Métabolisme des acides aminés


Les nutriments provenant de l'aliment ingéré sont principalement absorbés au niveau de l'intestin grêle. Les processus digestifs conduisent à la présence d'acides aminés dans la lumière intestinale, sous formes libre ou de petits peptides. Ces formes sont absorbées par les cellules intestinales par différents transporteurs. La plupart des peptides sont ensuite hydrolysés par les peptidases intracellulaires conduisant à une excrétion d'acides aminés libres dans la veine porte hépatique.

Utilisés directement par les différents tissus, les acides aminés ne peuvent être stockés dans l'organisme. Ils suivent donc, soit la voie anabolique (synthèse des protéines), soit la voie catabolique.

Synthèse des protéines

Les acides aminés sont des nutriments importants dans la mesure où ils constituent les protéines qui ont des fonctions structurelles, mécaniques et biochimiques dans l'organisme. Ils peuvent également être utilisés pour la synthèse d'autres molécules à activité métabolique : le tryptophane par exemple, est un précurseur de la sérotonine, un neuromédiateur impliqué dans la régulation de l'humeur, du stress et de l'appétit.

Toutes les protéines sont formées à partir de 20 acides aminés directement spécifiés par le code génétique (Tableau 1) : pour chaque acide aminé correspond un code spécifique composé d'un triplet de nucléotides appelé "codon" (Figure 2). L'absence ou la faible disponibilité d'un seul des acides aminés est suffisante pour ralentir, voire stopper la synthèse protéique.

Les acides aminés sont apportés par l'ARN de transfert (ARNt) dans le ribosome qui assemble les acides aminés selon le code génétique présenté par l’ARN messager. Le ribosome va parcourir le brin d'ARNm codon par codon et va par l'intermédiaire d'un ARNt ajouter un acide aminé à la protéine en cours de synthèse.

Figure 2. Synthèse protéique (chaîne polypeptidique)

Par exemple, la lysine est un des acides aminés le moins pourvu dans les protéines végétales. Ainsi, dans un aliment standard végétal pour porc, cet acide aminé est considéré comme le premier acide aminé limitant pour les performances de croissance des animaux. Une supplémentation correcte en L-Lysine est donc stratégique pour optimiser la croissance des porcs. Une augmentation de la teneur en lysine dans l'aliment jusqu'à couvrir le besoin des animaux, avec un profil équilibré en acides aminés indispensables, permet une amélioration des performances. Une fois que l'apport en lysine est optimisé, le prochain acide aminé limitant est celui qui limite ensuite la synthèse protéique. Cela dépend principalement de la concentration de chaque acide aminé dans l'aliment. Par exemple, dans un régime typiquement européen, le tryptophane est souvent limitant du fait de sa faible teneur dans les céréales utilisées usuellement. Si le tryptophane n'est pas apporté en quantité suffisante dans l'aliment, la synthèse protéique sera ralentie (voire stoppée) et l'organisme ne pourra donc pas utiliser les autres acides aminés disponibles. Eviter les déficits en acides aminés dans l'aliment augmente l'efficacité avec laquelle l'animal peut utiliser les nutriments ingérés.

La supplémentation en acides aminés est utilisée en alimentation animale pour compenser ces déficits et faciliter la réduction de la teneur en PB dans l'aliment en assurant l'équilibre du profil en acides aminés indispensables.

Ces observations sont la base du concept de profil idéal en acides aminés dans lequel les niveaux optimaux des acides aminés indispensables sont exprimés en rapports à la lysine. D'après ce concept, tout déficit en l'un des acides aminés indispensables va compromettre la croissance et/ou la santé des animaux. Le tonneau de Liebig illustre la notion de facteur limitant (Figure 3) : la planche la plus courte détermine la contenance du tonneau de même que le niveau du premier acide aminé limitant dans l'aliment va déterminer la capacité de l'animal à exprimer son potentiel génétique.

La supplémentation de l'aliment avec le premier acide aminé limitant permet d'augmenter les performances des animaux jusqu'au niveau permis par le prochain acide aminé limitant

Figure 3. Le tonneau de Liebig

Catabolisme des acides aminés

Les acides aminés ne peuvent être stockés dans l'organisme et dans le cas où ils ne peuvent être utilisés (e.g. excès), ils seront catabolisés. Ce catabolisme comprend essentiellement la séparation de l'azote du squelette carboné. Ce squelette carboné sera ensuite utilisé pour la synthèse de glucose et/ou d'acides gras. L'azote sera recyclé par l'organisme ("turn-over" protéique) ou excrété sous forme d'urée (ou acide urique chez la volaille) et de NH3 dans les déjections animales. Une excrétion excessive de NH3 s'ajoute à la pollution azotée d'origine agricole. Le catabolisme des acides aminés a généralement lieu dans le foie mais pour certains d'entre eux, les acides aminés à chaîne ramifiée (AACR : valine, isoleucine et leucine), ce catabolisme est initié dans les muscles et la seconde étape se déroule dans le foie (Figure 4).

AACR : acides aminés à chaîne ramifiée ; BCAT : branched-chain amino acid transaminase (transaminase des acides aminés à chaîne ramifiée) ; CACR : α-céto-acides à chaîne ramifiée ; CIV : α-céto isovalérate ; CMV : α-céto β-méthylvalérate ; CIC : α-céto isocaproate ; BCKDH : branched-chain α-keto acid dehydrogenase (déshydrogénase des α-céto-acides à chaîne ramifiée).

(pour plus d'information, voir Bulletin N°35 Branched-chain amino acids nutrition in piglets -
Requirements and practical implications
)

Figure 4. Schéma global du métabolisme des acides aminés à chaîne ramifiée

D'un point de vue pratique, un apport en acides aminés au-dessus des besoins et un déséquilibre entre acides aminés doivent être évités afin de bénéficier pleinement de l'efficacité alimentaire et de réduire les rejets azotés dans l'environnement. Travailler avec des régimes à basse teneur en PB et utiliser la supplémentation en acides aminés permet d'atteindre le meilleur équilibre sans gaspiller de l'énergie pour cataboliser les acides aminés en excès.

 

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