Nutriments et métabolisme Marianne Zeller

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1 UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions Nutriments et métabolisme Marianne Zeller

2 Nutriments et métabolisme - Nutriment = substance apportée par les aliments (après digestion) et qui est utilisée par les cellules - Assurent croissance, entretien, réparation des tissus - 5 groupes de nutriments (+eau): - Glucides, lipides, protéines - Vitamines, minéraux - Glucides ( + lipides) apportent énergie ATP - Aliments = mélange nutriments - Source = animale ou végétale - 5 groupe d aliments ( mêmes proportions de nutriments) - Céréales - Fruits/légumes - Viandes/poisson/œuf - Produits laitiers - Graisses

3 Sources alimentaires de glucides Type = Sucres + amidon Origine = végétale Sauf lait, viande Principales sources Fruits/légumes glucose, fructose Lait lactose Viandes (un peu glycogène) Céréales, légumineuses amidon Cellulose = fibre alimentaire non digestible des légumes (ex: salade), mais facilite ( volume ) évacuation des selles

4 Sources alimentaires de lipides Principaux types Triglycérides Phospholipides Cholestérol (jaune d œuf, viande, produits laitiers) Catégories selon double liaisons chimiques sur l AG Graisses saturées Pas de doubles liaisons Aliments d origine animale Viande, produits laitiers Graisses insaturées Doubles liaisons Aliments d origine végétales Huiles, graines, noix AG essentiels = oméga 3 et oméga 6

5 Sources alimentaires de protéines Polymères d acides aminés (aa) 20 aa 9 essentiels = non synthétisés par l organisme Protéines animales (type et proportion optimale d aa ) Œuf (albumine) Lait (caséine) Viandes, poissons Protéines végétales (apport aa = incomplet) Légumineuses (lentilles, pois, haricots ) Céréales, noix

6 Sources alimentaires de vitamines 13 vitamines Liposolubles = A, D, E et K Hydrosolubles = B, C Apportés par alimentation, sauf Vitamine D = une partie synthétisée par la peau Vitamine K (bactéries du colon) Nécessaires au fonctionnement cellulaire, en petites quantités Rôles très variés Souvent = co-facteurs enzymes Vitamines A, E, C = antioxydantes

7 Sources alimentaires des minéraux Besoins vitaux journaliers Eléments inorganiques 4% du PC Surtout dans os 7 minéraux (mg) Calcium, phosphore, potassium, soufre, sodium, chlore et magnésium Oligoéléments (µg) Ex: Iode, Fluor, Fer, Zinc, Cuivre, Sélénium Surtout dans légumes, légumineuses, lait, viandes, eau Rôles divers Os (Calcium, phosphore) Co-facteurs enzymatiques (Fer, zinc, sélénium ) Equilibres hydriques (Na+)

8 Nutriments et métabolisme -Les nutriments sont apportés par le sang aux cellules de l organisme. - Ils subissent un ensemble de réactions biochimiques constituant le métabolisme = Ensemble de réactions chimiques nécessaires au maintien de la vie - Au cours de ces processus, des substances sont continuellement élaborées et dégradées - Utilisations des nutriments par les cellules selon leur nature biochimique

9 Principales voies d utilisation des nutriments Lipides Glucides Protéines Glycérol, AG, cholestérol Glucose Acides aminés Membranes Myéline Tissu adipeux Energie Structurales Muscles Fonctionnelles Enzymes ATP Kératine Elastine Hormones Collagène

10 Nutriments et métabolisme - Anabolisme: réactions de synthèse de grosses molécules à partir de molécules plus petites Consommation d ATP Ex: aa protéines - Catabolisme: réactions de dégradations de molécules complexes en molécules plus simples Energie libérée Production d ATP Ex: Oxydation glucose (respiration cellulaire)

11 Métabolisme des glucides Glucose = principal produit de la digestion des glucides Rentre dans cellules par diffusion facilitée (insuline) «Combustible» des cellules ATP (sauf foie, muscles repos et cœur : lipides ATP ) Energie chimique libérée par la dégradation glucose permet liaison d un groupement phosphate sur un ADP ATP Respiration cellulaire

12 Mitochondrie Cytoplasme Digestion Sang La respiration cellulaire Respiration cellulaire

13 Métabolisme des lipides Tissu adipeux Hanches, Abdomen, Seins, Hypoderme Lipides digérés (AG, glycérol) lymphe sang - Foie : 1) Synthèse ATP AG Acétyl CoA CO 2 + H 2 O + ATP Si combustion incomplète (glucose non disponible) corps cétoniques (acétone) acidose (cétose). Ex : au cours du diabète ou du jeûne 2) synthèse lipoprotéines (transport cholestérol, AG) - Autre que foie : retourne dans le sang pour - Stockage dans tissu adipeux - Utilisation par les cellules Production d ATP (respiration cellulaire) Synthèse de myéline, membranes cellulaires

14 Métabolisme et transport du cholestérol Cholestérol = indispensable à la vie Rôles ( production d énergie) Précurseur hormones stéroïdes, vitamine D Constituant des membranes cellulaires et de la gaine de myéline Origine Alimentaire (15%) Synthèse hépatique (85%) (à partir d acétyl CoA) Elimination dans sels biliaires ( fèces) Transport dans le sang = lipoprotéines LDL-cholestérol : Foie cellules HDL-cholestérol : Cellules Foie Hypercholestérolémie = excès de LDL dans le sang Facteur de risque de maladies cardiovasculaires

15 Métabolisme des protéines Protéines dégradées par digestion acides aminés Passage dans le sang (après passage dans le foie) - Sang reçoit aussi les aa issus de dégradation des protéines cellulaires (recyclage) Puis captés (transports actifs) et utilisés par les cellules pour la synthèse de leurs protéines (fonctionnelles, structurales) - Si besoin production d ATP (respiration cellulaire) Néoglucogénèse: aa glucose - Catabolisme: Foie : NH 3 urée Elimination par les reins

16 Foie et métabolisme du glucose Muscle Cerveau Glucose (sang) Glycogénogénèse Glycogénolyse Néoglucogénèse Glycogène Foie Glycérol Lipides Acides aminés Protéines

17 Foie et régulation de la glycémie

18 Les apports et les dépenses énergétiques Nutriments Apports Energie Dépenses 60% Stockage Mise en réserve Chaleur Travail Mécanique Transport Synthèse

19 Apports énergétiques Apport énergétique = énergie dégagée par l oxydation des nutriments Nutriment Kcal / g Unité d énergie = Kilocalorie (Kcal) 1 kcal = 4,18 kj Glucides 4 Lipides 9 Protéines 4 Régulation des apports : mécanismes complexes nerveux et hormonaux impliquant l hypothalamus (signaux de faim/satiété) et venant de Tube digestif Taux nutriments sg Leptine = hormone libérée par le tissu adipeux

20 Dépenses énergétiques Dépense énergétique = énergie immédiatement perdue sous forme de Chaleur Travail Réserve d énergie (tissu adipeux, glycogène) Dépense énergétique au repos = métabolisme basal = Dépenses liées au maintien des activités vitales (respiration, fonctionnement des organes, muscles au repos) Variable suivant individus (surface corporelle, âge, sexe, état émotionnel ) Homme jeune 70 kg 1500 kcal / j Thyroxine (hormone thyroïdienne) dépenses métaboliques métabolisme basal Dépense énergétique liée à activité physique = très variable

21 L équilibre énergétique Si apports (nutriments) = dépenses (chaleur, travail, réserve) poids corporel stable Si apports dépenses variations poids corporel Apports > dépenses poids corporel Dépenses > apports poids corporel Indice de Masse Corporelle = IMC [Poids (kg) /taille (m)]² Obésité si IMC > 30 kg/m² Régulation du poids le plus souvent par adaptation des apports aux dépenses

22 UE 2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions Régulation de la température corporelle Marianne Zeller

23 D où vient la chaleur de notre corps? Quand un combustible brule, il consomme O 2 et produit de l énergie (ε) Glucose + O 2 CO 2 + H 2 O + ε ε de notre corps provient oxydation nutriments 1 er principe thermodynamie: ε ni crée ni détruite An final, ε des nutriments convertie en chaleur

24 La thermorégulation La température corporelle reste constante autour de 37 ± 0,5 C entre 35,8 C et 38,2 C = Température compatible avec activités biologiques (vitesse réactions enzymatiques, conformation protéines) Activité métabolique et température extérieure = variables il faut des systèmes de perte ou de production de chaleur pour compenser ces variations et maintenir la température constante Thermorégulation = mécanismes mis en jeu pour maintenir la température optimale Centre de régulation = hypothalamus Voies sensitives = thermorécepteurs périphériques (peau) et centraux

25 L Equilibre thermique Thermogénèse Production chaleur Thermolyse Déperdition chaleur 1) Notre température corporelle résulte d un équilibre entre production et déperdition 2) Il existe un ajustement constant afin de maintenir l équilibre thermique Thermogénèse=production de chaleur par l organisme pour maintenir constante la température interne Thermolyse=déperdition de chaleur par l organisme pour maintenir constante la température interne

26 Exposition au froid : mécanismes de la thermogénèse Augmentation production chaleur - Volontaire : Comportement (se couvrir, se recroqueviller, se mettre vers un endroit chaud ) - Involontaire Frissons (tremblements musculaires) Vasoconstriction vaisseaux cutanés Tonus musculaire Métabolisme (catécholamines, hormones thyroïdiennes) +Graisse brune (nouveaux nés)

27 Exposition au chaud : mécanismes de la thermolyse 1. Evaporation = Dissipation chaleur : eau liquide vapeur Insensible (poumons, bouche) Sensible: sueur (glandes sudoripares de la peau) A l exercice, jusqu à 1 à 2 L d eau perdue par heure

28 Thermolyse 2. Vasodilatation périphérique -Dilatation vaisseaux sous cutanés (plexus veineux) favorisent déperdition de chaleur -Augmente échanges température du sang avec l extérieur 3. Comportement -Rechercher un endroit frais -Se dévêtir -S éventer -Bouger -Etc.

29 Mécanismes de thermorégulation

30 La fièvre Hyperthermie = Toute élévation température corporelle (ex: exercice physique) Fièvre = Modification du réglage du thermostat cérébral (augmentation de la température de consigne hypothalamique) Objectif = stimuler mécanismes de défense Cause la plus fréquente = infection, mais aussi traumatisme physique et stress Adaptation de l organisme: Libération par macrophagocytes de molécules pyrogènes et prostaglandines seuil du thermostat hypothalamique Déclenchement thermogénèse : frissons, vasoconstriction température corporelle En fin de processus, mise en route de la thermolyse (sudation, vasodilatation) afin de faire redescendre la température

31 L essentiel Thermorégulation = lutte contre les variations de la température ambiante Intervention de différentes fonctions physiologiques et comportementales Coordination par l hypothalamus «thermostat»: thermosensible et contrôle l activité de systèmes effecteurs (thermolyse/ thermogenèse) Fièvre = hyperthermie contrôlée Adaptation due à réajustement réglage thermorégulation centrale

32 La chair de poule = Piloérection = Horripilation - Réflexe qui consiste pour les poils de notre corps à se dresser - Lié à muscles horripilateurs (ou piloérecteurs) qui se contractent poil vertical - But=emprisonner fine couche d air autour de la peau pour garder la chaleur - Déclenchement = froid (via thermorécepteurs) ou peur