Nutrition

Introduction - Nutriments essentiels - Energie
Fonction des nutriments - Catégories d'aliments
Ration alimentaire moyenne - Adaptation à la ration alimentaire - Conséquences des troubles nutritionnels - Conseils diététiques

1. Introduction

La nutrition est la science traitant des nutriments et des autres substances alimentaires, et de leur assimilation par l'organisme.

Charles D. Winters/Photo Researchers, Inc.
Fruits et légumes sources de fibres
Composées des parois cellulosiques des cellules végétales et non assimilables par l'organisme, les fibres que l'on trouve dans les fruits et les légumes activent le transit intestinal. Elles contribueraient également à faire diminuer le taux de cholestérol et joueraient un rôle bénéfique dans la prévention de certains cancers.
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Les processus complexes auxquels les éléments nutritifs sont soumis - interactions entre les aliments ; dégradation, transformation en énergie et libération de cette énergie ; transport et utilisation des composés chimiques pour la construction des tissus spécialisés et le maintien de la bonne santé globale de l'individu - ne sont qu'en partie élucidés. Des choix nutritionnels importants doivent cependant être faits pour assurer la santé des individus, en particulier celle de certains groupes comme les très jeunes enfants et les personnes âgées et de populations entières qui souffrent de malnutrition. Des conseils nutritionnels édités par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et par différents pays indiquent ce que devrait être un régime alimentaire équilibré.

2. Les nutriments essentielles

Les nutriments sont répartis en cinq catégories principales : protides, glucides, lipides, vitamines et sels minéraux. Chaque catégorie contient de 45 à 50 substances différentes. C'est d'après des expériences effectuées sur les animaux que les chercheurs ont découvert quels sont les composés essentiels à la croissance et à la santé. En dehors de l'eau et de l'oxygène, ces composés comprennent environ huit acides aminés apportés par les protéines, quatre vitamines liposolubles et dix vitamines hydrosolubles, environ dix sels minéraux et électrolytes. Bien que les glucides représentent un apport énergétique important, ils ne sont pas essentiels : les protéines peuvent éventuellement les remplacer.

3. Energie

L'organisme utilise de l'énergie pour les processus vitaux et pour se maintenir à une température constante. À l'aide d'un calorimètre, des chercheurs ont pu déterminer les quantités d'énergie fournies par les substances énergétiques de l'organisme - glucides, lipides et protéines. 1 g de glucide pur et 1 g de protéine pure fournissent chacun environ 4 calories ; 1 g de lipide pur produit environ 9 cal. (En nutrition, une kilocalorie (kcal) correspond à l'énergie calorifique nécessaire à élever la température de 1 kg d'eau de 14,5 °C à 15,5 °C.) Les glucides sont les plus abondants, et les lipides représentent la source d'énergie la plus facilement stockable. Si l'organisme épuise ses réserves en glucides et en lipides, il peut utiliser directement les protides présents dans les aliments ou dégrader ses propres réserves protéiques pour trouver de l'énergie. L'alcool est également source d'énergie : il fournit 7 cal/g. Il ne peut pas être oxydé par les cellules et doit être transformé en lipides par le foie. Ces lipides sont ensuite emmagasinés dans le foie ou les tissus adipeux.

4. Fonctions des nutriments

Les fonctions des diverses catégories de nutriments sont décrites ci-dessous.

4.1. Protides

La fonction principale des protides est de participer à la construction des tissus, de synthétiser des enzymes et certaines hormones comme l'insuline qui jouent le rôle de messager entre les organes et les cellules ainsi que d'autres substances complexes impliquées dans les processus vitaux. Les protéines animales et végétales ne sont pas utilisées telles quelles mais dégradées par des enzymes digestives (protéases) en acides aminés. Les protéases cassent les liaisons peptidiques entre les acides aminés composant la protéine leur permettant ainsi de traverser la paroi intestinale, d'entrer dans la circulation sanguine et de se recombiner dans un tissu cible spécifique.

Les protides se trouvent en grande quantité dans les aliments d'origine animale et végétale. Parmi les vingt acides aminés qui constituent les protides, huit sont considérés comme essentiels ; l'organisme ne pouvant les synthétiser, ils doivent être présents tels quels dans les aliments. S'ils ne sont pas tous présents simultanément et dans des proportions spécifiques, les autres acides aminés ne peuvent être utilisés pour le métabolisme. Un régime alimentaire comprenant ces acides aminés essentiels est par conséquent très important pour la croissance et la santé. Lorsqu'un acide aminé essentiel manque, les autres sont transformés en composés énergétiques et l'azote qu'ils contiennent est éliminé. Dans le cas où l'alimentation est trop riche en protéines, ce qui est fréquent dans les pays où l'on consomme trop de viande, le surplus en protéines est dégradé et stocké de la même façon. Les protides étant plus rares que les glucides et étant donné qu'ils fournissent également 4 cal/g, une consommation excessive de viande constitue un apport d'énergie inutile. Les aliments d'origine animale contiennent des protéines complètes, car ils comportent tous les acides aminés essentiels. Dans la plupart des régimes alimentaires, l'association de protéines animales et végétales est recommandée : 0,8 g par kg de poids corporel pour un adulte normal.

De nombreuses maladies et infections augmentent l'élimination de l'azote ; celle-ci doit être compensée par une alimentation plus riche en protides. Les nourrissons et les jeunes enfants ont également besoin, à poids égal, d'une quantité de protides plus importante. Un manque de protides accompagné d'un déficit énergétique est à l'origine d'une forme de carence en protides et en énergie appelée marasme nutritionnel qui se caractérise par une diminution des réserves lipidiques et une atrophie musculaire.

4.2. Les minéraux

Des sels minéraux (non organiques) sont nécessaires à la composition des tissus ; ils participent également à certains processus comme celui du fonctionnement des enzymes, la contraction musculaire, les réactions nerveuses et la coagulation du sang. Ces substances, qui doivent toutes faire partie du régime alimentaire, sont divisées en deux catégories ; les éléments principaux : calcium, phosphore, magnésium, sodium, fer, iode, et potassium ; et les oligoéléments : cuivre, cobalt, manganèse, fluor et zinc présents à l'état de traces dans l'organisme.

Le calcium est nécessaire au développement et à la solidité des os. Il contribue également à former l'épithélium intracellulaire et les membranes cellulaires ainsi qu'à réguler l'excitabilité nerveuse et la contraction musculaire. Environ 90 p. 100 du calcium est emmagasiné dans les os, où il peut être réabsorbé par le sang et les tissus. Le lait et les produits laitiers sont les principales sources de calcium.

Le phosphore, également présent dans de nombreux aliments et en particulier dans le lait, se combine au calcium dans les os et les dents. Il joue un rôle important dans le métabolisme énergétique des cellules impliquant les glucides, les lipides et les protides.

Le magnésium, présent dans la plupart des aliments, est indispensable au métabolisme et joue un rôle important dans le maintien du potentiel électrique des cellules nerveuses et musculaires. Une carence en magnésium chez les personnes dont le régime alimentaire est déséquilibré, en particulier les alcooliques, est responsable des tremblements et convulsions.

Le sodium, présent en faible quantité dans la plupart des aliments naturels, est présent en plus grande quantité dans les aliments assaisonnés ou cuisinés. On le trouve dans le liquide extracellulaire, qu'il contribue à réguler. Un excès de sodium provoque des odèmes, accumulations excessives de liquide extracellulaire. On a maintenant la preuve qu'un régime alimentaire trop riche en sel favorise l'hypertension artérielle.

Le fer, nécessaire à la formation de l'hémoglobine, pigment des globules rouges assurant le transport de l'oxygène, n'est pas facilement assimilé par l'appareil digestif. Il est présent en quantité suffisante, mais les femmes ont besoin de deux fois plus de fer en raison des pertes de sang des règles ; elles souffrent souvent de carences et doivent avoir un complément en fer.

L'iode est nécessaire à la synthèse des hormones de la glande thyroïde. Une carence en iode provoque un goitre, augmentation du volume de cette glande siégeant à la base du cou. Un apport trop faible en iode pendant la grossesse peut être à l'origine du crétinisme ou du retard mental chez le nourrisson. Le goitre, jadis répandu dans les pays occidentaux, reste très fréquent dans certaines parties d'Asie, d'Afrique et d'Amérique du Sud. On estime que plus de 150 millions de personnes dans le monde souffrent d'une carence en iode.

Les oligoéléments sont d'autres substances minérales présentes dans l'organisme en quantités infimes mais essentielles. Leur fonctionnement est très peu connu. On dispose seulement d'informations concernant les effets des carences en oligoéléments sur la santé, en particulier chez l'animal. La majorité des aliments comportent des oligoéléments en quantités suffisantes.

Parmi les principaux oligoéléments, on peut citer le cuivre, qui se trouve dans plusieurs enzymes et dans certaines protéines sanguines, cérébrales et hépatiques. Une carence en cuivre s'accompagne d'une incapacité à utiliser le fer dans la formation de l'hémoglobine. Le zinc joue également un rôle important dans la formation des enzymes. On pense qu'une carence en zinc peut compromettre la croissance et, dans les cas graves, être à l'origine de nanisme. On a découvert que le fluor, emmagasiné principalement dans les dents et les os, était nécessaire à la croissance animale. Les fluorures, catégorie de composés fluorés, contribuent de façon importante à la protection contre la déminéralisation des os. L'administration systématique de fluor (la fluoration) entraîne une réduction des caries dentaires de 40 p. 100. Le chrome, le molybdène et le sélénium sont aussi des oligoéléments.

4.3. Les vitamines

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Rachitisme
La carence en vitamine D provoque chez l'enfant un rachitisme, qui se traduit sur les radiographies osseuses par un élargissement des extrémités des os longs et une incurvation de ceux-ci au niveau des membres inférieurs.
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Les vitamines sont des composés organiques qui, plus particulièrement dans les systèmes enzymatiques, favorisent le métabolisme des protides, des glucides et des lipides. Sans elles, la dégradation et l'assimilation des aliments seraient impossibles. Certaines vitamines jouent un rôle dans la formation des globules sanguins, des hormones, des médiateurs chimiques du système nerveux et du matériel génétique. Les vitamines sont réparties en deux groupes : les vitamines liposolubles et les vitamines hydrosolubles. Les vitamines A, D, E et K sont liposolubles. La vitamine C et le groupe des vitamines B sont hydrosolubles.

Les vitamines liposolubles sont généralement présentes dans les aliments contenant des lipides. Elles sont dégradées dans le foie par la bile ; les molécules passent par les canaux lymphatiques et les veines et sont distribuées par les artères. L'excès de vitamines est emmagasiné dans les tissus lipidiques, le foie et les reins. Les vitamines liposolubles peuvent être stockées et ne doivent donc pas obligatoirement être consommées quotidiennement.

La vitamine A est indispensable aux cellules épithéliales et à une croissance normale. Une carence provoque des altérations de la peau et une mauvaise vision nocturne, car elle a une action sur la rétine. Par la suite, une xérophthalmie, affection oculaire caractérisée par un assèchement et un épaississement de la surface de la conjonctive et de la cornée, peut apparaître ; si elle n'est pas traitée, elle peut conduire à la cécité, en particulier chez l'enfant. La vitamine A peut être consommée directement avec des aliments d'origine animale tels que le lait, les oufs et le foie. Dans les pays en voie de développement, la source principale de vitamine A est le carotène des fruits et des légumes. Le carotène est transformé en vitamine A dans l'organisme.

La vitamine D agit comme une hormone et régule l'absorption et le métabolisme du calcium et du phosphore. Elle se trouve dans les oeufs, le poisson, le foie, le beurre, la margarine et le lait, parfois enrichis en vitamine D. Pour l'homme cependant, la source principale de vitamine D est l'exposition au soleil. Un déficit en vitamine D provoque le rachitisme chez l'enfant et l'ostéomalacie chez l'adulte.

La vitamine E est une substance essentielle chez de nombreux vertébrés, mais le rôle qu'elle joue dans l'organisme humain n'a pas encore été bien défini. Elle a été traditionnellement préconisée contre un grand nombre de maux, mais rien ne prouve clairement qu'elle soulage une maladie en particulier. La vitamine E se trouve dans les huiles de graines oléagineuses et dans les germes de blé. Elle agirait comme un antioxydant dans l'organisme, protégeant les cellules des dommages causés par les radicaux libres.

La vitamine K est nécessaire à la coagulation sanguine. Elle contribue à la formation de la prothrombine, qui, à son tour, est nécessaire à la production de la fibrine intervenant dans la formation des caillots sanguins (voir Thrombose). La vitamine K est produite en quantité suffisante par des bactéries intestinales, mais elle se trouve également dans les légumes verts à feuilles (épinards, chou), dans le jaune d'ouf et dans bon nombre d'autres aliments.

Les vitamines hydrosolubles, C et groupe B, ne peuvent être emmagasinées et doivent donc être consommées quotidiennement pour satisfaire les besoins de l'organisme. La vitamine C ou acide ascorbique joue un rôle important dans la synthèse et l'entretien du tissu conjonctif. Elle prévient le scorbut, qui attaque les gencives, la peau et les muqueuses ; les agrumes (oranges, citrons) constituent la source la plus importante de vitamine C.

Les principales vitamines du groupe B sont la thiamine (B1), la riboflavine (B2), l'acide nicotinique ou niacine (B3), la pyridoxine (B6), l'acide pantothénique, la lécithine, la choline, l'inositol, l'acide para-amino-benzoïque (PABA), l'acide folique et la cyanocobalamine (B12). Ces vitamines interviennent dans des fonctions métaboliques majeures très variées et préviennent des affections comme le béribéri et la pellagre. Elles se trouvent principalement dans les levures et dans le foie.

4.4. Les Glucides

Dans la plupart des régimes alimentaires humains, ce sont les glucides qui fournissent une grande partie de l'énergie. Ils sont, à tort, consommés en grande quantité, car peu chers. Les glucides sont brûlés au cours du métabolisme pour produire de l'énergie, en libérant du dioxyde de carbone et de l'eau. L'énergie est aussi emmagasinée mais, en quantité moindre, à partir des lipides et des protides de l'alimentation.

Les deux types de glucides sont les amidons d'origine végétale, qui se trouvent principalement dans les légumes secs, les légumineuses et les racines tubéreuses, et les sucres, présents dans les végétaux. Les glucides sont utilisés par les cellules sous forme de glucose, combustible principal de l'organisme. Après absorption à partir de l'intestin grêle, le glucose est transformé dans le foie qui en emmagasine une partie sous forme de glycogène (substance proche de l'amidon) et diffuse le reste dans le sang. Lorsqu'il est associé aux acides gras, le glucose forme les triglycérides, composés lipidiques qui peuvent facilement être dégradés en cétones combustibles. Le glucose et les triglycérides sont transportés par le sang jusqu'aux muscles et aux organes devant être oxydés. Ils sont stockés sous forme de graisse dans les tissus adipeux, entre autres, prêts à être consommés lorsque l'apport alimentaire est trop faible.

Ce sont les glucides complexes qui sont les plus riches énergétiquement : légumes secs non raffinés, racines tubéreuses, légumes et fruits ; ils fournissent également des protides, des vitamines, des minéraux et des lipides. Les aliments à base de sucre raffiné sont moins intéressants diététiquement ; les confiseries et les boissons édulcorées sont riches en calories mais faibles en principes nutritifs et saturent l'organisme en calories inutiles. De plus, ils favorisent grandement l'apparition de caries.

4.5. Les lipides

Bien qu'ils soient plus rares que les glucides, les lipides fournissent une quantité d'énergie plus de deux fois supérieure. Combustibles compacts, les lipides peuvent être avantageusement stockés dans l'organisme pour être ensuite utilisés lorsque l'apport en glucides est trop faible. Les animaux ont besoin de stocker des lipides pour pouvoir survivre aux saisons sèches ou froides, il en est de même pour l'Homme, parfois pour d'autres raisons. Dans les pays industrialisés cependant, où la nourriture est toujours disponible et où la vie est plus sédentaire, l'accumulation de graisses est devenue un problème sanitaire grave.

Les lipides alimentaires sont dégradés en acides gras, qui passent dans le sang pour constituer les triglycérides. Les acides gras comportant le nombre maximal d'atomes d'hydrogène sur la chaîne de carbone sont les acides gras saturés ; ils sont principalement d'origine animale. Dans les acides gras non saturés, certains atomes d'hydrogène manquent ; cette catégorie groupe les acides gras mono-insaturés, dans lesquels une seule paire d'atomes d'hydrogène manque, et les acides gras polyinsaturés, dans lesquels plus d'une paire d'atomes d'hydrogène manque. Les graisses polyinsaturées se trouvent principalement dans les huiles de graines oléagineuses. On a découvert que les graisses saturées circulant dans le sang élèvent le taux de cholestérol, alors que les graisses polyinsaturées ont tendance à le réduire. Les graisses saturées sont généralement solides à température ambiante ; les graisses polyinsaturées sont liquides.

5. Catégories d'aliments

On peut distinguer les catégories d'aliments suivantes : pains et céréales ; légumes à gousses ou légumineuses ; racines tubéreuses ou féculents ; fruits et légumes ; viande, poisson et oufs ; lait et produits laitiers ; graisses et huiles ; sucres, confitures et sirops.

La catégorie des pains et céréales comprend le blé, le riz, le maïs et le millet. Ils contiennent une quantité importante d'amidon et sont très caloriques. Les céréales complètes ne sont pas riches en protides mais elles sont habituellement consommées en grande quantité et fournissent beaucoup d'énergie ; elles doivent cependant être complétées par d'autres aliments protéinés afin d'apporter à l'organisme tous les acides aminés essentiels. La farine blanche et le riz blanc sont faibles en éléments nutritifs mais, lorsqu'ils sont complets et contiennent le germe et l'enveloppe externe, le blé et le riz constituent un apport en fibres pour l'organisme : des vitamines B, thiamine, niacine et riboflavine ; des minéraux, zinc, cuivre, manganèse et molybdène.

Les légumes à gousses ou légumineuses groupent une grande variété de haricots, pois, lentilles, grains et même d'arachides. Ils sont tous riches en amidon mais pourraient fournir une quantité de protéines beaucoup plus importante que les céréales ou les racines tubéreuses. Leur composition en acides aminés complète souvent celle du riz, du maïs et du blé qui constituent l'alimentation de base dans de nombreux pays pauvres.

Les racines tubéreuses et les féculents comprennent divers types de pommes de terre, le manioc, l'igname et le taro. Ils contiennent beaucoup d'amidon et peu de protéines mais fournissent des vitamines et des sels minéraux.

Les fruits et les légumes apportent de nombreux minéraux et vitamines qui font défaut dans les régimes à base de céréales, en particulier la vitamine C fournie par les agrumes, et la vitamine A, par le carotène des légumes à feuilles et des carottes. Le sodium, le cobalt, le chlore, le cuivre, le magnésium, le manganèse, le phosphore et le potassium sont présents dans les légumes, de même que la cellulose, en grande partie non assimilable, qui fournit les fibres nécessaires au transit des aliments dans l'appareil digestif. Beaucoup de vitamines hydrosolubles parmi les plus fragiles se trouvent dans les fruits et les légumes et peuvent facilement être détruites par une cuisson excessive.

La viande, le poisson et les oufs fournissent tous les acides aminés essentiels dont l'organisme a besoin pour constituer ses propres protéines. La viande contient généralement environ 20 p. 100 de protides, 20 p. 100 de lipides et 60 p.100 d'eau. Les abats sont riches en vitamines et en minéraux. Tous les poissons contiennent une quantité importante de protides et certains fournissent une huile riche en vitamines D et A. Le blanc d'ouf est la forme protéique la plus concentrée.

Le lait et les produits laitiers, lait entier, fromage, yaourts, et les crèmes glacées, sont connus pour être riches en protéines, en phosphore et surtout en calcium. Le lait est également riche en vitamines mais ne contient pas de fer et, une fois pasteurisé, plus de vitamine C. Le lait est indispensable à l'enfant, mais chez l'adulte, une consommation excessive de lait surcharge le sang en acides gras insaturés.

Les graisses et les huiles comprennent le beurre, le saindoux, les autres graisses animales et les huiles végétales. Ils sont tous très riches en calories mais, à l'exception du beurre et de certaines huiles végétales, ils contiennent peu de nutriments.

Les sucres, les confitures et les sirops sont consommés en grande quantité dans les pays riches, où ils constituent une part importante de l'apport en glucides. Un Américain, par exemple, absorbe chaque année son propre poids en sucre. Le miel et le sirop d'érable sont composés de plus de 75 p. 100 de sucre et contiennent peu de nutriments.

6. Ration alimentaire moyenne

La majorité des pays ainsi que certains organismes internationaux publient des tableaux de rations alimentaires types indiquant les quantités maximales de nutriments à ne pas dépasser pour avoir un régime alimentaire sain et équilibré. Les quantités seront cependant différentes d'une personne à l'autre. Il est utile de consommer trois repas par jour. L'apport énergétique doit être réparti entre les trois repas : 25 p. 100 au petit déjeuner, 45 p. 100 au déjeuner et 30 p. 100 au dîner.

7. Adaptation à la ration alimentaire

La ration alimentaire varie selon l'âge. Elle doit être adaptée au poids et à l'activité physique de chacun. Ainsi l'enfant et l'adolescent ont des besoins énergétiques élevés. Les protéines doivent être consommées en quantité suffisante pour permettre une croissance musculaire harmonieuse. Le calcium, le phosphore, la vitamine D sont nécessaires au développement osseux. Les personnes âgées doivent avoir des apports alimentaires permettant de ralentir la perte osseuse et d'éviter les fractures du col du fémur et de la colonne vertébrale, ainsi que l'hyperparathyroïdie secondaire liée à l'âge. Leur alimentation doit être riche en protéines, en calcium, en vitamine D et jumelée, autant que possible, à une activité sportive. La femme enceinte doit avoir des apports riches en protéines, glucides, vitamines, fer et calcium, permettant le développement du fotus et l'élaboration du placenta. Si la mère décide d'allaiter, elle doit équilibrer ses besoins pour que son lait soit riche en vitamines, fer, calcium et sels minéraux.

8. Conséquences des troubles nutritionnels

Un apport nutritionnel inadapté par la qualité des nutriments absorbés, par la quantité des aliments consommés ou par les deux à la fois, peut conduire à une suralimentation, à une dénutrition ou à une malnutrition. La boulimie et l'obésité illustrent l'excès des apports énergétiques et les troubles des comportements alimentaires. En cas de déficit d'apport énergétique dû à une pauvreté extrême, à des régimes alimentaires mal contrôlés ou à certaines maladies psychologiques comme l'anorexie mentale ou le renoncement à la vie, un amaigrissement progressif s'installe qui peut conduire à la cachexie. Dans un premier temps, l'organisme utilise toutes les réserves graisseuses pour se maintenir en vie, puis prélève sur la masse musculaire. Cette situation grave s'accompagne d'une baisse considérable de l'immunité, d'une mauvaise résistance aux maladies infectieuses ainsi que de troubles de la conscience.

9. Conseils diététiques

Il est conseillé de consommer des aliments variés, de maintenir un poids idéal, d'éviter une consommation excessive de corps gras, de graisses saturées et de cholestérol, d'absorber des aliments contenant suffisamment d'amidon et de fibres, d'éviter de manger trop de sucre, trop de sel et d'avoir une consommation d'alcool modérée.

Les nutritionnistes ne sont pas encore en mesure d'expliquer le comportement de certaines personnes vis-à-vis de la nourriture : anorexie ou boulimie, dans les deux cas le comportement étant excessif, refus ou obsession de s'alimenter. On a découvert récemment que, peu après leur ingestion, les aliments agissent sur la libération de médiateurs chimiques cérébraux importants et que les aliments à base de glucides, en particulier, activent la sécrétion de sérotonine qui, à son tour, supprime l'envie de les consommer. Ce mécanisme pourrait s'être développé pour empêcher une surconsommation des glucides au détriment des protéines moins abondantes. La sérotonine agirait en relation complexe avec l'insuline et plusieurs acides aminés, en particulier le tryptophane ; ces substances contribuent toutes à contrôler l'appétit. Dans le même domaine de recherche, les experts nutritionnistes essayent de trouver la relation existant entre diabète et obésité, et le rôle joué par la prise excessive de sucres.

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