Lorsque nous mangeons ou buvons, les nutriments contenus dans les aliments ou les boissons doivent d’abord être extraits de la matrice, avant d’être absorbés par la circulation sanguine et acheminés vers les tissus cibles. Mais l’efficacité de ces processus n’est pas la même pour tous les nutriments. Autrement dit, leur biodisponibilité est variable. Comprendre la biodisponibilité des nutriments permet d’optimiser l’alimentation et de fixer des recommandations nutritionnelles appropriées.

Définir la biodisponibilité des nutriments

Il existe plusieurs définitions de la biodisponibilité des nutriments mais d’une manière générale, celle-ci renvoie à la proportion d’un nutriment qui est absorbée par la muqueuse intestinale et qui servira de nutriment pour le métabolisme cellulaire et les fonctions organiques normales1,2. Les facteurs suivants décrivent les différentes étapes de la voie métabolique où des changements dans la biodisponibilité des nutriments peuvent survenir1 :

• extraction du nutriment de la matrice physico-chimique des aliments

• effets des enzymes digestives dans l’intestin

• fixation et capture par la muqueuse intestinale

• passage à travers la paroi intestinale (par les cellules, entre les cellules, ou les deux) dans la circulation sanguine ou lymphatique

• distribution systémique

• dépôt systémique (stockage ou capture)

• utilisation métabolique et fonctionnelle

• excrétion (par l’urine ou les selles)

Comme cette liste en témoigne, la biodisponibilité d’un nutriment est régie par un certain nombre de facteurs externes et internes. Au nombre des facteurs externes figurent la matrice des aliments et la forme chimique du nutriment en question. Le sexe, l’âge, le statut nutritionnel et l’étape de la vie (p. ex. grossesse) font partie des facteurs internes. Dans la mesure où certains aspects, comme le statut nutritionnel, agissent également sur l’utilisation, le stockage ou l’excrétion des nutriments, et sur les proportions correspondantes, certaines définitions de la biodisponibilité se limitent à la fraction du nutriment qui est réellement absorbée3.

La biodisponibilité des macronutriments (glucides, protéines, matières grasses) est habituellement très élevée, et correspond à plus de 90 % de la quantité ingérée. Par contre, les micronutriments, tels que les vitamines et les minéraux, et les agents phytochimiques bioactifs (flavonoïdes, caroténoïdes) sont absorbés et utilisés de manière variable. Par conséquent, les sections suivantes prendront les micronutriments et agents phytochimiques comme exemples pour illustrer les différentes étapes pouvant influer sur la biodisponibilité des nutriments.

Effets de la matrice et de la forme chimique des nutriments

La première étape permettant d’assurer la biodisponibilité d’un nutriment est son extraction de la matrice des aliments et sa transformation en forme chimique capable de se lier aux cellules intestinales et d’y pénétrer ou de passer à travers leur paroi. Collectivement, ce concept correspond à la bioaccessibilité4. La bioaccessibilité des nutriments est facilitée par la mastication et la digestion enzymatique initiale dans la bouche, puis par leur mélange avec des acides et d’autres enzymes dans les sucs gastriques lors de la déglutition et enfin, par leur libération dans l’intestin grêle, principal site d’absorption des nutriments. Dans l’intestin grêle, d’autres enzymes, fournies par le suc pancréatique, poursuivent le processus de dégradation de la matrice.

Outre la mastication et l’action des enzymes, la digestibilité des matrices, et plus particulièrement celles des végétaux, est facilitée par la cuisson ou la transformation en purée des aliments. Par exemple, alors que les carottes et épinards crus sont d’excellentes sources de fibres alimentaires, leur cuisson permet à l’organisme d’extraire une fraction beaucoup plus importante des caroténoïdes naturellement présents dans ces aliments5.

Les minéraux et d’autres nutriments existent sous différentes formes chimiques dans les aliments, ce qui peut agir sur leur biodisponibilité. L’exemple le plus classique est sans doute le fer. D’une manière générale, il existe deux formes de fer alimentaire : le fer héminique et le fer non héminique. Le premier ne se trouve que dans la viande, le poisson et la volaille, alors que le second est présent dans les aliments d’origine végétale et animale. Le fer héminique provient essentiellement des molécules d’hémoglobine et de myoglobine chargées du transport de l’oxygène et de son stockage, respectivement dans le sang et dans les muscles. Une fois extraites de la matrice, les molécules d’hème forment un anneau protecteur autour de l’atome de fer central et protège le fer de toute interaction avec d’autres composés alimentaires, maintient sa solubilité dans l’intestin et permet son absorption intacte grâce à un système de transport spécifique à la surface des cellules intestinales6. Par contre, le fer non héminique est très peu soluble dans l’intestin et il facilement perturbé par d’autres éléments présents dans les aliments2. Par conséquent, seule une petite fraction de fer non héminique est capturée par les cellules.

Parfois, les aliments sont enrichis en vitamines et minéraux pour augmenter leur valeur nutritionnelle. L’acide folique (une vitamine B) par exemple, fréquemment ajouté aux céréales pour le petit déjeuner, à la farine et à certaines tartinades, a une plus grande biodisponibilité que l’acide folique naturellement présent dans les denrées alimentaires, ou folate alimentaire. Des études ont montré que la biodisponibilité du folate alimentaire (présent dans les fruits, légumes ou dans le foie) était inférieure de 20 % à 70 % à celle de l’acide folique synthétique7. Cela ne signifie pas pour autant qu’il ne faille consommer que des aliments enrichis en acide folique, mais plutôt qu’il importe de compléter les sources alimentaires naturelles, telles que les végétaux à feuilles vertes, par des aliments enrichis pour bien respecter des apports individuels recommandés.

Activateurs de la biodisponibilité des nutriments

Les nutriments peuvent interagir les uns avec les autres ou avec d’autres composés alimentaires au niveau du site d’absorption, ce qui a pour effet de modifier leur biodisponibilité ou de la neutraliser, si les activateurs et inhibiteurs s’annulent mutuellement. Les activateurs peuvent agir de différentes manières pour préserver la solubilité d’un nutriment ou le protéger de l’action des inhibiteurs. Ainsi, puisque les caroténoïdes sont solubles dans les graisses, l’ajout de petites quantités de matières grasses ou d’huile à l’alimentation (3 à 5 g par repas) améliore leur biodisponibilité9. Dans un même ordre d’idées, la viande, le poisson et la volaille qui contiennent de grandes quantités de fer disponible améliorent l’absorption du fer présent dans d’autres aliments. Ce « facteur viande » n’a pas encore été pleinement caractérisé, mais certains chercheurs pensent qu’il serait dû à l’influence des protéines musculaires10. La vitamine C est également un « activateur » de la biodisponibilité du fer, dont elle double voire triple l’absorption11. Cela signifie, par exemple, que la prise d’un verre de jus d’orange avec un bol de céréales pour petit déjeuner facilite l’absorption par l’organisme du fer contenu dans les céréales.

Inhibiteurs de la biodisponibilité des nutriments

Les inhibiteurs peuvent réduire la biodisponibilité des nutriments en : i) se liant au nutriment en question sous une forme qui n’est pas reconnue par les systèmes de capture situés à la surface des cellules intestinales, ii) en rendant le nutriment insoluble et donc inabsorbable, ou iii) en livrant concurrence aux nutriments pour le même système de capture. L’acide phytique est très abondant dans certains aliments d'origine végétale (légumineuses, céréales complètes, graines, noix) et se fixe aux minéraux comme le calcium, le fer et le zinc pour former des complexes solubles ou insolubles inabsorbables12. Pour réduire la teneur en acide phytique des aliments, on fait appel à la fermentation (en faisant longuement lever la pâte à pain complet par exemple) ou on fait tremper ou germer les légumineuses avant leur consommation13.

Les interactions entre le calcium et le fer non héminique sont un exemple de la concurrence que certains nutriments se livrent pour un même système de capture. Ces deux minéraux se fixent à un transporteur à la surface des cellules intestinales chargées de l’absorption, mais le calcium bloque littéralement cette voie d’accès et empêche le fer de pénétrer dans les cellules. Cet effet s’observe surtout lors de la prise de compléments de calcium et de fer en dehors des repas14. Par conséquent, la meilleure solution est de prendre ces deux compléments à des moments différents de la journée pour éviter ce type d’interférence.

L’effet inhibiteur des constituants alimentaires peut également être mis à profit, comme c’est le cas des phytostérols. Ces composés naturels sont extraits de certains végétaux et ajoutés en grande quantité (environ 2 g par portion) à différents autres aliments (tartinades enrichies, boissons à base de lait fermenté, par exemple) pour réduire l’absorption du cholestérol, qu’il soit de source alimentaire ou sécrété par le corps humain15.

Facteurs hôtes

Les facteurs internes ou liés à l’hôte peuvent être déclinés en facteurs gastro-intestinaux et en facteurs systémiques. La voie d’absorption de la vitamine B12 fournit une excellente illustration du rôle des facteurs gastro-intestinaux. L’extraction de la vitamine B12 de la matrice des aliments nécessite la présence d’acide gastrique. Une fois libérée de ses liaisons avec les aliments, elle se lie à des protéines R salivaires, s’en libère puis se lie au « facteur intrinsèque »(FI) pour former le complexe vitamine B12-facteur intrinsèque qui est ensuite absorbé intact dans l’intestin grêle16. Les protéines R, le facteur intrinsèque et l’acide gastrique sont produits par la muqueuse gastrique, et le déclin fonctionnel de cette muqueuse (comme c’est le cas chez les personnes âgées ou en présence de certaines maladies) peut compromettre leur production et par conséquent la biodisponibilité de la vitamine B12.

Au nombre des facteurs systémiques figurent les carences en certains nutriments ou les changements dans l’état physiologique, comme c’est le cas pour la grossesse. Dans les deux cas, le corps peut répondre en augmentant la voie d’absorption du nutriment en question ou son utilisation pour respecter la demande accrue dont il fait l’objet14. Le calcium et le zinc sont de fait régulés de cette manière. Certaines maladies inflammatoires ou infections peuvent réduire la capacité d’absorption de l’intestin. Par exemple, l’absorption du fer est diminuée chez les personnes qui présentent des infections aiguës comme un rhume classique17.

Impact sur les recommandations nutritionnelles

Il importe de bien connaître la biodisponibilité des nutriments, et plus particulièrement celle du calcium, du magnésium, du fer, du zinc, de l’acide folique et de la vitamine A pour traduire les besoins physiologiques en recommandations nutritionnelles14. L’ampleur des ajustements varie selon le nutriment, les habitudes alimentaires et plusieurs facteurs liés à l’hôte, dont la plupart sont difficiles à évaluer. Compte tenu de toutes ces influences, il n’est donc pas surprenant que les recommandations nutritionnelles pour les nutriments diffèrent d’un pays et d’un organisme à l’autre. Fort heureusement, les efforts déployés par le Réseau d’excellence EURRECA devraient permettre de standardiser les méthodes d’évaluation à l’échelle européenne18.

Pour plus d’informations
EUFIC The European Food Information Council

Références

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