Tout savoir sur les protéines

Les protéines, encore un vaste sujet chez les nutritionnistes. Elles sont souvent mises à l’honneur dans certains régimes pour favoriser la perte de poids. Vaste sujet également d’actualité où les protéines d’origine animale sont pointées du doigt. Alors, que sont les protéines et quels sont leurs intérêts nutritionnels ?

I – Les protéines au microscope

Comprendre la structure des molécules permet de mieux appréhender leur rôle au niveau macroscopique. Donc un peu de biochimie pour visualiser ce qu’est une protéine.

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Le Quotidien Du Patient

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1- Les acides aminés

Les protides sont des molécules constituées de plusieurs atomes :
– Hydrogène H,
– Carbone C,
– Oxygène O (formant un groupe carboxylique -COOH),
– Azote N (formant un groupe amine – NH₂),
– Radical noté R qui varie d’un acide aminé à un autre

En chimie, les acides aminés sont schématisés de la façon suivante :

À noter que les fonctions carboxyliques et amines sont ionisées dans l’organisme, ce qui donne des groupes chargés positivement ou négativement. Les protéines  se comporteront alors soit comme des cations (charges positives), soit comme des anions (charges négatives) en fonction du pH du milieu dans lequel elles se trouvent (organisme ou aliment). Cette propriété est importante car elle donnera lieu à des réactions différentes.

La plus petite unité qui constitue une protéine est l’acide aminé. Deux ou plusieurs acides aminés qui sont liés entre eux forment des protides (peptides ou protéines).  Dans l’organisme, tous les acides aminés sont appelés « α-acide aminés » en raison de la position des positionnements des groupes amine et carboxylique.

Il existe plus de 300 acides aminés. Mais dans l’organisme, les acides aminés les plus représentés sont au nombre d’une vingtaine. On les désigne généralement par un code de 3 lettres.

2 – Classification des acides aminés

Les acides aminés sont classifiés en fonction de leur radical R, qui varie d’un acide aminé à l’autre.  Plusieurs classifications sont donc envisageables selon ce groupement R. Par exemple, une classification est proposée en fonction de la polarité de ce radical :

a) Acide aminé polaire (donc plutôt hydrophile) :

– Cystéine (Cys)
– Tyrosine (Tyr)
– Sérine (Ser)
– Thréonine (Thr)
– Asparagine (Asn)
– Glutamine (Gln)
– Acide aspartique (Asp)
– Acide glutamique (Glu)
– Histidine (His)
– Lysine (Lys)
– Arginine (Arg)

b) Acide aminé apolaire (plutôt hydrophobe) :

– Valine (Val)
– Isoleucine (Ile)
– Leucine (Leu)
– Méthionine (Met)
– Proline (Pro)
– Phénylalanine (Phe)
– Tryptophane (Trp)
– Alanine (Ala)
– Glycine (Gly)

Des classifications plus complexes existent.

c) Notion d’acides aminés essentiels

Huit acides aminés ne sont pas synthétisés par l’organisme : il faut les apporter par l’alimentation. Il y a 9 : méthionine, lysine, thréonine, phénylalanine, tryptophane, valine, leucine et isoleucine et histidine.

d) Peptide/protéine

La condensation d’un ou plusieurs acides aminés forme un peptide. L’ensemble d’une cinquantaine d’acides aminés condensés donnera des peptides. Un plus grand nombre donnera des protéines (à noter que la distinction peptide/protéine est dépendante du nombre d’acides aminés. Pour certains le seuil est une cinquantaine d’acides aminés, pour d’autres c’est une centaine d’acides aminés). Le séquençage d’un peptide ou d’une protéine consiste à déterminer la séquence de la molécule, c’est-à-dire l’ordre d’enchaînement des acides aminés.

e) Dénaturation des protéines

Plusieurs facteurs peuvent dénaturer une protéine est la rendre biologiquement inactive. Ces paramètres sont :
– La température (en moyenne, la température de dénaturation est 40°C)
– Les ultrasons
– Le pH
– Certains sels de métaux (Mercure, fer, cuivre, etc…)

II – Fonctions et besoins en protéines

 1 – Les rôles des protéines

Les protéines sont des éléments vitaux pour l’organisme. Elles ont un rôle :
– Essentiel : elles permettent un renouvellement cellulaire. Les protéines que nous ingérons sont digérées, puis transformées en acides aminés. Ceux-ci seront utilisés pour renouveler les protéines biologiques ou réparer des tissus endommagés.
– Structural : elles participent à l’architecture de la cellule. Par exemple, elles forment la trame des membranes cellulaires ou bien même des os.
– Fonctionnel : elles assurent des fonctions spécifiques :
-> Contraction : les cellules musculaires sont de véritables sacs de protéines contractiles
-> Digestion : les enzymes sont des protéines qui assurent la digestion des aliments
-> Nerveux : les neuro-transmetteurs sont des protéines
-> Signal : les hormones sont des protéines qui assurent des messages entre différents organes.

Dans l’organisme, on estime que les protéines représentent 15% du poids total de l’individu. On les retrouve dans les muscles, le squelette, la peau principalement.

2 – Les sources alimentaires de protéines

Les protéines sont d’origine animale ou végétale :
– Origine animale : œufs, produits laitiers, viandes, abats, poissons, charcuteries, crustacés, mollusques…
– Origine végétale : céréales, légumineuses, oléagineux, pommes de terre et dans une moindre mesure les végétaux.

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3 – Répondre à nos besoins qualitatifs

Comme dit précédemment, il existe des acides aminés essentiels. En effet, l’organisme n’est pas en mesure de réaliser certaines réactions impliquées dans la fabrication des acides aminés (réactions de transaminations ou de synthèse de la chaîne carbonée). Cela donne lieu à la présence de 9 acides aminés que l’organisme n’est pas capables de synthétiser. Ces 9 acides aminés essentiels concernent la grande majorité de la population. Néanmoins, certaines circonstances physiologiques conduisent à l’apparition d’autres acides aminés essentiels (cas des nouveaux-nés par exemple).

Quelles sont les conséquences de la présence d’acides aminés essentiels ? Si l’alimentation n’apporte pas en quantité suffisante un acide aminé essentiel, l’organisme ne sera pas en mesure de réaliser de renouvellement cellulaire, ou alors celui-ci sera limité.

Les protéines de l’alimentation ne contiennent pas tous les acides aminés essentiels

Il en résulte que si l’on mange des protéines alimentaires n’apportant pas d’acides aminés essentiels, l’organisme ne pourra pas fonctionner de façon optimale. Les protéines ne contenant pas tous les acides aminés essentiels présentent ce qu’on appelle des facteurs limitants (c’est-à-dire qu’elles ne contiennent pas un acide aminé essentiel).

Pour optimiser les apports en acides aminés essentiels, on préconise une complémentation entre protéines alimentaires. Pour ce faire, on conseille d’associer 2 protéines alimentaires ne contenant pas le même acide aminé essentiel. Par exemple, si une protéine présente comme facteur limitant la lysine, il faudra s’assurer d’apporter au sein du repas (ou éventuellement dans la journée) une protéine riche en lysine. Le tableau 1 synthétise les facteurs limitants.

Le tableau montre ainsi que :
– Les protéines d’origine animale ne contiennent pas de facteurs limitants. Par ailleurs, ces protéines animales sont mieux absorbées et leur capacité à synthétiser de nouvelles protéines est plus importante que les protéines végétales.
– Pour une bonne complémentarité des protéines, il vous suffit par exemple d’associer légume secs et céréales ! De même, les céréales avec du lait ou bien de la viande permettent une meilleure assimilation et utilisation des protéines des céréales.

4 – Les besoins quantitatifs

Pour la population générale adulte, le pourcentage de protéines dans l’apport énergétique doit être supérieur à 10 % pour permettre la couverture des besoins protéiques. Cette valeur s’élève à 12 % chez les personnes ayant une faible dépense énergétique (NAP<1,5), chez les femmes de plus de 50 ans et chez les hommes de plus de 60 ans. La limite haute de l’intervalle de référence est établie à 20%.

Par exemple : pour une personne dont les apports caloriques sont de 2000 kcal/jour, il faut apporter entre 10 et 20% de protéines, soit entre 200 et 400 kcal par jour. Sachant que 1g de protéine apporte 4 kcal, il faut donc apporter entre 50 et 100 g de protéines.

III – Les Différents régimes alimentaires liés aux protéines

Il existe différents types de régimes en liant avec les protéines. Voici quelques exemples :
– Végétarien : le végétarien ne consomme pas de viande ni de poisson. En revanche, il consomme des produits laitiers ou des œufs,
– Végétalien : il ne consomme aucun aliment d’origine animale (donc pas de viande, ni de poisson, ni œuf ni produits laitiers),
– Pesco-végétarien : il ne mange pas de viande, mais les poissons et crustacés sont autorisés, ainsi que les œufs ou les produits laitiers,
– Ovo-végétarien : viande, poisson et produits laitiers sont interdits. Les œufs sont donc autorisés,
– Lacto-végétarien : viande, poisson et œufs sont interdits. Les produits laitiers sont autorisés,
– Vegan : il s’agit d’un végétalien qui s’interdit également tout produit d’origine animale (cuir, laine, fourrure, etc…),
– Flexitarien : le flexitarien ne s’intrrdit aucun produit d’origine animale, notamment viande et poisson. En revanche, il limite leur consommation et privilégie la qualité.

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Sources

– INESSM,
– Cours Médecine,
– Anses,
– Futura Sciences,
– Nutrition du bien portant, Editions Tec et Doc, E. Fredot, 2007,
– Cours CNED : Nutrition et Alaimentation, N. Wallart, BTS diététique 1^ère année,
– Cours CNED : Biochimie-Physiologie, M. Frenot, Programme de 1ère année.