nutrition
(bas latin nutritio, -onis)
Ensemble des processus d'absorption et d'utilisation des aliments, indispensables à l'organisme pour assurer son entretien et ses besoins en énergie.
En médecine, la nutrition est la science appliquée, au carrefour de plusieurs disciplines scientifiques (biologie, médecine, psychologie), qui permet de comprendre le fonctionnement du corps humain et de proposer des recommandations alimentaires ou médicales visant à maintenir celui-ci en bonne santé.
BIOLOGIE
Chez tous les êtres vivants, les fonctions de nutrition tirent de l'alimentation les nutriments nécessaires au métabolisme et à la vie cellulaire, incluant des substances énergétiques et des « matériaux de construction ». En effet, la cellule vivante est une structure en perpétuel remaniement : par exemple, les protéines insérées dans la membrane cellulaire sont renouvelées dans leur totalité tous les six jours en moyenne. De même, un apport constant d'énergie est nécessaire pour couvrir toutes les réactions biochimiques qui se produisent en permanence dans les organismes (métabolisme), unicellulaires comme pluricellulaires.
Des végétaux à l'homme, les fonctions de nutrition requièrent des structures spécialisées, tandis que la satisfaction des besoins nutritionnels entraîne des comportements et des régimes alimentaires différents qui situent chaque espèce dans une chaîne alimentaire. L'homme, superprédateur au régime omnivore, a une alimentation qui varie avec sa culture, les ressources locales ainsi que les modes gastronomiques et diététiques – auxquelles il convient d'ajouter les troubles du comportement alimentaire comme la boulimie ou l'anorexie. Une inadéquation des apports alimentaires avec les besoins nutritionnels conduit aux différentes formes de la malnutrition.
Pour en savoir plus, voir l'article alimentation.
1. Apport d'énergie chez les animaux et les végétaux
Les animaux puisent l'énergie dans les constituants des aliments qu'ils ingèrent et dont la transformation par la digestion donne des nutriments, éléments assimilables par la cellule. Chez les protozoaires (êtres vivants unicellulaires à affinité animale), les aliments sont dégradés par des enzymes de la cellule. Les nutriments énergétiques obtenus, chimiquement simples ou composés, permettent indirectement les mouvements cellulaires, par exemple.
Chez les végétaux, l'énergie est directement fournie par le rayonnement solaire (→ lumière). Ils s'en servent pour réaliser la photosynthèse, processus qui leur permet d'enrichir en sucres (sève élaborée) la sève brute fabriquée au niveau des racines par aspiration de l'eau et des sels minéraux du sol.
Un organisme a également besoin de nouvelles molécules pour assurer l'édification de ses tissus et le renouvellement régulier de l'ensemble de ses constituants cellulaires. Les nutriments « plastiques » (qui donnent une forme) contribuent au maintien de l'intégrité structurale.
2. Les deux modes de nutrition : l’autotrophie et l’hétérotrophie
L'origine des aliments permet de distinguer deux types fondamentaux de nutrition : l'autotrophie, dans laquelle les êtres vivants (les végétaux et de nombreuses bactéries) utilisent des composés minéraux pour fabriquer leur propre matière organique, et l'hétérotrophie, dans laquelle les organismes doivent ingérer (animaux) ou absorber (champignons) de la matière organique déjà élaborées.
2.1. Les organismes autotrophes
Les plantes vertes et certaines bactéries sont capables de synthétiser les molécules dont elles ont besoin à partir des composés minéraux du sol. Selon la manière dont les organismes autotrophes se procurent l'énergie nécessaire à ces synthèses, on les divise en deux catégories :
• les chimioautotrophes tirent l’énergie dont ils ont besoin pour transformer les éléments minéraux en matière organique de réactions chimiques utilisant les molécules de leur environnement – on parle de bactéries du soufre, du fer, de l'azote, etc. Dépourvus de pigments, ils sont capables de vivre dans l'obscurité ;
• les phototrophes (végétaux et bactéries photosynthétiques) : ils captent partiellement les particules énergétiques de la lumière (photons) et les transforment en énergie chimique indispensable à la réalisation de la photosynthèse (réactions entre le gaz carbonique de l'air, l'eau et les sels minéraux du sol, dont les nitrates, principal aliment azoté des plantes).
2.2. Les organismes hétérotrophes
À l'inverse des autotrophes, les hétérotrophes, animaux pour la plupart, ont aussi besoin pour leur survie de molécules préformées, mais ils ne peuvent en assurer la synthèse. Ils les trouvent dans la matière végétale ou animale qu'ils consomment.
Les champignons se nourrissent par absorption de matière organique ; ce sont des assimilateurs de nitrates et de composés ammoniacaux (azote). De nombreuses bactéries croissent également sur de la matière organique, vivante ou morte. On dit de ces organismes qu’ils sont chimiohétérotrophes.
Les animaux se nourrissent soit de végétaux (herbivores), soit d’animaux (carnivores), soit des deux (omnivores).
La dépendance biologique des hétérotrophes vis-à-vis des autotrophes est totale. Elle a donné lieu à l'élaboration de réseaux trophiques (ensembles de chaînes alimentaires) dont les êtres vivants maintiennent l'équilibre énergétique en étant les nutriments les uns des autres. En effet, l'assimilation d'un végétal par un herbivore ne correspond pas à une perte de matière énergétique, mais à une transformation de celle-ci. Les hétérotrophes sont également interdépendants entre eux : les animaux carnivores ne peuvent se procurer des composés indispensables (les acides aminés par exemple) qu'en mangeant d'autres animaux.
3. Éléments nutritionnels fondamentaux
Ces éléments, composants essentiels des molécules biologiques, sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Les êtres vivants les trouvent dans les substances organiques (protides, lipides et glucides) et minérales (eau et sels minéraux) qui composent les aliments, mais aussi dans l'air respiré ; les plantes puisent dans les ressources du sol.
Outre l’eau, constituant majoritaire des organismes (elle représente par exemple 60 % du corps humain, et plus de 95 % de celui de la méduse), on peut répartir les nutriments en deux grandes catégories : les macronutriments (glucides, lipides et protides), qui fournissent de l’énergie et des « briques de construction », et les micronutriments (sels minéraux et vitamines), qui n’apportent pas d’énergie mais sont indispensables au bon fonctionnement des cellules et des organes.
3.1. Les macronutriments
Les protides (peptides et protéines)
Par l'intermédiaire des acides aminés qui les constituent, les protides entrent dans la constitution des enzymes, des anticorps, et d'un grand nombre d'hormones. Ils servent aussi au processus de respiration des cellules. Par ailleurs, ils sont indispensables à la croissance et au renouvellement des tissus : certaines protéines sont incluses dans les membranes cellulaires, d’autres forment le cytosquelette des cellules, etc. Les principales sources de protéines sont la viande et les œufs, et, parmi les produits végétaux, les champignons et les céréales.
Les lipides
Les lipides fournissent des acides gras, qui sont utilisés dans l'architecture des cellules (notamment, ils sont les constituants essentiels de leurs membranes) et, stockés dans les cellules graisseuses (adipocytes), servent de réserves énergétiques à l'organisme. La majorité des animaux hibernants prépare l'engourdissement hivernal en suivant un régime alimentaire riche en lipides. De façon générale, la quantité de lipides absorbés détermine la beauté du poil ou du plumage d'un animal.
Certains acides gras sont dits indispensables car l’organisme des mammifères (dont l’homme) ne peut les synthétiser ; ils doivent donc être fournis par l’alimentation. On les trouve dans les plantes oléagineuses ; ce sont notamment les acides gras oméga-3 (acide α-linolénique) et oméga-6 (acide linoléique).
Les glucides
Ils se présentent sous différentes formes (sucres simples : glucose, fructose... et sucres complexes : amidon, cellulose, glycogène, etc.) et constituent la première source d'énergie de l'organisme (et la seule dans le cas du cerveau).
3.2. Les micronutriments
Les micronutriments ne représentent qu’environ 2 % de l’alimentation, mais ils sont indispensables au bon fonctionnement de l’organisme. Ils aident les enzymes à remplir leur fonction, ils servent d’antioxydants, ils participent au bon fonctionnement du système immunitaire, des yeux, etc.
Les sels minéraux
On distingue deux types de sels minéraux en fonction des quantités nécessaires des organismes : les macroéléments – phosphore, calcium, potassium, sodium et magnésium –, devant être fournis en quantités relativement importantes (de l'ordre du gramme), et les oligoéléments, nécessaires en très petites quantités (de l’ordre du milligramme).
Les macroéléments
Le phosphore est présent dans les protides et les lipides composites, ainsi que dans l'ADN et l'ARN. Le calcium est indispensable à la formation des os et entre dans la composition par exemple des coquilles des mollusques. Avec le potassium présent dans les cellules, il remplit un rôle physiologique très important dans le fonctionnement du cœur. Le potassium, associé au sodium, présent à l'extérieur des cellules, participe à la transmission de l'influx nerveux. Le magnésium est un des constituants de la chlorophylle ; il est aussi à la base de la phytine, substance de réserve des graines de certaines plantes à fleurs. Le soufre entre dans la composition des acides aminés soufrés (cystine, cystéine, méthionine), présents surtout dans les protéines animales (ils font partie, par exemple, de la structure de la kératine, la protéine des cheveux, des ongles, des cornes...).
Les oligoéléments
Les oligoéléments primordiaux sont le fluor, le fer, le manganèse, le cuivre, le zinc, le cobalt, mais aussi l'iode, l'arsenir, etc. Par exemple, le fer, le cuivre et le zinc entrent dans la constitution des enzymes. Le fer est un constituant essentiel de l'hémoglobine, la protéine qui permet aux globules rouges de transporter l'oxygène dans le sang.
Les maladies ou les troubles de l'embryogenèse (développement de l'embryon) provoqués par la carence en oligoéléments prouvent leur importance dans les différentes fonctions de l'organisme.
Les vitamines
Ces substances sont indispensables au métabolisme et à la croissance, entrent dans la composition de nombreuses hormones, aident le système immunitaire à fonctionner, etc. Elles sont, en fait, indispensables à la vie (le terme vitamine a été construit à partir du latin vita, vie) : leurs carences provoquent des maladies graves (avitaminose). Par exemple, la carence en vitamine C entraîne le scorbut, le manque de vitamine D le rachitisme, etc.
Les vitamines (au nombre de treize), sont classées en fonction de leur solubilité dans l'eau ou la graisse. Les vitamines liposolubles (solubles dans les graisses) sont les vitamines A, D, E et K ; elles sont généralement absorbées avec des aliments lipidiques et peuvent être stockées dans les graisses de l'organisme. Il n'est donc pas nécessaire de les consommer quotidiennement. Les vitamines hydrosolubles (solubles dans l’eau) sont les huit vitamines B et la vitamine C ; elles ne peuvent pas être stockées et devraient donc être consommées tous les jours.
3.3. L'eau
L'eau intervient dans toutes les réactions du corps (hydrolyse, synthèse, etc.) et entre dans la constitution des cellules. Elle transporte les substances qu'elle dissout : déchets, nutriments, hormones, anticorps, etc. Elle participe aussi au maintien de la température interne chez les animaux homéothermes. Seuls des termites, qui gardent l'eau formée au cours de leur respiration, se passent de cet aliment.
