BIEN SE NOURRIR EN AFRIQUE

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1 Constitution chimique; 2 Structures; 3 Métabolisme; 4 Phospholipides; 5 Acides gras essentiels; 6 A. g.  dans l'organisme

1 Constitution chimique des lipides

Les lipides, du grec « lipos », graisse, sont des constituants habituels des tissus végétaux et animaux. Ils comprennent les huiles et les graisses, mais aussi des substances plus complexes qui jouent un rôle important dans les structures cellulaires .

Les lipides sont des substances de réserve entreposées dans le cytoplasme sous forme de gouttelettes adipeuses (cf MNT) . En nutrition humaine, leur apport énergétique est important, 900 Kcal pour 100 grammes, soit 3760 Kj, contre 400 Kcal pour 100 grammes, 1670 Kj, pour les oses et osides. Ceci est dû à leur plus grande richesse en éléments combustibles, carbone et en hydrogène.

Ils sont en effet majoritairement constitués de longues chaînes d'acides gras groupés par trois à un alcool , le glycérol, d'où leur nom de « triglycérides » 

Figure 35:
a), de gauche à droite : l'atome de carbone tétravalent (cf Chimie générale) ; amorce d'une chaîne carbonée et saturée ; en bout de chaîne, une fonction « acide » , c'est un acide gras .
b), 3 atomes de carbone et 3 fonctions « alcool » constituent la molécule de glycérol .
c), estérification des 3 fonctions « alcool » par 3 acides gras pour former un lipide . Les atomes de carbone, jusqu'à 22 acides, sont situés aux sommets de la ligne brisée.

Conventionnellement l'appellation « acide gras » désigne des chaînes comportant 4 à 22 atomes de carbone. Chez les animaux et les plantes ce sont principalement des acides à 16 et 18 atomes de carbone, toujours un nombre pair car leur biosynthèse est réalisée à partir d'acides en C-2 .

Plusieurs acides gras possèdent une ou plusieurs doubles liaisons. Ils sont insaturés. On les caractérise dans la nomenclature par le nombre d'atomes de carbone et de doubles liaisons, ainsi que leur position. Conventionnellement le carbone 1 est le plus oxydé, il est lié au glycérol.

Exemples : l'acide oléique 18 : 1;9 possède 18 atomes de carbone et une double liaison entre les carbones 9 et 10 ; l'acide linoléique 18 : 2;9, 12 a une chaîne de 18 C, 2 doubles liaisons entre les carbones 9-10 et 12-13 .
On utilise aussi les lettres grecques α, β, ω, pour positionner les doubles liaisons par rapport aux premier, deuxième ou dernier atome de carbone (-CH3).
Exemple : un acide ω9 possède une double liaison sur le dernier carbone moins 9 .
Figure 35-Structures lipidiques
Figure 35-Structures lipidiques

2 Propriétés

L'insolubilité des matières grasses dans l'eau est totale. Ceci est dû à la forte attraction entre les atomes de carbone et d'hydrogène. De ce point de vue, les lipides s'apparentent aux hydrocarbures.

Une goutte d'huile déposée sur une plaque métallique s'étale pour former un film constitué d'une seule couche moléculaire. En quantité plus abondante, les molécules se répartissent en plusieurs couches qui se repoussent et glissent les unes par rapport aux autres et confèrent aux huiles et graisses le caractère lubrifiant.

Une goutte d'huile déposée dans un flacon contenant de l'eau et agité violemment se disperse en fines gouttelettes qui au repos remontent à la surface pour se rassembler . Cependant en présence de substances tensio-actives comme les lécithines, elles peuvent former une émulsion stable résultant d'un arrangement des molécules grasses sous forme de globules.

Figure 36 a): les radicaux alcool constituent des pôles hydrophiles orientés vers la phase aqueuse, tandis que les chaînes d'acides gras sont les pôles hydrophobes de la phase lipidique.
Figure 36 b): on retrouve le même type de structure dans les membranes cellulaires.

Dans le corps humain, la graisse forme un revêtement sous-cutané qui isole le milieu intérieur par rapport à l'environnement et augmente la résistance au froid. Ceci n'a rien à voir avec la conductibilité thermique des huiles et graisses.

Les lipides diffèrent des hydrocarbures en étant hydrolysables . Les corps gras naturels sont des mélanges de glycérides et d'acides gras libres .

La saponification des huiles et des graisses par une base forte comme la soude ou la potasse consiste 1° à hydrolyser la liaison ester entre le glycérol et les acides gras (Figure 35c), 2° à neutraliser la totalité des acides gras libres . On obtient dans la phase aqueuse le glycérol et les différents savons.

Les lipides insaturés sont hydrogènables à chaud en présence d'un catalyseur comme le nickel fixé sur charbon actif. La saturation des doubles liaisons s'accompagne de l'élévation de la température de fusion de la matière grasse. L'hydrogénation est exploitée dans la tarnsformation de l'huile de palme en graisse pour produire une margarine.

L'hydrolyse des graisses se produit lors de la digestion sous l'action d'une enzyme, la lipase, principalement secrétée par le pancreas. Les acides gras libérés sont directement absorbés par la muqueuse intestinale.
Globule gras-Membrane lipidique
Globule gras-Membrane lipidique

3 Métabolisme des lipides

Biosynthèse des lipides

Tous les lipides présents dans les organismes végétaux proviennent de l'acide acétique activé, « l'acétyl-coenzyme A », résultant de la combinaison entre la vitamine B5 (panthoténate), l'acide ADP (adénosine diphosphorique) et un acide aminé soufré. Le coenzyme facilite les transports de groupements moléculaires .


Dans le règne végétal, les lipides résultent de la décomposition du glucose en acide acétique activé, puis de la fixation de groupements CO2 sur l'acétyl-coenzyme A , par un mécanisme comparable à la polymérisation de l'isoprène en caoutchouc .


Chez les animaux, tout passe par l'acétyl-coenzyme A. Lors de la digestion des aliments, l'intestin absorbe du glucose et du fructose, des acides gras et des acides aminés. Tous ces nutriments se retrouvent via le sang ou la lymphe dans le foie . Les mitochondries  des cellules hépatiques sont en quelque sorte le « foyer de combustion des aliments », autrement dit d'oxydation des nutriments, mais avant d'aboutir à la formation de CO2, celle-ci passe par une série d'étapes intermédiaires décrites sous les noms de cycle de Kreps, ou cycle de l'acide citrique (Figure 37d) . Une profonde erreur consisterait à réduire ces mécanismes complexes à la dégradation de substrats pour former de nouvelles molécules. En fait ce sont de nouvelles cellules qui sont élaborées, de nouveaux tissus qui se forment dans l'organisme, en fonction des codes génétiques propres à chaque espèce animale.

Figure 37:
L'ingestion de graisses animales a) ou végétales b) au moment des repas aboutit à la formation d'acides gras libres c) sous l'action de la lipase pancréatique . Parvenus dans les mitochondries d) des cellules du foie, ils sont décomposés en éléments simples . Ils sont ensuite soit recomposés en acides gras e) propres à chaque espèce animale pour former le tissu adipeux f), soit décomposés en CO2 g) pour repasser dans le sang et être éliminés au niveau de la respiration pulmonaire, soit partiellement oxydés en corps cétoniques h) toxiques pour l'organisme et qui doivent impérativement être évacués par les reins dans les urines . Le plus connu est l'acétone, responsable d'acétonurie en cas d'insuffisance rénale.

Figure 37, le trajet en rouge porte le nom de « catabolisme » qui évoque l'idée d'une destruction, alors que le trajet en vert est une reconstruction désignée par le mot « anabolisme » .

Figure 37-Métabolisme des lipides
Figure 37-Métabolisme des lipides

4 Phospholipides

Figure 38-Lipides membranaires

Les lécithines constituent une famille de composés voisins les uns des autres ; on les trouve dans toutes les membranes cellulaires des organismes végétaux et animaux .


Exemples:

-le jaune d'œuf est une cellule à part entière ; sa lécithine est une production de la membrane stockée pour les besoins de l'embryon fécondé .

-dans le règne végétal, la lécithine extraite des graines de soja, séparée lors de l'extraction et du raffinage de l'huile de soja . Cette lécithine est un additif industriel codé E322 utilisé en chocolaterie et dans la fabrication des mayonnaises, des sauces et des pâtes à tartiner.


Au point de vue chimique, la lécithine est un phosphoglycéride. On comprendra la signification de cette appelation en se reportant à la figure 35, paragraphe 1 . Deux fonctions alcool du glycérol (Figure 35 b,c) sont estérifiées par deux acide gras, un acide saturé, l'acide palmitique en C18, et un acide insaturé , l'acide oléique C18 1 : 1;9. La troisième fonction alcool est estérifiée par un ion phosphate complexé avec une substance à caractère basique, la choline, trés soluble dans l'eau.


Cette structure fait apparaître la double polarité de la lécithine, le pôle hydrophobe des acides gras (Figure 38) et le pôle hydrophile de la choline phosphatée . Grâce à quoi elle stabilise les émulsions en créant des ponts entre les phases grasse et aqueuse.


Exemple: la sauce mayonnaise est consommée dans le monde entier depuis des décennies. Elle est à base de jaune d'œuf, d'huile de table et de moutarde. Ces ingrédients sont mélangés et battus pour former une émulsion plus ou moins ferme, homogène et stable.


Avant la montée de l'émulsion, les phases aqueuse et huileuse sont séparées et hétérogènes, aprés émulsification, elles forment un tout homogène constitué de gouttelettes huileuses dispersées dans l'eau. Le jaune d'œuf renferme en moyenne 31 % de lipides, 16 % de protéines, 0,5 % de glucose, et de l'eau .Par dissolution dans des solvants organiques on peut isoler la lécithine et la purifier. Elle représente en moyenne 26 % du total des lipides.


Exemple: dans le corps humain, la choline est une secrétion du foie . On la trouve dans la bile, déversée par le canal cholédoque dans le tube digestif . La choline participe à la solubilisation des aliments fragmentés et à l'émulsification des corps gras ingérés .


Le rôle très important des lécithines dans la digestion des aliments et leur réduction en nutriments simples métabolisables -catabolisme-, ne doivent pas faire oublier leur participation à la construction des tissus au niveau des membranes cellulaires -anabolisme- .

En effet les molécules de lécithines adhérentes aux groupements alcool des glycérides tapissent les parois extérieure et intérieure des membranes (Figure 38), ne laissant libres que des emplacements occupés par des pores .

Les lécithines interviennent dans la fixation des enzymes de biosynthèse des lipides, en périphérie des membranes .

déshydrogénée pour former un précurseur de la vitamine D . Elle peut aussi être estérifiée par des acides gras.


Figure 39 : les lettres A, B, C, désignent des cycles à 6 atomes de carbone, et la lettre D un cycle à 5 atomes de carbone branché sur une chaîne carbonée linéaire. La molécule de cholestérol est synthétisée dans l'organisme à partir de l'isoprène (Figure 40 ). Des enzymes se chargent de cycliser les éléments enchaînés pour constituer les ensembles A, B, C, D .

Figure 39-Molécule de cholestérol
Figure 39-Molécule de cholestérol

5 Le cholestérol

« J'ai du cholestérol » est devenu une expression familière qui traduit un état pathologique avec risque de maladie cardiovasculaire (cf MNT) et de diabète. Le mot « cholestérol » vient du grec « cholé », bile et « steros », solide, pour désigner une substance de consistance cireuse, le cholestérol , extrait des calculs biliaires.  Ce n'est pas un corps gras mais il a une certaine solubilité dans les lipides. On le trouve en grande quantité dans le jaune d'œuf, aux côtés de la lécithine.

Les stérols sont présents dans les organismes animaux et dans les végétaux où ils portent le nom de « phytostérols ». Ils font l'objet d'une littérature abondante, et d'un commerce intense, pour « lutter contre le cholestérol ».
Cholestérols et phytostérols appartiennent à des groupes de composés chimiques apparentés les uns aux autres. Leur poids moléculaire est élevé, comme le montre par exemple la formule globale du cholestérol, C27H44O, donc un composé très riche en carbone et hydrogène (Figure 39: chaque sommet des cycles est porteur d'un groupement  CH ), insoluble dans l'eau , comme les hydrocarbures et comme les acides gras . L'unique atome d'oxygène correspond à une fonction alcool secondaire dans le cycle A. Elle n'est pas hydrolysable.
Figure 40-Synthèse du cholestérol
Figure 40-Synthèse du cholestérol

.

a) Molécule d'isoprène, avec 5 atomes de carbone
b) Condensation entre 2 molécules d'isoprène par mise en commun des doubles liaisons entre les carbone 3 et 4 pour former une chaîne de 8 atomes de carbone ; possibilité d'un isomère représenté en pointillé, carbone 5''''.

L'isoprène est synthétisé par les organismes animaux et végétaux. Le processus de condensation est répété pour former des chaînes plus ou moins longues d'acides gras (Figure 35 c, paragraphe 1) . Des enzymes effectuent éventuellemnt la constitution de cycles (Figure 39) pour élaborer des stérols (phytostérols, hormones, vitamines, etc.) .

Le cholestérol est présent dans toutes les cellules animales et leurs productions, par exemple le lait des mammifères. Il est localisé dans les membranes au côté des lipides et des phospholipides. Sa présence est importante pour consolider les membranes. « Nous avons tous du cholestérol », soit synthétisé par notre organisme, soit apporté dans notre alimentation par les viandes et tous produits d'origine animale, alors que les fruits et les légumes n'en contiennent pas.

Au point de vue chimique, il n'y a pas de « bon » ni de « mauvais » cholestérol. Il n'y a qu' une molécule de cholestérol (Figure 39) . Seule pose problème la quantité de cholestérol présente dans l'organisme et ses dépôts dans les artères en cas d'excès.

Insoluble dans l'eau, le cholestérol n'est donc pas dissout dans le sang ou la lymphe. Il ne peut être transporté qu'en étant complexé par des molécules solubles dans l'eau et présentes dans le plasma sanguin, les lipoprotéines .

Elles sont constituées d'acides gras plus ou moins combinés avec des acides aminés. Les uns et les autres sont issus de la digestion des aliments. Aprés avoir traversé les parois des villosités de l'intestin grêle, ils sont déversés dans le système des vaisseaux lymphatiques et aboutissent dans le tissu adipeux, dans les muscles, dans le foie où a lieu la synthèse du cholestérol .

Il n'y a pas de formule chimique des lipoprotéines. On regroupe sous ce nom une série de composés qui diffèrent par leur différence de densité, selon leur richesse en eau ou en acides gras  plus légers que l'eau.

Les complexes lipoprotéiques circulent dans l'organisme à l'état de microstructures sphériques. Les lipides sont au centre tandis que la périphérie est riche en phospholipides et en cholestérol. Cette couche maintient la structure en suspension dans le plasma.

Il y a un double transport du cholestérol dans l'organisme :
-du foie vers les tissus par les LDL (Low Density Lipoprotreins), et complexes apparentés) alimentant les tissus en cholestérol ;
-des tissus vers le foie par les HDL (Hight Density Lipoproteins) qui ramène le cholestérol en excès des tissus jusqu'au foie où il est dégradé en acides biliaires.

On ne peut pas considérer que les LDL ou les HDL sont bons ou mauvais. Il y a des échanges de lipides entre ces catégories qui ont des rôles différents. Des enzymes catalysent les réactions et les transports. Le danger réside dans un déséquilibre pathologique entre les proportions de LDL et HDL. Une prédominance des premières risque d'entraîner des dépôts de cholestérol dans les artères pouvant aller jusqu'à leur obturation. C'est pourquoi il est devenu courant de contrôler les teneurs en lipides et en cholestérol dans le sang chez les personnes à indice IMC élevé (MNT-4, Figures 16, 17, 18 ).

5 Acides gras essentiels

La distinction entre acides gras saturés et insaturés (cf paragraphe 1, Figure 35) n'est vraiment significative que pour les acides hautement insaturés, c'est-à-dire possédant au moins deux doubles liaisons.

Les acides gras essentiels entrent dans cette catégorie. Ils doivent être apportés par l'alimentation . Il s'agit d'acides gras poly-insaturés en C20 et C18 :

-acide arachidonique (20 ;4 ; 5, 8, 11, 14), dénommé aussi oméga 6, ω6,

-acide linoléique (18 ; 2 ; 9,12), ω6,

-acide linolénique (18;3 ; 9 ; 12 ; 15), ω3 .

L'acide arachidonique a un rôle important dans la synthèse de certaines hormones. Il est soit apporté par les aliments, soit synthétisé à partir des acides linoléique et linoléniques, qui sont indispensables et doivent être obligatoirement apportés dans l'alimentation.

Les acides gras omégas font l'objet d'une littérature abondante, et aussi d'une publicité et d'un commerce très actifs . On trouve des huiles riches, ou enrichies en omégas, des œufs enrichis en omégas … mais il ya des ressources naturelles en omégas, en particulier les poissons gras (sardine, thon, hareng) . Certaines huiles végétales contenues dans des graines, des noix, et d'une façon générale, de nombreux légumes et des fruits en contiennent des quantités appréciables .

6 Le circuit des lipides dans l'organisme

Les lipides ont des structures chimiques en apparence plus simples que celles des glucides, mais leurs fonctions sont plus complexes. En effet elles ne se limitent pas à la fourniture d'énergie nécessaire au fonctionnement des organes, mais elles sont parties intégrantes des organes.

Les graisses pénètrent dans l'organisme par la voie intestinale sous forme d'une fine émulsion, les chylomicrons. Ils sont rapidement soustraits à la circulation en étant fixés dans le foie qui en tire des lipoprotéines . Celles-ci transportent surtout des esters de cholestérol et des phospholipides qui, aprés hydrolyse, fourniront des acides gras aux tissus .

Les lipides des tissus adipeux proviennent soit des aliments, soit, dans le cas d'un régime pauvre en graisse, de la lipogénèse.

La lipogénèse est une voie métabolique de formation de lipides à partir de glucose alimentaire.

Les acides gras libres proviennent soit de l'alimentation, soit de l'hydrolyse enzymatique des triglycérides stockés dans les organes. Ils sont transportés par le sang, métabolisés principalement dans le foie qui les transforme en acétylcoenzymeA . Une partie est utilisée dans le foie ; l'excédent, sous forme d'acéto-acétate, corps cétonique très diffusible, est distribué dans tous les tissus pour être très vite oxydé.

6-1-Échanges plasma-cellules


Les triglycérides des chylomicrons franchissent les parois des vaisseaux sanguins, franchissent les parois de toutes les cellules de l'organisme et pénètrent dans les mitochondries où soit ils subissent une oxydation , soit ils participent à la synthèse des lipides spécifiques à chaque espèce animale.

Les acides gras libres sont présents dans le plasma sanguin et les cellules, en très faibles quantité en raison de la rapidité avec laquelle ils sont utilisés, environ 2 à 3 minutes aprés ingestion ou libération, pour couvrir plus du tiers des dépenses énergétiques de l'organisme.

Les phospholipides sont aussi des constituants normaux du plasma sanguin  et du protoplasme cellulaire. Leur taux s'élève aprés les repas et lorsque la métabolisation des graisses est accrue dans l'organisme pour former des lipides spécifiques :lipides du tissu nerveux du cerveau, de la moëlle épinière, et lécithines .

Le cholestérol est estérifié dans le plasma (cf Lipides, paragraphe 5) par des acides gras très insaturés, linoléique, arachidonique et oléique . Il est fixé sur des protéines. Le taux de cholestérol sanguin, cholestérolémie, varie en fonction de la quantité de lipides ingérés lors des repas, et de la nature des lipides . Les graisses et huiles saturées, comme les huiles de palme et de coco, élèvent le taux de cholestérol sanguin, alors que les huiles riches en acides gras essentiels (tournesol, noix, soja,…) ont tendance à la faire diminuer. La cholestérolémie est élevée dans le diabète (cf MNT-5) et dans de nombreux cas d'athérosclérose (cf MNT-6) . L'hormone thyroïdienne est l'agent le plus actif pour réguler la cholestérolémie.

6-2-Régulation du métabolisme lipidique dans le tissu adipeux

La quantité de lipides présents dans le plasma sanguin s'élève considérablement aprés un repas riche en graisses, le maximum s'observant environ 6 heures aprés, pour diminuer ensuite progressivement. L'hormone insuline, secrétée par les cellules béta du pancréas et soluble dans l'eau, favorise leur stockage dans les tissus, tandis que l'adrénaline, secrétée par les glandes surrénales et soluble dans l'eau, favorise leur hydrolyse en acides gras . Dans le cas d'un régime alimentaire temporairement pauvre en ressources énergétiques, l'organisme utilise les réserves en lipides du tissus adipeux.

Le mécanisme de la néoglucogénèse permet de maintenir la teneur en glucose dans le sang à un taux normal. Il est régulé par le glucagon, une hormone hydrosoluble secrétée par les cellules alpha du pancréas.

« Chaque cellule est fondamentalement capable d'assurer les transformations métaboliques conditionnant ses fonctions. Mais dans l'être pluricellulaire, les spécialisations des fonctions par tissu et organe, vont s'accompagner de spécialisations métaboliques » (34).

Le tissu adipeux spécialisé dans le stockage des acides gras et la lipogénèse aux dépens des glucides avec libération d'acides gras, en est un exemple . Inversement la néoglucogénèse d'origine lipidique ou protéique a lieu dans le foie.

Les hormones sont des substances régulatrices produites par certaines glandes pour équilibrer entre elles les différentes voies métaboliques en tenant compte des conditions extérieures telles que la température, la richesse des repas, ou en réaction à des évènements extérieurs .

Les hormones agissent sur les systèmes enzymatiques et sur la perméabilité des membranes pour stimuler ou inhiber des voies métaboliques existant dans les cellules . Ces actions sont
- directes, par exemple les rôles de l'insuline , du glucagon, de l'adrénaline,
- ou indirectes, par exemple l'hormone de la glande thyroide agit sur l'état des phosphorylations dans la synthèse ou l'hydrolyse des phospholipides.

Un autre exemple d'actions multiples est celui de l'insuline qui règle les réserves lipidiques, réduit la glycémie et accroît la perméabilité cellulaire au glucose . Certaines substances médicamenteuses ont des effets comparables à ceux des hormones. Par exemple l'héparine est un anticoagulateur sanguin agit et régule le transport des lipides sanguins.