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Les Minéraux en nutrition De la fonction au besoin

Les Minéraux en nutrition De la fonction au besoin. Ambroise Martin Coordinateur du Comité de Pilotage de la révision des ANC Professeur de Nutrition et de Biochimie Faculté de Médecine de Lyon – Hospices Civils de Lyon. Micronutriments : µg  mg indispensables (vitamines, minéraux)

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  1. Les Minéraux en nutritionDe la fonction au besoin Ambroise Martin Coordinateur du Comité de Pilotage de la révision des ANC Professeur de Nutrition et de Biochimie Faculté de Médecine de Lyon – Hospices Civils de Lyon Cours P2 – Besoins - Minéraux

  2. Micronutriments : µg  mg indispensables (vitamines, minéraux) ou utiles pour la santé (microconstituants des aliments) Micronutrition : pas de reconnaissance « officielle » mais une pratique qui - s’intéresse particulièrement aux micronutriments ou - peut se réduire à l’utilisation des micronutriments pour prévenir et ou traiter des maladies (souvent à haute dose) Des éléments de réflexion : - valeurs de référence - statut nutritionnel des populations - risques ? - problèmes de santé publique et micronutriments - la totalité de l’alimentation Cours P2 – Besoins - Minéraux

  3. Minéraux Macroéléments : Ca, P, Mg (en centaines de mg) Oligoéléments ou éléments-traces (mg ou µg) Indispensables et d’importance nutritionnelle Zn, Cu, I, Se, (Cr?) À un moindre degré : Mn, Mo, F (pas de marqueur fiable, carence sans effet reconnu ?) Preuves récentes d’essentialité chez l’animal : Si, V, Ni, B, As Aucune certitude quant au caractère indispensable : Al, Br, Cd, Ge, Pb, Rb, Sn Orbitales périphériques vides (liaisons) et électrons périphériques très mobiles (rôle biochimique, peroxydation (réaction de Fenton et Haber-Weiss)) Mémoire de l’origine de la vie ? Cours P2 – Besoins - Minéraux

  4. Étude sur les consommateurs de compléments alimentaires en France (ECCA, 1998) 10 % de consommateurs réguliers > 4 boîtes/an(en augmentation) Autoprescription dans 2/3 des cas : la rechercher systématiquement (interférences avec traitements) Motivation principale : fatigue (70 %), équilibre alimentaire (10%) Satisfaction des consommateurs Le plus vendu : magnésium et vitamine C (le ¼ des compléments) Pas de risque de dépassement des limites de sécurité (cures) Comme dans les autres pays, les forts consommateurs sont théoriquement ceux qui en ont le moins besoin (alimentation et style de vie plus sain que la moyenne) Données attendues de INCA2 (fin 2007) : 30 % de femmes en consomment Cours P2 – Besoins - Minéraux

  5. Structures électroniques particulières Fer 1s2, 2s2, 2p6, 3s2,3p6, 3d6, 4s2 Zn , 3d10, 4s2 Ion ++ Electrons périphériques 3s ou 4s très mobiles(conductivité, propriétés d’oxydo-réduction, peroxydation), facilement arrachés(ions) libérant des orbitales qui peuvent être remplies par des électrons portés par d’autres atomes : formation de complexes stables et variables (octaédriques, ….) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  6. Caractères particuliers pour les oligoéléments Rôles multiples (structure, activité) ou limités Importance de laspéciation (problèmes analytiques+++) Dérivés mieux absorbés - changer la référence : chélates de fer,…. Importance du contexte alimentaire pour l’absorption (degré d’oxydation, chélation (phytates),…) : Fe, Zn…. Importance de lagéologie : I, Se… Compétitions : certains transporteurs communs : M++, métallothionéines Pas d’intérêt (mais risque !) d’une supplémentation si pas de carence Problèmes conceptuels : si faible absorption : erreur de la nature à corriger ou protection de l’organisme ? Fe, Cr Cours P2 – Besoins - Minéraux

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  8. L’ANC tient compte du coefficient d’absorption réel moyen du nutriment : • Faible absorption : erreur de la nature à corriger ou protection ? • Changer la référence pour un dérivé plus biodisponible ! Tableau 3 : Besoins et apports conseillés en calcium (mg par jour) Cours P2 – Besoins - Minéraux

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  11. Tous les oligoéléments ne sont pas dans ce tableau = Problème des tables de composition des aliments (Afssa/CIQUAL) (www.afssa.fr) ALIMENTS Bases scientifiques Données de la littérature scientifique (mais influence de la géologie) Données fournies par les professionnels de l’alimentation (mais uniquement pour ce qui est éventuellement valorisable; dépend des additifs à l’alimentation animale) Programmes d’analyse Cours P2 – Besoins - Minéraux

  12. Les limites des tables de composition des aliments Valeurs agrégées pour les 900 aliments de la table Régal Cours P2 – Besoins - Minéraux

  13. Le sodium Na+ (masse 23) 1 g de sodium = 2,54 g de sel (NaCl) Principal minéral extracellulaire Rôle fondamental dans l’équilibre hydrominéral, maintenu activement grâce à de nombreuses pompes membranaires Besoin physiologique 2 g/j (environ 100 mmol) Apports très largement supérieurs (8-10 g), essentiellement du sel ajouté industriellement (80 %) ou sur les plats (10-15%) – meilleur marqueur : natriurèse de 24 h Recommandations fondées sur les conséquences tensionnelles à long terme Sodium des eaux, sous forme de bicarbonate, moins délétère Sel 6 g/j soit une natriurèse de 250 mmol/24 h de sodium Des notions simples Habituation à un apport moins salé en quelques semaines On peut toujours resaler, mais pas dé-saler Ne jamais resaler avant d’avoir goûté Politique publique de réduction du sel Cours P2 – Besoins - Minéraux

  14. Le Potassium (masse = 39) Principal cation intracellulaire Rôle fondamental dans l’équilibre hydrominéral Besoins minimaux de l’ordre de 500 mg/j Mais nécessité de beaucoup plus : effet hypotenseur du potassium plus net que effet hypertenseur du sodium – effet du rapport plus important que la valeur absolue du sodium Insuffisance globale d’apport de potassium (2-4 g/j) par rapport au sodium Privilégier les aliments d’origine végétale, plus riches en potassium Cours P2 – Besoins - Minéraux

  15. Le calcium (Ca ; 1 mole = 40 g) Absorption active (calbindine induite par vitamine D) passive (fonction d’autres molécules : eau, sodium, glucose, oligosides) Biodisponibilité variable selon les situations importance du rapport Ca/P (idéal 2/1; réel 0,6) rôle néfaste de l’excèsde protéines, de sodium, de sulfates: augmentent la perte urinaire, facteur régulateur du bilan calcique plus important que l’absorption. Discussions sur le rôle réel de l’acidose métabolique chronique modérée…. Constitution précoce de la masse osseuse, puis diminution inéluctable Femme ménopausée: calcium diminue résorption osseuse par une baisse de PTH Nutriment à seuil ? (effets plus faibles au-delà de 800 mg) Limite de sécurité : 2 g/j (2,5 g USA) Bénéfice pour l’os d’autres nutriments (protéines, vitamine K,….) et de l’activité physique Autres bénéfices de l’apport calcique ? Obésité, pression artérielle, cancer du colon et de la prostate, …. Cours P2 – Besoins - Minéraux

  16. Le calcium (Ca ; 1 mole = 40 g) ANC obtenus par la méthode factorielle Tableau 3 : Besoins et apports conseillés en calcium (mg par jour) BNM déterminé récemment (fin 2007) par la méthode du bilan : 740 mg/j Cours P2 – Besoins - Minéraux

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  18. Apports en calcium Apports en calcium : prescription dans des cas précis % de sujets dont les apports sont < aux Apports Nutritionnels Conseillés (ANC) < ANC < 2/3 ANC Hommes 42,3 % 8,1 % Femmes en 58,8 % 14,8 % âge de procréer femmes 61,9 % 16,2 % ménopausées mg/j mg/j Cours P2 – Besoins - Minéraux

  19. Cours P2 – Besoins - Minéraux

  20. Fréquentes remises en cause des produits laitiers : Rôle favorisant possible du cancer de la prostate et du rein (AICR, 1997) Rôle favorisant du diabète de type I (immunologie) ? Rôle favorisant dans les allergies, certaines affections rhumatismales ? Mais rôle certain à tout âge sur la solidité de l’os et le risque fracturaire Réelle analyse bénéfice / risque encore à conduire Suppression des produits laitiers : Peut être légitime dans une approche individuelle (santé ou valeurs…) Ne peut pas être une recommandation de santé publique actuellement Sinon, veiller à l’apport calcique : autorisation d’enrichissement de produits de substitution (p. ex. jus de soja) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  21. Le phosphore (P; 1 mole = 31 g) Rôles sous forme de phosphates, équilibre acido-basique, rôle dans l’hydroxyapatite Phosphorémie marqueur de l’état nutritionnel (N>27 mg/L) Absorption efficace (> 50 %), peu régulée Régulation phosphorémie par le rein Effet délétère de l’excès de phosphore sur le calcium (surtout si Ca insuffisant) : limite de sécurité 2,5 g/j Pas de problèmes de déficiences Apports très difficiles à diminuer : omniprésent (additifs technologiques intéressants) : veiller à l’apport de Ca!!! Cours P2 – Besoins - Minéraux

  22. Phosphore Cours P2 – Besoins - Minéraux

  23. Phosphore Apport minimal > 1g/j ! Cours P2 – Besoins - Minéraux

  24. Le magnésium (Mg; 1 mole = 24,3 g) Cofacteur de 300 enzymes Diagnostic difficile des déficiences(hyperexcitabilité neuromusculaire non spécifique) Absorption 30 à 50 %, passive, non saturable, contexte important seulement si apports faibles, rôle surestimé des phytates (les aliments riches en phytates le sont aussi en Mg), importance de la fermentation colique Homéostasie contrôlée par le rein BNM 5 mg/kg.j, ANC 6 mg/kg.j Par rapport à ces chiffres : insuffisance d’apport très fréquente (23 % des femmes < 2/3 des ANC), mais conséquences ? Un des suppléments les plus populaires ! Limite de sécurité : 350 mg en plus de l’ANC; effet sur transit intestinal Intérêt des céréales non raffinées et de certaines eaux Cours P2 – Besoins - Minéraux

  25. Magnésium Cours P2 – Besoins - Minéraux

  26. Le fer (Fe ; 1 mole = 55,9 g) 4 g dans l’organisme : héminique : 60 % dans l’hémoglobine, 40 % : myoglobine, enzymes Non héminique : transport, réserves Statut : difficile à évaluer si syndrome inflammatoire (ferritine). Intérêt du récepteur soluble de la transferrine En dehors de l’anémie : conséquences réelles d’une insuffisance d’apport et de réserves faibles ? Prévention utile ? Favorise : résistance aux infections, capacités intellectuelles et physiques ? mais aussi : stress oxydant, athérosclérose…… Métabolisme en circuit quasi-fermé Biodisponibilité très variable (héminique 25 %, non héminique << 10 %): moyenne pour l’ANC = 10 %. Attention aux pertes ! Importance du contexte alimentaire : vitamine C maintient Fe++), mais mélange pro-oxydant !; effet négatif des polyphénols (thé). Cours P2 – Besoins - Minéraux

  27. Rôle pro-oxydant du complexe fer – vitamine C Cours P2 – Besoins - Minéraux

  28. Fer * : valeur très discutée; augmentation de 3 à 9 fois de la capacité d’absorption pendant la grossesse. Importance d’un bilan précoce en début de grossesse Cours P2 – Besoins - Minéraux

  29. Le fer (Fe ; 1 mole = 55,9 g) Cours P2 – Besoins - Minéraux

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  31. Programmation linéaire Construction automatique de régimes alimentaires En imposant des contraintes - respect des ANC - respect de la diversité alimentaire - respect des quantités consommées - (respect des coûts) (Nicole Darmon, INSERM) Cours P2 – Besoins - Minéraux

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  33. Fer Volailles : peu riche, mais pas d’évidence épidémio que la viande rouge soit meilleure que la viande blanche Attention aux problèmes de biodisponibilité ! Cours P2 – Besoins - Minéraux

  34. Le Zinc (Zn ; 1 mole = 65 g) 300 enzymes et protéines : à doigt de zinc (interagissant avec ADN), Superoxyde dismutase (SOD) Carence : troubles de l’immunité, oligospermie, troubles de la peau et de la cicatrisation, diarrhées, troubles de la vision, odorat, goût, anorexie Absorption variable selon le régime. Diminuée par excès de Ca, Fe, Cu. Effet néfaste de alcool et tabac sur statut en zinc Taux sanguin « meilleur » indicateur actuel (> 10 µmol/L).Diminué dans syndrome inflammatoire. Limite de sécurité 15 mg/j Excès : diminution ferritine, Cu (anémie par excès Zn liée au déficit induit en Cu), HDL, Intérêt des céréales peu raffinées, des huîtres (80 mg/100 g) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  35. ANC pour le Zinc Cours P2 – Besoins - Minéraux

  36. Zinc Cours P2 – Besoins - Minéraux

  37. Le cuivre (Cu ; 1 mole = 63,6 g) 100 mg dans l’organisme Rôles divers :Cartilage, os, immunité, neurotransmission, métabolisme du fer (céruléoplasmine) Dans le stress oxydant : anti (superoxyde dismutase) et pro-oxydant Carence rarissime (anémie résistante au fer, ostéoporose) Indicateur : Cu et céruléoplasmine Absorption : 30 %; diminution par vitamine C. Excrétion biliaire Aliments riches :mollusques et crustacés,féculents, légumes secs (0,7 mg/100g), abats, foie et dérivés (1,3 mg/100g) (TDS, 2004) Sources non négligeables :fruits, légumes, vins rouges, eaux (variable : limite sanitaire à 1 mg/L) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  38. Cuivre et initiation secondaire de peroxydation Cours P2 – Besoins - Minéraux

  39. ANC pour le Cuivre (mg/j) Étude Val de Marne : 1,8 mg/j chez l’homme, 1,5 mg/j chez la femme; 1 mg/j (TDS, 2004) Conséquences de l’insuffisance d’apport ? Cours P2 – Besoins - Minéraux

  40. Le sélénium (Se ; 1 mole = 79 g) Incorporation (à travers un ARNt-sérine spécifique et un codon stop) dans : Glutathion-peroxydases, 5’-Désiodases et quelques sélénoprotéines Incorporation de l’excès sous forme de sélénométhionine dans de nombreuses protéines (Hb,…) Accommodation : maximum d’expression de ARNm pour désiodase requiert un apport de Se inférieur de moitié à celui requis pour GPx Interaction iode – sélénium pour la thyroïde Cours P2 – Besoins - Minéraux

  41. Sélénium Carences : sols pauvres en Se (maladie du Keshan, myocardiopathies) Excès : troubles des phanères. Sols riches (Vénézuela, Dakota, Wuhan) Biodisponibilité, variable selon spéciation, mais bonne (50-95 %) ANC : 1 µg/kg.j(saturation GPX plasmatique) Apports alimentaires en France : 40-50 µg/j (TDS, 2004) Etude du Linxian : effet positif en prévention des cancers, en association avec d’autres micronutriments Limites de sécurité 300 µg/j (France 150) Intérêt pharmacologique : cancérologie, rhumatologie (?) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  42. Pool de protéines Sélénate (SeO4) Sélénométhionine (80 % du sélénium des céréales) Sélénite (SeO3) Sélénoprotéines sélénophosphate GS-Se-SG Sélénocystéine H2Se Préférer les formes organiques (risque moindre, équipements enzymatiques adaptés, car formes présentes dans les aliments): sélénométhionine, méthylsélénocystéine (crucifères) CH3SeH (CH3)2Se (CH3)3Se+ (urines) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  43. Etude du Linxian (50 µg/j) : effet positif en prévention des cancers, en association avec d’autres micronutriments dans des populations carencées Suvimax, 2000 sujets : 1,1 % ont une sélénémie inférieure à 0,75 µM (seuil de carence) Sélénémie moyenne = 1,1 µM – 1,65 µM chez les supplémentés (100 µg/j) 83 % des femmes, 75 % des hommes ont une GPx inférieure à l’optimal Dakota : apport 200-700 µg/j (sélénémie 2-5 µM) sans trouble identifié (Afrique) : La correction du seul déficit en sélénium aggrave le déficit thyroïdien : ne pas oublier l’iode (Nouvelle-Zélande) : pas d’effet de la supplémentation en sélénium sur la thyroïde (adaptation à des apports bas en iode) Etude en cours aux USA en prévention du cancer de la prostate (avec vit E)(étude Select, 32 000 sujets, pas d’effet préventif après plus de 5 ans de suivi…) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  44. Le sélénium Finlande : programme d’enrichissement des engrais Viandes : bonnes sources, si supplémentation animale ! Cours P2 – Besoins - Minéraux

  45. L’iode Seule fonction biologique établie (I ; 1 mole = 127 g) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  46. Iode Carence : disparition du crétinisme endémique Goitre endémique : expression visible d’une adaptation efficace à l’insuffisance d’apport, mais finissant en involution fibrotique avec hypothyroïdie Une des carences nutritionnelles majeures dans le monde selon OMS ( avec Fe et vitamine A) Iode organique moins biodisponible que sels minéraux Effet goîtrigène des glucosides cyanogénétiques (libérant CN) et des thioglucosides (comme le tabagisme : libération de SCN), Effet des flavonoïdes déprimant thyroperoxydase Insuffisance d’apport si iodurie inférieure à 100 µg/L Métropole : encore à risque de carence modérée (sauf chez enfant) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  47. ANC pour l’iode (excrétion urinaire ou fixation thyroïdienne) Cours P2 – Besoins - Minéraux

  48. Cours P2 – Besoins - Minéraux

  49. Etat thyroïdien % de sujets à risque d’insuffisance d’apports en iode* Valeix et al, Lancet, 1999, 353:1766-1767. * iode urinaire < 5 µg/100 ml Cours P2 – Besoins - Minéraux

  50. Les sources alimentaires d’iode en métropole : • Lait (10-15 µg/100 ml), puis œufs(40 µg/ œuf, par accident ! : pratiques zootechniques et désinfectants) • Produits de la mer (huître 100 mg/100 g). Mais attention à certaines algues (laminaires : 6 g/100 g) • Sel iodé : enrichissement autorisé depuis 1952, n’a pas résolu le problème! D’où : • - Augmentation de l’enrichissement (de 10-15 à 15-20 mg/kg), mais diminution régulière de la part du sel iodé dans les ventes de sel • - Réflexions en cours pour l’enrichissement de sels industriels ? Prenant en compte l’objectif de diminution de la consommation de sel • Apparition sur le marché d’œufs enrichis en iode et oméga 3 • Limite de sécurité : mal établie…. 500 µg/j ? • Rapport Afssa sur l’enrichissement d’autres vecteurs (sels industriels) : d’abord réduire et standardiser le lait… (www.afssa.fr) Cours P2 – Besoins - Minéraux

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