Métabolisme des minéraux et des oligo-éléments

Les minéraux et les oligo-éléments sont les micronutriments inorganiques essentiels au métabolisme humain, allant des macrominéraux tels que le calcium, le magnésium et le phosphore aux oligo-éléments comme le fer, le zinc, le cuivre, le sélénium et l'iode. Ils servent de cofacteurs enzymatiques, de composants structurels, d'électrolytes et de constituants d'hormones et de protéines transporteuses d'oxygène, et l'organisme maintient leurs concentrations par une absorption, un stockage et un recyclage étroitement régulés.

Definition

Le métabolisme des minéraux et des oligo-éléments est l'étude de l'absorption, de la distribution, du stockage et des rôles physiologiques des micronutriments inorganiques essentiels, qui fonctionnent comme cofacteurs enzymatiques, éléments structurels, électrolytes et composants de métalloprotéines et d'hormones.

Scope

Ce sujet couvre les fonctions biochimiques des minéraux et oligo-éléments essentiels, la manière dont leur teneur corporelle est régulée, et les rôles métaboliques d'éléments clés tels que le fer, le zinc, le cuivre, le sélénium, l'iode, le calcium et le magnésium. Il traite du métabolisme des minéraux comme un sujet biochimique et exclut la prise en charge clinique des troubles minéraux.

Core questions

• Quels rôles biochimiques jouent le fer, le zinc, le cuivre, le sélénium et l'iode ?
• Comment l'équilibre minéral de l'organisme entier est-il régulé alors que la plupart des oligo-éléments ne peuvent pas être facilement excrétés ?
• En quoi les macrominéraux tels que le calcium et le magnésium diffèrent-ils fonctionnellement des oligo-éléments ?

Key concepts

• Macrominéraux versus oligo-éléments
• Métalloenzymes et cofacteurs métalliques
• Fer et transport d'oxygène / catalyse redox
• Régulation du fer par l'hepcidine-ferroportine
• Le zinc dans la catalyse et la régulation génique
• Sélénium et sélénoprotéines
• Iode et synthèse des hormones thyroïdiennes
• Le magnésium comme cofacteur enzymatique et de l'ATP

Mechanisms

Les oligo-éléments agissent principalement en se liant à des protéines au niveau de sites catalytiques ou structurels. Le fer est incorporé dans l'hème et les clusters fer-soufre qui permettent le transport de l'oxygène et le transfert d'électrons, et comme l'organisme ne dispose pas de voie régulée pour excréter le fer, l'équilibre est contrôlé au niveau de l'absorption par l'axe hepcidine-ferroportine (Hentze, 2010). Le zinc joue des rôles à la fois catalytiques et structurels, y compris dans les motifs à doigt de zinc des facteurs de transcription ; le cuivre est un cofacteur dans les oxydases et dans la mobilisation du fer ; le sélénium est incorporé sous forme de sélénocystéine dans les sélénoprotéines telles que les glutathion peroxydases ; et l'iode est intégré aux hormones thyroïdiennes. Parmi les macrominéraux, le calcium agit comme un minéral structurel et un signal intracellulaire, et le magnésium stabilise l'ATP et est requis par de nombreuses enzymes (Volpe, 2013).

Clinical relevance

La biochimie des minéraux explique pourquoi la carence en fer provoque l'anémie, celle en iode entraîne le goitre et un développement altéré, et celle en zinc altère la croissance et l'immunité, et pourquoi une gestion désordonnée du cuivre ou du fer est à l'origine de syndromes héréditaires de surcharge et de carence (Hentze, 2010). Cette entrée est à titre de référence et d'éducation et ne fournit pas de conseils de dosage ou de traitement.

Epidemiology

Les carences en fer, en iode et en zinc figurent parmi les problèmes de micronutriments les plus répandus à l'échelle mondiale, avec des effets majeurs sur l'anémie, le développement de l'enfant et l'immunité ; la distribution démographique de ces carences est abordée dans le sujet sur les carences et les toxicités.

Evidence & guidelines

Les apports de référence et les limites supérieures tolérables pour les minéraux et les oligo-éléments sont définis dans le cadre des Apports Nutritionnels de Référence (IOM, 2001), et des descriptions biochimiques intégrées se trouvent dans les manuels de référence (Ross et al., 2014).

History

L'essentialité des minéraux a été établie progressivement : le rôle du fer dans le sang a été reconnu au XIXe siècle, le lien de l'iode avec le goitre et la fonction thyroïdienne a conduit aux premières iodations du sel de santé publique, et les oligo-éléments zinc, sélénium et d'autres ont été démontrés essentiels par des études de carence au XXe siècle, culminant dans la compréhension moderne des métalloprotéines et de l'homéostasie régulée des oligo-éléments.

Debates

Comment le statut en fer de l'organisme doit-il être évalué et son équilibre géré au niveau de la population ?

Étant donné que le fer est régulé au niveau de l'absorption et qu'il peut être nocif en excès, les meilleurs biomarqueurs du statut en fer et l'équilibre entre la prévention de la carence et l'évitement de la surcharge restent des questions actives en science de la nutrition.

Seminal works

• hentze-2010-mtm
• volpe-2013
• iom-minerals-2001

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un macrominéral et un oligo-élément ?

Les macrominéraux tels que le calcium, le magnésium et le phosphore sont requis en plus grandes quantités et jouent souvent des rôles structurels et électrolytiques, tandis que les oligo-éléments tels que le fer, le zinc, le cuivre et le sélénium sont nécessaires en quantités beaucoup plus faibles et agissent principalement comme cofacteurs au sein des métalloprotéines.

Pourquoi l'équilibre du fer est-il régulé au niveau de l'absorption plutôt que par l'excrétion ?

L'organisme ne dispose pas de voie régulée pour excréter le fer, de sorte que la teneur totale en fer de l'organisme est principalement contrôlée en ajustant l'absorption intestinale et la libération du fer des réserves via le système hepcidine-ferroportine.