Approfondissez Vos Connaissances Des Protéines es Des Acides Aminés

Tous les organismes biologiques, y compris les humains, sont composés de protéines. Le corps humain à lui seul contient environ deux millions de protéines différentes. Chez tous les organismes terrestres vivants, ce nombre dépasse probablement dix millions. Les protéines sont essentielles pour assurer à la fois la structure et le fonctionnement de l’organisme, en soutenant tout, à partir des muscles et des organes aux réactions chimiques et à la communication entre les cellules. Pour maintenir l’équilibre, le corps produit continuellement des protéines spécialisées qui fabriquent, régulent et dégradent d’autres protéines. Pour soutenir la santé globale, il est essentiel de comprendre comment le corps utilise les protéines et comment lui en fournir par l’alimentation.

Structure des protéines

Les protéines sont des molécules à chaîne longue composées d’acides aminés, les éléments de base de la vie. Les acides aminés sont des composés biologiques qui ont une structure chimique très précise :

Amine : molécule contenant un atome d’azote et deux atomes d’hydrogène
Carboxyle : molécule contenant du carbone, deux atomes d’oxygène et une molécule d’hydrogène
Chaîne latérale (groupe R) : molécules propres à chaque acide aminé.

Il existe 20 acides aminés bien connus qui composent les protéines du corps. En plus de ces 20 acides aminés standards, deux autres – la sélénocystéine et la pyrrolysine – ont été identifiées comme des acides aminés constituant les protéines. Toutes les protéines animales et végétales sur Terre sont constituées de ces 22 acides aminés.

En 1806, les chimistes français Louis-Nicolas Vauquelin et Pierre Jean Robiquet ont isolé un composé dans les asperges qui a ensuite été nommé asparagine. C’était le premier acide aminé découvert.

Même avec un nombre relativement limité d’acides aminés, les protéines peuvent être des molécules très complexe, car la plupart des protéines se replient en structures tridimensionnelles uniques.

Les biochimistes font souvent référence à quatre aspects distincts de la structure d’une protéine :

Structure primaire : l’ordre de base des acides aminés dans une protéine, liés ensemble par des liaisons peptidiques. Appelées peptides, les chaînes courtes d’acides aminés comptent généralement moins de 50 acides aminés. Les plus petits peptides, appelés dipeptides, ne contiennent que deux acides aminés.
Structure secondaire : la forme tridimensionnelle de segments locaux ou spécifiques des protéines. Ces segments locaux sont des torsions et des replis stabilisés par des liaisons hydrogène.
Structure tertiaire : la forme globale d’une seule molécule protéique. Également synonyme de « repliement », la structure tertiaire contrôle la fonction de base de la protéine.
Structure quaternaire : l’arrangement formé lorsque deux chaînes protéiques ou plus s’assemblent pour fonctionner comme une seule protéine fonctionnelle. Chaque chaîne individuelle est appelée une sous-unité. Ces chaînes, appelées polypeptides, sont de longues chaînes ininterrompues d’acides aminés.

La plus longue protéine connue, la titine, est aussi appelée connectine. Elle contient 26 926 acides aminés. La titine se trouve dans les muscles et contribue à leur rigidité passive.

Fonction des protéines

Les protéines remplissent de nombreuses fonctions vitales dans l’organisme. Elles régulent les systèmes corporels et les composants structurels qui donnent aux cellules, aux tissus et aux organes leur forme et leur solidité. Les protéines jouent aussi des rôles clés dans la communication cellulaire, la défense immunitaire, le transport des nutriments et la réparation des tissus. En raison de leurs nombreuses fonctions, les protéines sont constamment produites, utilisées et recyclées pour soutenir la croissance, le maintien et la santé globale.

Enzymes et hormones

Le rôle le mieux connu des protéines dans la cellule est celui d’enzymes, qui catalysent des réactions chimiques. Par exemple, les enzymes digestives aident à métaboliser les aliments en énergie cellulaire. Les enzymes peuvent aussi prendre la forme d’antioxydants. La glutathion peroxydase, une protéine contenant du sélénium, est l’un des composé antioxydants les plus importants de l’organisme.

Certaines hormones sont des protéines constituées d’acides aminés. Cela comprend les hormones sexuelles appelées gonadotropines, ainsi que des hormones endocrines comme l’insuline et le glucagon, qui aident à réguler des processus comme la reproduction, le métabolisme et le contrôle de la glycémie.

Signalisation cellulaire

De nombreuses protéines participent au processus de signalisation cellulaire et de transduction du signal. Certaines protéines, comme l’insuline, transmettent un signal de la cellule dans laquelle elles ont été synthétisées à d’autres cellules dans des tissus éloignés.

En 1955, l’insuline est devenue la première protéine à être entièrement séquencée. Le biochimiste britannique Frederick Sanger a reçu le prix Nobel de chimie pour cette recherche novatrice.

Les protéines participent aux deux volets du processus de signalisation. Elles agissent aussi comme récepteurs sur les cellules en se liant à une molécule de signalisation pour induire une réponse biochimique.

Par exemple, les anticorps sont des protéines qui jouent un rôle important dans la signalisation des cellules immunitaires. Lorsqu’un anticorps se lie à une substance étrangère (appelée antigène), il agit comme un signal qui alerte d’autres cellules immunitaires de la présence d’une menace. Cet événement de liaison déclenche une cascade de réponses cellulaires –comme l’activation des cellules immunitaires, la libération de molécules de signalisation ou le marquage de l’envahisseur pour sa destruction – permettant au système immunitaire de coordonner une défense efficace.

Les techniques d’ADN recombinant ont été utilisées en 1978 par l’entreprise de biotechnologie Genentech pour produire de l’insuline synthétique « humaine », faisant de l’insuline la première protéine humaine fabriquée par biotechnologie.

Protéines structurelles

Les protéines structurelles donnent forme et rigidité aux composants biologiques. La plupart des protéines structurelles sont de nature fibreuse.

Le collagène et l’élastine sont deux exemples de ces protéines fibreuses résistantes. Deux des composants essentiels du tissu conjonctif, comme le cartilage, ces protéines remplissent des fonctions importantes dans la structure de la peau.

La protéine kératine fournit une structure aux cheveux et aux ongles. Dans le règne animal, la kératine aide à former plumes, sabots et certaines carapaces animales.

Il existe aussi des protéines globulaires qui forment de longues fibres rigides permettant aux cellules de conserver leur forme et leur taille.

Autres fonctions

Les protéines jouent aussi des rôles dans l’adhésion cellulaire, les facteurs de croissance, le transport et le stockage des nutriments, et bien plus encore. Chez l’humain, les acides aminés non protéiques jouent aussi des rôles importants comme neurotransmetteurs ou précurseurs d’autres molécules. Les neurotransmetteurs sont des substances qui aident à transmettre les impulsions entre les nerfs.

Le tryptophane est un précurseur du neurotransmetteur sérotonine, qui intervient dans l’humeur et bien plus encore.
La tyrosine (et son précurseur, la phénylalanine) sont des précurseurs de la dopamine, de l’épinéphrine et de la norépinéphrine, ainsi que de diverses amines traces.
La glycine est un précurseur de composés importants dans le sang appelés porphyrines (c’est-à-dire l’hème).
L’arginine est un précurseur de l’oxyde nitrique.

Les protéines et les acides aminés dans l’alimentation

Vous ne mangez pas une poitrine de poulet pour ajouter à votre corps exactement le même type de protéine. C’est parce que les protéines que vous consommez ne sont pas absorbées intactes. Les protéines sont digérées en acides aminés ou en petits peptides qui peuvent être absorbés par l’intestin et transportés dans le sang.

La digestion des protéines commence dans l’estomac. L’environnement acide et l’enzyme gastrique pepsine commencent à dénaturer (déplier) la protéine. Cela la rend plus accessible aux enzymes digestives sécrétées par le pancréas.

D’autres enzymes spécifiques digèrent davantage les peptides plus grands en dipeptides, tripeptides et acides aminés libres. Ceux-ci sont ensuite libérés dans le sang pour être utilisés par d’autres tissus. Après la digestion, les acides aminés sont utilisés pour synthétiser des protéines et d’autres biomolécules, ou ils sont convertis en urée et en dioxyde de carbone comme source d’énergie.

Parmi les 20 acides aminés standards, neuf sont appelés essentiels parce que votre corps ne peut pas les fabriquer à partir d’autres composé au niveau dont vous avez besoin pour une croissance normale. Ils doivent être obtenus par l’alimentation. Les acides aminés essentiels comprennent l’histidine, l’isoleucine, la leucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, le tryptophane et la valine.

Qualité des protéines

Toutes les protéines alimentaires n’ont pas la même efficacité pour votre santé. Les scientifiques ont mis au point une échelle pour évaluer la qualité d’une protéine. Les méthodes précédentes de mesure de la qualité comprennent le PER (ratio d’efficacité protéique) et la BV (valeur biologique). Mais elles sont rarement utilisées aujourd’hui.

Une méthode de détermination de la qualité des protéines est connue sous le nom de score d’acides aminés corrigé par la digestibilité des protéines (PDCAAS). Le PDCAAS permet d’évaluer la qualité des protéines alimentaires en fonction de vos besoins. Il mesure la qualité d’une protéine en fonction des besoins en acides aminés (ajustés pour la digestibilité) d’un enfant de 2 à 5 ans (considéré comme le groupe d’âge aux besoins nutritionnels les plus élevés).

En utilisant la méthode PDCAAS, les classements de qualité des protéines sont déterminés en comparant le profil d’acides aminés de la protéine alimentaire en question à un profil d’acides aminés standard. Le score maximal possible est de 1,0. Ce score signifie qu’après la digestion de la protéine, celle-ci fournit 100 % ou plus des acides aminés essentiels requis, par unité de protéine.

La méthode actuellement recommandée pour mesurer la qualité des protéines est le score des acides aminés indispensables digestibles (DIAAS). Plutôt que d’examiner la digestion globale des protéines, le DIAAS se concentre sur la façon dont les acides aminés essentiels individuels sont digérés et absorbés dans l’intestin grêle. Cela donne une image plus précise de la capacité d’une protéine à répondre aux besoins du corps.

Le DIAAS fonctionne en comparant la teneur en acides aminés digestibles d’un aliment aux besoins en acides aminés humains. Chaque acide aminé essentiel reçoit un score, et le score le plus bas détermine la qualité globale de la protéine. Par exemple, les protéines animales de haute qualité comme le lait ou les œufs ont généralement des valeurs DIAAS élevées, ce qui signifie qu’elles fournissent tous les acides aminés essentiels en quantités que le corps peut facilement utiliser. Certaines protéines d’origine végétale peuvent avoir des valeurs DIAAS plus faibles, parce qu’un ou plusieurs acides aminés essentiels sont présents en plus petites quantités ou sont moins facilement digérés.

Besoins protéiques

Les besoins quotidiens en protéines sont influencés par de nombreux facteurs, notamment l’âge, la composition corporelle, le sexe, l’apport énergétique total (calories), le statut d’entraînement et le niveau d’exercice d’un athlète.

La recommandation en matière d’apport en protéines est basée sur le poids corporel. Pour les adultes normalement en bonne santé, la recommandation quotidienne est de 0,8 gramme de protéines par kilogramme de poids corporel. Pour une femme adulte normalement en bonne santé qui pèse 150 livres et est sédentaire, cela correspond à environ 55 grammes de protéines par jour.

L’apport nutritionnel recommandé (ANR) pour les femmes adultes est de 46 g/jour, pour les hommes adultes de 56 g/jour, et pour les femmes enceintes et qui allaitent de 71 g/jour. Cela ne concorde pas avec les recommandations pour une raison.

Tout comme les ANR pour les micronutriments, elles visent à fournir des niveaux suffisants pour permettre une santé et une croissance normales chez des personnes apparemment en bonne santé. L’ANR est le niveau minimal d’apport nécessaire pour répondre aux besoins nutritionnels de base, mais ce n’est pas nécessairement la quantité précise qui est la meilleure ou la plus optimale.

Les protéines chez les athlètes

Les athlètes consomment des protéines alimentaires pour réparer et reconstruire le muscle squelettique et les tissus conjonctifs après des séances d’entraînement intenses ou des événements sportifs. Les athlètes devraient généralement consommer au moins 1,4 à 2,0 grammes de protéines par kilogramme de poids corporel par jour.

Un type particulier d’acides aminés est particulièrement important pour les athlètes – les acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA). Parmi les neuf acides aminés essentiels, seuls trois sont connus sous le nom de BCAA. Mais ils représentent environ 35 % des protéines du tissu musculaire. On sait aussi que ces BCAA jouent un rôle bénéfique pendant l’exercice aérobie en diminuant le rythme de dégradation des protéines et en retardant l’épuisement du glycogène musculaire.

Les trois BCAA sont la leucine, l’isoleucine et la valine. Les BCAA sont essentiels à la synthèse et au renouvellement des protéines, aux voies de Signalisation cellulaire et au métabolisme du glucose. Ils jouent également un rôle dans la synthèse des protéines et des neurotransmetteurs dans le cerveau, ainsi que dans la production d’énergie.

Un volume croissant de littérature scientifique laisse entendre que, parmi les trois BCAA, la leucine semble jouer le rôle le plus important dans la stimulation de la synthèse des protéines.

Les protéines chez les personnes âgées

Le vieillissement normal est associé à des changements dans le métabolisme des protéines musculaires et à une diminution de la réponse aux acides aminés lors d’un repas. Un apport suffisant en leucine pendant un repas peut aider à surmonter cette insensibilité aux protéines musculaires et être un outil utile pour prévenir une perte musculaire excessive. La dose minimale pour obtenir ces bénéfices se situe probablement entre 2,0 et 2,5 grammes de leucine par portion ou par repas.

Il devient également évident que la leucine prise dans le cadre d’une protéine entière de bonne qualité est probablement plus bénéfique qu’un supplément de BCAA seuls. Pour maximiser la rétention des protéines musculaires chez les personnes âgées et fournir une quantité adéquate de leucine, la plupart des experts proposent des plans alimentaires comprenant 25 à 30 grammes de protéines de haute qualité par repas.

La perte musculaire survient avec l’âge, mais une perte supérieure à la normale (0,5 à 1,0 %/an) est appelée sarcopénie. Il s’agit d’un déclin progressif de la masse musculaire squelettique qui entraîne une diminution de la force et des capacités fonctionnelles. La sarcopénie touche jusqu’à 30 % des personnes de plus de 60 ans et plus de 50 % de celles de plus de 80 ans.

Végétaliens et végétariens

Les protéines végétales à elles seules peuvent fournir suffisamment de protéines de qualité pour soutenir une croissance saine, la réparation et la fonction musculaire. Cependant, bon nombre de protéines végétales fournissent des niveaux sous-optimaux de tous les acides aminés essentiels. Pour les véganes ou les végétariens, il devient simplement plus important de consommer une grande variété d’aliments comprenant des haricots, des légumineuses, des noix et des graines. En général, un régime végétarien très varié et suffisant en calories fournira amplement de protéines de qualité.

Recommandation générale

D’après l’ensemble des recherches disponibles, une fourchette sûre et saine de protéines à viser se situe approximativement entre 15 et 25 % des calories alimentaires totales – avec certains ajustements selon le niveau d’activité et l’âge. Pour un apport moyen de 2 000 calories, cela représenterait une consommation de 75 à 125 grammes de protéines par jour.

Sources alimentaires – choisir les bonnes protéines

Tout comme les lipides et les glucides, les protéines sont un macronutriment. Contrairement aux lipides et aux glucides, la protéine utilisable n’est pas stockée en quantités importantes. Vos réserves d’acides aminés sont constamment utilisées et doivent être renouvelées souvent. Si votre alimentation ne vous fournit pas assez de protéines, votre corps les puisera dans votre masse musculaire.

Il n’existe pas de meilleure source unique de protéines. Bien que certains aliments soient certainement considérés comme de meilleures sources de protéines, une alimentation variée et mixte fournit généralement un apport adéquat en protéines : fruits de mer, volaille maigre, haricots, œufs, produits laitiers (yogourt, lait et fromage), soya et autres légumineuses, bœuf maigre et porc. Le quinoa, les graines de citrouille et les pistaches sont aussi d’excellentes sources de protéines. Mettre l’accent sur des aliments entiers de qualité vous aidera à atteindre un apport adéquat en nutriments et en protéines essentiels.

Si vous avez de la difficulté à combler vos besoins en protéines ou si vous n’avez pas le temps de prendre un repas assis, une boisson ou une barre substitut de repas de qualité peut être un ajout bénéfique à votre apport quotidien en protéines.

D’autres faits sur les protéines

Le mot protéine est dérivé du grec proteios, « la première qualité », ou de protos, « premier ».

Tant que vous êtes en bonne santé et bien hydraté, un apport élevé en protéines n’endommage pas les reins en santé.
Les termes « complet » et « incomplet » sont trompeurs lorsqu’il s’agit des protéines végétales. La consommation de diverses protéines de source végétale fournit suffisamment de tous les acides aminés essentiels lorsque les besoins caloriques sont comblés.
Les protéines, comme les glucides, fournissent environ quatre calories d’énergie par gramme. Les lipides fournissent neuf calories par gramme, et l’alcool fournit sept calories par gramme.
Les protéines sont d’abord utilisées pour la croissance et la réparation. L’excédent peut être utilisé comme source d’énergie. Les protéines non nécessaires à ces fonctions seront transformées et stockées sous forme de graisse.
Les glucides ne sont pas le seul stimulus de la sécrétion d’insuline. Les protéines peuvent aussi stimuler la sécrétion d’insuline, mais dans une moindre mesure et sans augmenter le taux de glucose dans le sang.
Les protéines sont plus rassasiantes que les lipides ou les glucides. Certaines recherches montrent qu’une légère augmentation de la teneur en protéines et une légère réduction de l’indice glycémique peuvent mener à une amélioration de la conformité et au maintien d’un poids santé.