Soutenance mémoire
Importance nutritionnelle du fer et du zinc
Fonctions du fer dans l’organisme
Le fer est l’oligoélément le plus abondant dans l’organisme puisqu’un individu adulte en contient normalement entre 4 et 5g (Nathanson et al, 1999). C’est un élément essentiel, nécessaire pour toutes les cellules humaines, il assure un rôle actif dans de nombreuses fonctions de l’organisme. Le fer est un composant de l’hémoglobine des cellules sanguines et de la myoglobine des cellules musculaires, et leur confère la capacité de fixer l’oxygène. Au sein des cellules, au niveau de la chaîne respiratoire, le fer sert de transporteur d’électrons. Le fer est un élément primordial pour le système immunitaire, le système neuronal et le métabolisme musculaire (Beard, 2001).
Le fer héminique représente 68 à 70% du fer total de l’organisme, où son rôle est principalement fonctionnel (Hercberg et al, 2001). Il est principalement présent dans l’hémoglobine des érythrocytes qui est une molécule composée de quatre unités, chaque unité contenant un groupement hème et une chaîne protéique. La myoglobine est une protéine de stockage de l’oxygène dans les muscles, également constituée par le fer héminique, sa structure est similaire à celle de l’hémoglobine mais avec une seule unité hème.
Le fer non héminique représente environ 30% du fer total de l’organisme et entre dans la composition de la ferritine, de l’hémosidérine, la transferrine qui sont des molécules de stockage et de transport du fer. Le foie stocke réversiblement le fer en le combinant avec les molécules de ferritine et d’hémosidérine alors que la transferrine constitue la forme de transport du fer dans les différents compartiments de l’organisme (Miret et al, 2003).
Fonctions du zinc dans l’organisme
Le zinc est après le fer l’oligoélément quantitativement le plus important pour l’être humain. L’organisme contient entre 1,5 à 2,5g de zinc répartis principalement entre le foie, les muscles et les os. On retrouve également le zinc dans le milieu intracellulaire. (Jackson, 1989). Le zinc est indispensable à la croissance et au développement, il joue un rôle important dans l’expression des gènes, la régulation de la croissance et la différenciation cellulaire (Hambidge, 2000), il interagit avec les hormones impliquées dans la croissance des os telles que la somatomédine, l’osteocalcine, la testostérone, les hormones thyroïdiennes et l’insuline (Ortega, 1999).
Au niveau moléculaire, le zinc remplit des tâches structurelles, régulatrices et catalytiques dans de très nombreuses enzymes et est important pour la configuration de protéines non enzymatiques (Imoberdorf et al, 2010). En effet, c’est un cofacteur de plus de 300 enzymes, on le retrouve associé aux 6 classes d’enzymes existantes (oxydoréductases, transférases, hydrolases, lyases, isomérases, ligases). Tous ces rôles du zinc dans l’organisme expliquent son importance, surtout chez les jeunes enfants lors de leur développement physique et psychique. L’organisme ne dispose d’aucune réserve notable de zinc, pour cette raison un apport régulier par l’alimentation est indispensable.
Besoins et apports recommandés en fer
Les pertes en fer sont estimées à 1 mg par jour chez l’homme adulte, soit 0,02% du fer total, qui est excrété par voie digestive, et du fait de l’exfoliation des cellules de la peau et des cheveux. Chez la femme en période de menstruations, les pertes sont plus importantes, évaluées en moyenne à 2 mg par jour, mais sont relativement variables d’une femme à une autre. Chez le nourrisson, les pertes physiologiques sont très faibles, estimées à 20µg/kg/j.
Ceci explique pourquoi, aussi bien chez l’homme que chez la femme, l’organisme a besoin d’absorber environ 1 mg de fer par jour à partir de l’alimentation (Nathanson et al, 1999). Les besoins recommandés en fer dépendent donc du sexe, de l’âge, et de l’état physiologique de l’individu .
Absorption et transport du fer
Le fer est absorbé essentiellement dans l’intestin grêle, au niveau du duodénum et du jéjunum proximal (House, 1999). La biodisponibilité du fer ne dépend pas uniquement de la quantité du fer dans l’aliment mais surtout de sa forme chimique et de l’équilibre entre les facteurs qui favorisent ou inhibent l’absorption du fer. Au niveau de l’estomac, l’acidité et les enzymes gastriques dissocient le fer des complexes alimentaires. En effet, seul le fer solubilisé constitue la fraction apte à être absorbée et transportée dans le cytoplasme de l’entérocyte par l’intermédiaire du transporteur de cations divalents DMT1 (Divalent Metal Transporter). Le DMT1 ne transporte que le fer ferreux alors que la plus grande partie de fer arrivé au niveau du duodénum est sous la forme ferrique, donc le fer ferreux doit d’abord être réduit par la fer réductase DCYTB (Duodenal Cytochrome b), ou réduit par d’autres agents réducteurs comme l’acide ascorbique (Zimmerman & Hurell, 2007).
Le fer héminique étant absorbé intact avec l’hème, il est capté directement par un récepteur spécifique puis dissocié à l’intérieur de l’entérocyte par une hème-oxygénase. L’absorption du fer héminique n’est pas influencée par le pH gastro intestinal, et relativement peu par les sécrétions gastriques et les autres constituants des repas. Elle est facilitée par les protéines animales et inhibée par le calcium. Toutefois, le fer héminique ne constitue que 10 à 15% de l’apport en fer (Hallberg et Bjorn-rasmussen, 1981). La biodisponibilité du fer non héminique, présent dans les aliments d’origine animale et végétale (mais qui comprend aussi le fer dû aux contaminations et à l’enrichissement) est nettement plus faible (1 à 5%). Contrairement à la forme héminique, le fer non héminique est fortement influencé par les divers composants du repas : d’une part, les activateurs qui favorisent l’absorption, d’autre part, les inhibiteurs qui la diminuent.
Absorption et transport du zinc
La partie distale du duodénum et le jéjunum proximal constituent les principaux sites d’absorption du zinc exogène (Krebs et al, 1998 ; Lee et al, 1989). Ce dernier provient de l’alimentation, tandis que le zinc endogène est celui qui est excrété par l’organisme pour contribuer à l’équilibre homéostatique. L’absorption du zinc dépend surtout de sa solubilité qui elle-même dépend de la forme chimique du zinc et de la présence dans le bol alimentaire d’inhibiteurs ou d’activateurs d’absorption.
L’absorption du zinc dans les entérocytes met en jeu deux mécanismes : l’un fait intervenir des transporteurs de cations divalents (transport actif). Ce transport peut être saturé par de fortes concentrations de cations. Il peut également y avoir compétition avec d’autres cations divalents tels que le fer, le magnésium et le calcium. L’autre mécanisme consiste en un transport passif dépendant du gradient de concentration et qui se fait par simple diffusion (Hambidge et Krebs, 2001).
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Table des matières
Introduction générale
Partie I : Synthèse bibliographique
I. Légumes feuilles
I.1. Importance des légumes feuilles à Madagascar
I.2. Culture et consommation de légume feuille à Madagascar
II. Importance nutritionnelle du fer et du zinc
II.1. Fonctions du fer dans l’organisme
II.2. Fonctions du zinc dans l’organisme
II.3.Besoins et apports recommandés en fer
II.4.Besoins et apports recommandés en zinc
II.5. Absorption et transport du fer
II.6. Absorption et transport du zinc
II.7.Les conséquences des carences en fer
II.8.Les conséquences des carences en zinc
III.Prévalence des déficiences en fer et en zinc dans le monde et à Madagascar
III.1. Situation dans le monde
III.2. Situation à Madagascar
IV.Notion de biodisponibilité et de bioaccessibilité
IV.1. Définition : biodisponibilité, bioaccessibilité
IV.2. Les méthodes d’évaluation de la biodisponibilité des nutriments
IV.2.1 Méthodes d’estimation indirecte
IV.2.2 Les méthodes in vivo
IV.2.3. Les méthodes in vitro
V. Les facteurs influençant la biodisponibilité du fer et du zinc
V.1.Les inhibiteurs de la bioaccessibilité du fer et du zinc
V.1.1. Les polyphénols
V.1.2. L’acide phytique
V.1.3. Les fibres
V.1.4. Autres inhibiteurs
V.2.Les activateurs de la bioaccessibilité du fer et du zinc
V.2.1. L’acide ascorbique et d’autres acides organiques
V.2.2. Les protéines animales
V.3.Effets des traitements technologiques
V.3.1. Traitement thermique : la cuisson
V.3.2. Traitement physique : le broyage
Partie II : Matériels et méthodes
I. Echantillonnage
I.1. Choix des légumes feuilles
I.2. Description botanique des légumes feuilles étudiés
I.2.1. L’anamamy
I.2.2. L’anandrano
I.2.3. L’ananambo
I.2.4. Le ravimbomanga
I.2.5. Le ravitoto
I.3. Préparation des feuilles
I.4. Cuisson des feuilles
II. Analyse de la composition nutritionnelle des légumes feuilles
II.1.Détermination de la teneur en eau et en matière sèche des légumes feuilles
II.1.1. Principe
II.1.2. Mode opératoire
II.1.3. Mode de calcul
II.2.Détermination de la teneur en cendres brutes
II.2.1. Principe
II.2.2. Mode opératoire
II.2.3. Mode de calcul
II.3.Détermination de la teneur totale en fer et en zinc des légumes feuilles
II.3.1. Principe
II.3.2. Mode opératoire
III.Méthode de digestion in vitro
III.1. Principe
III.2. Mode opératoire
III.2.1. Préparation des solutions de pepsine et de pancréatine/extrait biliaire
III.2.2. Digestion gastrique
III.2.3. Mesure de l’acidité titrable
III.2.4. Préparation des boudins de dialyse
III.2.5. Digestion intestinale
Partie III Résultats
I. Valeurs cuisatrices mesurées au cours de la cuisson de légumes feuilles
II. Caractéristiques nutritionnelles des légumes feuilles
II.1.Teneur en eau des feuilles
II.2.Teneur en matière sèche des feuilles et des eaux de cuisson
II.3.Teneur en protéines totales
II.4.Teneur en lipides
II.5.Teneur en cendres brutes des feuilles et des eaux de cuisson
II.6.Teneur en fer des feuilles et des eaux de cuisson
II.7.Teneur en zinc des feuilles et des eaux de cuisson
II.8.Teneur en composés antinutritionnels (acide phytique, pectines, tannins condensés, composés phénoliques)
III.Bioaccessibilité du fer et du zinc dans les légumes feuilles
III.1.Teneur en minéraux des différentes fractions de digestion
III.2.Bioaccessibilité du fer dans les feuilles
III.3.Bioaccessibilité du zinc dans les feuilles
III.4.Influence des composés antinutritionnels des feuilles sur la bioaccessibilité du fer et du zinc
Partie IV Discussion
Conclusion
