Vitamine D

Dans ce dossier, découvrons ensemble comment fonctionne la vitamine D, ses recommendations, ses effets, et ses dangers.

Ce dossier est assez conséquent; ainsi n’hésite-pas à le parcourir par tranches, ou simplement te rendre directement dans les catégories qui t’intéressent. J’insiste cependant pour ne pas sauter l’introduction, permettant de mieux saisir le contexte de ce dossier à propos de la vitamine D.

Sommaire

  1. Introduction
  2. Sources de vitamine D 
  3. Absorption, transport et stockage 
  4. Vitamine D : fonctions et modes d’action
  5. Régulation et homéostasie du calcium 
  6. Calcitriol, tissus, prolifération cellulaires et neutralisations 
  7. Vitamine D : quels besoins quotidiens ?
  8. Carences en vitamine D 
  9. Toxicité
  10. Conclusion
  11. Sources

 

Introduction

Plus que jamais, la vitamine D est au coeur du débat. En effet, pour beaucoup, plusieurs questions se posent autour de cette vitamine :

  • A quoi sert-elle ?
  • Quelles sont les recommendations officielles ?
  • Cette vitamine présente-t-elle des dangers ?
  • Quelles sont les meilleurs sources en vitamine D ?
  • Puis-je avoir une carence en vitamine D ?

La vitamine D a toujours été associée à la santé des os et au développement osseux. Pour la petite histoire, ce lien s’est crée au début du 20e siècle, lorsque des médecins se sont rendus compte que l’on pouvait traiter le rachitisme (qui est une maladie affectant le développement osseux chez le jeune enfant, ainsi que chez le nourrisson)  avec de l’administration de vitamine D, ou encore une plus longue exposition au soleil (et plus précisément l’exposition aux ultra-violets). Et c’est parce que la vitamine D a pu corriger ce mauvais développement osseux, qu’elle s’est vue associée à la santé des os.

D’un point de vue structurel, la vitamine D est dérivée des sécostéroïdes (et ce parce que l’une des liaisons du noyau est rompue). La vitamine D possède trois cycles intacts (A, C et D), et une rupture de la liaison entre C9 et C10 du cycle B :

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Vitamine D: un secosteroïde

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Sources de vitamine D

La plupart des sources de vitamine D proviennent du royaume animal, et plus particulièrement :

  • Le foi
  • Les oeufs
  • Les produits laitiers
  • Le boeuf
  • Le beurre
  • Le fromage

Mais aussi certains poissons, plus particulièrement ceux évoluant en eaux salés, comme :

  • Le hareng
  • Le saumon
  • Le thon
  • Les sardines

Dans certains pays, on peut trouver des aliments enrichis en vitamine D, comme les céréales, ou certains types de pains. Par exemple, aux états unis, on trouve souvent jusqu’à 10 µg (400 UI) de vitamine D dans le lait.

 

Bien que la vitamine D soit un composant stable, elle ne supporte peu la cuisson, le stockage, ou encore certains traitements.vitamine_feat

Concernant la vitamine D synthétique que l’on se procure dans le commerce, elle est souvent issue d’un champignon (l’ergot de seigle 🙂 ), dont ont extrait de l’ergostérol. Cet ergostérol est transformé en vitamine D2 (connue sous le nom d’ergocalciférol) par irradiation.

Il existe peu de sources d’ergostérol dans le royaume animal, si ce n’est le 7-déshydrocholestérol que l’on trouve aussi bien chez les humains que chez les animaux.

Cette forme de vitamine est synthétisée dans les glandes sébacées (présentes sur la peau), et sécrétée à la surface de la peau. Il est même possible que la vitamine produite soit à son tour réabsorbée par les nombreuses couches qui composent la peau, comme l’épiderme ou le derme.

La caractéristique de cette forme de vitamine D (le 7-déshydrocholestérol) est son cycle B qui possède une paire de deux liaisons, permettant l’absorption de longueurs d’ondes spécifiques, qui sont celles que l’on trouve dans les ultra-violets. C’est donc la raison pour laquelle lors d’une exposition au soleil, certaines réserves de 7-déshydrocholestérol se trouvent convertis en prévitamine D (que l’on appelle précalciférol).

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Absorption, transport et stockage

Dans le corps, la vitamine D que l’on consomme est absorbée par les micelles, qui sont un ensemble de molécules :

micelle

Cette vitamine D est absorbée par ces micelles avec des lipides ainsi que des sels biliaires. A ce jour, il  a été mesuré une absorption de la vitamine D à hauteur de 50%. C’est dans le petit intestin que le gros de cette vitamine D est absorbé. Cette vitamine D est incorporée au sein des chylomicrons, avant de pénétrer le système lymphatique. Ces chylomicrons transportent à hauteur de 40% les cholécalciférols (qui est la vitamine D2) dans le sang; mais il est également possible que ces mêmes chylomicrons transportent la vitamine D2 vers un transporteur, le DBP (pour alpha-2 globulin vitamin D-bining protein). C’est lorsque qu’il y a un besoin de délivrer de la vitamine D2 en dehors du foi que les chylomicrons la transportent vers les DBPs.

En terme de quantité, il est à noter que plus de 60% des cholécalciférols qui se trouvent dans le plasma sanguin sont liés aux DBPs pour le transport. Bien qu’en majorité cette vitamine D sera transportée dans le foi par les DBPs, il est aussi possible que d’autres tissues (comme les muscles ou le tissu adipeux) en dérivent une partie en amont.

On se retrouve donc avec l’arrivée de vitamine sous forme inactive dans le foi, soit par les chylomicrons, ou bien par les DBPs, transportant cette vitamine. La vitamine est ensuite rendue active (c’est à dire à son tour capable d’engendrer des réactions dans l’organisme) après hydroxlylation. L’hydroxylation consiste simplement à ajouter un groupement hydroxyle (-OH) à une molécule. Il y a donc ajout d’un groupement hydroxyle à la vitamine D pour qu’elle devienne active. Une fois active, elle se transforme en 25-OH D, pour 25-hydroxyvitamine D.

Une fois cette vitamine D générée, elle est déversée dans le sang, et c’est ce qui constitue la source principale de vitamine D pour nous. On peut donc affirmer que les niveaux circulants dans le sang de 25-OH D sont le reflet de la disponibilité en vitamine D.

En d’autres termes, plus il y a de 25-OH D en circulation dans le sang, plus il y a eu une disponibilité de vitamine D en amont.

Pour reprendre ce que j’ai expliqué plus haut, cette disponibilité en vitamine D se fait via la consommation de viandes animales ou bien une exposition au soleil. Et c’est donc sans surprise qu’en hiver, parce que l’exposition au soleil diminue, que les niveaux de 25-OH D diminuent également.

Parce que la majorité de cette 25-OH D est sécrétée dans le sang, et transportée par les DBPs, il n’en reste que très peu au sein du foi. C’est donc dans le sang qui constitue en majorité la réserve de vitamine D, pour une durée de vie allant de 10 jours à 3 semaines.

Afin de pallier à une éventuelle carence en 25-OH D, elle-même provoquée par un apport insuffisant de vitamine D (par exemple, suite à un manque d’exposition au soleil), l’organisme n’hésitera à puiser dans ses réserves pendant quelques temps.

Ces réserves sont celles évoquées plus haut, à savoir les tissus adipeux (d’ou proviennent des cholécalciférols), les muscles ou encore la peau .

Lorsque le foi procède à une hydroxylation en 25-OH D, avant rattachement aux DBPs, cette vitamine D est récupérée à son tour par les reins, au sein desquels une deuxième hydroxylation se produit. Le 25-OH D est alors transformé en 1,25-(OH)2 D3, également appelé calcitriol.

Voici un schéma (si l’on peut l’appeler comme ça) reprenant tout ce que j’ai exposé plus haut concernant l’hydroxylation de la vitamine D :

Cholécalciférol –>> Transport vers le foi par les DBPs –>> ||FOI : Transformation en 25-OH || –>> Transport vers les reins par les DBPs –>> || REINS : 25-OH : Seconde hydroxylation || –>> Transformation en 1,25-(OH)2 D3

Ce calcitriol est considéré comme de la vitamine « active » (c’est plus précisément une forme hormonalement active). Cette transformation est rendue possible par la présence d’une enzyme, la 1-hydroxylase. Bien que cette dernière soit exprimée en grande partie dans les reins, cette enzyme se trouve également dans la peau, les os, ainsi que les intestins.

L’activité de cette enzyme est soumise à plusieurs facteurs, notamment la concentration en 1,25-(OH)2 D3. Plus cette dernière se trouve présente et plus l’activité de cette enzyme sera inhibée, et inversement, moins elle est présente en grande quantité, et plus l’enzyme 1-hydroxylase sera active.

Ajoutons à cela que la consommation de phosphore perturbe l’activité de cette même enzyme; une trop grande consommation de phosphore conduit donc à une diminution de production de 1,25-(OH)2 D3, vitamine dite « active »; inversement, une diminution de la consommation de phosphore stimule la production de vitamine.

Et enfin, c’est lorsque l’on trouve une quantité suffisante de vitamine dans les reins, que l’activité de cette enzyme diminue de manière drastique. Cette enzyme est donc aussi bien sensible à la présence de phosphore ainsi qu’ à la concentration en vitamine D (1,25-(OH)2 D3).

Enfin, c’est une fois que ce calcitriol a été produit qu’il est à nouveau rattaché aux DBPs (les protéines jouant le rôle de transporteur) pour son transport dans le sang. Le calcitriol a une durée de vie assez courte, de l’ordre de 4 à 6 heures dans le sang. Une fois qu’il a atteint les tissus cibles il ira se lier aux récepteurs de la vitamine D (VDR, pour Vitamin D Receptor) :

|| REINS : Vitamine D hormonalement active || –>> Transport par les DBPs –>> || TISSUS CIBLES : liaison aux VDR ||

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Vitamine D : fonctions et modes d’action

Le calcitriol, forme active de la vitamine D, fonctionne de la même manière que les hormones stéroïdiennes, tout comme sont déplacement ne se fait que d’organes à organes (ou bien depuis le foi vers les organes). Bien que l’on ait longtemps cru que le transport du calcitriol (forme active de la vitamine D) ne se limitait qu’aux os, aux reins, et aux intestins; la découverte de VDR (Vitamin D Receptor) sur d’autres tissues a permis d’affirmer que le calcitriol est également capable d’agir sur d’autres tissus. Citons par exemple les muscles cardiaques, le pancréas (plus particulièrement les cellules beta), mais aussi le cerveau, la peau, les tissus du système immunitaire ou encore ceux participant à la production de globules rouges.cholecalciferol

On pense que la présence de ces récepteurs sur ces tissus est simplement un besoin pour ces mêmes tissus d’utiliser de la vitamine D, et ce pour la différenciation cellulaire. La différenciation cellulaire est un concept décrivant le processus permettant aux cellules de se spécialiser (c’est à dire fonctionner de manière différente d’une autre cellule).

Par exemple,  il a été démontré que la vitamine D joue un rôle pour les cellules du système immunitaire, ou encore celles produisant de l’ATP, en améliorant la capture de calcium. Bien que son mode d’action soit encore assez flou (pour être plus précis, c’est la manière dont les mécanismes de la vitamine D pour ces cellules qui n’a pas encore été élucidé), il a été montré que le calcitriol interagit avec le récepteur nucléaire des VDR, afin d’influencer sur la transcription génétique.

La vitamine D induit de manière rapide des changements au sein des cellules auxquelles elle se lie. Par exemple, la vitamine D va accélérer l’absorption de calcium dans les intestins ou au sein des muscles squelettiques.

Ces fameux récepteurs nucléaires ont été répertoriés sur plus de 30 organes, donc les poumons, la peau, les intestins, ainsi que tous les organes précédemment mentionnés. Ces mêmes récepteurs font partie de la familles des « super récepteurs » qui sont en fait des récepteurs sur lesquelles se lient d’autres molécules, comme les stéroïdes ou l’acide rétinoïque, dérivé actif de la vitamine A.

Finalement, en tant qu’hormone stéroïdienne, l’une des fonctions principales du carcitriol est d’agir en tant qu’hormone parathyroïdienne (PTH pour Parathyroid Hormone) pour l’homéostasie des concentrations de  calcium dans le sang. L’action conjuguée du citriol et des PTH agissent sur plusieurs tissus; comme les intestins. (Ce point est traité plus tard).

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Régulation et homéostasie du calcium

Comme expliqué plus haut, c’est la présence de calcium dans le plasma sanguin qui va directement influencer sur la synthèse de calcitriol, mais également la libération de PTH.

Tout aussi fascinant, c’est en cas d’hypocalcémie (faible taux de calcium dans le sang) qui sera directement stimulée directement la production de PTH depuis la glande parathyroïde. Et c’est la PTH qui stimulera à son tour l’activité de…la 1-hydroxylase ! L’enzyme dans les reins dont j’ai discuté plus haut; c’est cette enzyme qui rends possible la conversion 25-OH D -> Calcitriol.

Au tour ensuite du calcitriol seul ou accompagné des PTH, d’agir sur les tissus concernés afin d’augmenter la concentration de calcium sérique.

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Calcitriol, tissus, prolifération cellulaires et neutralisations

Le calcitriol semble jouer un rôle dans la stimulation du calcium, elle-même induite par les PTH, et plus particulièrement dans la réabsorption du phosphore, au sein du tubule distal, là où s’élaborent les urines définitives.

La calbindine D 28k’, forme plus large de la protéine calbindine D 9k, se trouvant dans les intestins semblerait être synthétisée en réponse aux effets du calcitriol; et c’est cette calbindine D qui à son tour joue un rôle dans la réabsorption du calcium rénal.

Concernant les cellules, comme expliqué plus haut, c’est cette vitamine qui va permettre la différenciation cellulaire. Mais elle permet aussi d’initier la prolifération cellulaire, par exemple celle se trouvant dans les structures osseuses. La 1,25-(OH)2 D3 stimule la synthèse d’un ensemble de protéines, impliquées dans la modélisation ou re-modélisation osseuse. Dans les ostéoblastes, qui sont des cellules se trouvant sur la face interne et la face externe des os, le calcitriol stimule la synthèse de fibres de collagène de type 1 ou encore la synthèse de protéines non collagéniques, comme l’ostéopontine ou encore l’ostéocalcine.

Il a aussi été démontré que  le calcitriol diminue la prolifération de cellules, comme les fibroblastes, les kératinocytes (cellules composant l’épiderme) ou encore les lymphocytes.

Le calcitriol est également capable de ralentir la prolifération et le développement de cellules cancéreuses, et c’est la raison pour laquelle la vitamine D est souvent utilisée pour traiter les maladies de la peau, comme le psoriasis.

Actuellement, des recherches sont menées afin de déterminer l’efficacité de la vitamine D (ou de ses analogues) pour le traitement de certains problèmes osseux ou certains cancers.

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Vitamine D : quels besoins quotidiens ?

Et bien, à ce jour, nous ne savons toujours mesurer et estimer de manière précises les besoins en vitamine D. Les dernières recommendations fiables semblent annoncer de 2000 à 5000 UI pour les enfants de plus de 6 mois, jusqu’aux personnes âgées de 50 ans, et ce même pour les femmes enceintes ou allaitant.

Il est possible d’obtenir une bonne partie de cette quantité avec une exposition au soleil. En hiver, il est possible d’obtenir jusqu’à 1.5 UI de vitamine D par centimètre carré et par heure, et jusqu’à 6 UI par centimètre carré et par heure en été..

En été, une exposition au soleil permet d’obtenir une moyenne de 10 µg (400 UI) de cholécalciférol. Bien entendu cette moyenne varie beaucoup, en particulier chez les personnes âgées, la période de l’année ou encore la latitude.

Il y a encore quelques années, pour les personnes âgées de 50 à 70 années, on estimait un besoin quotidien de 10 µg (400 UI), et 15 µg (600 UI) pour les personnes de plus de  70 ans, mais l’on se rends compte au fil des études que ce sont des recommendations bien trop conservatrices et que ce sont ces mêmes recommendations qui entraînent de nombreuses personnes à souffrir d’un ensemble de maladies.

Se suppléer en vitamine D (de 2000 à 5000 UI) peut donc être une nécessité, en particulier chez les personnes âgées et la femme enceinte.

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Carences en vitamine D

Une carence en vitamine D chez l’enfant n’a pas le même effet qu’une carence chez l’adulte. Pour l’enfant, cette carence pourrait se traduire par un développement du rachitisme, qui est  l’incapacité pour les os de se calcifier.

Chez l’adulte, une carence en vitamine D se manifestera par décalcification osseuse, c’est l’ostéomalacie. Cette déficience est causée par une changement dans l’absorption et l’éxécrétion du calcium et du phosphore. Comme expliqué plus haut, c’est une carence en vitamine D qui conduira à une diminution de l’absorption du calcium.

Je rappelle également ce dont j’ai discuté plus haut, à savoir qu’une faible concentration de calcium sérique stimulera la production de PTH. Du fait de cette carence en vitamine D; on se retrouve alors avec une concentration élevée de PTH dans le sang, et ce pour une période prolongée. C’est ce PTH qui conduira à une perte osseuse, et une augmentation de l’éxécrétion de phosphore dans les urines.

La mesure de la perte osseuse peut se faire via deux moyens, que sont la perte de collagène osseux dans les urines; ainsi que d’autres molécules, entres autres l’hydroxyproline, qui est un acide aminé.

Sans un apport suffisant en calcium et en phosphore, la minéralisation osseuse, dirigée par la calcitonine (une hormone) ne peut avoir lieu. On se retrouve donc avec une matrice osseuse préservée (la matrice est un peu comme la « structure » de l’os), mais sans calcification possible. Au fil du temps, cette matrice se décalcifie progressivement, (changements radiographiques observables), qui se traduit par des douleurs osseuses.

Dans la plupart des pays, une exposition au soleil et répétée est suffisante, mais il existe quoi qu’il en soit, beaucoup de populations fortement carencées en vitamine D; comme cela est le cas pour les français. Chez les personnes âgées, le risque est d’autant plus grand, et ce parce qu’une plus longue exposition au soleil est nécessaire.

Toujours chez la personne âgée, la synthèse de cholécalciférol est amoindrie, ainsi que l’activité de l’enzyme 1-hydroxylase en réponse à la PTH.

La maladie de Crohn (J’en ai discuté dans le dossier consacré au psyllium) est déclenchée par une carence en vitamine D. Parmi d’autres effets délétères, citons une mauvaise absorption des lipides.

Dans beaucoup de pays, les enfants présentent également un risque de carence en vitamine D, et ce parce que pour beaucoup d’entres eux, l’exposition au soleil reste insuffisante.

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Toxicité

Pour clôturer, je vais discuter de la toxicité de la vitamine D. Bien qu’une trop longue exposition au soleil puisse développer un cancer de la peau, il n’y a aucun risque de surproduction endogène de cholécalciférol. Lors d’une longue exposition, les irradiations entraînent généralement une augmentation des niveaux de 25-OH D circulant, de 40 à 80 ng/mL; et c’est au delà d’une concentration de 160 ng/mL qu’il y aurait un risque possible de toxicité.

C’est l’activité photochimique de la peau qui permet la régulation cutanée de vitamine D; permettant donc de réguler les niveaux circulant, et donc éviter une intoxication dû à une trop forte et/ou trop longue exposition.

A l’opposé, il est par contre bel et bien possible d’avoir une intoxication à la vitamine D, si l’apport exogène (par le biais de compléments alimentaires) est trop important. Pour reprendre ce dont j’ai discuté au début de ce dossier; l’excès est transporté au sein des chylomicrons, unité transportant cette vitamine au foi.

Il en résulte une diminution de l’activité de la 25-hydroxylase; mais fait intéressant; la production de cette hormone ne se fait pas très bien. Aussi de nombreux déchets métaboliques peuvent se retrouver en circulation dans l’organisme (ces déchets, nuisant à la bonne activité cellulaire, peuvent par exemple augmenter l’acidité dans le sang).

Des essais cliniques ont été réalisés sur quelques mois, avec l’administration de plus de 10 000 UI. Il en a résulté non seulement une hypercalcémie, qui est une maladie caractérisée par une trop importante quantité de calcium dans le sang; mais aussi une calcinose, qui se caractérise par la formation de dépôts anormaux de calcium dans les tissus tels que les reins, le coeur, les vaisseaux sanguins; mais également les poumons.

Certaines études ont également mis en avant des cas d’hyperphosphatémie (concentration trop élevée de phosphate plasmatique), d’hypertension, d’anorexie; ou encore d’insuffisance rénale. Je suis tombé sur une étude de 1992 relatant un décès.

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Conclusion

Ce dossier expose la complexité de cette vitamine; mais également ses nombreuses implications à plusieurs niveaux . De la régulation de minéaux ou encore de l’activité hormonale, la vitamine D est fascinante. Une carence en vitamines est quelque chose à ne pas négliger, encore moins quand il s’agit de cette vitamine; pour laquelle de nombreux récepteurs existent sur plusieurs organes.

Les vitamines et minéraux sont véritablement pour le corps « l’électronique embarquée » (désolé c’est la seule analogie à laquelle je pense pour le moment), et à ce jour, nous ne cessons de découvrir des modes d’actions, des réactions, ou interactions pour les vitamines. C’est pour une excellente santé qu’une bonne partie de la réponse se trouve dans ces vitamines.

Si certains termes ou concepts manquent de clarification, n’hésite-pas à laisser un commentaire; le dossier sera mis à jour.

Sources

  1. Vitamin D: Update 2013: From rickets prophylaxis to general preventive healthcare.
  2. Diamond T, Wong YK, Golombick T. Effect of oral cholecalciferol 2,000 versus 5,000 IU on serum vitamin D, PTH, bone and muscle strength in patients with vitamin D deficiency. Osteoporos Int. 2013 Mar;24(3):1101-5.
  3. Calcinosis and metastatic calcification due to vitamin D intoxication. A case report and review.
  4. Increasing Use of Vitamin D Supplementation in the Chronic Renal Insufficiency Cohort Study.
  5. Molecular mechanisms of cadmium-induced FGF23 upregulation in osteoblast-like cells.
  6. Molecular tools for study of genomic and rapid signal transduction responses initiated by 1 alpha,25(OH)(2)-vitamin D(3).
  7. Plasma calcidiol, season, and serum parathyroid hormone concentrations in healthy elderly men and women.
  8. Coactivation of the Human Vitamin D Receptor by the Peroxisome Proliferator-Activated Receptor y Coactivator-1 alpha
  9. Aging decreases the capacity of human skin to produce vitamin D3.
  10. Clinical counterpoint: vitamin D: new actions, new analogs, new therapeutic potential.
  11. La vitamine D : les nouvelles fonctions d’une ancienne vitamine

 

 


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