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Un acide aminé essentiel, ou acide aminé indispensable, est un acide aminé qui ne peut pas être synthétisé de novo (à partir de zéro) par l’organisme à un rythme proportionnel à sa demande, et doit donc être fourni dans son alimentation. Des 20 acides aminés communs à toutes les formes de vie, les neuf acides aminés que les humains ne peuvent synthétiser sont la phénylalanine, la valine, la thréonine, le tryptophane, la méthionine, la leucine, l’isoleucine, la lysine et l’histidine.
Six autres acides aminés sont considérés comme conditionnellement essentiels dans l’alimentation humaine, ce qui signifie que leur synthèse peut être limitée dans des conditions pathophysiologiques particulières, comme la prématurité chez le nourrisson ou chez les personnes en grande détresse catabolique. Ces six sont l’arginine, la cystéine, la glycine, la glutamine, la proline et la tyrosine. Six acides aminés ne sont pas essentiels (dispensable) chez l’homme, ce qui signifie qu’ils peuvent être synthétisés en quantité suffisante dans l’organisme. Ces six sont l’alanine, l’acide aspartique, l’asparagine, l’acide glutamique, la sérine et la sélénocystéine (considérée comme le 21e acide aminé). La pyrrolysine (considérée comme le 22e acide aminé) n’est pas utilisée par les humains ; elle n’est donc pas essentielle.
Apport quotidien recommandé
L’estimation des besoins quotidiens en acides aminés indispensables s’est avérée difficile ; ces chiffres ont fait l’objet de révisions considérables au cours des 20 dernières années.
L’apport quotidien recommandé pour les enfants de trois ans et plus est de 10 % à 20 % plus élevé que celui des adultes et celui des nourrissons peut être jusqu’à 150 % plus élevé pendant la première année de vie. La cystéine (ou acides aminés soufrés), la tyrosine (ou acides aminés aromatiques) et l’arginine sont toujours nécessaires aux nourrissons et aux enfants en croissance.
Composition relative en acides aminés de sources de protéines
Diverses tentatives ont été faites pour exprimer la « qualité » ou la « valeur » de divers types de protéines. Les mesures comprennent la valeur biologique, l’utilisation nette des protéines, le ratio d’efficacité des protéines, le score en acides aminés corrigé de la digestibilité des protéines et le concept de protéines complètes. Ces concepts sont importants dans l’industrie de l’élevage, car le manque relatif d’un ou plusieurs acides aminés essentiels dans les aliments pour animaux aurait un effet limitant sur la croissance et donc sur le taux de conversion alimentaire. Ainsi, divers aliments pour animaux peuvent être donnés en combinaison pour augmenter l’utilisation nette de protéines, ou un supplément d’un acide aminé individuel (méthionine, lysine, thréonine ou tryptophane) peut être ajouté à l’aliment.
Bien que les plantes aient tendance à contenir moins de protéines par poids que les sources animales comme les œufs ou le lait, elles sont néanmoins « complètes » dans la mesure où, dans leur ensemble, elles contiennent tous les acides aminés essentiels à la nutrition humaine. Il en va de même pour les algues et le phytoplancton marin. La consommation de divers aliments végétaux sur une longue période de temps peut fournir une protéine de plus grande valeur biologique. Certaines combinaisons indigènes d’aliments, comme le maïs et les haricots, le soja et le riz, ou les haricots rouges et le riz, contiennent les acides aminés essentiels nécessaires aux humains en quantités adéquates. Cependant, l’idée que les aliments à base de plantes doivent être combinés pour fournir aux humains tous les acides aminés essentiels est dépassée. La position officielle de l’Académie de nutrition et diététique est que les protéines provenant d’une variété d’aliments végétaux consommés au cours d’une journée fournissent suffisamment de tous les acides aminés essentiels lorsque les besoins caloriques sont satisfaits.
Protéines par calorie
La teneur en protéines des aliments est souvent mesurée en protéines par portion plutôt qu’en protéines par calorie. Par exemple, l’USDA indique 6 grammes de protéines par gros œuf entier (une portion de 50 grammes) plutôt que 84 mg de protéines par calorie (71 calories au total). À titre de comparaison, il y a 3 grammes de protéines dans une portion de brocoli cru (91 grammes) ou 96 mg de protéines par calorie (31 calories au total). Un œuf contient deux fois plus de protéines par portion, mais 12 mg moins de protéines par calorie. Le rapport des acides aminés essentiels (la qualité des protéines) n’est pas pris en compte. On peut démontrer que les sources végétales courantes contiennent suffisamment de protéines, souvent plus de protéines par calorie que l’œuf cru entier de référence, alors que les autres sources végétales, en particulier les fruits, en contiennent moins. Il est recommandé que les humains adultes obtiennent 10-35% de leurs calories sous forme de protéines, soit environ 11-39 mg de protéines par cal par jour (22-78 g pour 2000 cal). Une carotte contient 23 mg de protéines par cal ou deux fois la recommandation minimale, une banane répond au minimum et une pomme est en dessous de la recommandation.
Protéines complètes chez les animaux
Les scientifiques savaient depuis le début du XXe siècle que les rats ne pouvaient pas survivre avec un régime dont la seule source de protéines était la zéine, qui provient du maïs, mais qu’ils récupéraient s’ils recevaient de la caséine du lait de vache. Cela a conduit William Cumming Rose à la découverte de l’acide aminé essentiel thréonine. En manipulant l’alimentation des rongeurs, Rose a pu montrer que dix acides aminés sont essentiels pour les rats : la lysine, le tryptophane, l’histidine, la phénylalanine, la leucine, l’isoleucine, la méthionine, la valine, l’arginine, ainsi que la thréonine. Les travaux ultérieurs de Rose ont montré que huit acides aminés sont essentiels pour les êtres humains adultes, l’histidine étant également essentielle pour les nourrissons. Des études à plus long terme ont établi que l’histidine est également essentielle chez les humains adultes.
Interchangeabilité
La distinction entre les acides aminés essentiels et non essentiels n’est pas très claire, car certains acides aminés peuvent être produits à partir d’autres. Les acides aminés soufrés, la méthionine et l’homocystéine, peuvent être convertis l’un en l’autre, mais ni l’un ni l’autre ne peuvent être synthétisés de novo chez les humains. De même, la cystéine peut être fabriquée à partir de l’homocystéine mais ne peut être synthétisée seule. Ainsi, pour des raisons pratiques, les acides aminés contenant du soufre sont parfois considérés comme un pool unique d’acides aminés nutritionnellement équivalents, tout comme la paire d’acides aminés aromatiques, la phénylalanine et la tyrosine. De même, l’arginine, l’ornithine et la citrulline, qui sont interconvertibles par le cycle de l’urée, sont considérées comme un seul groupe.
Effets de la déficience
Si l’un des acides aminés essentiels est inférieur aux besoins d’un individu, l’utilisation d’autres acides aminés sera entravée et la synthèse des protéines sera donc inférieure à ce qu’elle est habituellement, même en présence d’un apport adéquat en azote total.
Il a été démontré que la carence en protéines affecte tous les organes du corps et bon nombre de ses systèmes, y compris le cerveau et les fonctions cérébrales des nourrissons et des jeunes enfants ; le système immunitaire, ce qui augmente le risque d’infection ; la fonction et la perméabilité de la muqueuse intestinale, qui affecte l’absorption et la vulnérabilité aux maladies générales ; la fonction rénale. Les signes physiques d’une carence en protéines comprennent l’œdème, le retard de croissance chez les nourrissons et les enfants, une mauvaise musculature, une peau terne et des cheveux fins et fragiles. Les changements biochimiques reflétant une carence en protéines comprennent une faible teneur en albumine sérique et une faible teneur en transferrine sérique.
Les acides aminés essentiels à l’alimentation humaine ont été établis dans une série d’expériences menées par William Cumming Rose. Les expériences portaient sur l’alimentation élémentaire d’étudiants diplômés en santé de sexe masculin. Ces régimes se composaient de fécule de maïs, de saccharose, de graisse butyrique sans protéines, d’huile de maïs, de sels inorganiques, de vitamines connues, d’un grand « bonbon » brun fait d’extrait de foie aromatisé à l’huile de menthe poivrée (pour fournir toutes vitamines connues) et de mélanges d’acides aminés individuels hautement purifiés. La principale mesure des résultats était le bilan azoté. Rose a noté que les symptômes de nervosité, d’épuisement et d’étourdissements se manifestaient dans une plus ou moins grande mesure lorsque les sujets humains étaient privés d’un acide aminé essentiel.
La carence en acides aminés essentiels doit être distinguée de la malnutrition protéino-énergétique, qui peut se manifester sous forme de marasme ou de kwashiorkor. Le kwashiorkor était autrefois attribué à une carence en protéines pures chez les personnes qui consommaient suffisamment de calories ( » syndrome du bébé sucré « ). Cependant, cette théorie a été remise en question par la constatation qu’il n’y a pas de différence dans l’alimentation des enfants qui développent le marasme par rapport au kwashiorkor. Pourtant, par exemple, dans les Apports nutritionnels de référence (ANREF) maintenus par l’USDA, le manque d’un ou plusieurs des acides aminés essentiels est décrit comme la malnutrition protéino-énergétique.
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