Un oligo-element est un element necessaire a la vie d'un organisme , mais en quantite tres faible, inferieure a 1  ppm (1  mg par kilogramme de poids corporel) ^{[ 1 ]} , souvent issu d'un sel mineral .

Les oligo-elements peuvent presenter une toxicite pour l'organisme lorsqu'ils sont presents a des taux trop eleves. L'effet d'un oligo-element depend de la dose d'apport. Lorsque l'oligo-element est dit essentiel , une carence ou au contraire un apport excessif peuvent entrainer des troubles serieux.

Definition [ modifier | modifier le code ]

Le terme est introduit par le chimiste Gabriel Bertrand , dont les travaux au debut du XX ^e  siecle montrent l'action de ces elements sur les sols, les plantes et les animaux, et dont les besoins en quantites infimes les distinguent des ≪ elements majeurs ≫ ou ≪  macro-elements  ≫ ^{[ 2 ]} .

Les oligo-elements essentiels repondent aux criteres suivants ^{[ 3 ]}  :

• etre presents a une concentration relativement constante dans les tissus d'un organisme ;
• provoquer, par leur absence ou leur retrait, des anomalies structurelles et physiologiques proches, et ce de facon similaire dans plusieurs especes prevenues ou gueris par l'apport du seul element.

Classification des oligo-elements [ modifier | modifier le code ]

Chez l'humain [ modifier | modifier le code ]

D'un point de vue nutritionnel , il est possible de distinguer deux types d'oligo-elements selon le risque de carence :

• oligo-elements essentiels a risque de carence demontre ^{[ ref.  souhaitee]}  : iode , fer , cuivre , zinc , selenium , chrome , molybdene , bore  ;
• oligo-elements essentiels a risque de carence faible ou non prouve ^{[ ref.  souhaitee]} chez l'etre humain : manganese , silicium , vanadium , nickel , etain , arsenic .

A l'inverse, certains oligo-elements sont toxiques a hautes doses. D'autres ne le sont pas vraiment, mais peuvent etre a l'origine de desequilibres entre les elements : un exces de zinc entraine par exemple une carence en cuivre.

Oligoelements (representant moins de 0,01%)

Chrome (Cr), cobalt (Co), cuivre (Cu), etain (Sn), fluor (F), manganese (Mn), molybdene (Mo), selenium (Se), silicium (Si), vanadium (V), zinc (Zn).

Ils entrent dans la composition d'enzymes ou de coenzymes, ou sont necessaires a leur activation.

Chez les vegetaux [ modifier | modifier le code ]

Pour les vegetaux, les principaux oligo-elements sont, par ordre alphabetique ^{[ 4 ]}  : le bore , le cuivre , le fer , le manganese , le molybdene et le zinc .

Pour avoir une idee des quantites necessaires aux plantes  : un hectare de vigne absorbe, par an (en moyenne et environ), 200 grammes de bore, 180 grammes de cuivre, 600 grammes de fer, 300 grammes de manganese, 4 grammes de molybdene, et 250 grammes de zinc. Par comparaison, il faudra 80 000 grammes ( 80   kg ) de potasse (K ₂ O ) ou de calcium ^{[ ref.  souhaitee]} .

Mode d'action [ modifier | modifier le code ]

Liaison metal/proteine [ modifier | modifier le code ]

Les oligoelements sont generalement sous forme ionique, dissous dans les liquides organiques ou lies a des proteines de transport ou de stockage, comme la transferrine ou la ferritine pour les ions du fer. Dans le cas du fer, la concentration plasmatique du fer libre est tres faible.

Certains oligoelements participent a la structure de proteines, dites metalloproteines . D'autres sont lies de facon transitoire par des liaisons ioniques (metaux alcalins ou alcalinoterreux tels que sodium , potassium ou calcium ) avec les groupements negatifs des chaines laterales des acides amines.

Fonctions [ modifier | modifier le code ]

Cofacteurs enzymatiques et agent de liaison [ modifier | modifier le code ]

Les ions metalliques participent de facon active au fonctionnement d'enzymes dans tous les etres vivants, en participant souvent a des coenzymes : c'est la cas du fer II ou III dans les cytochromes, du Cobalt dans la cobalamine… Ils sont alors indispensables au fonctionnement : le fer II ou III realise les reactions redox. Dans d'autres cas, l'ion metallique est lie aux acides amines de l'enzyme et participe activement au fonctionnement de l'enzyme comme dans cas du zinc Zn ²⁺ .

Dans l' hemoglobine , le fer II sert d'agent de liaison au dioxygene. Chez les arthropodes , le cuivre I ou II de l' hemocyanine permet la liaison.

Hormones [ modifier | modifier le code ]

Certains oligo-elements interviennent directement dans le signal hormonal, que ce soit en participant a la structure moleculaire de l'hormone (comme l'iode et les hormones thyroidiennes ) ou a sa conformation spatiale (comme le zinc et l' insuline ), ou encore en agissant au niveau du recepteur hormonal ????. Ils peuvent alors faciliter ou au contraire inhiber la reconnaissance de l'hormone par son recepteur.

Systeme immunitaire [ modifier | modifier le code ]

Chez l'humain, certains oligo-elements participent au bon fonctionnement du systeme immunitaire , par une action sur les enzymes, mais aussi par une interaction avec des molecules de l'expression et de la transformation des cellules lymphoides . Ils peuvent egalement concourir a la lutte contre les radicaux libres de l'oxygene , potentiellement toxiques. ^{[ref. necessaire]}

Role structural [ modifier | modifier le code ]

Bien que n'entrant dans la composition corporelle que dans une faible proportion, les oligo-elements peuvent renforcer la solidite de certains tissus. C'est le cas notamment du fluor dans l' hydroxyapatite du tissu osseux et dentaire.

Metabolisme chez l'humain [ modifier | modifier le code ]

Absorption [ modifier | modifier le code ]

L'absorption est l'etape d'assimilation des nutriments lors de la digestion . Dans le cas des oligo-elements, elle se revele complexe, en raison de la diversite de leurs formes d'apport, sels mineraux ou complexes organiques : metalloproteines , organometalliques , acides amines , vitamines… et est specifique a chaque oligoelement. Voir l'exemple de la vitamine B12 ou cobalamine.

Le transport, a travers la muqueuse de l' intestin grele , peut aussi bien etre actif que passif, par transporteur proteique ou par un transporteur de molecules organiques. Le metal peut etre substitue a un composant du transporteur (a la place d'un acide amine, par exemple), mais aussi complexe a son transporteur. L'oligo-element peut egalement etre stocke dans la cellule intestinale ou des proteines de transport peu specifique le prendront en charge.

Transport sanguin [ modifier | modifier le code ]

Les oligo-elements sont lies a divers transporteurs :

• proteines aspecifiques, comme l' albumine , capable de transporter de nombreux types de molecules ;
• proteines specifiques a chaque oligo-element, ex. : transferrine et fer…

Stockage [ modifier | modifier le code ]

Des reserves d'oligo-elements existent, principalement au niveau du foie . Au niveau des tissus, les oligo-elements peuvent se fixer a des proteines de stockage specifiques ( ferritine et fer…), mais aussi a des proteines non specifiques comme les metallothioneines, dont les nombreux radicaux thiols sont capables de retenir de nombreux metaux grace a leur forte teneur en cysteine .

Excretion [ modifier | modifier le code ]

De nombreux tissus de l'organisme humain sont aptes a excreter les metaux, qu'il s'agisse de la peau, des poumons, des intestins, ou du rein et du foie. Ce sont toutefois ces deux derniers organes qui effectuent la quasi-totalite de cette excretion. Chaque tissu n'est capable d'excreter que certains types d'oligo-elements :

• excretion majoritairement biliaire : cuivre, fer, manganese, nickel, strontium, vanadium, qui possedent ainsi un cycle enterohepatique (excretion biliaire et reabsorption dans le duodenum ) l'excedent etant elimine par les selles.
• excretion majoritairement urinaire : chrome, cobalt, selenium, molybdene, preponderante pour les metaux elimines sous forme sequestree (comme le cobalt dans la vitamine B12) ou anionique (comme le molybdate) ;
• excretion majoritairement sudorale : chrome, cuivre, zinc, selenium, strontium.

Homeostasie [ modifier | modifier le code ]

L' homeostasie est assuree par la regulation de leur taux par absorption intestinale ou excretion biliaire et urinaire.

Dans le genome le mecanisme regulant le metabolisme des oligo-elements est l'induction des proteines de stockage intracellulaire.

Regulation de l'absorption intestinale [ modifier | modifier le code ]

La regulation de l'absorption se fait principalement par l'induction de proteines de stockage intracellulaires. Un exces d'apport induira ainsi le gene de ces proteines, alors produites en plus grande quantite. Ces proteines de stockage vont fixer le metal en exces a l'interieur de l' enterocyte , l'empechant de traverser la cellule afin de gagner le flot sanguin. Les cellules intestinales composant un epithelium a renouvellement rapide, elles desquameront rapidement dans la lumiere digestive, entrainant avec elles l'exces de metal fixe.

Ce mecanisme possede toutefois certaines limites. Tout d'abord, il se degrade de maniere physiologique avec le vieillissement de l'individu. Ensuite, les metalloproteines etant aspecifiques, elles peuvent aussi bien fixer des metaux toxiques ou en exces que des metaux utiles. Un apport excessif de zinc entraine ainsi une synthese accrue de metallothioneines, et par la une fixation plus importante de metaux tels que le cuivre, qui seront donc moins bien absorbes. Dans le cas du zinc et du cuivre, ce phenomene pourra induire des anemies par carence en cuivre.

Regulation du stockage [ modifier | modifier le code ]

La synthese des proteines de stockage specifiques est regulee par retrocontrole, permettant ainsi le controle des taux d'oligo-elements seriques. Certaines maladies genetiques vont etre responsables d'un dereglement de ce stockage, entrainant des maladies de surcharge comme la maladie de Wilson ou l' hemochromatose genetique .

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

• Macro-element
• Micro-element
• Micronutrition
• Nutriment essentiel
• Nutrition
• Sante

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• Chappuis, P. (1991) Les oligo-elements en medecine et biologie , Lavoisier
• Mertz, W. (1986) Trace elements in human and animal nutrition , Academic Press

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

• Ressource relative a la sante  :
  • Medical Subject Headings
• Notice dans un dictionnaire ou une encyclopedie generaliste  :

  • Universalis
• Guide ALD de l'hemochromatose , edite par la Haute Autorite de sante
• Guide ALD de la maladie de Wilson , edite par la Haute Autorite de Sante
• [PDF] Les oligo-elements , College des Enseignants de Nutrition, 2010-2011

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