2. A QUOI SERVENT LES NUTRIMENTS ?

Pour faire face aux dépenses engendrées par son métabolisme de base et sa thermorégulation, pour pouvoir se développer, pour permettre les interactions entre tous les systèmes qui le constituent, l’organisme a besoin d’énergie ; c’est dans les nutriments qu’il la puise. Les nutriments, comme tout ce que nous mangeons, proviennent d’organismes qui ont été vivants (la composition de la viande ou du poisson est celle d’un muscle). Ce sont des éléments constitutifs de base issus des aliments, que l’organisme reprend pour reconstituer du muscle neuf (les organismes vivants que sont les plantes en contiennent également ; une partie est utilisable pour reconstruire de nouveaux tissus humains). La vie est donc entretenue et développée par des échanges permanents de nourriture fondés sur la capacité qu’a le vivant à utiliser les nutriments présents dans les aliments pour les transformer à son propre profit. Les deux rôles fondamentaux de l’alimentation pour l’organisme sont donc, d’une part de lui fournir l’énergie dont il a besoin, d’autre part de participer à toutes ses fonctions biologiques.
 
Les nutriments sont généralement classés en fonction de leurs propriétés et de leur structure chimique. Ils sont distingués en deux catégories :

les macronutriments (glucides, protides, lipides) pour lesquels la teneur nécessaire se mesure en grammes,
les micronutriments (vitamines et minéraux), pour lesquels la teneur nécessaire se mesure en milli ou microgrammes.
L’eau, composant commun à tous les aliments, n’est pas considérée comme un nutriment. Chaque nutriment assure une fonction spécifique qui le rend indispensable à l’équilibre énergétique.

Les glucides

Les glucides (du latin glucis, doux) sont présents dès l’allaitement maternel, sous forme de lactose. Par la suite, ils proviennent essentiellement des amidons des céréales. Ils ont constitué l’aliment de base des pays développés jusqu’au début du XXe siècle et continuent à être l’aliment le plus utilisé sur la planète (le riz et le maïs sont les aliments essentiels d’une grande partie de la population mondiale). Une fois digérés, ils passent dans la circulation sanguine qui va vers le foie, essentiellement sous forme de glucose, mais aussi de fructose (provenant des fruits) et de galactose (provenant du lait).

Evolution de la consommation des divers aliments en France

Pain : cette consommation est le tiers de ce qu’elle était au début du siècle et la moitié de ce qu’elle était il y a 50 ans. 
Pommes de terre : cette consommation est variable selon les catégories socioprofessionnelles et les régions. Elle a diminué de plus de la moitié entre 1925 et 1985 et remonte ces dernières années du fait de l’utilisation des pommes de terre dans les produits préparés mis sur le marché par l’industrie alimentaire.
Légumes secs : ils ont longtemps joué un rôle important dans l’alimentation des milieux sociaux les plus défavorisés. Aujourd’hui, leur consommation a chuté.
Fruits et légumes : depuis les 30 dernières années, cette consommation a augmenté.
Sucre : cette consommation a beaucoup augmenté depuis la seconde moitié du XIXe siècle et a aujourd’hui tendance à diminuer. La consommation moyenne par personne et par jour est de 18 morceaux de 5 g. Elle est à rattacher à une importante utilisation industrielle, même si l’on constate une diminution du sucre « naturel ».
Œufs : cette consommation a également augmenté du fait de l’utilisation industrielle (environ 16 kg/personne/an).
Viandes et poissons : l’augmentation de la consommation de viande est l’une des caractéristiques majeures de l’évolution de l’alimentation des pays industrialisés au cours des dernières décennies. Elle n’est plus un luxe. La consommation de poisson frais augmente lentement mais les préparations industrielles sont très employées.
Lait et produits laitiers : la consommation de lait a remonté depuis 1974 avec l’utilisation des préparations industrielles. Celle du fromage a beaucoup et rapidement augmenté, celle des yaourts a été multipliée par 10 entre 1960 et 1987, celle du beurre, après avoir progressivement augmenté, s’est stabilisée.
Source : « La diversité des consommations d’aliments », Serge Hercberg, La nutrition humaine, in Dossiers documentaires INSERM-Nathan, 1996, 7-21

Leur apport énergétique n’est pas réalisé à partir de fortes réserves (si ce n’est par le glycogène du foie) mais par un système de régulation assurant une adaptation permanente de cet apport et permettant de satisfaire à la diversité des besoins de l’organisme. Ainsi, cet apport est constant pour certains groupes cellulaires comme le cerveau qui en a besoin en permanence sous la forme de glucose, et très variable dans d’autres secteurs. Ils sont communément répartis en deux catégories, les sucres à digestion lente et les sucres à digestion rapide, typologie qu’il convient cependant de nuancer en fonction, par exemple, des modes de cuisson et de la température d’ingestion de l’aliment.

L’index de Jenkins et Debry (ou « index glycémique ») d’un aliment glucidique est évalué grâce à la courbe représentant l’évolution de la glycémie induite par l’ingestion de 50 g de celui-ci, au cours du temps. La référence de cet index est la courbe traduisant l’hyperglycémie induite par la consommation de glucose. L’index est finalement calculé en faisant le rapport entre deux surfaces délimitées par la courbe d’évolution de la glycémie.

[Surface délimitée par courbe glucide testé / Surface délimitée par courbe glucide de référence] x 100
 
En conséquence, les sucres dits à « index glycémique élevé », c’est-à-dire induisant un profil d’évolution de la glycémie proche de celui du glucose, provoquent une forte augmentation de la glycémie peu après leur ingestion et sont qualifiés de rapides (libérant en une dizaine de minutes le glucose utilisable). Il s’agit essentiellement des sucres simples (saccharose, bonbons, chocolat, pâtisseries, sodas, sirops, miel…). Là encore, il est essentiel de comprendre que, lorsqu’ils ne sont pas ingérés isolément mais lors d’un repas comportant notamment des sucres « lents », la vitesse de digestion de ces sucres est considérablement ralentie. Il n’est donc pas absolument interdit, voire recommandé, de consommer des sucres « rapides », à condition de les associer à d’autres aliments. Les sucres dits à « index glycémique bas », en revanche, libèrent du glucose pendant deux à trois heures (sucres lents) sans entraîner de réaction insulinique brutale. On les trouve essentiellement dans les produits céréaliers (farine, pain, pâtes…) et dans les pommes de terre. Soulignons cependant que la purée ou le pain frais sortant du four sont digérés rapidement. La fonction des sucres lents est d’alimenter (à raison d’environ 150 g/jour) tous les organes dits « glucodépendants », c’est-à-dire qui en ont besoin en permanence comme le cerveau et les globules rouges par exemple. Le phénomène d’hypoglycémie est précisément lié à une rupture momentanée en glucose de l’alimentation du cerveau, ce qui explique la nécessité de faire absolument trois repas dans la journée

Le problème actuel de l’alimentation des pays industrialisés réside dans une mauvaise répartition de la quantité de sucres dits rapides par rapport à celle des sucres dits lents. Bien que les besoins énergétiques du corps soient globalement satisfaits, la consommation de sucres rapides s'avère en effet deux fois trop importante. La consommation de sucres lents devrait quant à elle, être multipliée par deux.

Enfin, les fibres alimentaires (contenant des glucides non digérés, par exemple : cellulose, pectine, lignine…), c’est-à-dire les aliments à texture fibreuse qui ne sont pas ou peu attaqués par les sécrétions du tube digestif, ont un rôle essentiellement mécanique. Leur pouvoir hydrophile, qui leur permet de fixer 2 à 10 fois leur volume d’eau, agit sur le transit, le volume et la consistance des selles. Leur consommation est donc recommandée, surtout sous forme de pain complet ou de pain de son, pour lutter contre la constipation.

 
Les protéines

Les protéines constituent la base de toute cellule vivante. Elles contiennent du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène, de l’azote, parfois du soufre, éventuellement, dans certains cas très particuliers, du phosphore. Elles sont constituées par des combinaisons ou des duplications d’acides aminés, ceux-ci étant des nutriments provenant des protéines animales ou végétales.

Ce sont leurs structures physiques qui leur confèrent les trois fonctions nécessaires à la vie que sont la croissance, la nutrition et la reproduction. Leur fonctionnement est conditionné par leurs formes, elles-mêmes dépendantes de leur composition en acides aminés. La place respective de chaque acide aminé détermine la forme et la fonction particulière de chaque protéine. Ainsi, on peut dire que, de même qu’avec un certain volume de briques différentes, il est possible de construire des édifices aux fonctions spécifiques, de même avec ses 21 acides aminés, l’organisme humain a les capacités de se construire et de se modifier en permanence. Les protéines sont donc les macromolécules qui portent le plus de fonctions et qui servent d’unités de construction des structures cellulaires. Elles constituent les enzymes qui, à partir des nutriments, catalysent toutes les réactions chimiques cellulaires, dont la digestion, l’absorption et la reconstruction des tissus vivants. Elles contrôlent l’expression des gènes qui, eux-mêmes, contrôlent leur structure et donc leur fonction. Elles sont abondamment stockées par l’organisme, où elles sont recyclées.

Huit des acides aminés (l’isoleucine, la leucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, le tryptophane et la valine) sont indispensables du fait que l’organisme ne peut en assurer la synthèse ou n’en fabrique pas en quantité suffisante. Ils sont dits « acides aminés essentiels ». C’est pourquoi ils doivent nécessairement être trouvés dans l’alimentation, au risque de perturber l’utilisation des autres acides aminés. Or, si tous les acides aminés indispensables sont toujours apportés simultanément par les protéines d’origine animale (contenues dans les viandes, les poissons, les oeufs et les laitages), ce n’est pas le cas pour les protéines d’origine végétale (contenues dans les fruits et les légumes) qui ne contiennent pas tous ces acides en même temps (le ou les acides aminés manquant(s) étant alors appelés « facteur(s) limitant(s) »). En effet, les protéines animales ayant une composition proche de celle des tissus humains, elles ont une valeur biologique plus élevée que les protéines d’origine végétale. C’est pourquoi les régimes de type végétalien risquent d’entraîner des carences (comme, par exemple la carence en vitamine D qui rend 40 % des enfants végétaliens stricts rachitiques), de même que les régimes trop restreints (régimes amaigrissants abusifs, régimes des insuffisants rénaux).

 
Les lipides, ou corps gras

  
Les lipides, ou corps gras, représentent la partie grasse des aliments. Ils ont une fonction de combustibles (car ils ne se dissolvent pas dans l’eau, i.e. non liposolubles) et augmentent la saveur des aliments. Ils sont constitués par les graisses fabriquées par l’Homme (le beurre, l’huile), mais aussi par celles contenues dans les aliments dont la teneur principale en nutriments n’est pas lipidique (par exemple, en moyenne la viande de boeuf apporte 10 à 20 % de corps gras – le beefsteak n’en contient que 2 % – et le jaune d’oeuf 30 %). Leur fonction de réservoir d’énergie est fondamentale
.
Il est important de comprendre que l’apport lipidique est indispensable à l’équilibre nutritionnel. En effet, ce sont les graisses qui forment les membranes de toutes les cellules, y compris des neurones. Toutes les cellules sont en effet limitées et définies par un film d’huile, double feuillet de lipides qui constitue la membrane biologique et en caractérise les spécificités morphologiques, biochimiques, physiologiques et fonctionnelles. « Cet apport lipidique est donc indispensable au fonctionnement des membranes cellulaires du cerveau. En outre, une carence en acides gras peut gravement altérer les performances d’apprentissage », explique Jean-Marie Bourre. Les acides gras sont les constituants majeurs des lipides. Ce sont des molécules possédant une longue chaîne hydrocarbonée, saturée ou non saturée. Ils sont classés en trois catégories ; les acides gras saturés, monoinsaturés, polyinsaturés. Le degré d’insaturation correspond au nombre de doubles liaisons chimiques que comporte la chaîne. Ainsi, la chaîne de liaisons chimiques des acides gras peut être soit entièrement « saturée » (chaque atome de carbone, à l’intérieur de la chaîne, est lié à deux atomes d’hydrogène), soit « monoinsaturée » lorsqu’elle ne présente qu’une seule zone d’insaturation (un atome de carbone, à l’intérieur de la chaîne, n’est lié qu’à un seul atome d’hydrogène), soit « polyinsaturée » lorsqu’elle présente plusieurs zones d’insaturation (deux ou plusieurs atomes de carbone, à l’intérieur de la chaîne, ne sont liés qu’à un seul atome d’hydrogène). Sans que l’on connaisse précisément les mécanismes d’action des acides gras polyinsaturés, on sait qu’ils interviennent directement sur la composition de la membrane cellulaire. C’est pourquoi, plus les acides gras sont insaturés, plus ils sont recommandés.
L'acide palmitique : un acide gras saturé Ainsi, les graisses riches en acides gras saturés (beurre, saindoux, huiles de palme et de copra) sont athérogènes car elles provoquent des dépôts de cholestérol dans les artères, alors que les huiles végétales (soja, noix, colza, germes de blé, maïs, tournesol), qui sont polyinsaturées, apportent 70 % des acides gras « essentiels » (dont l’organisme a absolument besoin mais dont il ne peut faire la synthèse), et ne doivent surtout pas être éliminées de l’alimentation.

Les vitamines

Les vitamines, comme leur nom l’indique (du latin vita, vie et amine), sont indispensables à la vie mais ne sont pas synthétisées par l’organisme. Elles doivent donc nécessairement entrer dans la composition de notre alimentation, ce qui est le cas lorsque celle-ci est équilibrée. Or, depuis quelques décennies, dans les pays industrialisés, les aliments étant de plus en plus purifiés et le niveau calorique moyen d’alimentation de plus en plus bas, les apports nécessaires ne sont pas toujours assurés. Les phénomènes de carence entraînant des pathologies graves liées à de véritables avitaminoses sont nombreux au cours de notre histoire : épidémie de scorbut (carence en vitamine C) dans l’Antiquité romaine, de béribéri (carence en vitamine B1) en Chine au XIXe siècle… Aujourd’hui, dans les pays développés, ces phénomènes ont été relayés par des déficiences à l’origine d’un ralentissement des fonctions biologiques, également préoccupantes.

Vitamine A-Rétinol : Excès = malformations foetales  
Vitamine D-Calciférol : Excès = troubles rénaux avec hypercalcémie  
Vitamine E-Tocophérol : Pas d’effets connus chez l’Homme 
Vitamine K-Phylloquinone : Carence = tendance hémorragique du nouveau-né si déficience chez la mère 
Autres vitamines-Acides gras - Liposolubles polyinsaturés : Carence = indispensables à la régulation de la coagulation sanguine et à l’agrégati-on plaquettaire, ainsi qu’au développement ou au maintien des structures nerveuses cérébrales
Vitamine B1-Thiamine : Carence = béribéri
Vitamine B2-Riboflavine : Carence = lésions cutanées et muqueuses, parfois cornéennes légères (accentué par un  alcoolisme chronique).
Vitamine PP (ou B3)-Acide nicotinique : Carence = pellagre, black tongue
Vitamine B5-Acide pantothénique : Carence = signes cutanés, digestifs, nerveux
Vitamine B6-Pyridoxine  : Carence = dermites, dépression, anémies, anomalies immunitaires. Sous certains types de contraception, on peut observer des hypovitaminoses.
Vitamine B8-Biotine : Carence = lésions cutanées, chute des poils, troubles psychiatriques, digestif 
Vitamine B9-Acide folique : Carence = anorexie, dépression, anémie à grandes cellules. Spina bifida du nouv-eau-né (non fermeture du tube neural)
Vitamine B12-Cobalamine : Carence = anémie mégaloblastique de Biermer avec signes neurologiques et cuta-nés variés
Vitamine C-Acide ascorbique : Carence =scorbut. Chez l’enfant, déformations thoraciques (maladie de Barlow)
Ce sont les maladies d’origine alimentaire de l’Homme et des animaux qui ont entraîné la découverte des vitamines. Petites molécules renfermées dans les aliments, elles ont une action de facteurs de croissance mais ne sont nécessaires qu’en très petite quantité. Elles sont classées en deux groupes chimiques : celles solubles dans l’eau (B et C), celles solubles dans les lipides (A, D, E, K et acides gras essentiels). Cette distinction est fondamentale ; elle signifie :

d’une part qu’il est inutile d’ingérer des vitamines hydrosolubles en trop grande quantité car elles sont immédiatement éliminées, n’ont plus d’action et ne sont donc à l'origine d'aucune pathologie liée aux excès.

d’autre part, que les vitamines liposolubles, en revanche, sont stockées par l’organisme et comportent un risque toxique. Autrement dit, il est essentiel que nos besoins vitaminiques soient satisfaits au travers d’une alimentation naturelle et variée et non au travers de « cocktails » de supplémentations administrés sans contrôle médical et dont les apports massifs ne respectent pas toujours la proportion des besoins.
Les vitamines ayant des fonctions interdépendantes dans des réactions le plus souvent couplées, elles doivent être équilibrées entre elles. Leur niveau général d’apport est estimé en apports nutritionnels conseillés (ANC) qui, en France, sont des valeurs choisies par un groupe d’experts qui ont tenu compte à la fois des données scientifiques en matière de besoins nutritionnels et des motivations et habitudes alimentaires des groupes de population concernés (sexe, âge, conditions de vie, activités…). En fait, dans la mesure où les ANC correspondent aux valeurs moyennes nécessaires pour couvrir 90 % des besoins de la population, leur fonction se situe essentiellement sur un plan de santé publique et du dépistage d’éventuelles carences ou déficiences au sein de certains groupes.

 
Les minéraux et les oligoéléments

Comme les vitamines, les sels minéraux et les oligoéléments sont des nutriments sans valeur calorique, mais nécessaires en très petites quantités (voire, pour les oligoéléments, en quantités infinitésimales) aux échanges de la vie cellulaire. Leurs mécanismes d’action, complexes et intriqués, ne sont pas tous élucidés.

Les sels minéraux sont constitués par : le sodium, très répandu dans la nature sous forme de chlorure (eau de mer) ou de nitrate (gisements) et dont le rôle essentiel est d’équilibrer le stock hydrique ; le potassium, présent en forte proportion dans les légumes, les fruits, les viandes et les poissons, et toujours apporté par l’alimentation (même lorsqu’elle est insuffisante et déséquilibrée) ; le calcium, présent surtout dans les produits laitiers, et dont la carence peut entraîner la fragilisation des os ; le phosphore, contenu dans tous les aliments (surtout les fruits oléagineux, les fromages, les jaunes d'oeufs, le soja, les viandes et les poissons), et qui, en liaison avec l’activité du calcium (avec lequel il constitue la trame minérale de l’os), intervient essentiellement dans le métabolisme des glucides et des lipides ; le magnésium, dont l’homme moderne semble carencé car on ne le trouve que dans des aliments qui ne sont pas consommés en grande quantité (cacao, légumineuses, fruits secs et oléagineux, céréales), prend part à la régulation du tonus neurovégétatif (son excès engendrerait une dépression du système nerveux central).

Les oligoéléments sont une classe de nutriments présents dans l’organisme à l’état de traces (leur teneur est inférieure à 7 g pour un homme adulte de 70 kg). Leur rôle fondamental dans l’équilibre nutritionnel est aujourd’hui établi. Leur absence comme leur excès peuvent être responsables de désordres importants. Actuellement, le fer, l’iode, le zinc, le cuivre, le fluor, le sélénium sont considérés comme des oligoéléments essentiels à risque de carence chez l’Homme. Ce risque n’est pas prouvé pour le manganèse, le silicium et le cobalt (qui participe à la constitution de la vitamine B12). Là encore, la réduction des apports énergétiques observée au cours des dernières décennies dans les pays industrialisés en réponse à la réduction des dépenses énergétiques, ainsi que la modification structurelle de la ration alimentaire (dans laquelle le pourcentage d’aliments contenant des sucres simples sans apports en micronutriments est de plus en plus élevé), ont beaucoup contribué à réduire la quantité d’oligoéléments par unité d’énergie. Nous sommes donc passés aujourd’hui du concept de carences, telles qu’on les rencontre encore dans les pays en voie de développement, à celui de déficiences, telles qu’on peut les observer dans les pays industrialisés. Les effets de ces déficiences sont liés au fait que les oligoéléments ont des fonctions métaboliques majeures et multiples. Mais on sait également que tous les oligoéléments peuvent provoquer des désordres graves lorsqu’ils sont apportés en trop grande quantité. Ces phénomènes constituent un nouveau champ d’investigation de la recherche en nutrition.