ous les organismes biologiques – vous inclus – sont essentiellement composés de structures protéinées remplies d’eau, parfois soutenues par des os. C’est dire à quel point le rôle des protéines est fondamental. Elles représentent les plus importants constituants essentiels du corps. En fait, le terme « protéine » est dérivé du grec proteios « la première qualité » ou de protos « premier ».
Quoique personne ne le sache avec exactitude, on estime que le corps humain renferme plus de deux millions de protéines, tandis que les organismes biologiques terrestres en contiendraient plus de dix millions en tout. C’est un nombre considérable, car chaque protéine possède un alter ego qui peut la dégrader.
Structure des protéines
Les protéines sont des molécules à chaîne longue composées des constituants essentiels de la vie – les acides aminés. Composants organiques possédant une structure chimique qui leur est propre, les acides aminés sont répartis dans deux groupes fonctionnels – le groupe amine (molécules comportant un atome d’azote et deux atomes d’hydrogène) et le groupe carboxyle (molécules contenant un atome de carbone, deux atomes d’oxygène et un atome d’hydrogène) – qui sont liés à une chaîne latérale (groupe R) de molécules propres à chacun d’eux.
Les protéines dans l’organisme se composent de 20 acides aminés bien connus. Récemment, deux autres ont été découverts. Conclusion : toutes les protéines animales et végétales sur Terre sont construites à partir de ces 22 acides aminés.
En 1806, les chimistes français Louis-Nicolas Vauquelin et Pierre Jean Robiquet ont isolé un composé dans l’asperge, nommé par la suite l’asparagine. Il s’agit du premier acide aminé.
La protéine connue la plus longue – la titine – qui se nomme également la connectine contient 26 926 acides aminés. Présente dans les muscles, elle contribue à leur rigidité passive.
Même en présence d’une quantité limitée d’acides aminés, les protéines peuvent être des molécules très complexes en raison de leur structure tridimensionnelle unique.
Les biochimistes distinguent souvent quatre aspects dans la structure des protéines :
- La structure primaire : il s’agit de la séquence linéaire des acides aminés retenue par des liaisons peptidiques.
- La structure secondaire : elle correspond à l’organisation tridimensionnelle de segments locaux ou précis de protéines. Ces segments locaux prennent la forme de tonneaux ou de coudes stabilisés par des liaisons hydrogène.
- La structure tertiaire : il s’agit de la forme générale d’une seule molécule protéique. Également désignée par le terme « repliement », la structure tertiaire contrôle la fonction de base de la protéine.
- La structure quaternaire : elle correspond à la structure formée par plusieurs molécules de protéines (chaînes polypeptidiques) qui fonctionne comme un seul complexe protéique. Dans ce contexte, ces multiples molécules sont habituellement appelées « sous-unités protéiques ».
Fonction des protéines
Vous pourriez considérer les protéines comme des matériaux de construction – en particulier pour le tissu musculaire. Pourtant, les fonctions vitales qu’elles assument dans l’organisme sont nombreuses et certaines pourraient vous surprendre. En voici les principales.
Enzymes et hormones
Le rôle le plus connu que jouent les protéines dans les cellules est celui d’enzymes qui catalysent les réactions chimiques afin de vous aider, notamment, à métaboliser les aliments en énergie cellulaire. Les enzymes digestives sont un bon exemple de protéines enzymatiques. Elles peuvent aussi prendre la forme d’antioxydants. La protéine contenant du sélénium, le glutathion peroxydase, est l’un des plus importants composés antioxydants dans l’organisme.
Les hormones sexuelles, connues sous le nom de gonadotrophines, et les hormones endocrines – comme l’insuline et le glucagon – sont aussi des protéines.
En 1955, l’insuline est devenue la première protéine dont la séquence a été entièrement reconstituée. Le biochimiste britannique Frederick Sanger a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux de recherche révolutionnaires.
Des techniques de recombinaison de l’ADN sont utilisées en 1978 par la firme biotechnologique Genentech pour produire de l’insuline « humaine » synthétique, ce qui en fait la première protéine humaine à être fabriquée par biotechnologie.
Signalisation cellulaire
Bon nombre de protéines participent aux mécanismes de signalisation cellulaire et de transduction de signal. Certaines, comme l’insuline, transmettent un signal de la cellule où elles sont synthétisées vers d’autres cellules dans des tissus éloignés.
Mais elles participent aussi au processus de signalisation en qualité de réceptrices sur les cellules qui se lient à une molécule de signalisation pour induire une réponse biochimique.
Les anticorps sont des composés protéiques du système immunitaire dont la fonction première est de se lier aux substances étrangères dans l’organisme (antigènes) afin de les cibler pour les éliminer.
Protéines structurelles
Ces protéines fournissent aux constituants biologiques leur forme et leur rigidité. La plupart de ces protéines sont de nature fibreuse.
Le collagène et l’élastine sont deux excellents exemples de protéines fibreuses robustes. Composés essentiels du tissu conjonctif comme le cartilage, elles assument d’importantes fonctions dans la structure de la peau. La protéine kératine détermine la structure des cheveux et des ongles; dans le règne animal, elle aide à fabriquer les plumes, les sabots et la carapace de certains animaux.
Les protéines structurelles se classent également dans la catégorie des protéines globulaires qui forment des fibres longues et rigides afin de permettre aux cellules de conserver leur forme et leur taille.
Autres fonctions
Les protéines remplissent aussi des fonctions dans l’adhésion des cellules, les facteurs de croissance, le transport et le stockage des nutriments et bien d’autres encore. Chez les humains, les acides aminés non protéiques jouent l’important rôle de neurotransmetteurs ou précurseurs d’autres molécules. Ces neurotransmetteurs sont des substances qui assurent le transfert d’impulsions entre les nerfs.
- Le tryptophane est le précurseur du neurotransmetteur sérotonine qui agit sur l’humeur et bien d’autres fonctions physiologiques.
- La tyrosine (et son précurseur phénylalanine) sont des précurseurs de la dopamine, de l’adrénaline, de la noradrénaline et de diverses amines biogènes.
- La glycine est un précurseur d’importants composés dans le sang appelés porphyrines (c’est-à-dire l’hème)
- L’arginine est un précurseur du monoxyde d’azote.
Les protéines et les acides aminés dans l’alimentation
Les protéines que vous ingérez ne sont pas absorbées intactes. La poitrine de poulet que vous mangez ne se traduira pas par l’absorption par l’organisme du même type de protéines. Les protéines sont digérées en acides aminés ou en petits peptides qui peuvent être absorbés par l’intestin et transportés dans le sang.
Les peptides se distinguent des protéines par leur petite taille – ils contiennent habituellement 50 acides aminés ou moins. Les plus petits – les dipeptides – se composent de deux acides aminés reliés par une seule liaison peptidique. Un polypeptide est une longue chaîne peptidique continue non ramifiée.
La digestion des protéines commence dans l’estomac où le milieu acide et l’enzyme gastrique pepsine commencent à les dénaturer (décomposer) de façon à ce qu’elles soit plus accessibles pour les enzymes digestives sécrétées par le pancréas.
D’autres enzymes poursuivent le travail de digestion des peptides de plus grande taille en dipeptides, tripeptides et acides aminés libres, lesquels sont ensuite libérés dans le sang pour être utilisés par d’autres tissus. Après la digestion, les acides aminés sont utilisés pour synthétiser les protéines et d’autres biomolécules, ou bien ils sont convertis en urée et dioxyde de carbone en tant que source d’énergie.
Parmi les 20 acides aminés, neuf sont appelés essentiels parce que l’organisme ne peut pas les fabriquer à partir d’autres composés en quantités nécessaires pour assurer sa croissance normale. Ils doivent donc provenir des aliments. 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
Les protéines alimentaires n’ont pas toutes la même efficacité sur le plan de la santé. Les scientifiques ont mis au point une échelle pour faire connaître la qualité d’une protéine. Rarement utilisées de nos jours, les méthodes précédentes de mesure de la qualité comprennent le coefficient d’efficacité protéique et la valeur biologique.
Aujourd’hui, la méthode privilégiée de détermination de la qualité des protéines est connue sous le nom d’indice chimique corrigé de la digestibilité (PDCAAS). Le PDCAAS permet d’évaluer la qualité des protéines alimentaires en fonction des besoins en acides aminés (en tenant compte de la digestibilité) d’un enfant de 2 à 5 ans (considéré comme le groupe d’âge le plus exigeant sur le plan nutritionnel).
Au moyen de la méthode du PDCAAS, le classement des protéines en fonction de leur qualité est déterminé en comparant l’aminogramme d’une protéine alimentaire donnée à un aminogramme étalonné. Le résultat le plus élevé possible est 1,0, ce qui veut dire qu’une fois digérée, la protéine fournit 100 % ou plus des acides aminés essentiels requis – par unité de protéine.
Besoins protéiques
Les besoins quotidiens en protéines sont déterminés en fonction d’une combinaison de plusieurs facteurs, notamment l’âge, la constitution du corps humain, le sexe, l’apport énergétique total (les calories), la forme physique et le niveau d’entraînement pour un athlète.
L’apport recommandé en protéines dépend du poids corporel. Chez les adultes en bonne santé, la recommandation quotidienne est de 0,8 gramme de protéines par kilo de poids corporel. Pour une femme adulte en bonne santé qui pèse 68 kilos et mène une vie sédentaire, il faut compter environ 55 grammes de protéines par jour.
Pour une femme adulte, l’apport nutritionnel recommandé (ANR) est de 46 grammes par jour; pour un homme adulte, il est de 56 grammes par jour; et pour une femme enceinte ou qui allaite, il est de 71 grammes par jour. La raison pour laquelle ces chiffrent ne concordent pas avec les recommandations est bien simple.
Tout comme l’ANR pour les micronutriments, ces quantités sont censées fournir des niveaux suffisants pour la santé et la croissance normales d’individus apparemment en bonne santé. L’ANR correspond à l’apport minimal requis pour répondre aux besoins nutritionnels de base, mais il n’indique pas nécessairement la quantité optimale.
Les protéines chez les athlètes
Les athlètes consomment des protéines alimentaires pour réparer et reconstruire les muscles squelettiques et les tissus conjonctifs après des périodes d’entraînement intensif ou des événements sportifs. Ils devraient consommer au moins 1,4 à 2 grammes de protéines par kilo de poids corporel par jour.
Un type d’acides aminés est particulièrement important pour eux : les acides aminés à chaîne latérale ramifiée (BCAA). Parmi les neuf acides aminés essentiels, trois seulement font partie des BCAA, mais ils représentent environ 35 % des protéines dans le tissu musculaire. Ces acides aminés ramifiés jouent également un rôle bénéfique pendant une activité aérobie, en diminuant la vitesse de décomposition des protéines et en retardant l’épuisement du glycogène musculaire.
Les trois BCAA – la leucine, l’isoleucine et la valine – sont essentiels dans la synthèse et le renouvellement des protéines, les voies de signalisation cellulaire et le métabolisme du glucose. Ils jouent aussi un rôle dans la synthèse des protéines et des neurotransmetteurs dans le cerveau, et dans la production d’énergie.
Un volume toujours croissant de données scientifiques suggère que parmi ces 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
On a tendance à associer le vieillissement à la perte musculaire. Normalement, en vieillissant, on remarque une modification des protéines musculaires et une diminution des effets des acides aminés dans les aliments. Un apport adéquat de leucine (BCAA) pendant un repas peut aider à surmonter cette insensibilité aux protéines musculaires et s’avérer utile dans la prévention d’une perte musculaire excessive. L’apport minimal de leucine pour ressentir ces bienfaits se situe vraisemblablement entre 2,0 et 2,5 grammes par portion ou repas.
Il devient également évident que la leucine, prise dans le cadre d’une protéine entière de qualité, est probablement plus bénéfique que la prise de suppléments d’acides aminés ramifiés uniquement. Pour optimiser la rétention des protéines musculaires chez les personnes âgées en plus de leur fournir une quantité adéquate de leucine, la plupart des experts recommandent l’adoption d’un régime alimentaire contenant de 25 à 30 grammes de protéines de qualité supérieure par repas.
La perte musculaire est une conséquence normale du vieillissement, mais perdre plus de 0,5 à 1 % par année (pourcentage normal) est synonyme d’un syndrome appelé sarcopénie. Caractérisée par le déclin progressif de la masse musculaire squelettique qui provoque une diminution de la force et de la fonction musculaire, la sarcopénie est présente chez jusqu’à 30 % des individus de plus de 60 ans et chez plus de 50 % des plus de 80 ans.
Végétaliens et végétariens
Les protéines végétales peuvent-elles à elles seules fournir suffisamment de protéines de qualité pour assurer la croissance saine, la régénération et la fonction musculaire? Parfaitement!
Cependant, bon nombre des protéines végétales fournissent moins que les niveaux optimaux de tous les acides aminés essentiels. Pour les végétaliens ou végétariens, il devient donc plus important de consommer une grande variété d’aliments, comme des haricots, légumineuses, noix et graines. Typiquement, un régime végétarien très varié, comprenant un apport adéquat en calories, fournira amplement de protéines de qualité.
Recommandation générale
Compte tenu de l’ensemble des recherches accessibles, le pourcentage de protéines sûres et saines à privilégier tourne autour de 15 à 25 % du total des calories alimentaires – avec des variations selon le niveau d’activité physique et l’âge. Dans un apport moyen de 2 000 calories, cela représenterait de 75 à 125 grammes de protéines par jour.
Sources alimentaires – choisir les bonnes protéines
À l’instar des lipides et des glucides, les protéines constituent un macronutriment dont votre organisme a besoin en quantités relativement importantes. Par contre, contrairement aux lipides et aux glucides, le corps ne stocke pas de protéines accessibles en grandes quantités. Vos stocks d’acides aminés sont constamment utilisés et doivent être reconstitués souvent. Si votre alimentation n’est pas assez riche en protéines, votre organisme les puisera à même votre masse musculaire.
II n’existe pas une seule meilleure source de protéines. S’il est vrai que certains aliments fournissent des protéines de meilleure qualité, une alimentation variée fournit généralement un apport protéique adéquat. Et en privilégiant les aliments entiers de qualité, vous obtiendrez aussi un apport adéquat des importants nutriments et protéines.
Selon leur teneur en protéines et autres nutriments, les meilleures sources de protéines sont : fruits de mer, volaille maigre, haricots, œufs, produits laitiers (yogourt, lait et fromage), soja et autres légumineuses, bœuf maigre et porc. Mentionnons aussi le quinoa, les graines de citrouille et les pistaches.
Si vous avez de la difficulté à répondre à vos besoins en protéines ou manquez de temps pour prendre autre chose qu’un repas sur le pouce? La prise d’un substitut de repas de qualité sous forme de boisson ou de barre-collation peut être un ajout bénéfique à votre apport protéique de la journée.
D’autres faits sur les protéines
- Tant que vous êtes en santé et bien hydraté, un apport protéique élevé n’endommagera pas les reins en santé.
- Il est trompeur d’associer les termes « complet » et « incomplet » aux protéines végétales. En effet, la consommation d’une variété de protéines de sources végétales fournit une quantité suffisante de tous les acides aminés essentiels lorsque les besoins caloriques sont satisfaits.
- Les protéines, tout comme les glucides, fournissent environ quatre calories d’énergie par gramme. Les lipides en fournissent neuf et l’alcool sept.
- Les protéines servent d’abord à la croissance et à la régénération. L’excédent peut être utilisé comme source d’énergie. Les protéines ne servant pas à ces fonctions sont converties et stockées sous forme de lipides.
- Les glucides ne sont pas les seuls stimulateurs de sécrétion d’insuline. Les protéines peuvent aussi jouer ce rôle, mais à un moindre degré et sans hausser le taux de glycémie.
- Les protéines ont un effet rassasiant plus important que les lipides ou les glucides. Certaines recherches indiquent qu’une légère augmentation de l’apport en protéines et une légère réduction de l’indice glycémique peuvent améliorer le maintien d’un poids santé.
Références
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