Biodisponibilité : Comment mieux assimiler les nutriments ?

La biodisponibilité des nutriments que nous apporte notre alimentation ou les compléments alimentaires que nous consommons est essentielle. Lorsque nous mangeons ou buvons, les nutriments contenus dans nos aliments sont libérés, assimilés dans le système sanguin et transportés dans leurs tissus cibles respectifs. Cependant, notre corps n’utilise pas tous les nutriments. Autrement dit, ils n’ont pas une biodisponibilité totale et celle-ci dépend d’un nutriment à un autre. Comprendre la biodisponibilité des nutriments aide à optimiser nos apports nutritionnels et à fixer des recommandations appropriées pour chaque nutriment

Définition de la biodisponibilité des nutriments

Il existe différentes définitions de la biodisponibilité des nutriments, mais en général ce terme se réfère à la proportion d’un nutriment absorbée grâce à notre alimentation qui est ensuite utilisée pour le fonctionnement normal du corps [1,2]. Les points suivants décrivent les différentes étapes de la voie métabolique où les changements de la biodisponibilité des nutriments peuvent intervenir [1]:

  • Libération des nutriments de la matrice physicochimique alimentaire, lors de la mastication notamment puis dans l’estomac,
  • Effets des enzymes digestives dans l’intestin
  • Liaison et assimilation par la muqueuse intestinale
  • Transfert à travers la paroi intestinale (en passant à travers les cellules, entre elles ou bien les deux) jusqu’au système sanguin ou lymphatique
  • Distribution systémique
  • Dépôt systémique (stockage)
  • Utilisation métabolique et fonctionnelle
  • Excrétion (via l’urine ou les excréments)

Comme le démontre cette liste, la biodisponibilité d’un aliment est régie par des facteurs externes et internes. Les facteurs externes incluent la matrice alimentaire (l’aliment lui-même) et la forme chimique des nutriments en question, alors que le sexe, l’âge, le statut du nutriment et l’étape de la vie (ex : grossesse) sont des facteurs internes. Étant donné que certains aspects comme le statut du nutriment aident à déterminer puis à quantifier si un nutriment est vraiment utilisé, stocké ou excrété, certaines définitions de la biodisponibilité se cantonnent à la fraction du nutriment qui est absorbée.[3]

Biodisponibilité des macronutriments vs micronutriments

La biodisponibilité des macronutriments – glucides, protéines, graisses – est généralement très haute, à plus de 90 % de la quantité ingérée. Au contraire, les micronutriments, c’est-à-dire les vitamines, les minéraux et les composés phytochimiques bioactifs (ex. flavonoïdes, caroténoïdes) peuvent être absorbés et utilisés par notre corps de manière très variable. Par conséquent, les micronutriments et les composés phytochimiques seront utilisés comme exemple dans la partie suivante pour illustrer les différentes étapes dans lesquelles la biodisponibilité des nutriments peut être influencée.

Effets du type d’aliment et des formes chimiques des nutriments sur la biodisponibilité

La première étape pour rendre un nutriment biodisponible est de le libérer de la matrice alimentaire et de le transformer en une forme chimique capable de se lier et d’entrer dans les cellules intestinales ou de passer entre elles. C’est ce que l’on appelle collectivement la biodisponibilité [4]. Les nutriments acquièrent leur biodisponibilité par le processus de mastication et par la digestion enzymatique initiale des aliments dans la bouche, puis en se mélangeant aux acides et aux enzymes contenus dans les sucs gastriques en avalant. Ils sont finalement libérés dans l’intestin grêle, la zone principale où l’absorption des nutriments à lieu. À cette étape, d’autres enzymes fournies par le suc pancréatique continuent de décomposer la matrice alimentaire.

La préparation des aliments

En plus des moyens corporels comme la mastication et l’action des enzymes, la digestibilité des aliments, surtout ceux d’origine végétale, est rendue plus facile par la cuisson ou par la réduction en purée des aliments. Par exemple, même si les carottes et les épinards sont de bonnes sources alimentaires de fibres, les cuire permet également au corps d’extraire une plus grande quantité des caroténoïdes contenus dans ces aliments [5].

La forme chimique du nutriment influence sa biodisponibilité

Les minéraux et autres nutriments existent sous différentes formes chimiques dans nos aliments, ce qui peut influencer leur biodisponibilité. L’exemple classique est le fer. En général, deux types de fer alimentaires sont communément admis : le fer héminique et le fer non-héminique. Le premier se trouve uniquement dans les viandes, le poisson et les fruits de mer, le deuxième quant à lui est présent dans les aliments d’origine végétale ou animale. Le fer héminique provient des molécules d’hémoglobines et de myoglobine, qui sont respectivement responsables du transport et du stockage de l’oxygène dans le sang et les muscles. Une fois libérée de la matrice alimentaire, la molécule d’hème agit comme un anneau protecteur autour de l’atome de fer central. En somme, il protège le fer afin qu’il n’interagisse pas avec d’autres composants alimentaires. Il permet ainsi de le maintenir soluble dans l’intestin pour ensuite être absorbé totalement intact via un système de transport spécifique sur la surface des cellules intestinales [11]. En revanche, le fer non-héminique n’est que très peu soluble dans l’intestin et facilement affecté par les autres composants alimentaires [2]. Par conséquent, seulement une petite fraction est absorbée par les cellules.

CAS DU FER DE LA SPIRULINE

La spiruline est, encore, un cas à part dans le monde de l’alimentation naturelle. La biodisponibilité particulièrement élevée du fer qu’elle contient a été d’abord démontrée chez le rat  [6,7] puis chez l’homme au début des années 2000 [8]. Cette dernière étude démontre que le fer de la spiruline est mieux absorbé que celui de la viande. C’est exceptionnel car il s’agit d’un fer non-héminique. Ces chercheurs ont voulu quantifier le taux de formation de ferritine après digestion de spiruline en comparant avec une même quantité de fer apporté par la digestion de viande. Résultat : le fer de la spiruline serait 6 fois mieux assimilé que celui de la viande.

Une autre étude a confirmé cette incroyable biodisponibilité du fer de la spiruline, cette fois comparée au sulfate de fer habituellement utilisé dans les médicaments (Tardyferon…).  L’essai portait sur 26 patients ayant une hémoglobinémie comprise entre 120 et 146 g/l. Après quatre semaines de supplémentation par l’équivalent de 10,3 mg de fer par jour, l’hémoglobine du groupe spiruline avait augmenté en moyenne de 5 g/l alors qu’elle n’avait progressé que d’ 1 g/l chez les patients sous sulfate de fer [9].

Ces résultats pourraient s’expliquer, du moins en partie, par l’action de la phycocyanine. Certains scientifiques évoquent par exemple une stimulation de l’érythropoïèse comme une des propriétés de ce pigment bleu de la spiruline [10]. Raison de plus donc pour consommer une spiruline riche en phycocyanine (au moins 15%) !

Catalyseurs de la biodisponibilité des aliments

Dans la zone d’absorption, les nutriments peuvent interagir entre eux ou avec d’autres composants alimentaires ce qui a pour effet de changer leur biodisponibilité ou, si les catalyseurs et les inhibiteurs se neutralisent, de produire un effet d’annulation de leur biodisponibilité. Les catalyseurs peuvent agir de différentes manières. Ils peuvent garder un nutriment soluble ou le protéger des interactions avec les inhibiteurs. Par exemple, comme les caroténoïdes sont liposolubles, ajouter une petite quantité de graisses ou d’huile à un repas (entre 3 à 5g par repas) permet d’augmenter leur biodisponibilité [14]. De la même façon, la viande, le poisson et la volaille qui contiennent du fer à haute biodisponibilité participent à une meilleure absorption du fer contenu dans tous les aliments. Bien que ce « facteur viande » doive encore être identifié, certains ont suggéré l’influence des protéines des muscles [15].

La vitamine C est aussi un allié de taille qui est capable d’augmenter l’absorption de fer par deux voire trois fois [16]. C’est pour cette raison que nous recommandons de consommer de la pulpe de fruit du baobab (riche en vitamine C notamment) et de la spiruline artisanale  (particulièrement riche en fer) lorsqu’on souhaite prévenir ou combler une carence en cet oligo-élément.

Synergie de moringa et spiruline pour une bonne biodisponibilité du fer

Catalyseurs de la biodisponibilité des aliments

Dans la zone d’absorption, les nutriments peuvent interagir entre eux ou avec d’autres composants alimentaires ce qui a pour effet de changer leur biodisponibilité ou, si les catalyseurs et les inhibiteurs se neutralisent, de produire un effet d’annulation de leur biodisponibilité. Les catalyseurs peuvent agir de différentes manières. Ils peuvent garder un nutriment soluble ou le protéger des interactions avec les inhibiteurs. Par exemple, comme les caroténoïdes sont liposolubles, ajouter une petite quantité de graisses ou d’huile à un repas (entre 3 à 5g par repas) permet d’augmenter leur biodisponibilité [14]. De la même façon, la viande, le poisson et la volaille qui contiennent du fer à haute biodisponibilité participent à une meilleure absorption du fer contenu dans tous les aliments. Bien que ce « facteur viande » doive encore être identifié, certains ont suggéré l’influence des protéines des muscles [15].

La vitamine C est aussi un allié de taille qui est capable d’augmenter l’absorption de fer par deux voire trois fois [16]. C’est pour cette raison que nous recommandons de consommer de la pulpe de fruit du baobab (riche en vitamine C notamment) et de la spiruline artisanale  (particulièrement riche en fer) lorsqu’on souhaite prévenir ou combler une carence en cet oligo-élément.

Conséquences des inhibiteurs sur les nutriments

Les inhibiteurs pourraient réduire la biodisponibilité :

  • En se liant aux nutriments sous une forme qui n’est pas reconnue par le système d’assimilation de la paroi intestinale,
  • En rendant le nutriment insoluble et donc impossible à absorber,
  • En faisant concurrence avec les « récepteurs » du nutriment.

L’acide phytique est contenu en abondance dans de nombreux aliments d’origine végétale (ex. légumineuses, grains complets, graines, noix). Il fait obstacle à l’absorption des minéraux comme le calcium, le fer et le zinc en se liant à eux ou à des complexes insolubles [17]. Il est possible de réduire la teneur en acide phytique des aliments en utilisant la fermentation (ex. en faisant lever la pâte d’un pain complet plus longtemps) ou en trempant et en faisant germer les légumineuses[18].

L’interaction entre le calcium et le fer non-héminique est un bon exemple de compétition pour le même système d’assimilation. Ces deux minéraux se lient à un transporteur sur la surface absorbante des cellules intestinales. C’est ainsi que le fer non-héminique rentre dans les cellules. Or le calcium va obstruer l’entrée et donc faire entrave au fer. Cet effet est encore plus important lorsque des compléments alimentaires en fer et en calcium sont utilisés hors des repas [19]. Il est donc conseillé de prendre ces compléments à différents moments de la journée pour éviter cette interférence.

Ce facteur d’inhibition des composants alimentaires peut aussi être utilisés à notre avantage, comme pour les phytostérols. Ces composants naturels sont extraits de certains aliments d’origine végétale et ajoutés à haute dose (± 2g) à d’autres aliments (comme les produits à tartiner enrichis ou les boissons à base de lait fermenté). Les phytostérols diminuent le taux d’absorption du cholestérol, qu’il provienne des aliments ou qu’il soit produit par notre corps.[20]

Facteurs individuels propres

Les facteurs internes ou les facteurs liés à l’individu peuvent être classés en deux types de facteurs : les facteurs gastro-intestinaux et les facteurs systémiques. Le rôle des facteurs gastro-intestinaux est bien illustré par la voie d’absorption de la vitamine B12 ou cobalamine. Pour être libérée de l’aliment, cette vitamine a besoin des acides gastriques puis elle se lie à une protéine R. Elle doit ensuite être séparée de cette protéine R pour être liée cette fois à une autre protéine appelée « facteur intrinsèque » (FI). C’est ce complexe FI-Vitamine B12 qui est finalement absorbé par le gros intestin [21].  La protéine R, le FI et les acides gastriques sont tous produits dans la muqueuse gastrique. Un déclin fonctionnel de cette muqueuse, qui peut se produire chez les personnes âgées ou atteintes de certaines maladies, peut entraver la production de ces composants et donc la biodisponibilité de la vitamine B12.

Les facteurs systémiques incluent les carences de certains nutriments ou les changements physiologiques comme la grossesse. Dans les deux cas, le corps peut répondre en augmentant la voie d’absorption des nutriments respectifs ou leur utilisation pour répondre à une demande plus élevée. [19] Le calcium et le zinc font partis des nutriments régulés de cette façon. Par ailleurs, certaines inflammations ou infections peuvent réduire la capacité d’absorption des intestins. Par exemple, l’absorption du fer est diminuée chez les personnes souffrant d’infections aiguës comme un simple rhume [22].

Conséquences sur les recommandations nutritionnelles

La connaissance de la biodisponibilité de plusieurs nutriments (notamment le calcium, le magnésium, le fer, le zinc, les folates et la vitamine A) est requise pour traduire les besoins physiologiques en besoins nutritionnels [19]. L’ampleur des ajustements varie en fonction du nutriment, de l’alimentation habituelle et d’un certain nombre de facteurs liés à l’individu. Ils sont pour la plupart difficiles à évaluer. Si l’on prend en compte tous ces facteurs d’influence, il n’est pas surprenant que les recommandations nutritionnelles soient différentes d’un pays ou d’une institution à une autre. Le réseau EURopean RECommendations Aligned (EURRECA, alignement des recommandations concernant les micronutriments) essaye cependant de mettre en place des méthodes d’évaluation harmonisées en Europe [23].

Bibliographie

  1. Aggett PJ (2010). Population reference intakes and micronutrient bioavailability: a European perspective. American Journal of Clinical Nutrition 91(suppl):1433S-1437S. doi:10.3945/ajcn.2010.28674C
  2. Hurrell R & Egli I (2010). Iron bioavailability and dietary reference values. American Journal of Clinical Nutrition 91(5):1461S-1467S. doi: 10.3945/ajcn.2010.28674F
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  3. Puyfoulhoux G, Rouanet JM, Besançon P, Baroux B, Baccou JC, Caporiccio B (2001)
    Iron availability from iron-fortified spirulina by an in vitro digestion/Caco-2 cell culture model
    J Agric Food Chem 49:1625-9
  4. Ribadeneira M., Garcia P. (2006)
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    A publier; cité dans Phytonutrition et Environnement, JM Robin
  5. Zhang Cheng-Wu, et al. (1994)
    Effects of polysaccharide and phycocyanin from spirulina on peripheral blood and hematopoietic
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  7. Zhou JR & Erdman JW Jr (1995). Phytic acid in health and disease. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 35(6):495-508.
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  9. Gibson RS (2007). The role of diet- and host-related factors in nutrient bioavailability and thus in nutrient-based dietary requirement estimates. Food and Nutrition Bulletin 28(1 Suppl):S77-100.
  10. Demonty I, et al. (2009). Continuous dose-response relationship of the LDL-cholesterol-lowering effect of phytosterol intake. Journal of Nutrition 139(2):271-284.
  11. Truswell AS (2007). Vitamin B12. Nutrition & Dietetics 64(suppl 4):S120-S125.
  12. Lynch S (2007). Influence of infection/inflammation, thalassemia and nutritional status on iron absorption. International Journal of Vitamin and Nutrition Research 77(3):217-223.
  13. Ashwell M, et al, on behalf of the EURRECA Network. (2008). How we will produce the evidence-based EURRECA toolkit to support nutrition and food policy. European Journal of Nutrition 47 Suppl 1:2-16.
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