La nutrition est la science des aliments et de leur rapport avec la santé. Les nutriments sont des molécules chimiques contenues dans les aliments et utilisées par l'organisme pour sa croissance et son entretien et pour la production d'énergie.
Les nutriments qui ne peuvent pas être synthétisés par l'organisme et doivent donc être apportés par le régime alimentaire sont dits essentiels. Ils comprennent les éléments suivants
Les nutriments que l'organisme peut synthétiser à partir d'autres composants, bien qu'ils puissent également provenir de l'alimentation, sont considérés comme non essentiels. Cependant, dans certaines conditions, telles que la maladie ou le stress, la synthèse de nutriments normalement non essentiels peut être compromise, les rendant ainsi essentiels. Ces nutriments essentiels conditionnels doivent donc être apportés par l'alimentation.
Les macronutriments (hydrates de carbone, protéines, et graisses) sont nécessaires en quantité relativement importante; les micronutriments (vitamines et certains oligoéléments) ne sont nécessaires qu'en quantités minimes.
Le manque de nutriments peut entraîner une dénutrition qui peut induire des syndromes de carence (p. ex., kwashiorkor, pellagre). L'apport excessif de macronutriments peut induire une obésité et des maladies apparentées; l'apport excessif de micronutriments peut être toxique. En outre, l'équilibre des divers types de nutriments, tels que la quantité de graisse insaturée consommée par rapport à celle de graisse saturée, peut influencer le développement de maladies.
Macronutriments
Les macronutriments constituent la majeure partie de l'alimentation et fournissent l'énergie ainsi que bon nombre de nutriments essentiels. Les glucides, les protéines (comprenant les acides aminés essentiels), les lipides (comprenant les acides gras essentiels), les macrominéraux et l'eau sont des macronutriments. Les glucides, les lipides et les protéines représentent des sources d'énergie interchangeables; les graisses apportent 9 kcal/g (37,8 kJ/g); les protéines et les glucides apportent 4 kcal/g (16,8 kJ/g).
Hydrates de carbone (glucides)
Les glucides apportés par l'alimentation sont convertis en glucose et autres monosaccharides. Les glucides augmentent la glycémie et apportent de l'énergie.
Les glucides simples sont composés de petites molécules, généralement des monosaccharides ou des disaccharides, qui augmentent rapidement la glycémie.
Les glucides complexes sont composés de trois ou plusieurs monosaccharides liés ensemble, qui sont ensuite décomposés en monosaccharides lors de la digestion. Les glucides complexes augmentent la glycémie plus lentement mais sur une plus longue durée.
Le glucose et le saccharose sont des glucides simples; les amidons, les fibres et le glycogène sont des glucides complexes.
L'indice glycémique est un moyen de classer les aliments en fonction de la rapidité avec laquelle la consommation de glucides disponibles augmente la glycémie par rapport à une norme. Les valeurs limites s'étalent entre 1 (augmentation la plus lente) et 100 (augmentation la plus rapide, équivalente à celle du glucose pur, voir tableau Indice glycémique de certains aliments). Cependant, la rapidité réelle de l'augmentation dépend également des aliments associés aux glucides.
Les glucides d'indice glycémique élevé peuvent induire une montée rapide de la glycémie à un niveau élevé. Il s'ensuivrait une augmentation du niveau d'insuline, induisant une hypoglycémie et une sensation de faim qui pourraient conduire à l'absorption excessive de calories et à la prise de poids. Les glucides d'indice glycémique faible augmentent lentement la glycémie, induisant des taux d'insuline postprandiale et une sensation de faim moindre, ce qui les rendrait probablement moins susceptibles d'induire une consommation excessive de calories. Ces effets seraient responsables d'un meilleur profil lipidique et d'une diminution du risque d'obésité, de diabète sucré et de complications du diabète le cas échéant.
Fibres
Les fibres sont des glucides complexes et se présentent sous diverses formes (p. ex., cellulose, hémicellulose, pectine, gommes). Les fibres alimentaires peuvent être solubles ou insolubles. Les fibres insolubles augmentent la motilité gastro-intestinale, préviennent la constipation, augmentent le volume des selles et participent au contrôle de la maladie diverticulaire. Il a été suggéré que les fibres insolubles favorisaient l'élimination des substances cancérigènes produites par les bactéries dans le gros intestin. Les études épidémiologiques suggèrent fortement une association entre le cancer du côlon et une faible consommation de fibres, ainsi qu'un effet bénéfique des fibres sur les pathologies fonctionnelles de l'intestin, sur la maladie de Crohn, l'obésité ou les hémorroïdes. Les fibres solubles (présentes dans fruits, légumes, avoine, orge et légumineuses) réduisent l'augmentation postprandiale de la glycémie et de l'insuline et peuvent réduire les taux de cholestérol.
L'alimentation occidentale habituelle est pauvre en fibres (environ 12-17 g/jour) en raison d'une consommation élevée de farines de céréales hautement raffinées et d'une consommation peu importante de fruits et légumes. Il est généralement recommandé d'accroître la consommation de fibres, jusqu'à 30 g/jour, en augmentant l'apport de légumes, de fruits et de céréales riches en fibres. Cependant, un apport en fibres très élevé peut réduire l'absorption de certains minéraux.
Protéines
Les protéines sont des molécules organiques complexes qui contiennent du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote. Les protéines sont nécessaires pour l'entretien, le remplacement, le fonctionnement et la croissance des tissus. Des protéines spécifiques agissent comme des enzymes, constituent certaines hormones et jouent un rôle important dans le maintien de l'équilibre hydrique. Lorsque l'organisme ne reçoit pas suffisamment de calories à partir des réserves tissulaires (en particulier des graisses) ou de sources alimentaires, les protéines sont utilisées pour produire de l'énergie. Les protéines apportées par le régime alimentaire sont transformées en peptides et en acides aminés.
Dans le cas où l'organisme utilise les apports alimentaires de protéines pour la production de tissus, il y a un gain net de protéines (balance azotée positive). Au cours d'états cataboliques (p. ex., jeûne, infections, brûlures), la quantité de protéines utilisée peut être plus importante que celle absorbée (car les tissus corporels sont dégradés), induisant une perte protéique nette (balance azotée négative). La balance azotée est au mieux déterminée en soustrayant la quantité d'azote excrétée dans l'urine et les fèces de la quantité d'azote ingérée.
Parmi les 20 acides aminés existants, 9 sont des acides aminés essentiels; ils ne peuvent pas être synthétisés et doivent être fournis par l'alimentation. Huit acides aminés sont essentiels pour tous les sujets; les nourrissons ont en plus besoin d'histidine.
Le besoin en protéines alimentaires ajusté en fonction du poids est corrélé au taux de croissance, qui diminue de la petite enfance jusqu'à l'âge adulte. Les besoins alimentaires en protéines diminuent de 2,2 g/kg chez le nourrisson âgé de 3 mois à 1,2 g/kg chez l'enfant de 5 ans et à 0,8 g/kg chez l'adulte. Les besoins en protéines correspondent aux besoins en acides aminés essentiels. En outre, les besoins en protéines sont plus élevés chez certains patients. Par exemple, les besoins en protéines augmentent considérablement pendant la grossesse et l'allaitement et pendant les périodes de croissance rapide et de guérison d'une maladie. Les besoins en protéines augmentent également avec l'âge (1, 2). Les adultes qui tentent d'augmenter leur masse musculaire ont besoin de protéines supplémentaires (p. ex., 1,4 à 2,0 g/kg/jour) au-delà des besoins quotidiens en acides aminés essentiels (3).
La composition des protéines en acides aminés est très variable. La valeur biologique reflète la similarité de la composition en acides aminés de la protéine avec celle des tissus animaux; ainsi, la valeur biologique indique quel pourcentage d'une protéine ingérée fournit des acides aminés essentiels pour le corps:
Une correspondance parfaite est celle de la protéine d'œuf, avec une valeur de 100.
Les protéines animales du lait et de la viande ont une haute valeur biologique (~90).
Les protéines des céréales et des légumes ont une valeur biologique inférieure (~40)
Certaines protéines dérivées (p. ex., la gélatine) ont une valeur biologique de 0.
La mesure dans laquelle les autres protéines fournies par l'alimentation apportent les acides aminés manquants (complémentarité) détermine la valeur biologique totale du régime diététique. Les apports journaliers recommandés en protéines supposent que la valeur biologique moyenne d'une alimentation diversifiée soit de 70.
Graisses
Les lipides sont transformés en acides gras et glycérol. Les lipides sont nécessaires à la croissance tissulaire et à la production d'hormones. Les acides gras saturés, fréquents dans les matières grasses d'origine animale, sont souvent solides à température ambiante. À l'exception de l'huile de palme et de coprah, les matières grasses d'origine végétale sont souvent liquides à température ambiante; ces graisses sont riches en acides gras mono-insaturés ou polyinsaturés.
L'hydrogénation partielle des acides gras insaturés produit des acides gras trans (comme c'est le cas lors de la fabrication des aliments) qui sont solides ou semi-solides à température ambiante. Jusqu'à récemment aux États-Unis, la source alimentaire principale d'acides gras trans était représentée par les huiles végétales partiellement hydrogénées utilisées dans la fabrication de certains aliments (p. ex., biscuits, craquelins, pommes chips) pour prolonger leur durée de stockage. Cependant, en 2015, l'U.S. Food and Drug Administration (FDA) a retiré les huiles partiellement hydrogénées de sa catégorie reconnue comme généralement sûre sen se basant sur des recherches approfondies qui ont montré que les acides gras trans augmentent le LDL cholestérol, abaissent le HDL cholestérol et augmentent le risque de coronaropathie. Depuis juin 2018, les acides gras trans artificiels sont interdits aux États-Unis.
Les acides gras essentiels sont
L'acide linoléique, un acide gras oméga-6 (n-6)
L'acide linolénique, un acide gras oméga-3 (n-3)
D'autres acides oméga-6 (p. ex., l'acide arachidonique) et d'autres acides gras oméga-3 (p. ex., l'acide eicosapentaénoïque, l'acide docosahéxaénoïque) sont requis par l'organisme mais peuvent être synthétisés à partir d'acides gras essentiels.
Les acides gras essentiels sont nécessaires à la formation de plusieurs eicosanoïdes (lipides biologiquement actifs), dont les prostaglandines, les thromboxanes, les prostacyclines, et les leucotriènes. Les acides gras oméga-3 semblent diminuer le risque de coronaropathie.
Les besoins en acides gras essentiels varient selon l'âge. Un apport adéquat en acide alpha-linolénique est de 1,6 g/jour chez l'homme et de 1,1 g/jour chez la femme. Un apport adéquat en acide linoléique est de 17 g/jour chez l'homme et de 12 g/jour chez la femme entre 19 et 50 ans. (Un apport adéquat est défini comme un apport nutritionnel moyen consommé quotidiennement par une population de personnes en bonne santé.) Les huiles végétales apportent l'acide linoléique et l'acide linolénique. Les huiles provenant du carthame, du tournesol, du maïs, du soja, de l'onagre, de la citrouille et des germes de blé sont des sources importantes d'acide linoléique. Les huiles de poissons marins et les huiles de lin, de citrouille, de soja et de colza sont des sources importantes d'acide linolénique. Les huiles de poissons marins procurent également certains autres acides gras oméga-3 en grandes quantités. Les apports recommandés en acides gras essentiels peuvent être atteints avec 2 à 3 cuillères à soupe de graisse végétale par jour ou en consommant environ 85 à 100 grammes de poisson gras cuit tel que du saumon deux fois par semaine.
Macrominéraux
Le sodium, le chlorure, le potassium, le calcium, le phosphate et le magnésium sont nécessaires en quantités relativement importantes par jour (voir tableaux Macrominéraux, Apports alimentaires conseillés pour certains macronutriments et Lignes directrices pour l'apport quotidien).
Eau
L'eau est considérée comme un macronutriment puisqu'elle est nécessaire en quantité de 1 mL/kcal (0,24 mL/kJ) d'énergie dépensée soit environ 2500 mL/jour. Les besoins changent en cas de fièvre, ainsi qu'en fonction de la température ambiante et du degré d'hygrométrie. L'apport adéquat en eau totale est de 2,7 L chez la femme et de 3,7 L chez l'homme.
Références pour les macronutriments
1. Bauer J, Biolo G, Cederholm T, et al: Evidence-based recommendations for optimal dietary protein intake in older people: a position paper from the PROT-AGE Study Group. J Am Med Dir Assoc 14(8):542-559, 2013. doi:10.1016/j.jamda.2013.05.021
2. Baum JI, Kim IY, Wolfe RR: Protein consumption and the elderly: What is the optimal level of intake? Nutrients 8(6):359, 2016. doi:10.3390/nu8060359
3. Campbell B, Kreider RB, Ziegenfuss T, et al: International Society of Sports Nutrition position stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr 4:8, 2007. doi:10.1186/1550-2783-4-8
Micronutriments
Les vitamines et minéraux nécessaires en infimes quantités (oligoéléments ou éléments-traces) sont des micronutriments.
Les vitamines hydrosolubles sont la vitamine C (acide ascorbique) et les 8 membres du complexe de la vitamine B: biotine, folate, niacine, acide pantothénique, riboflavine (vitamine B2), thiamine (vitamine B1), vitamine B6 (pyridoxine), et la vitamine B12 (cobalamine).
Les vitamines liposolubles sont les vitamines A (rétinol), D (cholécalciférol et ergocalciférol), E (alpha-tocophérol), et K (phylloquinone et ménaquinone).
Seules les vitamines A, E et B12 sont stockées en quantité importante dans l'organisme; les autres vitamines doivent être consommées régulièrement pour maintenir la santé des tissus.
Les oligo-éléments essentiels comprennent le chrome le cuivre, l'iode, le fer, le manganèse, le molybdène, le sélénium, et le zinc. À l'exception du chrome, chacun de ces minéraux est incorporé dans des enzymes ou dans des hormones nécessaires au métabolisme. Hormis les carences en fer et en zinc, les carences en microminaux sont rares dans les pays à faible taux d'insécurité alimentaire.
D'autres minéraux (p. ex., aluminium, arsenic, bore, cobalt, fluorure, nickel, silicium, vanadium) n'ont pas été démontrés comme étant essentiels. Le fluor (fluorure), bien que non essentiel, favorise la prévention des caries dentaires en formant un composé avec le calcium (fluorure de calcium [CaF2]), ce qui stabilise la matrice minérale des dents.
Tous les oligo-éléments minéraux présents normalement à l'état de trace sont toxiques à des taux élevés et certains (arsenic, nickel et chrome) peuvent induire des cancers.
Autres substances alimentaires
L'alimentation quotidienne contient en général plus de 100 000 substances chimiques (p. ex., le café en contient 1000). Parmi elles, seules 300 sont des nutriments, dont seuls certains sont essentiels. Cependant, nombre de composants apportés par la nourriture sont utiles, bien que non considérés comme des nutriments. Par exemple, les additifs alimentaires (p. ex., conservateurs, émulsifiants, antioxydants, stabilisants) améliorent la production et la stabilité des aliments. Des substances présentes à l'état de traces (p. ex., épices, arômes, odeurs, colorants, substances phytochimiques, nombre d'autres produits naturels) améliorent l'aspect et le goût.
Aliments transformés, aliments biologiques et bio-modifiés ou génétiquement modifiés
Aliments transformés
L'US Department of Agriculture (USDA) définit un aliment transformé comme tout produit agricole brut qui a été soumis à un lavage, un nettoyage, un broyage, une coupe, un hachage, un chauffage, une pasteurisation, un blanchiment, une cuisson, une mise en conserve, une congélation, un séchage, une déshydratation, un mélange, un conditionnement, ou toute autre procédure qui modifie la nourriture par rapport à son état naturel. Sur la base de cette définition, pratiquement tous les aliments sont traités dans une certaine mesure. Certains procédés de transformation alimentaire modernes, cependant, extraient les nutriments des aliments. Par exemple, le broyage élimine le son, et donc les fibres, le fer et de nombreuses vitamines B des céréales. Le traitement ajoute également souvent des additifs tels que des conservateurs (p. ex., benzoates, sorbates, nitrites, sulfites et acide citrique); des colorants, des arômes et des édulcorants artificiels; des stabilisateurs; des émulsifiants; et des vitamines et minéraux synthétiques et d'autres additifs dont le sel, le glutamate monosodique (MSG), le sucre, des graisses et des huiles raffinées. Certains additifs alimentaires peuvent être particulièrement nuisibles pour les enfants.
Les aliments ultra-transformés (p. ex., bonbons, en-cas salés, boissons sucrées, plats cuisinés et restauration rapide) sont de plus en plus fréquents et représentent près de la moitié de l'alimentation dans de nombreux pays. Ils sont fabriqués à partir d'ingrédients peu coûteux (dont des graisses malsaines, des céréales et des amidons raffinés et du sucre et du sel ajoutés) qui sont souvent associés à des additifs alimentaires (dont des colorants, des arômes et des conservateurs artificiels) pour les rendre peu coûteux et exceptionnellement savoureux et pour prolonger la durée de conservation. La plupart contiennent peu ou pas d'aliments entiers. Ces aliments favorisent la suralimentation et la prise de poids et contiennent relativement peu de nutriments de qualité, ce qui augmenteles risques de résistance à l'insuline et éventuellement d'autres troubles (p. ex., coronaropathie, dépression, syndrome du côlon irritable, cancer et même mort précoce).
Aliments organiques
Pour être étiquetés USDA-certified organic (bio) les aliments biologiques doivent être cultivés et transformés selon les directives fédérales qui traitent de nombreux facteurs, dont la qualité du sol, les pratiques d'élevage, le contrôle des parasites et des mauvaises herbes, et l'utilisation d'additifs. Par exemple, pour que la viande soit étiquetée biologique, les animaux doivent être élevés dans des conditions adaptées à leurs comportements naturels (tels que la possibilité à brouter dans un pâturage), ils doivent être nourris avec des aliments et du fourrage 100% biologiques et ne doivent recevoir ni antibiotiques, ni hormones. Pour être étiqueté biologique par l'USDA, un produit doit contenir des ingrédients biologiques à 95%.
Bien que la certitude et l'étendue des avantages pour la santé attribués aux aliments biologiques restent inconnues, l'absence d'antibiotiques permet de prévenir la résistance aux antibiotiques. Les pesticides synthétiques peuvent également augmenter les risques d'autisme, de déficit de l'attention/hyperactivité et de troubles cognitifs chez l'enfant. Une stratégie visant à contenir les coûts supérieurs des aliments biologiques est de prendre en compte les listes annuelles de pesticides qui répertorient la " sale douzaine" (produits qui sont contaminés par plus de pesticides que d'autres cultures) et les "15 propres" (produits qui ont les plus faibles quantités de résidus de pesticides).
Aliments bio-modifiés ou génétiquement modifiés
Les aliments bio-modifiés ou génétiquement modifiés sont des aliments contenant des organismes génétiquement modifiés (OGM). Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), ces aliments contiennent de l'ADN qui a été modifié par des techniques de laboratoire et qui ne peut être créé par l'élevage conventionnel ou trouvé dans la nature. Les aliments génétiquement modifiés existent dans l'approvisionnement alimentaire des États-Unis depuis le début des années 1990, et leur sécurité chez l'homme et les animaux est surveillée par la U.S. Food and Drug Administration (FDA), l'Environmental Protection Agency (EPA) et l'USDA.
À partir de janvier 2022, les aliments doivent être étiquetés pour indiquer s'ils sont un aliment bio. Ces aliments sont souvent des ingrédients courants et peuvent être difficiles à identifier.
Bien que la consommation d'aliments bio-modifiés ne présente aucun risque pour la santé humaine, des groupes de défense de la sécurité alimentaire ont mis en avant des préoccupations telles que le développement d'allergies (si l'ADN transféré provient d'un aliment allergénique) et la résistance aux antibiotiques résultant de la consommation de cultures résistantes aux herbicides qui pourraient théoriquement transférer des gènes modifiés de résistance aux antibiotiques dans le tube digestif humain. L'OMS a déclaré que le risque d'une telle résistance aux antibiotiques est très faible, mais non totalement nul.
Plus d'information
US Department of Health and Human Services and US Department of Agriculture: Dietary Guidelines for Americans, 2020-2025
