Fiche de révision : Glucides et édulcorants

📋 Plan du Cours

1. Rôles et réserves des glucides
2. Classification des glucides
3. Absorption et index glycémique
4. Sucres alimentaires et apports
5. Effets sanitaires des sucres
6. Édulcorants intenses
7. Édulcorants et recommandations de l’Anses
8. Pouvoir sucrant des glucides
9. Cyclisation et formes des oses
10. Classification et chiralité des oses
11. Polyols et assemblage des sucres
12. Polysaccharides et hétérosides
13. Fermentations et digestion des glucides
14. Intolérance au lactose

📖 1. Rôles et réserves des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Substances aussi appelées sucres ou hydrates de carbone, dont la digestion fournit du glucose, carburant de base des cellules.

★ À maîtriser

• Les glucides constituent la principale source d’énergie de l’organisme, mais les graisses, l’alcool et, à un moindre degré, les protéines peuvent également fournir de l’énergie.

• 🔄 Le devenir énergétique du glucose suit ces voies :

  1. Le glucose circulant est immédiatement utilisable.
  2. Le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les muscles.
  3. En cas de jeûne, des acides aminés sont convertis en glucose.
  4. En cas d’apport excessif, le glucose est transformé en triglycérides dans les tissus adipeux.

Compléments

• La glycémie doit demeurer constante et modérée, entre 0,6 et 1 g/L de sang.

• L’insuline et le glucagon régulent la glycémie en fonction des apports alimentaires et de la consommation de sucre par l’organisme.

• Les glucides participent à la structure de la cellulose végétale, des arthropodes et du tissu conjonctif des animaux supérieurs, notamment par l’acide hyaluronique, et constituent des métabolites indispensables comme les acides nucléiques et les coenzymes.

📖 2. Classification des glucides

★ À maîtriser

📌 Les monosaccharides comprennent une seule unité de sucre, les disaccharides en comprennent deux et les polysaccharides en comprennent de nombreuses.

📌 Les glucides simples reposent sur une ou deux molécules de sucre, tandis que les glucides complexes sont constitués de longues chaînes de molécules, comme l’amidon du pain, des céréales et des pommes de terre.

Compléments

• Les principaux sucres simples cités sont :

  • Glucose
  • Fructose
  • Galactose
  • Maltose
  • Saccharose
  • Lactose

• L’amidon est un polysaccharide présent notamment dans les céréales et les légumineuses.

📖 3. Absorption et index glycémique

🔑 Notions clés & Définitions

• Index glycémique : Intensité avec laquelle les aliments ingérés augmentent la glycémie.

★ À maîtriser

📌 La distinction entre sucres lents et sucres rapides fondée sur leur vitesse d’absorption est considérée comme inexistante; tous les glucides apportent le même nombre de calories par gramme.

📌 Les aliments à index glycémique élevé augmentent fortement la glycémie, tandis que ceux à index faible l’augmentent moins fortement ; cette différence ne dépend pas d’une transformation complète ou non de leurs glucides en glucose, mais notamment de la vitesse de digestion et d’absorption de ces glucides.

Compléments

• Un repas riche en graisses, en protéines et en fibres ralentit la vidange de l’estomac et ralentit légèrement la transformation des glucides en glucose.

• L’index glycémique est surtout utile aux personnes diabétiques qui doivent adapter leur dose d’insuline à leur alimentation, mais présente peu d’intérêt pour surveiller le poids.

📖 4. Sucres alimentaires et apports

📝 Points essentiels

• Le glucose se trouve dans la plupart des produits végétaux sucrés, notamment les fruits, le miel et certains légumes, ainsi qu’à l’état libre dans les fluides biologiques, notamment le sang.

• Le fructose est très répandu dans la nature, particulièrement dans les fruits et de nombreux légumes, et se trouve dans l’inuline de racines ou de tubercules comme l’artichaut, l’oignon, la chicorée et le topinambour.

• Le saccharose, ou sucre de table, sert de référence pour définir le pouvoir sucrant des sucres, polyols et édulcorants intenses.

• Le galactose et le lactose sont naturellement présents dans les produits laitiers.

• Les sucres peuvent aussi être désignés par les appellations suivantes :

  • Sucre inverti
  • Sirops de glucose et de fructose
  • Jus concentrés
  • Sirops de fruits
  • Moûts
  • Miel

📖 5. Effets sanitaires des sucres

★ À maîtriser

• Une consommation excessive de sucres peut contribuer directement à la prise de poids, à l’augmentation de la triglycéridémie et de l’uricémie, et indirectement au diabète de type 2 et à certains cancers.

• Une relation entre la consommation de sucres et la carie dentaire est démontrée.

📌 L’Anses recommande aux adultes de ne pas consommer plus de 100 g de sucres totaux par jour, hors lactose et galactose, et de ne pas dépasser une boisson sucrée en privilégiant les jus de fruits.

Compléments

📌 L’OMS recommande que les sucres représentent moins de 10 % de l’apport énergétique quotidien, soit 50 g, et suggère qu’une réduction à moins de 5 % par jour, soit 25 g/j, apporte des bénéfices supplémentaires.

📖 6. Édulcorants intenses

🔑 Notions clés & Définitions

• Édulcorants intenses : Substances qui donnent une saveur sucrée aux denrées alimentaires ou sont utilisées dans les édulcorants de table.

📝 Points essentiels

• Les édulcorants intenses sont d’origine végétale ou obtenus par synthèse chimique.

• Le pouvoir sucrant des édulcorants intenses est de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de fois supérieur à celui du saccharose.

• Les édulcorants intenses contiennent très peu ou pas de calories et sont utilisés notamment dans l’industrie alimentaire comme alternative aux sucres dans certains produits.

📖 7. Édulcorants et recommandations de l’Anses

★ À maîtriser

📌 L’Anses recommande de réduire globalement le goût sucré de l’alimentation dès le plus jeune âge pour diminuer les apports en sucres.

• Le travail de l’Anses ne démontre aucun bénéfice des édulcorants intenses sur le contrôle du poids, la glycémie des sujets diabétiques ou l’incidence du diabète de type 2.

📌 Les boissons édulcorées ne doivent pas remplacer l’eau, au même titre que les boissons sucrées. - Anses

Compléments

• Le travail de l’Anses n’établit ni lien entre consommation d’édulcorants et habituation au goût sucré, ni lien avec un risque accru de diabète.

• Les recherches sont particulièrement nécessaires chez (Anses) : les femmes enceintes, les enfants, les sujets diabétiques, les consommateurs réguliers qui cherchent à contrôler leur poids

📖 8. Pouvoir sucrant des glucides

★ À maîtriser

• Le fructose a un pouvoir sucrant de 1,13 sur une base molaire, contre 0,75 pour le dextrose ou glucose selon Dobbing J. (1987) et 0,61 selon Debry (1996).

• Le sucralose a un pouvoir sucrant de 400 à 800 et l’aspartame de 200 sur une base molaire.

Compléments

• Le pouvoir sucrant des glucides simples varie de 0,1 à 2,0 sur une base molaire, le saccharose étant fixé à 1.

• Le lactose a un pouvoir sucrant de 0,26 sur une base molaire selon Debry (1996), tandis que le maltose vaut 0,50 selon Dobbing J. (1987).

• Le xylitol a un pouvoir sucrant de 0,8 à 1,0, le maltitol de 0,8 à 0,9, le sorbitol et l’isomalt de 0,5 à 0,6, et le lactitol de 0,3 à 0,4 sur une base molaire.

📖 9. Cyclisation et formes des oses

★ À maîtriser

• En solution, le glucose se cyclise lorsque le groupement aldéhyde du carbone 1 réagit avec le groupe OH du carbone 5.

• Un cycle pyrane comprend cinq carbones et un oxygène, soit six atomes, tandis qu’un cycle furane comprend quatre carbones et un oxygène, soit cinq atomes.

• Le glucose peut être représenté comme alpha-D-glucopyranose, le groupe OH porté par C1 étant sous le plan du cycle.

Compléments

• Lors de la cyclisation des oses, les doubles liaisons disparaissent car les carbones sont alors occupés par des groupements hydroxyles.

• Le glucose se trouve majoritairement sous forme cyclisée, qui est la conformation la plus économique sur le plan énergétique.

• Les formes nommées dans le cours sont :
  • le bêta-D-galactopyranose
  • le bêta-D-mannopyranose
  • l’alpha-D-fructofuranose
  • l’alpha-D-ribofuranose
  • le désoxyribose

📖 10. Classification et chiralité des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Un carbone portant quatre substituants différents.

★ À maîtriser

• Selon leur nombre de carbones, les oses sont :
  • trioses
  • tétroses
  • pentoses
  • hexoses
  • heptoses

📌 Un ose portant une fonction aldéhyde est un aldose, tandis qu’un ose portant une fonction cétone est un cétose.

• Le nombre de possibilités moléculaires associées à n carbones asymétriques est $2^n$ ; un carbone asymétrique donne 2 possibilités et quatre en donnent 16.

Compléments

• Le glucose est un aldohexose car il possède six carbones et une fonction aldéhyde, tandis que le fructose est un cétohexose car il possède six carbones et une fonction cétone.

• Les carbones asymétriques sont responsables du pouvoir rotatoire d’une molécule.

📖 11. Polyols et assemblage des sucres

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Un sucre simple.
• Oside : Un assemblage de plusieurs oses ou d’oses avec un composé non glucidique.
• Liaison osidique : Relie deux oses ou un ose à un aglycone dans un oside, par élimination d’une molécule d’eau.
• Sorbitol : Un polyol obtenu par réduction du glucose ou du fructose, de formule OH-CH₂-(CHOH)₄-CH₂OH.

📝 Points essentiels

• En pharmacie, le sorbitol agit comme laxatif osmotique : ses fonctions alcool forment des liaisons hydrogène avec l’eau du tube digestif, augmentant le volume des selles et facilitant le péristaltisme intestinal.

📌 Un holoside est formé uniquement d’oses : il est diholoside s’il en contient deux, oligoside s’il en contient de trois à dix et polyoside s’il en contient plus de dix.

• Le saccharose est formé par l’association d’un alpha-D-glucopyranose et d’un bêta-D-fructofuranose par une liaison osidique, avec libération d’eau.

📖 12. Polysaccharides et hétérosides

★ À maîtriser

• Le saccharose est composé de glucose et de fructose et est hydrolysé par la saccharase, aussi appelée sucrase ; le lactose est composé de glucose et de galactose et est hydrolysé par la lactase ; le maltose est composé de deux glucoses et est hydrolysé par la maltase.

• Les polyosides, leur composition et leur digestion sont :

  • amidon : polymère de glucose, hydrolysé par les amylases salivaire et pancréatique
  • glycogène : polymère de glucose, hydrolysé par plusieurs enzymes
  • cellulose : polymère de glucose, non hydrolysé chez l’être humain

• L’amidon est composé de 15 à 30 % d’amylose et de 70 à 85 % d’amylopectine.

• Le glycogène stocke le glucose chez les animaux, notamment dans le foie et les muscles, et sa structure ressemble à celle de l’amylopectine mais est souvent plus ramifiée.

• La cellulose est un polysaccharide de soutien constituant l’essentiel des parois des cellules végétales et n’est pas hydrolysable par l’être humain.

Compléments

• La lactulose est composé de fructose et de galactose, tandis que le lactitol est composé de sorbitol et de galactose.

• L’amidon est la forme de réserve glucidique des végétaux et constitue une source glucidique majeure de l’alimentation humaine dans le blé, le maïs, le riz et la pomme de terre.

• Les ruminants et certains insectes xylophages utilisent la cellulose grâce aux micro-organismes digestifs, notamment Trichonympha, qui produisent des cellulases.

• Les autres polyholosides cités et leurs usages sont :

  • agar-agar ou gélose E406 : extrait d’algues rouges et substitut de la gélatine
  • alginate de sodium E401 : gélifiant des préparations sans lait
  • alginate de calcium : agent hémostatique par gonflement en milieu aqueux
  • carraghénate E407 : groupe hétérogène obtenu à partir d’algues rouges

• Les catégories d’hétérosides et les exemples cités sont :

  • anthracéniques : aloès, cascara, bourdaine, séné et rhubarbe, utilisés comme laxatifs
  • soufrés : moutarde
  • cardiotoniques : digitales pourpre et laineuse, digoxine et digitaline
  • flavoniques : ginkgo

• L’acide hyaluronique lubrifie les liquides synoviaux des articulations et les héparines sont des hétérosides anticoagulants naturels, également utilisées sous forme partiellement hydrolysée comme héparines de bas poids moléculaire.

📖 13. Fermentations et digestion des glucides

★ À maîtriser

• La fermentation alcoolique du glucose par des levures et leur enzyme zymase produit de l’éthanol et du dioxyde de carbone selon $\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2\,CH_3CH_2OH + 2\,CO_2}$.

• 🔄 La fermentation lactique suit ces étapes :

  1. le lactose est transformé en pyruvate
  2. le pyruvate est transformé en acide lactique
  3. la réaction produit de l’ATP

• Les sucres ont des rôles fonctionnel et structural et servent aussi de carburants à l’organisme, mais seul l’ose simple peut être assimilé directement.

• Les polyholosides sont hydrolysés progressivement par des enzymes spécifiques dans le tube digestif, ce qui fournit régulièrement du sucre au sang et contribue au maintien de la glycémie.

Compléments

• Lors de la fabrication du pain, le dioxyde de carbone formé par fermentation s’évapore et crée les trous de la mie, tandis que l’alcool est éliminé à la cuisson.

• L’acide lactique acidifie le milieu et provoque la précipitation des protéines, ce qui permet la fabrication du fromage et des yaourts ; la choucroute résulte aussi d’une fermentation lactique.

📖 14. Intolérance au lactose

🔑 Notions clés & Définitions

• Intolérance au lactose : Une sécrétion intestinale insuffisante de lactase qui empêche la digestion du lactose.

★ À maîtriser

• Lorsque le lactose n’est pas hydrolysé, il reste dans l’intestin, où il favorise la fermentation bactérienne et retient l’eau dans les selles, provoquant diarrhées, vomissements, ballonnements, gaz et maux de ventre.

• Les causes d’intolérance au lactose citées sont : une forme héréditaire présente dès la naissance, une conséquence temporaire d’une infection intestinale comme une gastro-entérite, l’arrêt de la consommation régulière de lait, qui diminue la sécrétion de lactase

Compléments

• La non-assimilation du lactose et les troubles intestinaux exposent à un risque de déshydratation et d’amaigrissement.

• Chez les enfants plus grands et les adultes ayant cessé de consommer régulièrement du lait, une prise de plus de 250 ml à la fois peut devenir difficile à digérer et provoquer des diarrhées.