Biochimie et fonction des micronutriments

La biochimie des micronutriments étudie les vitamines, les minéraux essentiels et les oligo-éléments dont l'organisme a besoin en petites quantités, ainsi que les rôles biochimiques qu'ils jouent en tant que cofacteurs enzymatiques, précurseurs hormonaux, antioxydants et composants structurels. Bien que nécessaires uniquement en quantités de milligrammes ou de microgrammes, les micronutriments sont indispensables au métabolisme, et leur carence comme leur excès ont des conséquences biochimiques et cliniques.

Definition

Les micronutriments sont des vitamines alimentaires, des minéraux essentiels et des oligo-éléments requis en petites quantités pour une croissance, un métabolisme et une fonction physiologique normaux ; la biochimie des micronutriments est l'étude de leurs structures, de leurs rôles métaboliques, de leur régulation homéostatique et des conséquences de leur déséquilibre.

Scope

Ce domaine oriente le lecteur vers la chimie, les fonctions métaboliques, les besoins en apport et la régulation des micronutriments. Il regroupe le champ d'étude en vitamines liposolubles et hydrosolubles, le métabolisme des minéraux et des oligo-éléments, la physiologie commune de l'absorption et du transport des micronutriments, et les troubles résultant de carences ou de toxicités. Il traite les micronutriments comme un sujet de biochimie nutritionnelle plutôt que comme un guide de prise en charge clinique.

Sub-topics

• Vitamines liposolubles
• Absorption et transport des micronutriments
• Carence et toxicité en micronutriments
• Métabolisme des minéraux et des oligo-éléments
• Vitamines hydrosolubles

Core questions

• Quelles fonctions biochimiques les vitamines et les oligo-éléments individuels remplissent-ils dans le métabolisme humain ?
• Comment l'absorption, la distribution et le stockage des micronutriments sont-ils régulés pour maintenir l'homéostasie ?
• Comment les carences et les toxicités surviennent-elles, et comment se manifestent-elles biochimiquement ?
• Comment les besoins alimentaires et les apports de référence pour les micronutriments sont-ils établis ?

Key concepts

• Les vitamines en tant que cofacteurs enzymatiques et précurseurs de coenzymes
• Classes de solubilité : liposolubles versus hydrosolubles
• Minéraux essentiels et oligo-éléments
• Régulation homéostatique de l'absorption et du stockage
• Biodisponibilité et interactions nutritionnelles
• États de carence et de toxicité (excès)
• Apports alimentaires de référence et biomarqueurs du statut

Mechanisms

Les micronutriments agissent par un petit nombre de stratégies biochimiques récurrentes. De nombreuses vitamines B sont converties en coenzymes qui participent au métabolisme des glucides, des acides aminés et de l'énergie ; des oligo-éléments tels que le fer, le zinc, le cuivre et le sélénium sont liés aux sites actifs des enzymes où ils permettent la catalyse, les réactions redox ou le transport de l'oxygène ; les vitamines liposolubles fonctionnent comme des molécules de signalisation de type hormonal (vitamine D), des antioxydants (vitamine E) ou des cofacteurs dans la modification post-traductionnelle (vitamine K). Étant donné que l'excès de plusieurs micronutriments est nocif, l'organisme les régule de manière homéostatique, de manière particulièrement frappante pour le fer, où l'équilibre systémique est régi par l'axe hepcidine-ferroportine plutôt que par l'excrétion (Hentze, 2010).

Clinical relevance

Le statut en micronutriments est à l'origine d'une grande partie des problèmes de santé liés à la nutrition dans le monde, et la compréhension de leur biochimie aide à expliquer pourquoi les carences produisent des syndromes caractéristiques et pourquoi certains micronutriments sont toxiques en excès (Black, 2008). Ce domaine décrit la base biochimique de ces états à des fins de référence et d'éducation ; il ne constitue pas une source de posologie, de supplémentation ou de conseils cliniques individualisés.

Epidemiology

Les carences en fer, en vitamine A, en iode et en zinc figurent parmi les formes de malnutrition les plus répandues à l'échelle mondiale et contribuent de manière significative à la morbidité et à la mortalité, en particulier chez les femmes et les jeunes enfants dans les pays à revenu faible ou intermédiaire (Black, 2008). La distribution détaillée des carences spécifiques est abordée dans le sujet sur les carences et les toxicités.

Evidence & guidelines

Les apports de référence pour les micronutriments sont établis par des organismes experts tels que l'Institute of Medicine par le biais du cadre des Dietary Reference Intake, qui définit les besoins et les niveaux d'apport supérieur tolérable (IOM, 2006). Des traitements exhaustifs de la biochimie des micronutriments se trouvent dans les manuels de nutrition standard (Ross et al., 2014).

History

Le concept de micronutriment a émergé au début du XXe siècle avec la reconnaissance que des maladies telles que le scorbut, le béribéri, le rachitisme et la pellagre n'étaient pas causées par des toxines ou une infection, mais par l'absence de facteurs alimentaires spécifiques, ce qui a conduit à l'isolement et à la dénomination des vitamines. Des travaux parallèles ont établi l'essentialité d'oligo-éléments tels que le fer, l'iode, puis le zinc et le sélénium, consolidant les micronutriments en tant que domaine distinct au sein de la biochimie nutritionnelle.

Seminal works

• black-2008
• hentze-2010
• iom-dri-2006

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un macronutriment et un micronutriment ?

Les macronutriments (glucides, lipides, protéines) fournissent de l'énergie et sont nécessaires en quantités de grammes, tandis que les micronutriments (vitamines, minéraux et oligo-éléments) ne sont requis qu'en quantités de milligrammes ou de microgrammes et agissent principalement comme cofacteurs, régulateurs et éléments structurels plutôt que comme carburant.

Pourquoi les micronutriments peuvent-ils être nocifs en excès ?

Plusieurs micronutriments ont une marge de sécurité limitée ; étant donné que l'organisme dispose de moyens restreints pour en excréter certains, un apport bien supérieur aux besoins peut entraîner une toxicité, c'est pourquoi les cadres de référence définissent à la fois les apports adéquats et les limites supérieures tolérables.