Oligo-élément - Définition

Classification des oligo-éléments

Chez l'Homme

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

• oligo-éléments essentiels à risque de carence démontré : Iode, Fer, Cuivre, Zinc, Sélénium, Chrome, Molybdène,
• oligo-éléments essentiels à faible risque de carence ou non prouvée chez l'Homme : Manganèse, Silicium, Vanadium, Nickel et Étain

À l'inverse, certains oligo-éléments sont toxiques à hautes doses. D'autres ne le sont pas vraiment, mais peuvent être à l'origine de déséquilibres entre les éléments : un excès de zinc entraîne par exemple une carence en cuivre.

Chez les végétaux

Pour les végétaux, les principaux oligo-éléments sont, par ordre alphabétique :

• Bore
• Cuivre
• Fer
• Manganèse
• Molybdène
• Zinc

Pour avoir une idée des quantités nécessaires aux plantes : un hectare de vigne absorbe, par an (en moyenne et environ), 200 grammes de bore (B), 180 grammes de cuivre (Cu), 600 grammes de fer (Fe), 300 grammes de manganèse (Mn), 4 grammes de molybdène (Mo), et 250 grammes de zinc (Zn). Par comparaison, il faudra 80 000 grammes (80 kg) de potasse (K₂O) ou de calcium (Ca).

Métabolisme chez l'Homme

Absorption

L'absorption est l'étape d'assimilation des nutriments lors de la digestion. Dans le cas des oligo-éléments, elle se révèle complexe, en raison de la diversité de leurs formes d'apport, sels minéraux ou complexes organiques (métalloprotéines, organométalliques, acides aminés, vitamines...).

Le transport, à travers la muqueuse de l'intestin grêle, peut aussi bien être actif que passif, par transporteur protéique ou par un transporteur de molécules organiques. Le métal peut être substitué à un composant du transporteur (à la place d'un acide aminé, par exemple), mais aussi complexé à son transporteur. L'oligo-élément peut également être stocké dans la cellule intestinale où des protéines de transport peu spécifique le prendront en charge.

Transport sanguin

Les oligo-éléments, très rarement présents sous forme ionique dans le sang, sont liés à divers transporteurs :

• protéines aspécifiques, comme l'albumine, capable de transporter de nombreux types de molécules ;
• protéines spécifiques à chaque oligo-élément (transferrine et fer...)

Stockage

Des réserves d'oligo-éléments existent, principalement au niveau du foie. Au niveau des tissus, les oligo-éléments peuvent se fixer à des protéines de stockage spécifiques (ferritine et fer...), mais aussi à des protéines non spécifiques comme les métallothionéines, dont les nombreux radicaux thiols sont capables de retenir de nombreux métaux grâce à leur forte teneur en cystéine.

Excrétion

De nombreux tissus de l'organisme humain sont aptes à excréter les métaux, qu'il s'agisse de la peau, des poumons, ou du rein et du foie. Ce sont toutefois ces deux derniers organes qui effectuent la quasi-totalité de cette excrétion. Chaque tissu n'est capable d'excréter que certains types d'oligo-éléments :

• excrétion majoritairement biliaire : cuivre, fer, manganèse, nickel, strontium, vanadium, qui possèdent ainsi un cycle entéro-hépatique (excrétion biliaire et réabsorption dans le duodénum) ;
• excrétion majoritairement urinaire : chrome, cobalt, sélénium, molybdène, prépondérante pour les métaux éliminés sous forme séquestrée (comme le cobalt dans la vitamine B12) ou anionique (comme le molybdate) ;
• excrétion majoritairement sudorale : chrome, cuivre, zinc, sélénium, strontium.

Homéostasie

Régulation de l'absorption intestinale

La régulation de l'absorption se fait principalement par l'induction de protéines de stockage intracellulaires. Un excès d'apport induira ainsi le gène de ces protéines, alors produites en plus grande quantité. Ces protéines de stockage vont fixer le métal en excès à l'intérieur de l'entérocyte, l'empêchant de traverser la cellule afin de gagner le flot sanguin. Les cellules intestinales composant un épithélium à renouvellement rapide, elles desquameront rapidement dans la lumière digestive, entraînant avec elles l'excès de métal fixé.

Ce mécanisme possède toutefois certaines limites. Tout d'abord, il se dégrade de manière physiologique avec le vieillissement de l'individu. Ensuite, les métalloprotéines étant aspécifiques, elles peuvent aussi bien fixer des métaux toxiques ou en excès que des métaux utiles. Un apport excessif de zinc entraîne ainsi une synthèse accrue de métallothionéines, et par là une fixation plus importante de métaux tels que le cuivre, qui seront donc moins bien absorbés. Dans le cas du zinc et du cuivre, ce phénomène pourra induite des anémies par carence en cuivre.

Régulation du stockage

La synthèse des protéines de stockage spécifiques est régulée par rétro-contrôle, permettant ainsi le contrôle des taux d'oligo-éléments sériques. Certaines maladies génétiques vont être responsables d'un dérèglement de ce stockage, entraînant des maladies de surcharge comme la maladie de Wilson ou l'hémochromatose génétique.