Science de la Nutrition

La nutrition est définie comme la "science de l'alimentation", les nutriments et autres substances qui s' y trouvent, leur action, leur interaction et leur équilibre par rapport à la santé et aux maladies, ainsi que les processus par lesquels l'organisme ingère, absorbe, transporte, utilise et excrète les substances alimentaires[1].

Le terme "nutrition" se réfère à la science de la façon dont les organismes vivants obtiennent et utilisent la nourriture pour soutenir tous les processus nécessaires à leur existence, tandis que l'étude de la nutrition englobe une grande variété de disciplines scientifiques[2] comme la biochimie, l'agriculture, l'industrie alimentaire, la biologie, la génétique, la physiologie, l'informatique et d'autres sciences, reflétant un large éventail de disciplines académiques et sociales.

La science traditionnelle de la nutrition se concentre sur l'étude des carences en nutriments et de leurs conséquences sur la santé. Au cours des dernières années, une discipline émergente de la recherche en nutrition, la génomique fonctionnelle, a fourni de nouvelles approches et techniques pour élucider comment les nutriments modulent l'expression génique, la synthèse des protéines et le métabolisme[9]. Jour à jour, la science nutritionnelle devient de plus en plus complexe et de nouveaux domaines nutritionnels apparaissent, tels que la nutrigénomique, la nutrigénomique, la métabolomique, la protéomique et d'autres sciences omiques. Par exemple, la génomique nutritionnelle, aussi appelée nutrigénomique, est un domaine émergent dans les sciences de la vie et est considérée comme l'une des prochaines frontières de l'ère postgénomique. La nutrigénomique se concentre sur la relation entre les nutriments alimentaires et l'expression des gènes en utilisant une technologie de pointe[3]. Aujourd'hui, il est bien connu qu'il y a des milliers de gènes qui s'expriment en réponse au régime alimentaire. L'expression des gènes peut être activée en mangeant certains aliments qui contiennent des nutriments spécifiques. L'expression des gènes en réponse aux composants du régime alimentaire peut produire, prévenir ou guérir certaines maladies. Par exemple, un régime alimentaire déficient en choline et en folate peut faciliter la cancérogenèse selon des études épidémiologiques et animales qui ont démontré une augmentation de la cancérogenèse associée à un régime alimentaire faible en éléments nutritifs pour les donneurs de méthyle comme la méthionine, la choline et le folate[4]; un régime alimentaire déficient en vitamine C produit le scorbut parce que ne peut pas se produire l'hydroxylation de la proline en hydroxyproline, un acide aminé important dans la synthèse du collagène[5]; certains lipides, en plus d'être d'importantes réserves d'énergie, ont une fonction de modulateurs fins de la signalisation cellulaire et du métabolisme, en particulier les acides gras polyinsaturés (APU) des oméga-3 et des oméga-6 sont impliqués dans la modulation de diverses voies biochimiques[6]. Les acides gras oméga-3 et oméga-6 dans le régime alimentaire sont un exemple d'effets contraires à la santé. Une proportion élevée d'oméga-6/oméga-3 favorise la pathogénèse de nombreuses maladies, y compris les maladies cardiovasculaires, le cancer, l'ostéoporose et les maladies inflammatoires et auto-immunes, alors que des niveaux accrus d'oméga-3 (rapport omega-6/oméga-3 plus faible) exercent des effets suppressifs[7].

Actuellement, il y a beaucoup de scientifiques qui se concentrent sur la compréhension du génome humain et les interactions entre le régime alimentaire, l'expression des gènes, la variabilité génétique, la santé et les maladies parce qu'il est bien connu que l'interaction de la génétique et de l'environnement, de la nature et les soins est le fondement de toute santé et de toute maladie, et il a été démontré que les facteurs génétiques déterminent la susceptibilité aux maladies et que les facteurs environnementaux déterminent quels individus génétiquement sensibles seront affectés. Il n'y a pas de doute que la nutrition est un facteur environnemental d'importance majeure[8] et que la nutrition, la nutrigénomique et d'autres domaines similaires sont l'avenir d'une science nutritionnelle nouvelle et plus efficace.

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[1] Joint Collection Development Policy: Human Nutrition and Food THE NATIONAL AGRICULTURAL LIBRARY THE NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE THE LIBRARY OF CONGRESS February 27, 1998

[2] McGuire, Michelle and Beerman, Kathy A. 2011. Nutritional Sciences from Fundamentals to Food. Wadsworth Cengage Learning.

[3] Rimbatch, Gerald et al. 2005. Nutrigenomics, Taylor & Francis.

[4] Choi, Sang-Woon and Friso, Simonetta. 2009 Nutrients and Egigenetics. Taylor & Francis.

[5] Berdanier, Carolyn D. 1994. Adcance Nutrition Micronutrients. CRC Press.

[6] Chow, Ching Kaung. 2007. Fatty Acids in Food and their Health Impications. CRC Press.

[7] Smoupolos, A.P. 2001. Evolutionary aspects of diet, the omega-6/omega-3 ratio and genetic variation: nutritional implications for chronic diseases. Biomedicine & Pharmacotherapy 60 (2006) 502–507. ciencedirect.com.

Régime alimentaire et nutrition

‘Tu es ce que tu manges.’
Proverbe Chinois

Le régime alimentaire et la nutrition sont deux choses différentes. Le régime alimentaire est la somme des aliments que les gens mangent chaque jour lors que la nutrition est la science de la façon dont les organismes vivants obtiennent et utilisent les aliments pour soutenir tous les processus nécessaires à la vie. Selon les aliments que nous consommons, ils peuvent avoir un impact positif ou négatif sur notre santé car la nutrition est directement liée à la santé. Par exemple, si nous avons un régime alimentaire avec des aliments à haute teneur en calories qui ont une faible densité nutritive comme les pommes de terre frites, les gâteaux, les boissons gazeuses, les bonbons et les aliments avec trop de gras saturés, nous deviendrons obèses et nous aurons un risque élevé d'avoir des maladies cardiovasculaires, le diabète, l'artériosclérose et d'autres maladies associées à l'obésité et les aliments de mauvaise qualité, mais si nous mangeons des légumes et des fruits, moins de viande rouge et plus de poisson, nous profiterons d' une meilleure alimentation et d'une meillieure santé. La fonction de l'alimentation est de fournir des nutriments à notre à travers des aliments que nous mangeons. Les nutriments peuvent influencer directement l'expression génétique, en déterminant le type d'ARN formé et aussi les protéines synthétisées, ils agissent également comme substrats et cofacteurs dans toutes les réactions métaboliques des cellules nécessaires à la croissance et au maintien de la structure et de la fonction[2].

Les aliments que nous consommons doivent fournir tous les macronutriments essentiels, ceux que notre corps n'est pas en mesure de produire comme certains acides gras et acides aminés, ainsi que tous les micronutriments, vitamines et minéraux nécessaires. Il est également important d'inclure dans notre régime alimentaire des aliments fonctionnels qui contiennent des composés phytochimiques bioactifs bénéfiques pour la santé. Les phytonutriments agissent apparemment collectivement et en synergie, comme si chaque phytonutriment fait partie d'un orchestre[3]. En effet, certains des micronutriments classiques font aussi souvent partie d'un tel orchestre, comme en témoigne le fait que certains micronutriments comme le carotène, l'acide ascorbique, les tocophérols et le sélénium agissent également comme antioxydants en association avec les caroténoïdes, les flavonoïdes et les composés phénoliques. C'est la somme des apports individuels de chaque phytonutriment, dont beaucoup sont peut-être assez modestes individuellement, qui exerce l'impact sur la prévention des maladies[3].

La quantité et la qualité des aliments que nous consommons dans notre alimentation influencent directement notre santé. Une alimentation balancée signifie qu'une alimentation équilibrée et optimale a toujours un impact positif sur notre santé. La santé nutritionnelle est maintenue par un état d'équilibre dans lequel l'apport en nutriments est équilibré par les besoins nutritionnels[2]. Il y a de la malnutrition lorsque l'apport net en éléments nutritifs est inférieur aux besoins (sous-alimentation) ou supérieur aux besoins (suralimentation). La dénutrition et la suralimentation entraînent des changements métaboliques qui ont des conséquences aiguës et chroniques sur la santé[2]. La suralimentation ne signifie pas que les gens sont toujours suralimentés en macronutriments et en micronutriments. Dans le monde, il y a beaucoup de gens qui ont une alimentation déficiente; par exemple, ceux qui mangent des aliments avec des "calories vides", comme les aliments riches en sucre, en graisses saturées, en féculents, en aliments riches en calories mais pauvres en micronutriments, donc ils sont riches en macronutriments, alors ils sont sous-alimentés. Selon les observations et les expériences effectuées, de nombreux autres mammifères, y compris les singes de l'Ancien et du Nouveau Monde, les chiens, les chats et les rats deviennent obèses et insulinorésistants lorsqu'ils sont nourris avec un régime occidental. Les mammifères en liberté dans leur habitat naturel ne sont apparemment pas affectés par l'athérosclérose coronarienne avancée, et la promotion et la régression de l'athérosclérose comme chez les animaux d'expériments dépendent fortement de la manipulation alimentaire[1].

Une bonne alimentation doit satisfaire tous les besoins nutritionnels quotidiens pour soutenir tous les processus physiologiques. Les aliments doivent fournir des nutriments qui donnent à notre corps de l'énergie, des molécules utiles pour construire et réparer les tissus du corps et réguler les processus corporels, mais il est également important de penser aux aliments fonctionnels comme une partie de notre alimentation parce que les composés phytochimiques peuvent être bénéfiques pour notre santé[4]. Plus la gamme d'aliments est large, moins il y a de "trous" dans l'apport nutritionnel, et il est plus probable que le consommateur obtienne les besoins nutritionnels[4].

Il y a des preuves que les régimes alimentaires basés en grande partie sur les aliments végétaux ─légumes et fruits─ et spécialement certains types de poissons peuvent aider à prévenir et réduire l'incidence des maladies chroniques, aussi il est connu qu'ils sont associés à la bonne santé et la longévité quand ils sont mangés en quantité suffisante.

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[1] Hublin Jean-Jacques and Richards, Michael P. 2009. The evolution of hominin diet. Springer.
[2] Gibney, Michel J. et al. 2009. Introduction to human nutrition. Wiley-Blackwell.
[3] Simopoulos, A.P. and Gopalan, C. 2003. Plans in Human Health and Nutrition Policy. Vol. 91. Karger.
[4] Barasi, Mary E. 2003. Human nutrition. A health perspective. Oxford University Press Inc.

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Quelques curiosités et une brève histoire
de la science de la nutrition

Bien que la recherche sur la nutrition ait commencé il y a plus de 200 ans à l'aube de la révolution chimique[3], il y a environ deux mille ans, il existe des preuves que l'être humain a commencé à penser comment la nutrition, l'environnement et les exercices physiques influencent la santé et la vie. Par exemple, Hippocrate a dit dans ses écrits dans le Régime en santé: Ainsi, en fixant le régime de prêter attention à l'âge, la saison, l'habitude, la terre et le physique, et de faire face à la chaleur ou le froid. Car c'est ainsi que l'on pourra jouir de la meilleure santé. La marche doit être rapide en hiver et lente en été, à moins qu'elle ne soit sous une chaleur brûlante. Les personnes charnues (surpoids/obesses) plus vite, devrait travailler mince plus lentement... Les personnes grasses (surpoids/obesses) qui souhaitent devenir maigres devraient toujours jeûner quand ils entreprennent l'effort, et de prendre leur nourriture tandis qu'ils sont et avant de haleter et avant qu'ils ont refroidi, boire à l'avance le vin dilué qui n'est pas froid. Leurs viandes devraient être assaisonnées de sésame, d'épices sucrées et d'autres produits de ce genre. Qu'ils soient aussi riches. Car ainsi l'appétit sera satisfait avec un minimum[2]. Pour Hippocrate la santé vient de l'équilibre entre les aliments et les exercices; elle doit connaître en détail les qualités de chacun et des autres, mais aussi l'influence d'autres facteurs, humains ou externes: âge, sexe, lieu, vents, saisons, etc. Enfin et surtout, l'auteur a découvert personnellement le diagnostic prodiagnostic, diagnostic préventif qui annonce les prochains déséquilibres entre aliments et exercices, et le régime qui, dans chaque cas, maintient ou rétablit l'équilibre et donc la santé[1].

Au cours du 18ème siècle, de nombreux chimistes impliqués dans la "révolution chimique" en France, dont son plus célèbre membre Antoine Lavoisier, s'intéressaient également au métabolisme. En collaboration avec son assistant Armand Seguin, il a mesuré la production respiratoire humaine d'acide carbonique (que nous connaissons maintenant sous le nom de dioxyde de carbone), tant au repos qu'en soulevant des poids, et a montré comment elle augmentait avec l'activité. [5].

Au début du 19ème siècle, il est inscrit dans l'histoire de la nutrition quelques expériences visant à rechercher les effets d'aliments spécifiques sur la santé. Magendie, un physiologiste français, considéré comme un pionnier de la physiologie expérimentale, a réalisé quelques expériences nutritionnelles sur des animaux; il a dit, j'avais mis un chien, d'environ trois ans, gras et en bonne santé, sur une diète exclusivement de sucre raffiné pur, avec de l'eau distillée pour boire; il en avait tous les deux sans aucune limite. Pendant sept ou huit jours, il semblait aller très bien; il était vif, il mangé avec avidité et it buvait comme d'habitude. Il a commencé à maigrir la deuxième semaine, bien que son appétit était bon, et il a mangé six ou huit onces de sucre en vingt-quatre heures. Ses excrétions ovines n'étaient ni fréquentes ni abondantes, et l'urine était en abondance suffisante. L'émaciation augmenta dans la troisième semaine, la force diminua, l'animal perdit l'esprit et son appétit diminua. A cette époque, il se produisit, d'abord sur un oeil et ensuite sur l'autre, un petit ulcère au centre de la cornée transparente; il augmenta rapidement, et à la fin de quelques jours il y avait une ligne de diamètre, sa profondeur augmentait dans le même rapport; la cornée devint bientôt perforée, et les humeurs de l'oeil se déchaînèrent[4]. Il n'y a pas de doute qu'il s'agit d'un exemple intéressant qui illustre clairement l'effet visible sur la santé d'un seul type d'aliment, comme le sucre raffiné.

L'"âge d'or de la nutrition" a commencé au début des années 1910 et s'est poursuivi jusqu'aux années 1940, lorsque les sciences de la nutrition se sont concentrées principalement sur les maladies associées aux carences en un seul nutriment[3]. C'est ainsi que les premières recherches ont permis de trouver un remède à la maladie du scorbut. Les constatations et les solutions ont été basées principalement sur des observations qui peuvent être illustrées par les exemples suivants:

Le Docteur était d'avis que le Scorbut suivait seulement l'utilisation de provisions salées, ou même d'aliments pour animaux sans légumes frais. Il existe de nombreux cas où la maladie a suivi d'autres types de régime alimentaire. C'est une plainte très fréquente dans les navires de campagne aux Indes orientales, où la religion des indigènes les oblige à vivre en mer sur du riz; mais ils sont toujours récupérés par des fruits frais lorsqu'ils reviennent au port... Ce désordre est le plus souvent rencontré en mer: peu de navires sous quelque climat que ce soit, après avoir quitté le port huit à dix semaines, échappent au Scurvy, si l'équipage est obligé de vivre de l'allocation commune de sel, sans légumes frais... Une quantité de sucre doit donc toujours être mélangée avec les eaux-de-vie et l'eau; on peut ajouter du jus d'orange, de lime ou de citron, là où ils peuvent être produits, qui donne un vin artificiel, pour rendre la composition encore plus salutaire et anti-sorbutidée[6].

Il y a un essai clinique contrôlé pionnier des différentes thérapies recommandées pour la maladie du scorbut, qui a été réalisé en 1746 par James Lind sur des marins en mer. Lind était, à l'époque, un chirurgien de navire de 30 ans dans la marine britannique, sans formation universitaire, mais avec un intérêt particulier pour le problème du scorbut[5]. James Lind, il n' y a pas d'autre vertu particulière dans laquelle ils soient tous d'accord; on trouve une plus grande diversité de qualités chez les végétaux que chez les substances animales. Mais, en plus de ce qui a été mentionné, les légumes ont des vertus grandes et particulières dans cette maladie, provenant d'une combinaison de qualités diverses; dont tous les légumes possèdent un ou plusieurs, dans une plus ou moins grande mesure; et en conséquence, ils deviennent plus ou moins antiscorbutiques[7].

Le beriberi est un autre exemple de maladie liée aux problèmes nutritionnels. Au début des années 1800, à Tokyo, on a décrit une maladie appelée kakké, semblable au béri-beri, qui provoquait un léger gonflement et une paralysie. Préoccupés par la maladie, les Japonais ont commencé à chercher un remède auprès des médecins occidentaux. Se référant au kakké, un des premiers écrivains chinois, Han Yu (d. d. 768-824), avait fait observer que, bien que les habitants du nord de la Chine qui mangeaient du blé ne souffraient pas de la maladie, ceux qui vivaient près des rivières du sud et mangeaient du riz en souffraient[9]. Dans les dernières années du 19ème siècle, après les observations sur la composition de l'alimentation des tripulants, les conclusions proposées par Haynes, et que ses faits semblent amplement justifiés, sont exprimées comme suit: Hoting a été rapporté de voyages ultérieurs à modifier l'opinion: (a) que le beri-beri est confiné dans une très large mesure aux races de riz mangeurs, et avec soin ne se développera pas en moins de sept mois. b) Que la substitution d'un régime mixte à l'exclusion du riz à la farine de viande, aux haricots, aux pommes de terre, etc., à l'exclusion du riz, atténue, si elle ne prévient pas totalement la maladie... En outre, parmi les mangeurs de riz déjà atteints, la maladie a disparu lorsque le riz a été remplacé par d'autres articles ou des produits frais[8].

Comprendre la nutrition signifiait comprendre ce que a fait l'aliment au corps (comme nutriment) afin de l'assimiler dans ses tissus[4]. Au cours du XIXe siècle, les chimistes et les physiologistes ont commencé à étudier la composition des aliments et les besoins nutritionnels des humains et des animaux. Vers la fin du XIXe siècle, le dogme dominant voulait qu'il y ait quatre éléments essentiels de la nutrition: les protéines, les glucides, les graisses et les minéraux[10].

En 1906, Frederick Gowland Hopkins (1861 - 1947) articulait ce qu'on appelle aujourd'hui la "théorie des vitamines" dans un discours prononcé à Londres[10]. En 1922, Hopkins se référant aux vitamines comme un nouveau composant dans les aliments écrivait: Je passerai tout de suite à un aspect plus récent de nos connaissances concernant les exigences nutritionnelles du corps,... quand nous cherchons à définir un régime alimentaire efficace, de considérer la nature de la matière, ainsi que l'approvisionnement énergétique... Je veux dire, bien sûr, les faits concernant les substances alimentaires accessoires, comme je me suis aventuré à les nommer vitamines... À ce moment-là, j' ais arrivé à la conclusion qu'il doit y avoir quelque chose dans les aliments normaux qui ne sont pas présents dans les aliments synthétiques; et quelque chose dont la nature ait inconnue. Mais au début, ça semblait si improbable! Tant de travaux scientifiques minutieux sur la nutrition ont été effectués, car que-est que a été oubliés? Après que Hopkins eut effectué des expériences en nourrissant des rats avec du lait synthétique avec de la graisse, des protéines, des carbohydrates et des sels minéraux, Hopkins vit que les animaux de laboratoire ne grandissaient qu'en ajoutant normalement une quantité minime de lait frais. Il a appelé "facteurs de nourriture accessoire " les composés présents dans les aliments frais qui ont rendu la croissance normale chez les animaux expérimentaux. Casimir Funk (1884 - 1967) a proposé le terme "vitamine" au lieu de "facteurs alimentaires accessoires" en 1912 pour les substances déficientes dans l'alimentation en ce qui concerne le béribéri, le scorbut et le pellagra. Bientôt, ces facteurs inconnus dans les aliments sont devenus synonymes de "vitamines" et de "facteurs alimentaires accessoires"[10]. Certains, comme le professeur Gies, sont avis qu'ils fournissent au corps certaines unités chimiques nécessaires que le corps est incapable de fabriquer. D'autres - le professeur Hopkins, par exemple - considèrent ces vitamines à la lumière des stimulateurs, en ce sens qu'elles exercent une influence stimulante sur les différentes activités du corps.L'une des conclusions est que les vitamines ont ceci en commun, qu'elles sont toutes nécessaires pour compléter un régime[13].

Au 20e siècle ont commencé des recherches centrées sur les substances déficientes qui produisent des maladies nutritionnelles appelées vitamines. Les premières recherches se concentrent sur le scorbut, le béribéri, le rachitisme et la pellagre. Rats, souris, cochons d'Inde, lapins, chats et chiens étaient les principaux animaux utilisés pour la recherche expérimentale sur les vitamines. L'étude de la nature des vitamines s'est concentrée sur plusieurs étapes: 1. Fractionnement de la matière active selon les méthodes connues. 2. Essaie de séparer la matière active par solubilité et adsorption sélective. 3. Essai de l'action vitaminique de combinaisons de compositions connues ou inconnues. 4. Expériences synthétiques avec des substances obtenues par le travail de la vitamine[13]. Toutes les vitamines ont été découvertes au cours du siècle.

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[1] [1] Joly, Robert. 2003. Hippocratis De Diaeta – Hippocrate Du Regime (Corpus Medicorum Graecorun I 2,4). Akademie Verlag.

[2] Hippocrates Vol. IV Heracleitus on the universe. Regime in Health. Harvard University Press. MCMLIX.

[3] Rimbatch, Gerald et al. 2005. Nutrigenomics, Taylor & Francis.

[4] Magendie, F. 1824. Summary of Physiology. Published by Edward J. Coale. Baltomore.

[5] Carpenter, Kenneth J. A. 2003. Short History of Nutritional Science: Part 1 (1785–1885). American Society for Nutritional Sciences. J. Nutr. 133: 638 – 645

[6] Trotter, Thomas. Observation on the Scurvy; with a review of the opinions lately advanced on that disease and a new theory defended, on the approved method of cure, and the induction of pneumatic chemistry. Longman, Paternoster Row and J. Watts, Gosport. M.DCC.XCII

[7] Lind, James. Treatise in the Scurvy. S. Crowder, D. Wilson and G. Nicholls, T. Cadell, T. Becket and Co. G. Peach, and W. Woodfall. MDCCCLXXLI

[8] Braddon, W. Leonard.1907. The cause and prevention of beri-beri. Rebman.

[9] Carpenter, Kenneth J. A. 2000. Beriberi, white rice, and vitamin B. A Disease, a Cause, and a Cure. University of California Press.

[10] Semba, Richard D. 2012. The discovery of the vitamins. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 82(5), 310-315.

[11] Hopkins, P. Gowland. 1922. Newer aspects of the nutrition problem. Columbia University Press.

[12] Harrow, Benjamin. 1921. Vitamines. Essential food factors. E.P. Dutton & Company.

[13] Funk, Casimir. 1922. The vitamins. Williams & Wilkins Company..

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