Soutenance mémoire
Animaux et régimes
Les fibres alimentaires
C’est en 1970 que Burkitt, un chirurgien riche d’une expérience africaine, a pour la première fois fait le rapprochement entre la fréquence réduite du cancer du côlon en Afrique et le régime alimentaire traditionnel consommé, riche en fibres alimentaires (Obrador, 2006). Trente ans d’études intensives ont permis de démontrer que certains nombres de maladies métaboliques t certaines pathologies dites «de civilisation», comme la constipation, les diverticuloses intestinales, le cancer du côlon, les varices, le diabète et les affections cardiovasculaires, peuvent être partiellement la conséquence d’un apport insuffisant en fibres (Burcelin, 2008).
L’augmentation de la proportion de matières grasses dans les régimes actuels, au détriment des fibres alimentaires, est une cause majeure du développement de ces maladies de civilisation (MEDEC, 1993). L’épidémiologie a largement démontré le rôle des acides gras saturés dans la genèse des maladies cardio-vasculaires, mais la connaissance des effets physiologiques et métaboliques des fibres alimentaires est encore très peu répandue. Une certaine confusion règne aujourd’hui au sujet du terme « fibres alimentaires » et des propriétés et bénéfices de ces dernières (Rocío et al., 2006).
La définition des fibres a fait l’objet de beaucoup de discussions depuis les années 1970, selon les botanistes ; « Les fibres sont principalement des constituants des végétaux : cellulose, hémicelluloses, pectine, lignine, présents dans les parois cellulaires des plantes, mais aussi gommes, mucilages, alginates, amidons résistants… D’autres composés de synthèse sont également inclus dans les fibres tels que les fructo-oligosaccharides (FOS), le polydextrose…, les chimistes analystes les considèrent comme un groupe des composés chimiques. Pour les physiologistes, la définition des fibres repose principalement sur leur comportement au cours de la digestion qui va leur permettre d’exercer leur effet nutritionnel: en effet elles ne sont pas digérées dans l’intestin grêle et arrivent intactes dans le côlon où elles peuvent être fermentées par les bactéries. Pour les consommateurs ; comme des substances dotées des effets bénéfiques sur la santé. Cette controverse est le résultat du fait que les fibres ne sont pas que de simples composés chimiques bien définis, mais une combinaison des substances chimiques à des compositions et structures distinctes (Heredia et al., 2002).
La définition la plus acceptée est celle de Trowell : « Les fibres alimentaires sont des composants des végétaux qui siègent essentiellement dans les parois des cellules matures ; elles résistent à la digestion par les enzymes sécrétées par les cellules digestives humaines» (Trowell, 1974). Toutefois des définitions alternatives des fibres continuent à être proposées chaque jour.
Selon AACC (The American Association of Cereal Chemists) : « les fibres alimentaires sont les parties comestibles des plantes, ou les analogues des carbohydrates qui résistent à la digestion et l’absorption dans l’intestin grêle de l’homme avec une fermentation complète ou partielle dans le gros intestin ; les fibres alimentaires comprennent les polysaccharides, les oligosaccharides, la lignine et des substances végétales associées ; les fibres alimentaires promeuvent des effets physiologiques bénéfiques ; y compris leur effet laxatif, et/ou hypocholestérolémiant, et/ou hypoglycémiant ».
Les fibres forment donc un groupe très hétérogène scindé en deux familles :
a/ Les fibres alimentaires insolubles ; sont très hydrophiles et se gonflent fortement au contact de l’eau (cellulose, hémicelluloses, lignine). Les fibres alimentaires insolubles ne sont que très peu dégradées par la flore intestinale et la plupart sont éliminées avec les selles (ANIA, 2007) ;
La cellulose
La cellulose est un polymère qui existe à l’état naturel et qui est particulièrement important puisqu’il est le constituant principal de la masse végétale. D’un point de vue chimique, la cellulose est une molécule formée de longues chaînes dont le motif de base est le glucose (Figure 01). Les molécules cycliques de glucose adoptent la conformation « chaise », qui est plus stable que la conformation « bateau » (Sedan, 2007).
Figure 01: Structure chimique de la cellulose.
L’hémicellulose
A l’état natif, la cellulose est mélangée à des hémicelluloses qui sont également des polysaccharides, mais ramifiés et contenant des unités saccharidiques de structures moléculaires diverses. Ce sont des polysaccharides amorphes, de masse moléculaire plus faible que celle de la cellulose. Elles sont composées de sucres neutres : xylose, arabinose, galactose, glucose, mannose, et d’acides uroniques (Barnoud, 1980).
Dans leur état naturel, elles ont un degré de polymérisation compris entre 200 et 300 et leur structure dépend de l’espèce végétale. Ces hémicelluloses ont en effet une structure chimique très différente selon l’origine végétale, le type cellulaire, la localisation dans la paroi ou bien encore l’âge des tissus (Shimizu, 1991). Parmi les hémicelluloses les plus communes dans la paroi des cellules du bois, se trouvent les familles des xylanes, des mannanes et des galactanes.
Figure 02: Structure chimique d’un type de xyloglucane.
La lignine
La lignine ou «les lignines» sont des polymères tridimensionnels provenant de la polymérisation radicalaire de trois alcools phénylpropénoïques ; l’alcool coumarylique, l’alcool coniférylique et l’alcool sinapylique (Sakakibara, 1991) dont la structure dépendant de l’espèce végétale est indiquée sur la figure 03.
Figure 03: Structure chimique d’une lignine végétale.
Les proportions des différents monomères varient selon l’espèce végétale et la localisation au sein de la paroi (Sakakibara, 1980). En effet, la nature de la lignine dans les différentes parties d’une même plante peut être différente.
La structure de la lignine n’est pas encore totalement identifiée. La lignine contribue à la résistance mécanique des parois des cellules de la plante et confère une résistance aux agents pathogènes.
b/ Les fibres alimentaires solubles : (la pectine, l’amidon résistant, l’inuline, les gommes végétales, le mucilage, le bétaglucane, les gelifiants) qui forment généralement au contact de l’eau une sorte de gel et sont dans une large mesure dégradées par les bactéries du gros intestin (flore intestinale) (ANIA, 2007). Les fibres alimentaires solubles sont faiblement hydrophiles mais s’associent facilement aux substances tels que les minéraux, les oligoéléments ou les sels biliaires.
L’Inuline
Certaines plantes emmagasinent des glucides sous forme d’inuline comme une alternative ou en complément, à l’amidon. Les inulines sont présentes dans beaucoup de légumes et de fruits, y compris les oignons, les poireaux, l’ail, les bananes, les asperges, la chicorée et les topinambours. Inulines, également appelé fructanes, sont des polymères constitués d’unités de fructose qui ont généralement un glucose terminal (figure 04). L’oligofructose a la même structure que l’inuline, mais les chaînes se composent de 10 unités ou moins fructose.
oligofructose a environ 30 à 50 pour cent de la douceur du sucre de table. L’inuline est moins soluble que l’oligofructose et a une texture onctueuse lisse qui offre une bouche grasse-like.
L’inuline et l’oligofructose sont non digestibles par les enzymes intestinales humaines, mais ils sont totalement fermentés par la microflore du côlon. Elles sont utilisés aussi pour remplacer les gras ou le sucre et pour réduire les calories des aliments comme la crème glacée, produits laitiers, confiseries et produits de boulangerie.
Figure 04 : Structure chimique de n-inuline
Le bêta-glucane
Les bêta-glucanes se composent de polysaccharides linéaires non ramifiées de β-Dglucose comme la cellulose, mais avec une 1β → 3 liens pour tous les trois ou quatre 1β → 4 liens (figure 05). Les bêta-glucanes de forme cylindrique de longues molécules contenant jusqu’à environ 250.000 unités de glucose. Les bêta-glucanes se produisent dans le son de céréales comme l’orge et l’avoine, et ils sont reconnus comme étant bénéfique pour la réduction des maladies cardiaques en réduisant le taux de cholestérol et de réduire la réponse glycémique. Ils sont utilisés commercialement pour modifier la texture de la nourriture et comme substituts de matière grasse (Roubroeks et al., 2001).
Figure 05 : Structure chimique du bêta-glucane
La pectine
La pectine est un polysaccharide qui agit comme un matériau de scellement dans les parois cellulaires de tous les tissus de la plante. La partie blanche de l’écorce des citrons et des oranges contient environ 30% de pectine. La pectine est l’ester méthylique de l’acide polygalacturonique, qui se compose de chaînes de 300 à 1000 unités d’acide α-galacturonique joint à 1α → 4 liens (figure 06). Le degré d’estérification (DE) affecte les propriétés de gélification de la pectine. La pectine est un ingrédient important de conserves de fruits, gelées et confitures.
Figure 06: Structure chimique de la pectine
Les fibres alimentaires sont naturellement présentes dans les céréales, les fruits et légumes, ainsi que dans les noix, mais la composition et la teneur en fibres alimentaire se diffèrent d’un aliment à l’autre (Desmedt et Jacobs, 2001). Les céréales constituent une source très importante des fibres alimentaires, elles contribuent environ à 50% de la consommation quotidienne de fibres dans les pays occidentaux (Lambo et al., 2005).
Les recommandations des apports en fibres alimentaires ne sont pas les mêmes dans tous les pays ; pendant que l’apport nutritionnel conseillé en Ukraine est 18 g/j, il augmente à 30g/jour en Allemagne et il a une spécificité en USA d’être de l’ordre de 38g/jour pour les hommes et de 26g/jour pour les femmes (Miller, 2004). Un régime méditerranéen (typiquement en Espagne, l’Italie et la Grèce), riche en céréales, fruits, légumes et légumineuses, les recommandations sont 20g/j pour les hommes et 15,7 g/j pour les femmes (Capita et AlonsoChapitre
Les fibres alimentaires
Calleja, 2003). La recommandation de l’AFSSA pour les adultes est d’atteindre au moins 25 g/jour et si possible 30 g/jour, en phase avec les recommandations de l’OMS (ANIA, 2007).
Dans notre alimentation quotidienne, on consomme un mélange des fibres solubles et insolubles, et par conséquent il est difficile d’attribuer un effet à un groupe en négligeant l’autre.
En outre, les aliments riches en fibres peuvent contenir des fibres solubles et insolubles en quantités différentes (Suter, 2005). Les céréales sont considérées comme une bonne source des fibres insolubles comme le blé, le riz, le seigle, les fibres solubles sont relativement faibles, elles occupent environ 25% des fibres totales. A l’exception de l’avoine qui constitue une bonne source des fibres solubles (50% d’environ). Alors que les légumineuses constituent une source importante des deux types de fibres. Les fruits et légumes contiennent moins de fibres que les céréales et les légumineuses, et représentées surtouts par les fibres solubles (Suter, 2005).
Selon leur nature soluble ou insoluble, elles exercent des effets physiologiques différents.
Les propriétés bénéfiques des fibres sont principalement dues à leur capacité de rétention d’eau et à leur fermentation par les bactéries du côlon.
La consommation des fibres alimentaires (surtout les fibres solubles) diminue la cholestérolémie et aide à normaliser la glycémie et l’insulinémie. L’introduction des fibres alimentaires dans un programme alimentaire sert à prévenir ou traiter les maladies cardiovasculaires et le diabète de type 2. Comme les fibres alimentaires sont également plus ou moins fermentescibles, les fibres fermentescibles sont utilisées par des bactéries de l’intestin, elles participent à la production d’acides gras volatiles nécessaires à l’entretien et à la croissance des cellules essentielles de la paroi du gros intestin (Topping et Clifton, 2001), alors que les fibres incomplètement ou lentement fermentées dans le gros intestin facilitent le transit intestinal, ainsi qu’elles interviennent dans la régulation des désordres intestinales en luttant contre la constipation ou prévenant le développement de diverticulose et diverticulite (Marlett et al., 2002). De plus, nombreuses études épidémiologiques ont montré que la consommation des aliments riches en fibres pouvait réduire le risque de certains types de cancer, comme celui de côlon, de rectum et le cancer du sein (Cummings et al., 1992 ; Prentice, 2000).
Cependant une alimentation équilibrée riche en fibres alimentaires, contient aussi d’autres micronutriments tels que les minéraux, les vitamines, les phénols, les phytoestrogènes et les acides gras insaturés, qui confèrent à l’alimentation une bonne qualité nutritive (Galisteo et al., 2008).
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Table des matières
Introductiongénérale
Première partie: Synthèse Bibliographique
ChapitreI.Lediabète sucré
Chapitre II. Les fibres alimentaires
Chapitre III. Lemillet
Deuxième partie:Matériel etméthodes
Chapitre I : Analyses chimiques dumillet
I. Préparation du matériel biologique végétal
II. Méthodes d’analyses physico-chimiques utilisées
II.1. Détermination du taux d’humidité
II.2 Détermination quantitative desmétabolites primaires
II.2.1 Dosage des sucres totaux
II.2.2 Détermination de la teneur en huile
II.2.3 Détermination de la composition en acides gras
II.2.4 Dosage des protéines totales
II.2.4 Détermination de la teneur en fibres brutes
II.2.5 Détermination de la teneur en cendres
II.2.6 Dosages des phénols totaux
Chapitre II.Expérimentation in vivo
I. Animaux et régimes
II. Dosage des paramètres sanguins
II.1 Dosage des protéines totales
II.2 Dosage du cholestérol total
II.3 Dosage des Triglycérides
III. Analyse statistique
Troisième partie: Résultats et interprétations
Chapitre I: composition chimique dumillet
1. Taux de la matière sèche
2. Teneur en matière grasse
3. Teneur en protéines brutes
4. Teneur en sucres totaux
5. Teneur des fibres alimentaires brutes
6. Teneur en cendres (matière minérale)
7. Teneur en phénols totaux
Chapitre II. Expérimentation in vivo
1. Induction du diabète par la Streptozotocine (STZ)
.2 Evolution de la glycémie
3. Evolution du poids corporel des rats
4. Le poids des fèces
5. Teneurs plasmatiques des protéines totales
6. Paramètres lipidiques sériques
Discussion
Conclusion
Référencesbibliographiques
Annexe
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