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Contribuer aux apports énergétiques

Sur les 30 dernières années, la consommation d'aliments vecteurs de glucides complexes tels que le pain ou les pommes de terre a diminué régulièrement, diminution nettement ralentie aujourd'hui. Parmi les féculents, les légumes secs sont très peu consommés. Ces aliments peu chers fournissent amidon, protéines, fibres et vitamines. Les sujets souhaitant maigrir ont tendance à limiter de manière injustifiée leur consommation de féculents qui ont pourtant, outre leur qualité nutritionnelle, l'intérêt de provoquer une sensation de rassasiement. Les apports moyens en glucides, qui constituent 39 à 41 % de l'apport énergétique sont en revanche inférieurs aux recommandations (50-55 %). Plus spécifiquement, les apports moyens sont insuffisants en amidon, trop riches en saccharose et très insuffisants (17 g/j vs 25-30 g/j) en glucides indigestibles, appelés communément les fibres alimentaires. Cette situation résulte de la diminution de la consommation des céréales et féculents et de l'intensification du raffinage des céréales depuis plus d'un siècle.


 
Métabolisme des glucides

Les glucides ont un rôle énergétique majeur. Les glucides alimentaires fournissent du glucose qui va assurer dans la majorité des tissus la synthèse mitochondriale d'ATP via l'acetyl-CoA, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire.

 

Le glucose est le nutriment énergétique fondamental de l'organisme.

- Il est indispensable aux cellules anaérobies glucodépendantes qui ne peuvent utiliser d'autres carburants telles que les hématies. Du fait de l'absence de mitochondries, les hématies tirent en effet leur énergie du cycle du lactate en utilisant le glucose, tout comme les cellules faiblement vascularisées (cellules médullaires rénales, rétiniennes, muqueuses intestinales).

- Le glucose est également la principale source énergétique du cerveau par glycolyse aérobie.

 

o       Digestion et absorption des glucides apportés par le pain

 

Le pain est constitué de 60 % de glucides totaux dont 50 % d'amidon. Son hydrolyse par les amylases salivaires et pancréatiques aboutit au maltose et à l'isomaltose, deux disaccharides. Ces disaccharides sont hydrolysés dans la lumière intestinale en glucose par des enzymes fixées sur la bordure en brosse intestinale. Le glucose est absorbé par l'entérocyte puis sort au pôle baso-latéral en utilisant un transporteur passif pour passer dans le sang portal.

  

o       Transport sanguin du glucose

 

Le glucose est transporté dans le sang sous forme libre. En période post-prandiale, le glucose provient de l'intestin. Le foie, premier tissu traversé par le sang portal capte 30 à 40 % du glucose. Le glucose restant se répartit entre les autres tissus : cerveau, hématies, muscles, tissu adipeux.

En situation de jeûne, le glucose sanguin provient du foie qui contient les réserves de glucose de l'organisme stockées sous forme de glycogène. La glycogénolyse hépatique transforme le glycogène en glucose et la voie de la néoglucogénèse fabrique du glucose à partir de substrats non glucidiques.

 

o       Transport cellulaire du glucose

 

Le glucose franchit la membrane phospholipidique et hydrophobe des cellules par un mécanisme de diffusion facilitée à l'aide de transporteurs appelés Glut. Ces transporteurs s'expriment plus ou moins selon les types cellulaires et ils ont une affinité variable pour le glucose. Les Glut 1 sont prépondérants dans les hématies, les Glut 2 dans le foie et le pancréas, les Glut 3 dans le cerveau et les Glut 4 dans le tissu adipeux et musculaire. La sensibilité à l'insuline de ces transporteurs du glucose varie en fonction des tissus. 

 

o       La glycolyse

 

La glycolyse qui permet de passer du glucose au pyruvate puis au CO2 et à l'ATP dans le cycle de Krebs est une voie métabolique universelle. Elle consiste en l'oxydation progressive d'une molécule de glucose à 6 carbones en 2 molécules de pyruvate à 3 carbones. La glycolyse a pour but de transférer et de libérer une partie de l'énergie du glucose. Elle produit 2 ATP et 2 NADH,H+. Dans le foie, la glucokinase régule le flux de la glycolyse et de la glycogénogenèse. C'est un des éléments majeurs de la régulation glucidique puisque la concentration de cette enzyme s'élève sous l'action de l'insuline en synergie avec le glucose, par induction de la transcription de son gène.

 

o       La glycogénogenèse

 

La glycogénogenèse permet de stocker le glucose sous forme d'un polysaccharide de réserve : le glycogène. Le glycogène est une molécule géante formée de milliers de molécules de glucose permettant un stockage dans un volume minimum. La synthèse du glycogène a lieu principalement dans le foie et les muscles. Dans le foie, les 2 enzymes clés de la glycogénogenèse sont la glucokinase et la glycogène synthétase.

 

o       La glycogénolyse

 

La dégradation du glycogène ou glycogénolyse permet à l'organisme de puiser dans ses réserves glucidiques lorsque l'apport alimentaire de glucose est interrompu. Le foie libère du glucose dans le sang à partir de sa réserve en glycogène, en situation de jeûne. Il assure ainsi la constance de la glycémie et permet de couvrir les besoins énergétiques du cerveau et des cellules gluco-dépendantes telles que les hématies. Cette action est de courte durée car le stock de glycogène hépatique est limité (80 à 100 gr) et il est épuisé après 20 h de jeûne environ. La glycogénolyse doit être relayée par la néoglucogenèse si le jeûne se prolonge. L'enzyme clé de la glycogénolyse hépatique, la glycogéno-phosphorylase est activée par le glucagon et inactivée par les taux élevés d'insuline en période alimentaire. L'activation de la glycogénolyse implique l'inactivation de la glycogénogenèse et vice-versa. Le muscle ne libère pas de glucose dans le sang malgré une réserve glycogénique plus importante que celle du foie (environ 400 gr). Il dégrade le glycogène en glucose-6-P qui est oxydé in situ par la voie de la glycolyse. La glycogénolyse permet au muscle de couvrir ses propres besoins énergétiques pendant quelques jours en cas de jeûne. D'autre part, elle lui fournit rapidement du glucose-6-P lors de l'effort intense.

 

o       La néo-glucogenèse

 

La néo-glucogenèse permet de produire du glucose à partir de substrats non glucidiques : le lactate, l'alanine, le glycérol, le propionyl CoA. Cette voie métabolique hépatique est caractéristique du jeûne et elle est régulée par le rapport insuline/glucagon. Les reins produisent du glucose à partir de la glutamine qu'ils utilisent pour leurs propres besoins.

 

o       Rôle des glucides dans la lipogenèse

 

La synthèse des acides gras ou lipogenèse a lieu dans le foie. Son importance varie selon l'apport alimentaire. Elle augmente lorsque l'apport calorique dépasse les besoins énergétiques conduisant à stocker les surplus nutritionnels sous forme de triglycérides. Les acides gras sont formés à partir des molécules d'acétyl-CoA provenant principalement des glucides par la glycolyse et l'oxydation du pyruvate. Ces acides gras sont estérifiés en VLDL et exportés vers le tissu adipeux, captés et stockés sous forme de triglycérides. La lipogenèse est activée par l'insuline.

 

o       Facteurs régulant la production et l'utilisation du glucose

 

La régulation du métabolisme énergétique est assurée par une variable hormonale essentielle : le rapport insuline / glucagon. Schématiquement l'insuline est l'hormone de la période alimentaire et de l'anabolisme alors que le glucagon est l'hormone du jeûne et du catabolisme. Les catécholamines et le système adrénergique stimulent la production hépatique de glucose. Le cortisol, l'hormone de croissance, les hormones thyroïdiennes, un excès de catécholamines  induisent un état d'insulino-résistance et inhibent le captage du glucose par les tissus périphériques. Un excès d'acides gras conduit à une insulino-résistance par un mécanisme de compétition. En effet, les acides gras en excès sont utilisés préférentiellement au glucose (cycle de Randle) par certains tissus comme les muscles.

 

 

Conclusion

Le métabolisme glucidique permet à la glycémie de se maintenir entre 0,80 et 1,20 g/l.

La baisse de la glycémie se manifeste à court terme par des symptômes liés au déficit cérébral en glucose.

L'hyperglycémie chronique entraîne des complications à long terme. Il est donc crucial pour l'organisme de réguler finement la glycémie en maintenant un état d'équilibre entre les apports alimentaires et le captage du glucose par les tissus utilisant ce substrat.

 

 


 
Pain et fonctions cognitives

Les besoins énergétiques du cerveau sont presque exclusivement assurés par la dégradation aérobie du glucose. Bien que représentant seulement 2 % du poids du corps, le cerveau utilise environ 20 % de l'énergie totale au repos. Le stockage énergétique cérébral est extrêmement pauvre et ne permet qu'une autonomie de 10 minutes.

 

o Chez l'enfant

 

Cet effet favorable des glucides sur le fonctionnement cognitif a été étudié chez des enfants scolarisés.

- Le constat d'une nette amélioration des performances cognitives et du fonctionnement psycho-social a été noté chez les enfants qui prenaient un petit-déjeuner par rapport à ceux qui restaient à jeûn toute la matinée [1].

- L'étude de la composition du petit-déjeuner a montré que pour les enfants âgés de 6-8 ans, comme pour les pré-adolescents de 9 à 11 ans, la consommation d'un petit-déjeuner à index glycémique faible à base d'avoine permettait de meilleures performances cognitives qu'un petit-déjeuner à base de céréales instantanées à index glycémique élevé.[2]

- Enfin, exemple démonstratif, il a été constaté dans les écoles d'apprentissage que les 4/5 des admissions consécutives à des blessures se situaient entre 11H et midi et que les enfants étaient en hypoglycémie (analyse de sang) lors des accidents [3].

 

o Chez l'adulte sain

 

Les performances cérébrales sont moins bonnes en situation de jeune. Ainsi, la comparaison des capacités de mémorisation après une nuit de jeûne suivie ou non d'un petit-déjeuner a montré chez l'adulte sain que la mémoire s'améliorait après un petit-déjeuner [4]. La mémorisation était corrélée à la glycémie. Cependant, une boisson sucrée ne permettait pas d'aussi bonnes performances qu'un petit-déjeuner apportant la même quantité d'hydrates de carbone sous forme de toasts, de céréales et de lait.

 

o Chez la personne âgée

 

De même, dans l'étude de Kaplan et coll., réalisée chez des personnes âgées, les performances cognitives s'amélioraient après consommation de 50 g de glucides sous la forme d'une boisson sucrée, de pommes de terre (index glycémique élevé) ou d'orge (index glycémique faible), avec un bénéfice plus important pour les aliments à index glycémique faible [5]. On notait aussi dans cette étude qu'en cas de glycémie fluctuante et mal régulée, la mémoire verbale et les performances visio-motrices étaient amoindries. Il y a donc probablement d'autres facteurs impliqués dans l'amélioration des performances cognitives que la simple glycémie après la prise du petit-déjeuner liés aux interactions foie-cerveau et intestin-cerveau ; il pourrait s'agir de la synthèse d'acétyl-choline, de la cholecystokinine, peut-être même de l'insulinémie, contrairement à la notion classique de l'absence d'action de l'insuline sur le cerveau.

 

o Chez le diabétique de type 2

 

En cas de diabète de type 2, il a également été constaté de meilleures performances cognitives après un repas à index glycémique faible par rapport à un repas à index glycémique élevé. Cet effet était corrélé à l'importance de la glycémie post-prandiale avec des performances d'autant moins bonnes que la glycémie était élevée sans qu'on puisse apporter une réponse physiopathologique précise à cette constatation [6].


En conclusion

Les études de la littérature internationale, bien que peu nombreuses, mettent clairement en évidence l'impact bénéfique de la prise d'aliments céréaliers à IG faible à modéré sur les capacités cognitives.

La consommation de pain au petit-déjeuner pour des performances cognitives optimales dans la matinée peut être recommandée.



[1]JM Murphy et coll : " The relationship of school breakfast to psychosocial and academic functioning:cross-sectional and longitudinal observations in an inner-city school sample." Arch Pediatr Adolesc Med 152:899-907,1998 ET S Grantham-McGregor : "Can the provision of breakfast benefit school performance ?" Food Nutr Bull 26(Suppl):S144-58,2005

[2]CR Mahoney et coll : "Effect of breakfast composition on cognitive processes in elementary school children." Physiol Behav 85:635-45,2005

[3]Bourre Jean-Marie Diététique du cerveau, 2006

[4]D Benton et coll : « Breakfast, blood glucose, and cognition. » Am J Clin Nutr 67(suppl):772S-8S,1998

[5]RJ Kaplan : "Cognitive performance is associated with glucose regulation in healthy elderly persons and can be enhanced with glucose and dietary carbohydrates." Am J Clin Nutr 72:825-36,2000

[6]Y Papanikolaou et coll : "Better cognitive performance following a low-glycaemic-index compared with a high-glycaemic-index carbohydrate meal in adults with type 2 diabetes." Diabetologia 49:855-62,2006


 
Pain et activité physique (Rapport AFSSA)

Le glucose, substrat énergétique de l'exercice

 

Selon la puissance d'exercice, de légère à élevée, le débit d'oxydation du glucose va de quelques dizaines de grammes à près de 200 g par heure. Ce glucose provient d'abord du glycogène musculaire dont les réserves, limitées, seront progressivement épuisées (Hermansen et al, 1967). Il s'ensuivra alors, devant cette « panne de supercarburant », un épuisement relatif du sportif : ses muscles feront appel à la lipolyse et au glucose provenant des glucides des aliments ingérés pendant l'exercice et de la néoglucogénèse dont les débits (lipolyse, absorption intestinale et néoglucogénèse) sont faibles : la puissance d'exercice et la vitesse sont nettement réduites. Une relation linéaire a été démontrée entre la teneur initiale en glycogène musculaire et la quantité d'énergie qui peut être dépensée lors des exercices, pour des durées de quelques minutes à quelques heures (Astrand et al, 1994). Le glucose est donc le substrat énergétique essentiel du muscle à l'exercice.  

 

           o       Glycogène musculaire et alimentation

 

 

La teneur en glycogène du muscle est directement fonction de la quantité et de la proportion de glucides dans l'alimentation (Bergström et al, 1967). Un régime réduit en glucides et riche en lipides s'accompagne d'une diminution du glycogène musculaire, avec par voie de conséquence, un délai d'épuisement raccourci pour une même puissance d'exercice. À l'opposé, une alimentation enrichie en glucides peut s'accompagner d'une augmentation de 2,5 à 3 fois de la teneur de glycogène si les muscles ont été préalablement exercés avec épuisement du glycogène. Ce phénomène est appelé surcompensation, avec un délai d'épuisement à l'exercice environ doublé. Cette surcompensation, maximale après un à trois jours d'une alimentation enrichie en glucides, est d'autant plus ample que le glycogène musculaire a été préalablement épuisé par un exercice de longue durée (Astrand et al, 1994).

 

A cette recommandation d'apports quantitatifs, il faut ajouter celle concernant la proportion de l'apport énergétique sous forme de glucides : ainsi, lors d'un entraînement intense de deux heures par jour, selon que cette proportion est de 40 ou 70 % de l'apport énergétique (apports et dépenses étant équilibrés), la teneur en glycogène des muscles diminue rapidement avec le régime à 40 % et est à peu près rétablie chaque jour avec celui à 70 % (Wagenmakers et al, 1991). Finalement, les apports glucidiques peuvent être considérablement augmentés : ainsi Saris et al (1989) ont montré que, lors du Tour de France cycliste, à une dépense énergétique moyenne de 6500 kcal/j pendant trois semaines, correspondaient des apports énergétiques de 6200 kcal/j avec 62 % de glucides (lipides : 23 % et protéines : 15 %). 

 

    o       Quels glucides pour optimiser la mise en réserve du glycogène ou l'oxydation de glucose à l'exercice

 

 

À partir des nombreux travaux réalisés avec des glucides, différant par leur degré de polymérisation ou leur index glycémique, il est démontré que les glucides complexes d'index glycémique bas entraînent, s'ils sont ingérés peu avant l'exercice (1h), une augmentation modérée de la glycémie sans risque hypoglycémique pendant l'exercice, mais ils sont alors faiblement oxydés (Guézennec et al, 1989 et 1993).

 

Pour obtenir une oxydation élevée, il faut une assimilation suffisante de ces glucides : ainsi plus leur index glycémique est bas, plus leur ingestion doit se faire loin avant l'exercice, au moins cinq heures par exemple pour les pâtes à base de blé dur tandis que trois heures sont considérées comme suffisantes pour les produits à base de blé tendre, comme le pain.

 

    o       Apports Nutritionnels conseillés chez les sportifs

 

L'apport énergétique recommandé aux sportifs est variable selon l'activité pratiquée, sa fréquence, son intensité. Une heure de sport représente par exemple une dépense énergétique supplémentaire de 250 kcal à 500 kcal [1]

 

 

Homme entre 20 et 40 ans

Femme entre 20 et 40 ans

Apport énergétique théorique conseillé pour un entraînement quotidien de 1 heure

 

3100 kcal

 

2600 kcal

Apport en glucides conseillé (55 % de l'apport énergétique)

425 g

355 g

Apport en glucides complexes conseillé (2/3 des glucides)

285 g

235 g

Apport en pain et d'autres féculents conseillés

440 g de pain et 500 g de féculents type pâtes, riz.

360 g de pain et 400 g de féculents type pâtes, riz.

 

 

    o       Repères de consommation le jour J

 

Un petit déjeuner équilibré intégrant une boisson chaude (thé ou café), une tartine de pain beurrée et confiturée, un produit laitier, un fruit ou jus de fruit.

 

Le dernier repas important avant la compétition doit être pris au moins trois heures avant. Afin de préserver les réserves de l'organisme pendant l'effort, l'apport de glucides au cours de ce repas est indispensable. Riche en glucides complexes, le pain vient renforcer la consommation de féculents qui permettra de bénéficier d'une énergie durable.

 

Au cours de l'effort, l'organisme "brûle" en premier les sucres de la digestion, et puise ensuite dans les réserves de glycogène. Un apport glucidique régulier doit alors être réalisé le plus souvent  sous forme liquide ("boissons sucrées", "produits diététiques de l'effort" .).

 

Au cours de la récupération, l'organisme doit retrouver son intégrité globale et surtout musculaire, pour poursuivre l'effort ou le reprendre à plus ou moins long terme. Plusieurs gestes participent à cette étape.

 

 

Consommer du pain à chaque repas permet de renforcer les apports en glucides complexes tout au long de la journée et ainsi de constituer des réserves énergétiques essentielles à la condition physique des sportifs.



[1] Haut Comité de la Santé Publique - Pour une politique nutritionnelle de santé publique en France


 
 

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