Les besoins en vitamines et oligoéléments

Introduction

Au XVIII^e siècle, de nombreux marins mouraient lors des longues traversées faute de fruits et légumes frais. Ils développaient une maladie mystérieuse, décrite en 1747 par le médecin écossais James Lind : le scorbut. Douleurs musculaires, gencives saignantes, dents qui tombent et cicatrisation difficile en étaient les symptômes, dus à une carence en vitamine C.

Cette découverte marque une étape essentielle dans la compréhension du rôle des vitamines. Aujourd’hui encore, la nutrition reste au cœur de la santé publique. Les vitamines et oligoéléments sont indispensables au bon fonctionnement de l’organisme, mais en quantités infimes. On distingue deux grandes catégories : les hydrosolubles (B, C), éliminées rapidement et devant être consommées chaque jour, et les liposolubles (A, D, E, K), stockées dans les graisses mais potentiellement toxiques en excès. L’eau, principal constituant du corps humain, agit comme transporteur et participe à de nombreuses réactions métaboliques comme les hydrolyses ou la thermorégulation. Comprendre leur solubilité, leurs besoins journaliers et le rôle des oligoéléments est essentiel pour prévenir carences et excès.

Rôle de l’eau comme transporteur de nutriments

L’eau représente environ 60 % du poids du corps humain, elle transporte les nutriments dissous – vitamines hydrosolubles, sels minéraux, glucose – dans le sang et la lymphe.

Elle facilite l’élimination des déchets par les reins et maintient l’équilibre ionique. Mais son rôle dépasse le simple transport : elle est au cœur des réactions métaboliques telles que les hydrolyses enzymatiques et elle joue un rôle crucial dans la thermorégulation grâce à la transpiration. Sans cette régulation, l’homéostasie de l’organisme ne pourrait être assurée.

À retenir

L’eau assure le transport, participe aux réactions métaboliques et maintient l’équilibre ionique.

Propriétés et solubilité des vitamines A, C et D

La vitamine A, ou rétinol, est constituée de longues chaînes carbonées hydrophobes qui la rendent liposoluble. Elle se stocke dans le foie et les graisses. Une consommation excessive entraîne une hypervitaminose A, pouvant provoquer des atteintes hépatiques, des maux de tête, une vision trouble et, chez la femme enceinte, des malformations congénitales. À l’inverse, une carence provoque des troubles de la vision nocturne.

La vitamine C, ou acide ascorbique ($\mathrm{C_6H_8O_6}$), est hydrosoluble grâce à ses nombreux groupes hydroxyles ($–OH$) qui interagissent avec l’eau. Comme elle n’est ni stockée ni synthétisée par l’organisme, elle doit être apportée quotidiennement. Son rôle est essentiel dans la synthèse du collagène et la protection contre le stress oxydatif. L’apport journalier recommandé pour un adulte est d’environ $110~mg/j$.

La vitamine D, regroupant la D₂ (ergocalciférol) et la D₃ (cholécalciférol), est liposoluble et stockée dans les graisses. Elle agit comme une hormone en régulant l’absorption du calcium et du phosphore, assurant la minéralisation osseuse. Une carence entraîne rachitisme chez l’enfant et ostéomalacie chez l’adulte. L’ostéomalacie correspond à une déminéralisation osseuse qui rend les os fragiles et douloureux. À l’inverse, un excès de vitamine D entraîne une hypercalcémie, c’est-à-dire une concentration trop élevée de calcium dans le sang, qui peut provoquer des dépôts pathologiques dans les reins ou les artères. Les besoins journaliers en vitamine D sont de l’ordre de $5$ à $10~µg/j$ pour un adulte.

À retenir

Les vitamines hydrosolubles (B, C) doivent être consommées chaque jour, tandis que les liposolubles (A, D, E, K) sont stockées. La vitamine D régule calcium et phosphore et ses besoins sont d’environ $5–10 µg/j$.

Les oligoéléments et leur rôle dans la santé

Les oligoéléments, bien que présents à l’état de traces, remplissent des fonctions vitales. Le fer est indispensable à l’hémoglobine, protéine qui transporte l’oxygène dans le sang. Un déficit entraîne une anémie, avec fatigue et essoufflement. Les besoins quotidiens varient selon le sexe : environ $14$ à $16~ mg/j$ pour un adulte, les femmes en ayant davantage besoin à cause des pertes menstruelles.

L’iode est le constituant essentiel des hormones thyroïdiennes, qui contrôlent le métabolisme. Sa carence provoque un goitre et des retards de développement. Le zinc intervient dans des centaines de réactions enzymatiques, soutenant l’immunité, la croissance et la cicatrisation.

Le fluor participe à la minéralisation des os et des dents. En petite quantité, il protège contre les caries, mais un excès provoque une fluorose, caractérisée par une fragilisation et une coloration anormale de l’émail dentaire.

Enfin, le cuivre est indispensable aux réactions enzymatiques impliquées dans la production d’énergie et dans la synthèse du collagène. Une carence, bien que rare, entraîne une fragilité des tissus et parfois des troubles neurologiques.

À retenir

Les oligoéléments comme le fer ($≈ 14–16~mg/j$), l’iode, le zinc, le fluor et le cuivre assurent des rôles vitaux allant de la respiration cellulaire à la minéralisation et au métabolisme énergétique.

Interprétation d’un ionogramme sanguin et déshydratation

Un ionogramme sanguin mesure les principales concentrations ioniques du plasma : sodium ($\mathrm{Na^+}$), potassium ($\mathrm{K^+}$), chlore ($\mathrm{Cl^-}$) et bicarbonate ($\mathrm{HCO_3^-}$). Lors d’une déshydratation, la diminution du volume plasmatique entraîne une concentration accrue en ions, pouvant se traduire par une hypernatrémie.

Le potassium est critique : une hypokaliémie (trop peu de potassium) ou une hyperkaliémie (trop de potassium) peut provoquer des troubles cardiaques graves. Les bicarbonates jouent quant à eux un rôle fondamental dans le maintien de l’équilibre acido-basique du sang. Un déficit entraîne une acidose, un excès une alcalose, deux situations mettant en péril la survie cellulaire.

À retenir

L’ionogramme révèle les déséquilibres du sodium, du potassium et des bicarbonates, indispensables au cœur et à l’équilibre acido-basique.

Mise en évidence expérimentale de la solubilité des vitamines

Une expérience simple permet d’illustrer la différence entre vitamines hydrosolubles et liposolubles. En plaçant un échantillon de vitamine dans l’eau et dans un solvant organique comme l’huile, on observe sa dissolution préférentielle.

La vitamine C se dissout dans l’eau, tandis que la vitamine A se dissout dans l’huile. Cette manipulation montre pourquoi certaines vitamines doivent être consommées chaque jour alors que d’autres s’accumulent dans les tissus.

À retenir

Un test simple dans l’eau et l’huile distingue les vitamines hydrosolubles des liposolubles.

Dosage de la vitamine C par titrage

La vitamine C ($\mathrm{C_6H_8O_6}$) peut être dosée par titrage à l’iode ($\mathrm{I_2}$) en présence d’amidon. L’acide ascorbique réduit l’iode en ion iodure ($\mathrm{I^-}$). On ajoute progressivement la solution d’iode jusqu’à ce que toute la vitamine C ait réagi. L’équivalence est marquée par l’apparition d’une coloration bleue due au complexe amidon–iode.

La réaction chimique simplifiée est la suivante :

$\mathrm{C_6H_8O_6 + I_2 \;\rightarrow\; C_6H_6O_6 + 2 I^- + 2 H^+}$

Ce titrage permet de déterminer la teneur en vitamine C d’un jus de fruit ou d’un comprimé et de la comparer aux apports journaliers recommandés, soit environ $110~mg/j$ pour un adulte.

À retenir

Le titrage à l’iode mesure la vitamine C selon l’équation $\mathrm{C_6H_8O_6 + I_2 \rightarrow C_6H_6O_6 + 2 I^- + 2 H^+}$. La coloration bleue marque l’équivalence.

Conclusion

Les vitamines et oligoéléments sont indispensables malgré des besoins minimes. Les hydrosolubles (B, C) nécessitent un apport quotidien, tandis que les liposolubles (A, D, E, K) sont stockées. L’eau assure transport et réactions métaboliques, garantissant l’équilibre interne. Les analyses comme l’ionogramme ou le titrage de la vitamine C permettent de diagnostiquer des déséquilibres.

La vitamine D régule le calcium et le phosphore, le fer permet le transport de l’oxygène, l’iode contrôle le métabolisme, le zinc soutient l’immunité et le fluor protège les dents. La définition claire de termes comme hypercalcémie (excès de calcium dans le sang), fluorose (fragilisation des dents due à un excès de fluor) ou ostéomalacie (déminéralisation des os liée à un manque de vitamine D) rend la leçon plus accessible. La nutrition apparaît ainsi comme un pilier majeur de la santé publique et de la prévention des maladies.