Fiche de révision : Biochimie et besoins nutritionnels

📋 Plan du Cours

1. Composition chimique du corps humain
2. Groupes biochimiques et nutritionnels
3. Métabolisme et apports énergétiques
4. Structure et classification des glucides
5. Glucides importants et édulcorants
6. Glucides en diététique
7. Protides et acides aminés
8. Protides et liaison peptidique
9. Classification et structure des protéines
10. Dénaturation et activité protéique
11. Protides et nutrition
12. Lipides : structures et fonctions
13. Lipides et équilibre nutritionnel
14. Régimes et acides gras
15. Rapports entre oméga 6 et oméga 3
16. Rôles et équilibre de l’eau
17. Sels minéraux et électrolytes
18. Vitamines liposolubles et hydrosolubles

📖 1. Composition chimique du corps humain

★ À maîtriser

• Les 11 macroéléments du corps humain sont C, H, O, N, S, P, Ca, K, Na, Cl et Mg.

• Les six éléments principaux C, H, O, N et S, ainsi que P, représentent 95 % du corps humain.

Compléments

📌 C, H, O, N et S sont principalement sous forme moléculaire, tandis que P peut être moléculaire ou ionique et que Ca, K, Na, Cl et Mg sont toujours ioniques.

• Chez un homme adulte de 70 kg, la composition corporelle comprend environ 45 kg d’eau, 11 kg de protides, 10 kg de lipides, 0,2 kg de glucides et 3,5 kg de sels minéraux.

💡 Astuce mémo

CHONSP représente 95 % du corps humain

📖 2. Groupes biochimiques et nutritionnels

🔑 Notions clés & Définitions

• Nutriment : Substance chimique minérale ou organique issue de la digestion des aliments et utilisée pour la croissance, l’entretien et la réparation des tissus.

★ À maîtriser

• Les six groupes nutritionnels sont:
  • les glucides
  • les protides
  • les lipides
  • les vitamines
  • les minéraux
  • l’eau

📌 Les macronutriments glucides, protides et lipides apportent de l’énergie en grande quantité, tandis que les micronutriments vitamines et minéraux sont essentiels sans apporter de calories.

• L’eau représente environ 60 % du poids corporel et les apports recommandés sont d’environ 2 à 2,5 L par jour.

Compléments

📌 Les acides nucléiques sont un groupe biochimique majeur sans intérêt nutritionnel, tandis que les vitamines sont un groupe nutritionnel réparti sur plusieurs groupes biochimiques.

💡 Astuce mémo

Biochimie : acides nucléiques ; nutrition : vitamines

📖 3. Métabolisme et apports énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Catabolisme : Regroupe les réactions de dégradation des molécules qui produisent de l’énergie stockée dans l’ATP.
• Anabolisme : Regroupe les réactions de synthèse des molécules nécessaires à la structure ou au fonctionnement des cellules et consomme de l’énergie.

★ À maîtriser

📌 Le métabolisme cellulaire désigne les réactions de transformation de la matière dans les cellules, tandis que le métabolisme de base désigne l’énergie minimale nécessaire aux fonctions vitales en 24 heures.

Compléments

• Les enzymes sont des protéines qui catalysent les réactions métaboliques.

• Le métabolisme de base dépend de l’âge, du sexe, de la taille ou de la corpulence et de l’état physiologique ou pathologique, puis doit être ajusté selon l’activité physique.

💡 Astuce mémo

Catabolisme dégrade et produit l’ATP ; anabolisme synthétise et consomme de l’énergie

📖 4. Structure et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule organique dont l’unité de base est un ose.
• Ose : Un ose est une molécule organique polyhydroxylée portant une fonction carbonyle, cétone ou aldéhyde, de formule brute $C_nH_{2n}O_n$, très polaire et soluble dans l’eau.

📝 Points essentiels

📌 Les oses sont des unités de base, tandis que les osides résultent de la condensation de plusieurs oses liés par une liaison osidique.

• La condensation crée une liaison osidique entre deux oses avec libération d’eau, tandis que l’hydrolyse enzymatique rompt cette liaison pour libérer les oses.

• Les glucides comprennent les oses et les osides, ces derniers étant divisés en holosides composés uniquement d’oses et en hétérosides associant des oses à une substance non glucidique.

💡 Astuce mémo

Ose → oside → holoside ou hétéroside

📖 5. Glucides importants et édulcorants

🔑 Notions clés & Définitions

• Hétéroside : Formé par l’association d’un ose ou d’un holoside avec une substance non glucidique appelée aglycone ou génine.

📝 Points essentiels

• Les quatre oses importants sont:
  • le glucose
  • le fructose
  • le galactose
  • le ribose

📌 Le saccharose est formé de glucose et de fructose, le lactose de glucose et de galactose, et le maltose de deux molécules de glucose.

• L’amidon est une réserve glucidique végétale, le glycogène est une réserve glucidique animale stockée dans le foie et les muscles, et la cellulose constitue la paroi des cellules végétales.

📌 Chez l’homme, les osides fournissent du glucose après hydrolyse, sauf la cellulose qui n’est pas digérée et constitue une fibre alimentaire.

💡 Astuce mémo

Cellulose : fibre non digérée ; amidon : réserve glucidique digestible

📖 6. Glucides en diététique

🔑 Notions clés & Définitions

• Index glycémique : L’index glycémique d’un aliment mesure sa capacité à faire augmenter plus ou moins rapidement la glycémie, le glucose pur constituant la référence d’indice 100.
• Intolérance au lactose : L’intolérance au lactose résulte d’un déficit en lactase qui empêche la digestion de quantités importantes de lactose et peut provoquer fermentation, ballonnements, douleurs abdominales et diarrhées.

★ À maîtriser

📌 Les monosaccharides sont absorbés sans transformation, tandis que les disaccharides doivent être hydrolysés en leurs deux oses constitutifs.

• Les glucides apportent 4 kcal par gramme et représentent 40 à 55 % des apports énergétiques totaux.

📌 Les fibres ne sont ni digérées ni assimilées, ne fournissent pas d’énergie et peuvent modifier l’index glycémique des autres aliments du repas.

Compléments

• Un index glycémique est bas sous 55, moyen de 55 à 70 et élevé au-dessus de 70.

💡 Astuce mémo

Glucide simple ou complexe ne prédit pas l’index glycémique

📖 7. Protides et acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Protide : Molécule organique dont l’unité de base est un acide aminé.
• Acide aminé : Un acide aminé est un acide organique dont le deuxième carbone porte une fonction amine et un radical variable propre à chaque acide aminé.
• Peptide : Un peptide est une chaîne d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques formées par condensation.

★ À maîtriser

• Neuf acides aminés sont essentiels parce que l’organisme ne sait pas les synthétiser de novo et que leur apport est exclusivement alimentaire.

Compléments

• La tyrosine est un précurseur de la dopamine et le tryptophane, qui est essentiel, est un précurseur de la sérotonine.

💡 Astuce mémo

Acide aminé → peptide → protéine

📖 8. Protides et liaison peptidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Liaison covalente formée entre le groupement acide d’un acide aminé et le groupement amine d’un autre acide aminé lors d’une réaction de condensation.

★ À maîtriser

• La synthèse d’une chaîne peptidique lie les acides aminés dans un ordre déterminé, tandis que l’hydrolyse enzymatique par les peptidases rompt les liaisons peptidiques et libère les acides aminés.

• Les protides peuvent avoir un rôle plastique dans la construction des cellules, des tissus et des organes, ainsi qu’un rôle énergétique qui reste secondaire par rapport aux autres sources d’énergie.

Compléments

• Les protides représentent près de 50 % du poids sec d’un être vivant et comprennent environ 30 000 protéines différentes chez l’être humain.

💡 Astuce mémo

Condensation → liaison peptidique ; hydrolyse → libération des acides aminés

📖 9. Classification et structure des protéines

★ À maîtriser

📌 Les protéines fibreuses ont une forme en fibres, sont souvent insolubles dans l’eau et résistantes à la protéolyse, tandis que les protéines globulaires ont une forme globalement sphérique et possèdent souvent une activité biologique.

• Toutes les enzymes et tous les récepteurs sont des protéines globulaires.

📌 Les holoprotéines sont constituées uniquement d’acides aminés, tandis que les hétéroprotéines comportent une partie non protéique, comme l’hème contenant du fer dans l’hémoglobine.

📌 La structure primaire correspond à l’ordre des acides aminés, la structure secondaire à des hélices α ou des feuillets β, la structure tertiaire à la forme 3D d’une chaîne et la structure quaternaire à l’association de plusieurs chaînes.

Compléments

• Les principales protéines fibreuses sont:
  • la kératine
  • le collagène
  • l’élastine
  • la myosine
  • le fibrinogène
  • la fibrine

💡 Astuce mémo

Fibreuses = structure ; globulaires = activité biologique

📖 10. Dénaturation et activité protéique

★ À maîtriser

📌 La structure tridimensionnelle native d’une protéine conditionne son activité biologique en positionnant correctement ses acides aminés fonctionnels et ses sites actifs.

• Une mutation d’un seul nucléotide peut remplacer un acide aminé, modifier la forme tridimensionnelle de la protéine, l’inactiver et éventuellement provoquer une maladie génétique.

• 🔄 La dénaturation entraîne:

  1. la rupture de liaisons intramoléculaires
  2. la perte de la forme native
  3. la perte de la fonction protéique

• Les facteurs de dénaturation comprennent:

  • la chaleur
  • un pH extrême
  • une force ionique élevée
  • l’urée

Compléments

• L’hémoglobine possède quatre chaînes polypeptidiques, deux chaînes α et deux chaînes β, ainsi que quatre hèmes contenant chacun un atome de fer.

💡 Astuce mémo

Séquence altérée ou liaisons rompues → structure 3D incorrecte → protéine inactive

📖 11. Protides et nutrition

🔑 Notions clés & Définitions

• Équivalence alimentaire : Substitution permettant d’apporter la même quantité d’un constituant alimentaire donné, sans garantir à elle seule un apport qualitatif suffisant en acides aminés essentiels.
• Digestibilité protéique : Rapport entre la quantité d’acides aminés absorbés et la quantité d’acides aminés éliminés dans les fèces.

★ À maîtriser

📌 Les légumineuses sont pauvres en méthionine et les céréales sont pauvres en lysine, ce qui justifie leur association au cours d’un même repas ou d’une même journée.

• Les besoins protidiques représentent 10 à 20 % des apports énergétiques totaux et correspondent à 0,83 g/kg/j chez l’adulte.

Compléments

• Les sources végétales complètes citées sont:
  • le quinoa
  • le soja
  • le sarrasin
  • le chanvre
  • les algues

💡 Astuce mémo

Légumineuses pauvres en méthionine ; céréales pauvres en lysine

📖 12. Lipides : structures et fonctions

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Groupe hétérogène de molécules organiques insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques.

📝 Points essentiels

• Les structures formées par les acides gras en milieu aqueux sont:

  • les micelles
  • les liposomes
  • la bicouche membranaire

• Le catabolisme d’un gramme de lipides libère 9 kcal, et les triglycérides constituent une réserve énergétique majeure du tissu adipeux.

📌 Les lipides saponifiables sont à base d’acides gras, comme les triglycérides et les phospholipides, tandis que les lipides insaponifiables comprennent notamment le cholestérol.

• Les acides gras saturés ne possèdent que des liaisons simples, les acides gras mono-insaturés possèdent une double liaison et les acides gras polyinsaturés en possèdent plusieurs.

💡 Astuce mémo

Saponifiables = acides gras ; insaponifiables = cholestérol et dérivés

📖 13. Lipides et équilibre nutritionnel

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipoprotéines : Complexes de lipides et de protéines qui permettent le transport sanguin des triglycérides et du cholestérol insolubles dans l’eau.

📝 Points essentiels

• La digestion des lipides nécessite une émulsion par les sels biliaires, suivie de l’action des lipases pancréatiques, puis les lipides absorbés rejoignent la lymphe avant la circulation sanguine.

📌 Les LDL apportent le cholestérol aux cellules et peuvent favoriser les plaques d’athérome en excès, tandis que les HDL récupèrent le cholestérol périphérique et le ramènent au foie.

📌 Une hypertriglycéridémie supérieure à 1,5 g/L de sang constitue un facteur de risque cardiovasculaire.

• Les besoins lipidiques représentent 35 à 40 % des apports énergétiques totaux, et un gramme de lipides fournit 38 kJ, soit 9 kcal.

💡 Astuce mémo

Émulsion → digestion → absorption lymphatique → transport par lipoprotéines

📖 14. Régimes et acides gras

★ À maîtriser

📌 La répartition idéale indiquée est de 50 % d’oméga-9, 25 % d’acides gras saturés, 20 % d’oméga-6 et 5 % d’oméga-3.

• Le rapport alimentaire oméga-6/oméga-3 devrait idéalement être de 5/1, alors qu’il est estimé à environ 15/1 dans l’alimentation actuelle.

• Les oméga-3 et les oméga-6 utilisent plusieurs enzymes communes, de sorte qu’un excès d’oméga-6 peut limiter l’utilisation des oméga-3 et favoriser un état inflammatoire.

📌 Un régime contrôlé en lipides recommande de limiter les acides gras saturés, les aliments riches en cholestérol, les produits sucrés et l’alcool, tout en privilégiant les huiles végétales et les cuissons sans matière grasse.

Compléments

• Les oméga-6 végétaux comprennent l’acide linoléique, tandis que les oméga-3 comprennent l’acide alpha-linolénique d’origine végétale, l’EPA et le DHA d’origine animale.

💡 Astuce mémo

Excès d’oméga-6 → compétition enzymatique → moindre production de dérivés anti-inflammatoires des oméga-3

📖 15. Rapports entre oméga 6 et oméga 3

★ À maîtriser

📌 Les oméga 6 et les oméga 3 utilisent les mêmes enzymes de conversion, ce qui entraîne une compétition métabolique en faveur des oméga 6.

• Le rapport idéal entre les oméga 6 et les oméga 3 est de $5:1$, tandis que le rapport actuel indiqué dans le cours est également de $5:1$.

📌 Les oméga 6 sont précurseurs de molécules pro-inflammatoires comme les prostaglandines, tandis que les oméga 3 sont précurseurs de molécules anti-inflammatoires.

📌 Un excès d’acide arachidonique augmente les allergies, les inflammations et les problèmes cardiovasculaires.

• Les principaux acides gras cités sont: l’acide linoléique AL pour les oméga 6 végétaux, l’acide alpha-linolénique ALA pour les oméga 3 végétaux, l’acide arachidonique AA pour les oméga 6 animaux, l’EPA pour les oméga 3 animaux, le DHA pour les oméga 3 animaux

Compléments

• Le DHA, un oméga 3 animal, est bénéfique pour le cerveau et la rétine.

• Les oméga 6 végétaux, notamment ceux de l’huile de tournesol, peuvent limiter la fabrication de molécules oméga 3 anti-inflammatoires à partir des oméga 3 végétaux, comme ceux de l’huile de colza.

💡 Astuce mémo

ω6 pro-inflammatoires versus ω3 anti-inflammatoires

📖 16. Rôles et équilibre de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Rôle plastique de l’eau : Fonction de constituant majeur des cellules et des liquides corporels, avec 40 % de l’eau située dans le compartiment intracellulaire.
• Rôle fonctionnel de l’eau : Action de solvant biologique et de réactif dans les réactions acido-basiques et d’hydrolyse.

📝 Points essentiels

• La teneur moyenne en eau est de 60 à 65 % chez l’adulte, d’environ 75 % chez le bébé et d’environ 55 % chez la personne âgée.

• Les pertes hydriques proviennent de:

  • les urines
  • la sueur
  • les selles
  • la respiration

📌 La déshydratation par sudation entraîne essentiellement une perte d’eau, tandis que la déshydratation par diarrhée entraîne une perte d’eau et d’électrolytes avec un risque de désordres électrolytiques.

• Une solution de réhydratation orale contient:
  • de l’eau
  • du sel
  • du glucose
  • du bicarbonate

💡 Astuce mémo

Pertes hydriques → déshydratation → troubles cellulaires et organiques

📖 17. Sels minéraux et électrolytes

★ À maîtriser

📌 Les sels minéraux se présentent sous forme d’hydroxyapatite pour la minéralisation du squelette et des dents, ou sous forme d’électrolytes pour l’équilibre hydrique et les fonctions enzymatiques, hormonales, nerveuses, musculaires et immunitaires.

• Les minéraux sont classés en macroéléments, comme le calcium et le phosphore qui représentent environ 1 kg, et en oligo-éléments, comme le fer, le zinc et le fluor qui représentent quelques grammes.

• Le calcium participe à la minéralisation osseuse, aux influx nerveux, à la contraction musculaire et à la coagulation sanguine; sa carence peut provoquer une ostéomalacie et son surdosage des calculs rénaux.

📌 L’apport journalier recommandé en sodium est inférieur à 2 g, soit au maximum environ 5 g de chlorure de sodium ou une cuillère à café de sel de table.

Compléments

📐 Formule — Le rapport potassium/sodium recommandé est supérieur à $1$, alors que le rapport actuel indiqué est de $1/4$.

• Les principaux oligo-éléments cités sont:
  • le fer
  • le zinc
  • le chrome
  • le sélénium
  • l’iode

💡 Astuce mémo

Hydroxyapatite pour construire, électrolytes pour fonctionner

📖 18. Vitamines liposolubles et hydrosolubles

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamines : Substances organiques que le corps ne peut pas synthétiser, à l’exception des vitamines liposolubles D et K.

★ À maîtriser

• Il existe 13 vitamines réparties entre les vitamines liposolubles A, D, E et K et les vitamines hydrosolubles du groupe B, de B1 à B12, ainsi que la vitamine C.

• La vitamine D favorise l’absorption du calcium et la minéralisation osseuse, doit être transformée par le foie et le rein, et peut être produite sous forme de D3 lors de l’exposition au soleil.

• Toutes les vitamines du groupe B participent au métabolisme des glucides, des protides et des lipides, ainsi qu’à de nombreuses réactions de synthèse biologique, souvent comme cofacteurs enzymatiques.

📌 Une supplémentation en vitamine B9 est recommandée pendant la grossesse, tandis qu’une supplémentation en vitamine B12 est recommandée chez les personnes véganes, car la B12 est d’origine animale uniquement.

• La vitamine C augmente l’absorption et l’assimilation du fer, diminue la sensibilité aux infections, favorise la cicatrisation et possède un apport journalier recommandé de 100 mg avec un apport maximal de 1000 mg.

📌 L’absorption intestinale est le passage des nutriments à travers la barrière intestinale vers le sang ou la lymphe, tandis que l’assimilation est leur utilisation correcte par les cellules.

• Les besoins quotidiens en fer sont d’environ 1 mg pour les hommes et 2 mg pour les femmes, peuvent atteindre 10 mg chez les femmes enceintes ou allaitantes, et sont 8 à 10 fois supérieurs à ceux de l’adulte chez les enfants et adolescents en croissance.

• Les apports alimentaires quotidiens de fer en Europe sont de 20 à 25 mg, mais seulement environ 1 à 2 mg sont absorbés en temps normal, ce qui correspond aux pertes quotidiennes de l’adulte.

📌 Le fer héminique ou fer ferreux Fe2+ des viandes, abats, poissons, volailles et fruits de mer est davantage assimilable que le fer ferrique Fe3+ des légumineuses, légumes verts et céréales complètes.

📌 La vitamine C augmente l’absorption du fer végétal, tandis que le zinc et le cuivre ainsi que le calcium et le magnésium sont en compétition pour l’absorption intestinale et ne doivent pas être ingérés en même temps.

Compléments

📌 La vitamine D augmente à la fois l’absorption et l’assimilation du calcium.

💡 Astuce mémo

ADEK pour les liposolubles, B et C pour les hydrosolubles

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des groupes nutritionnels

Classification des protéines