – dégradation, 70 – – désamination, 49, 70 – – essentiels, 12, 68 – – indice chimique, 12 – – non essentiels, 68 – – synthèse, 73 – arachidonique, 10 – biliaires, 58 – docosahexaénoïque, 10, 30, 40, 208 – eicosapentaénoïque, 10, 30, 208 – folique, 21 – gras – – à très longue chaîne, 10 – – estérifiés, 53 – – monoinsaturés, 9 – – non estérifiés, 111, 114 – – oméga 3, 40, 208 – – polyinsaturés, 9 – – saturés, 9, 40 – lactique, 88 – linoléique, 4, 10, 32 – palmitique, 11 Actimétrie, 105 Activité physique, 82, 88, 97, 102, 104, 183, 207 Adipokines, 192 Adiponectine, 192 Adiposité, 136 Agression, 11, 89, 118 Alanine, 73 Albumine, 9, 12, 111, 118, 121, 139, 194, 214 Allaitement, 13, 100, 162 Amidon, 8

Ammoniac, 49 Anorexie, 154, 164 – mentale, 130 – – diagnostic, 212 Anthropométrie, 128, 134 Antidiabétiques oraux, 197 Apolipoprotéines, 59, 114, 207 Appétit, 147 Apport énergétique total (AET), 24 Apports nutritionnels conseillés (ANC), 5 Arginine, 73 Asparagine, 73 Aspartate, 70–73 Athérome, 62 Athérosclérose, 202 ATP, 46, 51, 52, 96 B Besoin(s) – énergétiques, 7, 82 – hydriques, 7 – nutritionnel – – moyen (BNM), 4 – – net, 4 Bilan azoté, 74, 119 Biodisponibilité des micronutriments, 16 Boissons, 37 Boulimie, 153 – diagnostic, 215 C Cachexie, 123, 162 Calcium, 40 Calorimétrie indirecte, 103 Carence – d’apports, 130, 164 – en micronutriments, 17 Carnet alimentaire, 141 Catécholamines, 76, 89 Cellulose, 9 Cétogenèse, 50 Cétose, 11

231

Index Chaîne respiratoire, 51 Chaleur, 46 Cholestérol, 40, 58, 63, 181, 202 Cholestyramine, 207 Chrome, 14 Chylomicrons, 59, 204 Circonférence musculaire brachiale, 129 Clamp euglycémique hyperinsulinémique, 87 Cobalt, 14 Coma hyperosmolaire, 90 Compléments nutritionnels oraux, 168 Comportement alimentaire, 146 Composition corporelle, 122, 126 Compulsion, 153 Corps cétoniques, 50 Cortisol, 89, 111, 122, 156 Croissance staturo-pondérale, 134 Cuivre, 14 Cycle – de Cori, 50, 112, 120 – de Krebs, 49 – de l’urée, 71 Cystéine, 73 Cytokines, 76, 89, 119, 121, 164 D Décarboxylation, 49 Densitométrie, 126 Dénutrition, 130, 138, 162, 166, 213 Dépense énergétique – de repos, 97, 102, 106 – liée à l’activité physique, 97, 106 – totale, 97, 107 Désamination des acides aminés, 49, 70 DHA, 10, 30, 40 DIAAS, 12 Diabète – de type 1, 11, 86, 92, 111 – de type 2, 11, 92, 111, 130, 180 – – complications, 192 – – dépistage, 189 – – diagnostic, 188 – – physiopathologie, 190 – – prise en charge, 195 – MODY, 86, 191 – pré-diabète, 188, 193 Digestibilité, 12 DXA, 127 Dysbêtalipoprotéinémie, 206 Dyslipidémie, 202 E Éducation thérapeutique, 182, 198 Énergie, 46, 84, 96 EPA, 10, 30, 40 232

État – nourri, 77, 85 – postabsorptif, 77, 83, 110, 112 Exploration d’une anomalie lipidique, 202 Extraction splanchnique, 73 Ézétimibe, 207 F Facteurs de risque cardiovasculaire, 11, 180, 202 Faim, 147 Fer, 14, 23 Fibrates, 208 Fibres, 9, 40 Fluor, 14 Folates, 5, 22 Force musculaire, 140 Friedewald (formule de –), 202 Fructose, 9 G Galactose, 9 Ghréline, 149 GIP, 86 Glinides, 196 GLP-1, 86, 150, 184, 197 Glucagon, 76, 85, 89, 122 Glucides – ANC, 7 – fermentescibles, 9 – métabolisme, 50, 82 Glucokinase, 85, 113 Glucose, 9 – métabolisme, 82, 110 – production endogène, 83, 112, 120 GLUT, 47, 82, 85, 86, 88, 91, 112 Glutamate, 70, 73 Glutamine, 70, 73 Glycémie postprandiale, 87 Glycérol, 53, 111 Glycine, 71–73 Glycogène, 48, 84, 88 – synthèse, 52, 113 Glycogénolyse, 83, 84, 120 Glycolyse, 48, 85, 88 Glycosurie, 90 Grignotage, 153 Grossesse, 13, 90, 100, 162, 196, 197, 203 H Harris et Benedict (formules de –), 106 Hauteur talon-genou, 138 HDL, 62, 114, 202 Hémoglobine glyquée (HbA1c), 92, 188, 198 Hexokinase, 113

Index Histidine, 71, 73 Hormone(s) – de croissance, 76, 89 – thyroïdiennes, 76, 122 Hydrogène, 48 ß-hydroxybutyrate, 50 Hypercholestérolémie, 204 Hyperchylomicronémie, 206 Hyperglycémie, 90, 91, 111, 122 Hyperlipidémies mixtes, 206 Hypermétabolisme, 119, 130, 164 Hyperphagie – boulimique, 217 – prandiale, 153 Hypertriglycéridémie, 120, 205 Hypoalbuminémie, 118 Hypoalphalipoprotéinémies, 206 Hypoglycémie, 89, 196 Hypo-HDLémie, 208 Hypophagie, 154 I IDL, 59, 204 IGF-1, 214 Impédancemétrie bioélectrique, 128 Incrétines, 86, 197 Index glycémique, 7, 82 Indice – chimique, 12 – de masse corporelle, 130, 136, 138, 164, 176 – Disco, 12 Inflammation, 119 Ingesta, 141, 149, 164 Inhibiteurs de la DPP4, 197 Insuline, 47, 75, 85, 113, 149, 197 Insulinorésistance, 87, 111, 121, 190, 195, 204 Intolérance au glucose, 87, 188 Iode, 14 Isoleucine, 73 J Jeûne, 50, 77, 112 L Lactate, 50, 120 Lactose, 8 LDL, 62, 202 Leptine, 149, 178 Leucine, 73 Lipase – ATGL, 111 – carboxyl ester lipase, 58 – hépatique, 62 – hormono-sensible, 111 – monoglycéride lipase, 111

– pancréatique, 58 – phospholipase A2, 58 Lipides – absorption, 58 – ANC, 9 – digestion, 58 – matières grasses cachées, 38 – métabolisme, 58, 111, 114 Lipogenèse de novo, 53, 112 Lipolyse, 111, 120 Lipoprotéine lipase, 59, 114 Lipoprotéines, 59 Lysine, 12, 13, 35, 72, 73, 78, 111 M Macronutriments (ANC), 7 Maigreur constitutionnelle, 139, 166 Malabsorption, 10, 164 Malnutrition, 162 Malonyl-CoA, 53 Manganèse, 14 Masse – calcique osseuse, 126 – cellulaire, 126 – grasse, 126 – maigre, 118, 126 – non grasse, 126 Matières grasses cachées, 38 Métabolisme – glucidique, 82, 110 – lipidique, 58, 111, 114 – protéique, 68, 115 Metformine, 196 Méthionine, 12, 13, 22, 36, 72, 73 Microbiote, 178 Micronutriments (ANC), 13 Mini Nutritional Assessment, 165 Molybdène, 14 Muscle (action de l’insuline), 86, 114 N Néoglucogenèse, 50, 83, 84, 89, 111, 112, 120, 122 Nutriments – essentiels, 4 O Obésité, 11, 130, 138, 176 – syndromique, 179 Oligoéléments, 41 Oxydation phosphorylante, 51 P Pancréas – endocrine, 92, 121 – exocrine, 58 Pathologies syndromiques du comportement alimentaire, 212 233

Index PDCAAS, 12 Peptide YY, 184 Peptides, 12, 68 Périmètre – brachial, 129 – crânien, 134 Perte de poids, 137, 196 Phase – postabsorptive, 110 – postprandiale, 110, 112, 146 – prandiale, 146 Phénylalanine, 13, 71–73 Phospholipides membranaires, 10 Plis cutanés, 128, 134 Poids (mesure), 134, 137 Posture éducative, 198 Préalbumine, 139, 214 Pré-diabète, 188, 193 Prises extraprandiales, 153 Profil lipidique, 203 Proline, 73 Protéines, 39 – ANC, 11 – dégradation, 71 – indice chimique, 12 – métabolisme, 68, 115 – synthèse, 68, 70 Protéolyse, 68, 71, 111 – musculaire, 119 Protides (ANC), 11 Pyruvate, 50 Q Qualité nutritionnelle, 12 Questionnaire SCOFF, 217 R Rapport acides gras saturés/acides gras insaturés, 10 Rassasiement, 147 RBP (Retinol Binding Protein), 22, 121 Réaction de Maillard, 12 Rebond d’adiposité, 136 Récepteurs scavengers des macrophages, 62 Remnants de chylomicrons, 61, 114 Réserves, 48, 52, 113 Restriction – alimentaire, 100, 212, 217 – cognitive, 152 Retard de croissance intra-utérin, 134 S Sarcopénie, 128, 162, 164, 166 Satiété, 147 SCOFF (questionnaire), 217

234

Score – DIAAS, 12 – PDCAAS, 12 Sel, 38 Sélénium, 14 Sels biliaires, 58 Sérine, 73 SGLT2, 90 Siri (équation de –), 126 Statines, 207 Stéatose hépatique, 181 Stockage, 52, 113 Stress, 118 Substrats énergétiques, 110 Sulfamides hypoglycémiants, 196 Surpoids, 136 Syndrome – d’apnées du sommeil, 180 – de renutrition, 171 – inflammatoire, 118 – lipoatrophique, 192 – métabolique, 180, 192, 193 – polyuro-polydipsique, 90 T Tachyphagie, 150, 153 Taille, 134, 137 Thermogenèse – d’adaptation, 97 – d’alimentation, 98, 102 – de thermorégulation, 98 – postprandiale, 98 Thréonine, 73 Tissu adipeux – action de l’insuline, 86, 114 – adipokines, 192 – brun, 51 – leptine, 149, 178 – lipolyse, 111 – péri-vasculaire, 126 – sous-cutané, 126 Tomodensitométrie, 128 Tour de taille, 129 Toxicité (micronutriments), 17 Transporteurs de glucose, 47, 82, 85, 86, 88, 90, 91, 112 Transthyrétine, 22, 111, 119, 121, 139, 213, 214 Triglycérides, 48, 111, 114, 202 – à chaîne moyenne, 58 – synthèse, 53 Troubles du comportement alimentaire, 152, 212 Tryptophane, 12, 72, 73, 78 Tyrosine, 13, 71, 73

Index U Urée, 70 Utilisation protéique nette, 12 V Valine, 73 Vitamine A, 13, 22 Vitamine B1, 13, 19, 171 Vitamine B2, 13, 21, 41 Vitamine B3, 13 Vitamine B5, 13, 41 Vitamine B6, 13, 21

Vitamine B8, 13 Vitamine B9, 5, 13, 21, 41 Vitamine B12, 13, 21, 41 Vitamine C, 18, 41 Vitamine D, 13, 23 Vitamine E, 13, 41 Vitamine K, 13, 41 VLDL, 59, 203 Z Zinc, 14

235

473851 – I – (3) – silk 115 – SPI Elsevier Masson SAS 62, rue Camille-Desmoulins 92442 Issy-les-Moulineaux Cedex Dépôt légal : février 2014 Imprimé en Italie par Printer Trento