Protéines

« Et les protéines ? »,  « Combien de grammes de protéines par jour devrais-je consommer ? », « Je devrais consommer plus de protéines ! », « Où pourrais-je trouver des protéines ? » ….

prenons un peu de temps pour discuter de ce que sont les protéines, et du rôle qu’elles jouent dans le corps humain, en fait, tout corps biologique.

  • Les acides aminés

Les protéines sont désignées en tant que molécules « actives » au sein de l’organisme, du fait des nombreuses fonctions qu’elles fournissent :

  • Fonctions structurelles
  • Fonctions d’information
  • Fonction de signalement
  • Fonction de transport
  • Fonction de défense
  • Fonction catalytique, etc…

Les protéines sont faites à partir de condensés d’acides aminés, et il existe actuellement 20 acides aminés (22 pour être précis si l’on prends en compte la sélénocystéine et la pyrrolysine, mais ces deux dépendent cependant d’un codon spécifique – une séquence de trois nucléotides) :

  • Alanine
  • Arginine
  • Asparagine
  • Acide Aspartique
  • Cystéine
  • Acide Glutamique
  • Glutamine
  • Glycine
  • Histidine
  • Isoleucine
  • Leucine
  • Lysine
  • Ornithine
  • Phénylalanine
  • Proline
  • Sélénocystéine
  • Sérine
  • Taurine
  • Thréonine
  • Tryptophane
  • Tyrosine
  • Valine

Quand les chaînes d’acides aminés ont une masse inférieure à 10 000 daltons, ils sont alors considérés comme des « peptides« , par exemple, le glucagon et l’insuline sont deux peptides.

Il existe également des acides aminés considérés comme « libres », parce qu’ils ne se trouvent intégrés dans aucune protéine existante, citons par exemple l’Ornithine et la Citrulline qui sont deux acides aminés libres.

Le rôle principal des acides aminés est la synthèse protéique, mais ils peuvent aussi fournir de l’énergie et participer à la néoglucogénese. Actuellement, 9 acides aminés doivent absolument êtres fournis de manière exogène (par le biais de la diète pour avoir une balance azotée équilibrée, et assurer une croissance optimale (spécialement chez les enfants)). Ces neufs acides aminés sont considérés comme « essentiels » :

  • Histidine
  • Isoleucine
  • Leucine
  • Lysine
  • Méthionine (Lui-même dépendant de la cystéine)
  • Phénylalanine (Lui-même dépendant de la Tyrosine))
  • Thréonine
  • Tryptophane
  • Valine

Pour tous les autres acides aminés, la synthèse est possible depuis le glucose, par le biais du pyruvate (un métabolite que l’on retrouve dans plusieurs chemins métaboliques), l’oxaloacetate ou encore l’alpha-ketoglutarate (Veuillez noter qu’il est impossible de synthétiser un acide aminé depuis des acides gras.)

La Balance azotée, les besoins en protéines et les acides aminé essentiels

La balance azotée correspond simplement aux apport d’azotes par rapport aux pertes d’azote. 90% de ces pertes se produisent par les urines (Dont 80% en tant qu’urée) et un peu plus de 10% par le biais des selles. Enfin certaines pertes ont lieu au travers de la transpiration, la desquamation (qui correspond à la perte de tissus) ou encore certaines croissances (cheveux, ongles).

La balance azotée représente l’évolution de la masse protéique, si l’on suppose que cette dernière ne change peu (acides aminés libres et urées), durant une période de référence pour une mesure (allant de 3 à 5 jours). Le résultat de cette mesure peut être : soit neutre, positif (croissance), ou négatif (si les pertes sont supérieures aux apports)

La balance azotée neutre est conservée si un apport d’une protéine à forte valeur biologique (allant de550 à 650 mg par kilo ) est assuré. Il faut noter que ce sont les blancs d’oeufs qui sont utilisés en tant que référence pour le calcul de cette valeur

0,8 grammes d’une protéine à forte valeur biologique (viande, laitages, poissons, oeufs) par kilo de poids de corps par jour devrait théoriquement permettre à tout le monde de se conformer au standard fixés par l’OMS.

Les acides aminés essentiels and les proportions

Le tableau suivant présente les proportions protéiques par acide aminé essentiel:

  • Histidine : 16 %
  • Isoleucine : 13 %o
  • Leucine : 19 %o
  • Lysine : 16 %o
  • Méthionine (+ cystéine) : 17 %o
  • Pheénylalanine (+ tyrosine) : 19 %o
  • Threonine : 9 %o
  • Tryptophane : 6 %o
  • Valine 13 %o

Bien que l’on sait que la plupart d’entre nous consomment bien plus de 100 grammes de protéines par jour, il est aisé de penser que ces apports sont respectés – mais en réalité, il est possible d’être en carence de certains acides aminés, en cause la qualité même de la protéine consommé, et dans certaines conditions un manque.

Valeur biologique des protéines

La valeur biologique d’une protéine définit simplement sa digestibilité ainsi que l’aminogramme (profile des acides aminés). Ce sont ces besoins qui ont conduit à la création d’une notion de « facteur limitant » (définit par l’indice chimique) et l’usage protéique (lui même incluant le coefficient de digestibilité et la proportion des acides aminés)

La digestibilité : Le coefficient de digestibilité pour une protéine donnée définit le pourcentage d’azote étant digéré par rapport à la quantité non digérée (éliminée via les selles par exemple) :

C=(N-apports – N-selles/ N-Consommés) x 100

Ce coefficient dépends principalement de la nature de la protéine, de la quantité de fibres, du mode de cuisson, etc… Les protéines de source animales présentent un meilleur coefficient que les protéines de source végétales dans la plupart des cas (entre 95/98% contre 75/95%)

Indice Chimique et facteur limitant

Le facteur limitant définit l’incapacité pour un acide aminé à synthétiser des protéines à cause d’une manque d’acides aminés essentiels. La synthèse  est annulée  quand un ou plusieurs acides aminés sont manquants.

L’indice chimique est le pourcentage d’un acide aminé pour un gramme donné comparé à cette même quantité d’acide aminé dans un gramme d’albumine d’oeuf. Par exemple 1 gramme d’albumine fournit 70 mg de Lysine, le blé en fournit 35 mg. L’indice chimique du blé est donc de 50 pour la lysine. En réalité, quand l’indice chimique  est fourni, c’est l’indice de l’acide aminé le plus limitant qui est fourni :

  • Lysine
  • Méthionine
  • Cystéine
  • Tryptophane
  • Coefficient d’efficacité protéique

LE CEP est calculé en multipliant le coefficient de digestibilité et l’indice chimique. Par exemple, the CEP de la viande est d’à peu près 70%, alors que l’albumine d’oeuf présente un CEP de 87%. Le lait maternel a un CEP de plus de 95% – mais bien sûr les proportions sont à prendre en compte. Le blé présente un CEP de 70% mais le pain ne contient que 2,7% de protéines, et plus de 18% pour la viande.

Les protéines animales et végétales

Dans la majorité des cas, les protéines de sources naturelles présentent une valeur biologique inférieure à celles de sources animales : leur digestibilité est inférieure et moins d’acides aminés essentiels s’y trouvent (particulièrement la Lysine, la Méthionine, la Cystéine et le Tryptophane). Une croyance populaire et souvent en vogue explique qu’une diète végétarienne est possible uniquement si l’on combine des protéines aux profil différents, c’est à dire aux acides aminés limitants : consommer des céréals (faibles en Lysine), des légumineuses (faibles pour beaucoup en Cystéine et Tryptophane) ou encore des céréales avec du lait (faible en Méthionine) – mais les dernières recherches ont pointées du doigts ce concept érroné : il n’est pas nécessaire de combiner différentes sources – une réserve d’acides aminés est présente dans le corps et permet la synthèse protéique indépendamment des protéines consommés ensembles.

Les acides aminés essentiels et carences

En dépit des neuf acides aminés essentiels que j’ai présenté, certains acides aminés peuvent devenir essentiels – cela signifie que la synthèse endogène n’est plus possible. Par exemple, la cystéine peut être synthétisée depuis la méthionine, mais pour le nouveau né ou les personnes souffrant de carences hépatiques, un telle synthèse ne peut se produire (cela est également valable pour la synthèse de la thyrosine depuis la phénylalanine). Durant les périodes de croissance, les besoins en arginine augmentent, pour les personnes souffrant d’alcoolisme, ou pour les personnes souffrant de carences hépatique, la synthèse de l’arginine, l’ornithine ou encore la citrulline est souvent insuffisante. Durant la forte oxydation produite par le stress d’une inflammation, la cystéine est nécessaire en plus grande quantité (la cystéine fournit du souffre), ou encore la détoxification hépatique nécessite de la glycine

Présentation de quelques acides aminés

Certains acides aminés jouent un rôle métabolique spécifique, mais sur le plan de la diète, tenter de les apporter en quantité suffisante est presque impossible sans avoir une diète totalement déséquilibrée, il est donc inutile d’augmenter son apport d’un aliment spécifique pour son profil protéique

  • La Taurine

Principalement présente dans les muscles, les plaquettes et le système nerveux central.

La taurine est impliqué dans la deuxième phase de la détoxification hépatique (conversion des toxines de l’état solide vers un état hydro-soluble), pour le métabolisme du calcium, le développement du système nerveux central, en tant qu’antioxydant, en tant que composé pour la glutamine-taurine, et en tant que neurotransmetteur. La taurine devient un acide aminé essentiel quand la vitamine B6, la cystéine et la méthionine sont insuffisants, ainsi que chez l’enfant.

  • L’arginine

L’arginine est convertie en oxyde nitrique et en citrulline (NO) – La NO joue un rôle dans la relaxation musculaire (vasodilatation) – c’est pourquoi l’arginine est actuellement étudiée pour traiter l’hypertension artérielle. NO joue également un rôle de médiateur au sein du système nerveux et immunitaire.

  • Leucine, Valine, Isoleucine

Ces trois acides aminés sont appelés «acide aminés branchés» et sont directement responsables de la synthèse protéique. Ils jouent un rôle majeur dans le développement musculaire et représentent plus de 33% des acides aminés utilisés pour la croissance musculaire. Au sein des mitochondries, ils peuvent aussi bien être oxidés qu’utilisés pour la production d’énergie. Ils pénètrent le système nerveux central par le biais du système de transport commun au tryptophane, la tyrosine, la phénylalanine et la méthionine.

  • BCAA, et leucine

Les BCAA, ou Acides aminés ramifiés sont parfois utilisés pour les personnes souffrant de cancer ou d’anorexie. (De fortes concentrations de tryptophane dans le système nerveux central conduit à une perte d’appétit). Parce que le transport est le même, il semble exister une sorte de «compétition» entre la leucine et le tryptophane pour l’arrivée au sein du système nerveux central.

  • Glutamine

Egalement désignée en tant que «navette azotée», la glutamine et l’alanine jouent un rôle dans le transport de l’azote pour plus de la moitié des acides aminés. La glutamine est principalement utilisée par les tissus qui présentent un fort potentiel de développement (comme les lymphocytes et macrophages utilisant la glutamine en tant qu’énergie.

Cette acide aminé peut devenir essentielle (pour rappel c’est le cas quand la production endogène s’avère insuffisante) quand survient une infection par exemple ou un stress traumatique (ou encore quand les intestins sont endommagés).

  • Protéoglycane

Les protéoglycanes sont caractérisées par une chaîne chaine polysaccharidique contenant au moins une sucre aminé. Les chaine protéoglycanes jouent un rôle dans le transport d’ion, dans la rétention d’eau, dans la synthèse du collagène et le signal des cellules. Il faut savoir que le sulfate de glucosamine a été étudiée pour le traitement de l’arthrite (plus d’informations ici http://www.icnr.com/articles/glucosamine-sulfate-for-osteoarthritis.html)

La dénutrition protéique

La dénutrition protéique peut se produire dans certains cas tels que :

  • Une mauvaise absorption
  • Un catabolisme protéique
  • Des carences
  • Etc…

C’est habituellement un processus lent et long mais il arrive dans certains cas une dégradation forte très rapidement :

  • Mauvaise absorption :
    • Pancréatite chronique
    • Cirrhose
    • Diarrhés chroniques
    • Syndrome de la goutte
  • Catabolisme :
    • Cancers
    • Virus (Mononucléose)
    • SIDA
    • Diabète
  • Catabolisme avec apports carencés : 
    • Anorexies
    • Diète incorrecte/ déséquilibrée
    • Opérations clinique

Pour une personne moyenne de 70 kilos, on trouve à peu près :

  • 10 grammes de glycogène hépatique
  • 100 grammes de glycogène musculaire
  • De 10 à 12 kilos de lipides
  • De 26 à 35 kilos de muscles

… cela signifie donc une moyenne de 6/ 7 kilos de protéine pure – dont 1 d’ azote protéique.

Si les protéines sont supprimées de la diète durant 10 jours, une dénutrition protéique commence alors à s’installer, même si rien ne semble l’indiquer. Ce sont des phénomènes que l’on peut retrouver en cas de dépression ou d’anorexie par exemple.

Durant une période de jeûne total prolongée, le déficit en protéine se situe aux alentours de 250 grammes par jour, mais les pertes ne sont jamais celles des muscles en premier lieu, plutôt celles des «compartiments rapides» (foie, organes, conduit digestif, organes lymphoïdes qui peuvent perdre jusqu’à 50% de leur protéines en cinq jours seulement).

A ce niveau, les muscles ne sont pas touchés mais les fonctions auto-immunes, le travail hépatique ainsi que la synthèse protéique s’en trouvent gravement affectés.

Les protéines et les glucides

Il existe une forte relation entre les apports en glucides et ceux en protéines. Si une consommation moyenne de 150 grammes est maintenue, les besoins des organes gluco-dépendants sont couverts, si ça n’est pas le cas la néoglucogénèse est fortement stimulée, cela conduit à la production de glycogène par l’hydrolyse des protéines. Cela signifie donc un catabolisme accentué.

Mesure du catabolisme

Voici quelques astuces pour mesurer le taux de catabolisme :

  1. Si une perte de plus de 10% du poids total se produit en quelques jours (à ne pas confondre avec la libération d’eau).
  2. La formule de Lee : perte azotée : urée (des urines) (g/24h) x 0,56.
  3. Passage de méthylhistidine dans les urines (presque tout passage de méthylhistidine dans les urines a une origine musculaire.
  4. Dosage de l’albumine plasmatique depuis la synthèse hépatique. Sous 36g/l, il s’agit d’une dose modérée, sous 30g/l, il s’agit d’une forte dose.
  5. Dosage de la pré-albumine plasmatique:  il s’agit d’une dosage modéré aux alentours de 200mg/l, qui s’avère être sévère aux alentours de 150mg/l.

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