Protéines : les fondamentaux

Lorsque l’on parle de protéines, on pense bien souvent aux muscles ou à la viande. Or, au-delà d’être apportées par de nombreux aliments animaux comme végétaux, les protéines jouent des rôles multiples sur la santé. Toutes vos cellules, vos hormones, vos enzymes, les anticorps de votre système immunitaire ou encore vos neuromédiateurs sont en effet constitués d’acides aminés. Toutes les protéines se valent-elles ? Quels sont les risques d’un manque ou au contraire d’un excès de protéines ? Comment équilibrer les différentes sources protéiques ? Voyons ceci en détails.

Comment sont organisées les protéines ? 

L’acide aminé est la structure unitaire des protéines. Il constitue des peptides lorsque l’enchaînement d’acides aminés est inférieur à 10, des polypeptides quand l’enchaînement se situe entre 10 et 50. On parle de protéines lorsque l’enchaînement est supérieur à 50, que la molécule se replie sur elle-même pour obtenir une forme spécifique et qu’éventuellement plusieurs chaînes peptidiques s’associent entre elles. Pour être fonctionnelle, une protéine ne se contente pas d’être un simple enchaînement d’acides aminés. Ce dernier représente la structure primaire de la protéine. La façon dont elle se replie localement et dans l’espace forme respectivement les structures secondaires et tertiaires, l’association possible de plusieurs peptides représentant enfin la structure quaternaire. Certains nutriments peuvent interagir pour stabiliser la structure protéique, à l’image du Zinc ou du soufre à l’origine des ponts disulfure. Imaginez une pelote de laine constituée d’une ou de plusieurs fils dont la forme serait stable, vous avez vos protéines.

Que deviennent les protéines de votre assiette ?

Quand vous mangez un aliment riche en protéines, celles-ci sont digérées grâce à vos enzymes (pepsine gastrique, protéases pancréatiques et peptidases intestinales notamment) pour former des peptides et des acides aminés. Les peptides passent dans votre sang à travers la barrière intestinale par des transporteurs spécifiques (notamment le transporteur PEPT1) alors que les acides aminés empruntent un transporteur commun dépendant d’un gradient de concentration en sodium. Ils vont ainsi pouvoir être utilisés par votre corps pour fabriquer de nouvelles protéines, en complément du recyclage d’une partie des protéines altérées au cours de la vie cellulaire. Toutefois, toutes les protéines alimentaires ne vont pas servir à fabriquer de nouveaux tissus :

• L’intestin en conserve une partie pour produire de l’énergie et couvrir ses propres besoins.
• Les quantités résiduelles parviennent dans votre foie qui conserve également une partie des protéines pour assurer son métabolisme et fabriquer les protéines plasmatiques (environ 30%).
• Au final, environ 50% des acides aminés sont utilisés par les tissus périphériques. 40% vont alors être utilisés par votre organisme pour fabriquer de l’énergie, pour synthétiser l’urée ou encore les neurotransmetteurs. Seuls 10% sont utilisables par les muscles pour fabriquer de nouveaux tissus. Bien entendu, ces chiffres peuvent varier en fonction des situations.

D’après Tanner & al. 2018 (7).

A quoi servent les protéines ?

Les protéines jouent de nombreux rôles au sein de l’organisme :

• Structural : cytosquelette, collagène, trame osseuse, etc.
• Fonctionnel: transport (hémoglobine, albumine, etc.), signalisation (hormones, leucine, glycine), moteur (actine, myosine), immunitaire (anticorps), catalytique (enzymes).
• Énergétique, en tant que précurseurs de l’acétyl-CoA et intermédiaires du cycle de Krebs.
• Précurseurs de molécules azotées : acides nucléiques, polyamines, neuromédiateurs, etc.
• Epigénétique : transcription de l’ADN.

Les protéines représentent environ 15% du poids corporel : le tissu musculaire constitue environ 40% des protéines de l’organisme, la peau et les os 15%, les viscères 10% et les autres tissus 35%.  Le collagène mobilise à lui seul environ 25 % des protéines corporelles afin d’assurer la fabrication des tissus conjonctifs. 

Quels sont vos besoins en protéines ?

En permanence, une partie de vos protéines corporelles est dégradée pour les maintenir fonctionnelles et assurer le renouvellement des tissus, une autre partie est également utilisée pour fabriquer de l’énergie. Les déchets de cette dégradation (l’azote) sont éliminés par les urines et les matières fécales. Il est donc essentiel que votre alimentation vous apporte une quantité suffisante de protéines pour assurer ce turn-over quotidien.  Vos besoins journaliers sont en moyenne de 1 à 1,2g de protéines par kg de poids corporel selon la qualité des protéines consommées. Le besoin minimal « vital » est évalué à 0,83g de protéines par kg de poids corporel par jour.

Parmi les 22 acides aminés protéinogènes utilisés par l’organisme humain, 8 d’entre eux (à 9 selon l’âge) sont dits « essentiels » car l’organisme est incapable de les fabriquer. L’alimentation doit donc être suffisamment variée pour couvrir vos besoins.

Les acides aminés essentiels et quelques rôles associés

Quelles sont les situations augmentant vos besoins en protéines ? 

• Quand vous êtes convalescent à la suite d’une chirurgie, d’une fracture ou d’une brûlure par exemple.
• Si vous êtes enceinte ou une personne âgée.
• Si vous pratiquez un régime amincissant. Dans ce cadre, la proportion de protéines utilisées pour fabriquer de l’énergie est plus importante, il est donc nécessaire d’augmenter les apports pour éviter que l’organisme aille puiser dans ses réserves et s’expose à des risques de fonte musculaire, d’infections à répétition ou de troubles de l’humeur par exemple. Par ailleurs, les protéines possèdent un effet satiétogène important, ce qui permet de mieux contrôler la sensation de faim dans le cadre d’un régime hypocalorique.
• La pratique sportive augmente également les besoins, entre 1,3 et 1,7g par kg de poids corporel par jour en fonction de la nature de votre pratique sportive. L’effort musculaire engendre en effet une augmentation des besoins car une partie des protéines va être utilisée dans un but énergétique, en particulier dans les sports d’endurance, alors que la seconde permet de réparer les tissus lésés. Les besoins protéiques d’un sportif intensif en endurance sont ainsi estimés à environ 1,3 à 1,5g par kilo de poids corporel par jour, ceux d’un sportif soumis à des sollicitations musculaires importantes (musculation, rugby, etc.), de 1,6 à 2,2g en cas de période de prise de masse musculaire selon la qualité des protéines. Ces valeurs représentent des quantités bien moindres que celles régulièrement conseillées dans le monde de la musculation. D’autres notions comme la chronologie d’apport, l’association aux autres nutriments ou encore la nature des acides aminés sont tout aussi importantes que le simple aspect quantitatif.

Chez le nourrisson, l’excès de protéines peut à l’inverse s’avérer responsable de risques ultérieurs de surpoids et de troubles métaboliques (voir mon article sur l’allaitement et la nutrition du nourrisson).

Les différentes sources de protéines 

En fonction de leur origine, on distingue les sources protéiques animales et végétales :

• Protéines animales : viande (bœuf, porc, mouton, volaille, gibier, lapin et autres animaux), poisson, coquillages, crustacés, œuf, produits laitiers (lait, fromage, yaourts, etc.). 100g de viande, de poisson ou 3 œufs vous apportent environ 20g de protéines.
• Protéines végétales : produits céréaliers, légumineuses (lentilles, fèves, haricots secs, pois cassés, pois chiches), oléagineux (amandes en particulier), quinoa, soja, protéines végétales en poudre (riz, chanvre, pois, etc.). 20g de protéines correspondent à environ 250g de lentilles cuites, 100g d’amandes ou 40g de spiruline.

Lorsque l’on parle de protéines, nombreuses sont les personnes pensant pourtant uniquement à la viande, bien que le monde végétal regorge de protéines tout aussi bénéfiques pour votre santé. Idéalement, l’alimentation doit apporter autant de protéines végétales que de protéines animales. L’alimentation occidentale moderne a toutefois tendance à faire la part-belle aux protéines animales au détriment des sources végétales, mais aussi de l’environnement et du bien-être animal.

Toutes les protéines se valent-elles ?

Pour fabriquer vos propres protéines corporelles, vous avez besoin de disposer des acides aminés issus des protéines alimentaires dans les quantités optimales.  Voyons quelques définitions pour bien comprendre cette notion. 

Le CUD (coefficient d’utilisation digestive)

Il définit le pourcentage de l’azote total absorbé par rapport à l’azote consommé. Le CUD varie en fonction de l’origine des aliments mais aussi des traitements culinaires comme la cuisson. Prenons pour exemple l’œuf :

Variations du CUD de la protéine d’œuf selon sa nature et la cuisson associée

 La valeur biologique

Elle détermine la qualité globale d’une protéine et la capacité de l’organisme à bien assimiler l’azote qu’elle contient, l’élément spécifique des protéines qui les distingue des glucides et des lipides.

L’indice chimique

Il permet de comparer la qualité d’une protéine alimentaire par rapport à une protéine théorique qui, si elle existait, apporterait tous les acides aminés essentiels dans les parfaites proportions pour couvrir tous les besoins de l’organisme.  Pendant de longues années, la protéine de référence a été la protéine de l’œuf, puis elle a été remplacée par une protéine virtuelle dont la composition varie en fonction des âges et dont l’indice chimique est défini à 100. Celui-ci peut par ailleurs être pondéré en fonction de la digestibilité de la protéine, on parle alors d’index di-sco. Les protéines issues du soja présentent par exemple un indice supérieur à 90 alors que celui des lentilles est de 52 du fait de la présence de fibres ou de facteurs dits antinutritionnels telle que l’antitrypsine. Les protéines animales présentent un indice moyen supérieur à 95. Toutefois, si vous faites griller votre viande ou votre poisson, vous provoquez une réaction dite de Maillard, à l’origine certes du « bon » goût grillé, mais aussi et surtout d’une perte d’assimilation de la Lysine. La meilleure des cuissons pour préserver la qualité des protéines est une cuisson douce, telle que la cuisson à la vapeur.  

L’aminogramme

Il quantifie, pour une protéine donnée, la valeur en chaque acide aminé essentiel et permet ainsi de définir son indice chimique. S’il est inférieur à 100, cela signifie que certains acides aminés sont déficitaires, à savoir absents ou en quantité insuffisante. S’il est supérieur ou égal à 100, l’ensemble des acides aminés essentiels est présent en quantité adaptée pour optimiser la synthèse protéique. Le Facteur Limitant Primaire (FLP) est l’acide aminé dont la teneur relative est la plus faible et limitant la disponibilité protéique générale.

Protéines rapides et protéines lentes

Certaines protéines vont rapidement être assimilées et exercer un effet métabolique (par exemple le lactosérum du lait) à l’inverse, d’autres protéines sont dites lentes (ex. caséines, protéines de soja). C’est d’ailleurs une des raisons pour lesquelles les protéines de lactosérum (également connues sous le terme de « Whey ») sont régulièrement proposées en phase de récupération juste après un effort sportif et les caséines plutôt au coucher.

Facteurs antinutritionnels des protéines végétales

Certains aliments d’origine végétale représentent des sources majeures de protéines, notamment les légumineuses, les produits céréaliers ou encore le quinoa. Elles contiennent toutefois d’autres composés, qualifiés de facteurs antinutritionnels, pouvant entre autres altérer l’assimilation de certains nutriments. On peut ainsi citer l’antitripsyne, les phytates, les saponines ou encore les lectines. Les méthodes culinaires comme le trempage, la germination si possible, la fermentation ou encore la cuisson douce prolongée permettent de réduire en partie ces composés. Toutefois, la consommation de grandes quantités de ces produits végétaux, notamment sous forme de protéine en poudre, peut engendrer un apport significatif de ces composés et mérite donc d’être considérée.

Pourquoi parler de complémentarité des protéines ? 

Le fait d’associer les sources alimentaires de protéines entre elles permet de combler les manques en certains acides aminés des protéines par complémentarité. La nature est quand même bien faite ! C’est pourquoi l’association des protéines animales avec les protéines végétales, des légumineuses ou du soja avec les oléagineux ou les céréales est souvent conseillée. A ce titre, il a longtemps été recommandé de respecter ces associations au cours du même repas. C’est ce que proposent naturellement les plats traditionnels (riz/soja, riz/haricots rouges, semoule/pois chiches, riz/lentilles, etc.). C’est en effet un excellent moyen d’assurer un équilibre d’apport, mais vous pouvez tout à fait garantir cet équilibre sur la journée.  Ainsi, rassurez-vous, contrairement à ce que vous pouvez régulièrement encore lire, vous ne déclencherez aucun déficit protéique si vous équilibrez votre alimentation protéique au cours de la journée et non à chaque repas. Je vous conseille simplement de diversifier au maximum vos sources de protéines.

*AAS = acides aminés soufrés

Quels sont les signes de déficits en protéines ? 

Ils sont multiples et non spécifiques. C’est l’association de ces signes et l’enquête alimentaire qui vont permettre d’identifier si ces derniers sont en lien avec un déficit, voire une carence protéique :

• Perte de masse musculaire,
• Difficulté de cicatrisation,
• Susceptibilité aux infections,
• Altération de la qualité des phanères : cheveux cassants ou fragilisés, ongles striés ou tâchés ou cassants, peau sèche, perte de cheveux, etc.
• Altération du métabolisme des neuromédiateurs et des hormones.

Il existe des marqueurs de dénutrition protéique (PINI, Albumine) pouvant être utilisés par votre médecin pour identifier ces déficits. Les balances par impédancemetrie (multifréquences) peuvent également permettre d’évaluer votre statut protéique si celles-ci sont de qualité et utilisées dans de bonnes conditions.

Une fois ces données théoriques maîtrisées, je vous propose de découvrir tous mes conseils pratiques à travers ce second article :

Sources :

1. Calderon JL, Zadshir A, Norris K. A survey of kidney disease and risk-factor information on the World Wide Web. MedGenMed. 2004;6:3.
2. Conrad KP. Mechanisms of renal vasodilation and hyperfiltration during pregnancy. J Soc Gynecol Investig. 2004;11:438–448.
3. Higashihara E, Horie S, Takeuchi T, Nutahara K, Aso Y. Long-term consequence of nephrectomy. J Urol. 1990 Feb;143(2):239-43.
4. Lemon PW. Is increased dietary protein necessary or beneficial for individuals with a physically active lifestyle? Nutr Rev. 1996;54:S169–75.
5. Skov AR, Toubro S, Bulow J, Krabbe K, Parving HH, Astrup A. Changes in renal function during weight loss induced by high vs low-protein low-fat diets in overweight subjects. Int J Obes Relat Metab Disord. 1999;23:1170–1177.
6. Lacroix M, Gaudichon C, Martin A, Morens C, Mathe V, Tome D, Huneau JF. A long-term high-protein diet markedly reduces adipose tissue without major side effects in Wistar male rats. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;287:R934–42.
7. Tanner Stokes, Amy J. Hector, Robert W. Morton, Chris McGlory, Stuart M. Phillips. Recent Perspectives Regarding the Role of Dietary Protein for the Promotion of Muscle Hypertrophy with Resistance Exercise Training. Nutrients 2018, 10, 180.
8. Haneke, E. & Baran, R. Micronutrients for Hair and Nails, Nutrition for healthy skin 2011,Volume 2, pp. 149-163.

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