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Les glucides alimentaires et la glycémie

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Introduction :

Ce cours porte sur les glucides alimentaires et leur impact sur la glycémie.

Dans une première partie nous verrons les glucides et comment les séparer en classes.
Dans la deuxième partie, nous nous intéresserons à la digestion enzymatique des glucides.
Enfin, nous aborderons le devenir des nutriments glycémiques et la notion de glycémie dans l’organisme.

Les glucides : définition et classement

Pour fonctionner, nos cellules ont besoin d'énergie. Cette énergie, c'est le glucose, qui appartient à la grande famille biochimique des glucides.

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Définition

Glucide :

Les glucides sont des composés organiques carbonylés polyhydroxylés. La formule brute des glucides est : CnH2nOn

  • Un composé organique signifie que c’est un assemblage d’atomes de carbone.

Assemblage d’en composé organique Assemblage d’en composé organique

  • Un composé carbonylé est un composé organique qui présente une fonction carbonyle qui correspond à un carbone lié avec une double liaison à un atome d’oxygène.

Composé organique carbonylé Composé organique carbonylé

  • Un composé polyhydroxylé signifie que ce composé présente plusieurs fonctions hydroxyles, on parle aussi de fonction alcool. Cette fonction correspond au fait qu’un des atomes de carbone présente une liaison avec un atome d’oxygène qui lui-même a une liaison avec un atome d’hydrogène.

Composé organique polyhydroxylé Composé organique polyhydroxylé

Classement des glucides

  • Oses : On parle d’ose pour des petites molécules qui ont entre 3 et 9 atomes de carbone. Par exemple, le glucose et le fructose sont tout les deux des oses avec 6 atomes de carbone.

Représentation du glucose et du fructose Représentation du glucose et du fructose

Ce qui différencie le glucose du fructose est la place de la fonction carbonyle. Dans la molécule de glucose, la fonction carbonyle est portée par le 6e carbone alors qu’elle est portée par le 5e carbone dans la molécule de fructose.

  • Holosides : Au-delà de 9 atomes de carbone. Là encore, on distingue les oligosides des polysaccharides.
  • Les oligosides sont des glucides formés de 2 à 10 molécules d’oses. Par exemple, le saccharose et le lactose sont des glucides formés de deux molécules d’oses, on parle de disaccharides.
  • Le saccharose est l’assemblage d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose. La liaison se fait au niveau d’une fonction alcool et une molécule d’eau H2O est libérée.

Assemblage des molécules du saccharose Assemblage des molécules du saccharose

  • Le lactose correspond à l’assemblage d’une molécule de glucose et d’une molécule de galactose.

Assemblage des molécules du lactose Assemblage des molécules du lactose

  • On parle de polysaccharides lorsque le glucide est composé de plus de 10 molécules d’oses. L’amidon et la cellulose sont des polysaccharides. L’amidon est l’assemblage de plus de 10 oses de glucoses.

Polysaccharides Polysaccharides

La cellulose aussi est l’assemblage de plus de 10 oses de glucoses, seulement, la différence avec l’amidon est le type de liaison qui permet de relier les oses. On parle de liaison alpha 1-4 pour l’amidon et de liaison beta 1-4 pour la cellulose.

Une simple différence de liaison entraine le fait que nous, humains, ne pouvons pas hydrolyser les molécules de celluloses qui, de ce fait, ne nous apportent pas d’énergie. La cellulose a toutefois un rôle très important dans notre système digestif car c’est une fibre qui favorise le fonctionnement de nos intestins.

Liaisons alpha 1 - 4 et bêta 1 - 4 Liaisons alpha 1 - 4 et bêta 1 - 4

bannière à retenir

À retenir

D’une manière générale, les glucides ont pour rôle d’apporter de l’énergie à la cellule.

C’est aussi sous forme de glucides que les organismes vont stocker l’énergie :

  • l’amidon est le mode de stockage de l’énergie par les plantes ;
  • le glycogène est la réserve en glucides de notre corps.

La famille des glucides a également un rôle de soutien. En effet, c’est grâce à la cellulose que les plantes peuvent tenir debout.

Une fois qu’un glucide a été ingéré, différents évènements se déroulent au sein du système digestif.

La digestion enzymatique des glucides

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Définition

Hydrolyse :

Rupture d’une liaison covalente avec incorporation d’une molécule d’eau.

Les oses sont de petits glucides non hydrolysables. Ils représentent la plus petite structure de la famille des glucides. Ils ont la particularité de pouvoir franchir la barrière intestinale très facilement dès qu’ils atteignent l’intestin grêle.

  • Ils sont directement actifs en tant que nutriments.

Les holosides sont un assemblage d’un certain nombre d’oses. Ces molécules sont hydrolysables. Pour que l’hydrolyse se passe, il faut l’intervention d’une enzyme.

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Définition

Enzyme :

Une enzyme est un catalyseur biologique de nature protéique généralement. Un catalyseur permet d’accélérer une réaction biochimique dans un organisme vivant.

Les enzymes digestives se trouvent dans les sucs digestifs comme la salive, les sucs gastriques déversés dans l’estomac ou la bile et les sucs pancréatiques déversés dans l’intestin grêle.

Voyons maintenant comme fonctionne la réaction enzymatique.

Une enzyme est caractérisée par son site actif.

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Définition

Site actif :

On appelle site actif le site particulier dans une enzyme où se lie le substrat et où se produit la réaction enzymatique. Le substrat peut alors se loger dans le site actif de l’enzyme. Il se forme alors un complexe enzyme-substrat qui va donner des produits et l’enzyme qui reste inchangée.

Site actif Site actif

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À retenir

Chaque enzyme a ses conditions optimales de fonctionnement qui dépendent généralement de la température et du pH. Ces conditions permettent de rendre accessible le site actif par le dépliement de l’enzyme qui est une protéine.

  • Les enzymes digestives présentent une double spécificité :
  • premièrement, elles ont une spécificité d’action, c'est-à-dire qu’elles ne peuvent réaliser qu’un seul type de réaction, par exemple hydrolyser ou oxyder ;
  • deuxièmement, elles ont une spécificité de substrat, c'est-à-dire qu’elles ne peuvent catalyser qu’une seule molécule.
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Exemple

Par exemple, la lactase est une hydrolase digestive. Comme son nom l’indique, sa spécificité d’action est l’hydrolyse. Son substrat est le lactose qu’elle hydrolyse en une molécule de glucose et une molécule de galactose.
La lactase ne peut hydrolyser une molécule de saccharose, c’est sa spécificité de substrat.

L’enzyme digestive capable d’hydrolyser une molécule de saccharose pour donner une molécule de glucose et une molécule de fructose est la saccharase.

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Exemple

Autre exemple, l’amidon est une molécule qui va être hydrolysée par l’amylase qui va donner plusieurs molécules de glucose.

La cellulose n’est pas hydrolysable par l’homme. Cela est dû au fait que l’on ne dispose pas d’enzyme capable de réaliser une telle hydrolyse, malgré le fait que la cellulose comme l’amidon est formée d’un assemblage de molécules de glucose.

Le seul fait que les liaisons ne sont pas les mêmes empêche l’amylase d’agir sur la cellulose.

Spécificités des enzymes digestives Spécificités des enzymes digestives

Le devenir des nutriments glucidiques et la glycémie

Une fois les aliments riches en glucides ingérés, les enzymes les hydrolysent pour obtenir des oses simples directement assimilables par notre intestin. Ces oses vont alors se retrouver dans la circulation sanguine.

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Définition

Glycémie :

La glycémie est la concentration en glucose du plasma sanguin. À jeun, la glycémie normale est de l’ordre de 0.7 à 1.1 g/L. On parle de normoglycémie.
La glycémie varie dans la journée mais cette variation reste très faible de l’ordre de 0.1 gramme.

Après les repas et proportionnellement à leur teneur en glucides, la glycémie augmente. Il y a trois périodes dans la journée où la consommation de glucides augmente. Ces trois périodes correspondent à la période d’activité physique.

Par ailleurs, après le troisième repas la glycémie augmente puis diminue alors que c’est la nuit et que la personne ne fait pas d’activité physique.

Système de régulation de la glycémie Système de régulation de la glycémie

Suite à une hausse due à un apport alimentaire, la glycémie peut baisser en raison de :

  • la consommation du glucose par l’organisme ;
  • le stockage du glucose dans certains organes.

Ce schéma montre la radioactivité mesurée deux heures après ingestion de glucose radioactif :

Mesure du glucose 2 heures après ingestion de glucose radioactif Mesure du glucose 2 heures après ingestion de glucose radioactif

Ici, 89 % du glucose ingéré est encore présent dans l’organisme :

  • 55 % est présent dans le foie ;
  • 18 % dans les muscles ;
  • 11 % dans le tissu adipeux ;
  • 5 % dans le sang et la lymphe.

Conclusion :

Le glucose qui est la principale source énergétique de nos cellules appartient à une grande famille biochimique que l’on appelle la famille des glucides. Tous les glucides ont en commun d’être des molécules organiques carbonylées polyhydroxylées.

Tous les glucides ne sont pas aussi petits que le glucose et ne sont pas assimilables tels quels par notre intestin. Il y a alors intervention des enzymes digestives qui ont pour but d’hydrolyser les grosses molécules.
Le taux de glucose dans le sang est appelé glycémie et il est régulé au cours de la journée par différents organes comme le foie, les muscles et le tissu adipeux.