Glucides : Tout savoir et comprendre leur importance

Les aliments que nous consommons nous fournissent l’énergie et les nutriments dont nous avons besoin. Le sucre, ou glucose, est le nutriment principal dont se nourrissent les cellules de l’organisme. La façon dont l’énergie est métabolisée par l’organisme est sujette à des variations au cours du temps et en fonction de l’individu. Les apports alimentaires n’étant en effet jamais constants d’un jour ou d’une semaine à l’autre, et les facteurs tels que l’âge, le sexe, le poids, l’activité physique, l’état de santé la personne variant également d’un individu à l’autre et dans le temps, les besoins en nutriments sont constamment réévalués par l’organisme.

Malgré tout, comment peut-on calculer approximativement nos besoins en énergie ? Pourquoi les glucides, et le glucose plus particulièrement, sont-ils essentiels ?

L’énergie qu’est-ce que c’est ?

L’énergie est indispensable au maintien des fonctions de l’organisme tels que la respiration, les battements cardiaques, la digestion ou le maintien de la température corporelle. Elle est également nécessaire pour effectuer les mouvements (contractions musculaires) ainsi que pour la croissance et la réparation des tissus.

L’énergie est exprimée soit en kilojoule (kJ, unité de référence du système international SI) ou kilocalories (kcal, 1kcal=4.184kJ). L’énergie dont nous avons besoin au cours d’une journée peut être divisée de la façon suivante : métabolisme de base (MB), thermogénèse et activité physique.

Le métabolisme de base correspond à la quantité d’énergie nécessaire pour que les organes vitaux de l’individu fonctionnent normalement lorsque celui-ci est au repos (allongé dans un environnement chaud, 25C, et au moins 12 heures après le dernier repas). A ceci s’ajoute l’énergie utilisée lors de la digestion et pour maintenir l’organisme à température constante (thermogénèse) ainsi que lors d’activité physique. Les dépenses énergétiques dépendent entre autre de la taille de l’individu, de sa composition corporelle (plus les tissus musculaires sont développés plus le métabolisme et les besoins énergétiques sont élevés, inversement plus la quantité de tissus graisseux est importante plus le métabolisme est bas), de son âge (plus élevé chez les jeunes), de son sexe (influence la taille et la composition corporelle) et de son statut hormonal (notamment troubles thyroïdiens).

L’énergie apportée à l’organisme a un impact direct sur le poids corporel : un déséquilibre entre les apports alimentaires et les dépenses énergétiques entraînent un gain ou une perte de poids. Une consommation calorifique trop importante aboutit en effet à un stockage sous forme de triglycérides (lipides de stockage) dans les tissus adipeux.

L’AFSSA (Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments) recommande que notre alimentation quotidienne soit constituée de 50% de glucides (dont 25g de fibres), 30-35% de lipides et 10-15% de protéines (soit environ 1g/kg de masse corporelle). Une quantité suffisante de vitamines et minéraux doivent également être consommée (5 fruits et légumes par jours). Contrairement aux macronutriments (glucides, protides et lipides), la digestion des micronutriments (vitamines et minéraux) ne libèrent aucune énergie (0kcal), ils sont toutefois indispensables au bon déroulement des réactions métaboliques. Donc l’énergie contenue dans les aliments est fournie par les glucides (environ 17kJ ou 4kcal par gramme), protéines (environ 17kJ ou 4kcal par gramme), lipides (environ 38kJ ou 9kcal par gramme) et alcool (environ 29kJ ou 7kcal par gramme).

Ces macronutriments particuliers : les glucides

Les glucides peuvent être divisés en 2 catégories, les sucres simples et complexes :

1 – Les sucres simples regroupent les sucres retrouvés dans les fruits, les légumes, le lait et les produits laitiers. Ces sucres peuvent être composés d’une (monosaccharide) ou deux (disaccharides) molécules de « sucre ». Le glucose et le fructose (le sucre des fruits), par exemple, sont des monosaccharides. Le lactose (sucre du lait), le sucrose (sucre de table) et le maltose (sucre des graines et céréales) sont des disaccharides.

2 – Les sucres complexes regroupent les polysaccharides (l’amidon retrouvés dans les pommes de terre, les légumineuses et les céréales) et les fibres alimentaires (les légumineuses, certains légumes, les fruits et les graines en sont de bonnes sources). Les fibres sont des polysaccharides non assimilables qui sont ni digérées ni absorbées. Celles-ci présentent l’avantage de ralentir la vidange de l’estomac, donc elles ralentissent la digestion des autres glucides assimilables (sucres simples et polysaccharides) et prolongent la sensation de satiété. Certaines absorbent l’eau et ainsi facilitent l’évacuation des selles. Elles abaissent le cholestérol sanguin en s’assemblant à eux dans l’intestin. Finalement elles ne contiennent aucunes calories comme elles ne sont pas digérées (pas de rupture de liaison). Les fibres absorbant l’eau sont dites solubles (celles contenues dans l’avoine, les noix et amandes, les fruits et légumes, les haricots secs et les psylliums tandis que celles ne pouvant se mélanger à l’eau sont dites insolubles (exemple de sources : la peau des fruits, les graines de lins, le blé et le son de blé).

De l’aliment à la production d’énergie

Une fois que les aliments sont ingérés un ensemble de processus se produit afin de générer de l’énergie : c’est la digestion. Après avoir été ingérés, les aliments vont atteindre l’estomac où les grosses molécules vont commencer à être dégradées. Ce processus se poursuit dans l’intestin grêle jusqu’à l’obtention de molécules suffisamment petites pour traverser la paroi de l’intestin. C’est la transformation des macronutriments (glucides, protéines et lipides) en nutriments simples (glucose, acides aminés et acides gras) qui libère de l’énergie.

Les macronutriments sont des polymères de monosaccharides (glucose, fructose ou galactose), d’acides aminés ou d’acides gras ; le clivage des liaisons reliants ces nutriments simples libère de l’Adénosine Triphosphate (ATP) – énergie utilisable par la cellule.

Ces molécules vont ensuite traverser la paroi de l’intestin grêle, à différents endroits dépendant de la molécule en question, pour aller rejoindre la circulation sanguine. Les produits de la digestion vont donc circuler dans le sang et être utilisés par les cellules selon leurs besoins. Le glucose, les acides aminés et les acides gras consommés sont ensuite oxydés au sein de la cellule, ce qui libère de l’énergie.

L’amidon (polymère de glucose) et les sucres sont les principaux pourvoyeurs d’ATP. La digestion des glucides produit du glucose, fructose et galactose. Le fructose et galactose ne sont pas directement convertis en glucose mais s’insèrent dans différentes étapes dans la voix du métabolisme du glucose en ATP. Certaines cellules n’utilisent que le glucose comme source d’énergie tel que les cellules du cerveau, de la rétine et les globules rouges. Lorsque le glucose vient à manquer, les acides gras peuvent être un autre substrat énergétique pour tous les tissus en dehors du cerveau et des cellules du sang, d’où l’importance d’avoir un minimum de glucides dans son alimentation.

Régulation tout au long de la journée

La glycémie doit être maintenue constante tout au long de la journée (entre 0,70 et 0,90g par litre), les repas étant que des apports intermittents. On définie trois états :

• La période postprandiale : (jusqu’à 4 heures après le repas) sécrétion d’insuline ; utilisation du glucose sanguin et stockage de l’excédent sous forme de glycogène dans le foie (disponible ensuite pour toutes les cellules de l’organisme en fonction de leur besoins) ou dans les muscles pour leur « consommation personnelle « .
• La période post-absorptive : (environ 3 à 12 heures après le repas) diminution de la sécrétion d’insuline et sécrétion de glucagon ; utilisation des réserves de glycogène, lorsque celles-ci sont épuisées les triglycérides serviront de source énergétique.
• Le jeun : (à partir de 10 heures après le repas jusqu’à 2 jours sans aucun apport alimentaire) sécrétion de glucagon ; production de glucose à partir soit d’acide aminé (dégradation des protéines musculaires), d’acétyle coA (4) ou de glycérol (dérivé de matières grasses), utilisation des triglycérides conduisant à la production de corps cétoniques. Le glucose produit va servir à assurer les fonctions cérébrales, ensuite si celui-ci n’est plus disponible le cerveau utilisera les corps cétoniques.
• Le Jeun prolongé : (privation de nourriture pendant plusieurs semaines) les muscles utilisent principalement les acides gras comme fuel, la dégradation des protéines musculaires ralentit et les corps cétoniques servent exclusivement de source d’énergie pour le cerveau.

La glycémie varies entre + et – 0,3g/l en fonction des apports et des dépenses énergétiques, elle est généralement inférieur à 1,50g/l après un repas. Le stockage du glucose sous forme de glycogène permet à la glycémie de rester sous ce seuil.

L’hyperglycémie correspond à une élévation trop importante du glucose sanguin (le taux d’arrivée du glucose dans le sang est supérieur à son taux d’entrée dans les cellules-utilisation ou stockage). A jeun la glycémie ne doit pas dépasser 1,26g/l. Les symptômes observés en cas d’hyperglycémie sont une envie fréquente d’uriner, une soif intense, de la fatigue, des malaises et des nausées. Une alimentation trop riche en glucides peut être à l’ origine de l’hyperglycémie.

Au contraire, l’hypoglycémie est une glycémie trop basse (inferieur a 0,7g/l). Les personnes souffrant d’hypoglycémie voient leur fonctions cérébrales perturbées ce qui se manifeste par des changements d’humeur, des maux de tête, une vision floue, des troubles de la parole, des étourdissements, des tremblements et de la fatigue. De plus, les hypoglycémiques transpirent beaucoup et ont des fringales subites.

L’insuline et le glucagon sont deux hormones secrétées par le pancréas qui permettent la régulation de la glycémie. L’insuline a une action hypoglycémiante, c’est-à-dire qu’il « diminue » la quantité de glucose sanguin lorsque celle-ci est trop importante (supérieure à 6mmol/l soit environ 1.1g/l). Plus précisément, elle permet l’utilisation du glucose par les cellules (facilite son entrée) et évite qu’il reste trop longtemps dans le sang après un repas (stocké sous forme de glycogène dans le foie et les muscles). La sécrétion d’insuline stimule également la synthèse de lipides (sous forme de triglycérides) dans les tissus adipeux et oppose leur dégradation.

Le glucagon, quant à lui, a une action opposée à celle de l’insuline. Il est secrété lorsque la glycémie est inférieure à 4mmol/l soit environ 0.7g/l. Entre les repas (période interprandiale), le taux sanguin d’insuline diminue et celui du glucagon augmente entrainant la formation de glucose à partir du glycogène ou d’autres substrats (de glycérol, acides aminés ou lactates). Plus le glucose et les hormones responsables de sa régulation sont produites lentement plus la glycémie et par conséquent le niveau d’énergie sera stable.

L’index glycémique (IG) est une mesure de la rapidité à laquelle le glucose contenu dans un aliment (en particulier ceux contenant des glucides) est libéré dans le sang. Le plus bas est cet index le plus de temps met l’aliment à être digéré (fig. 1). L’IG est un nombre compris entre 0 et 100 ; le glucose pur qui a un IG de 100 est pris comme référence. Un IG haut est supérieur ou égale à 70 (par exemple les viennoiseries, le pain blanc ou complet, le riz blanc ou la pomme de terre cuite), un IG moyen est compris entre 55 et 70 (riz basmati, banane ou sucre) et un IG bas est inferieur à 55 (tel que les lentilles, les pâtes, les haricots secs ou le chocolat).

De façon générale, les sucres simples sont digérés plus rapidement que les sucres complexes (moins de liaison à rompre), ils élèvent donc la glycémie plus rapidement que les polysaccharides, à l’exception du fructose.

Comprendre comment un aliment affecte le glucose sanguin après son ingestion permet de contrôler l’appétit et de réguler l’apport et la disponibilité d’énergie chez le sportif et le diabétique. Plusieurs paramètres influencent la réponse glycémique (5) d’un aliment : la catégorie à laquelle appartient le sucre (simple : fructose, lactose, saccharose ; ou complexe : amidon), la nature et forme des sucres complexes, la taille des portions et du repas, la méthode de cuisson et la présence d’autres nutriments (tels que graisses et protéines) au sein de l’aliment lui-même ou du repas.

A cause de ces paramètres, l’IG peut ainsi être trompeur, comme pour le chocolat, d’où l’importance d’introduire d’autres mesures. La charge glycémique (CG) complète l’IG sachant qu’il s’agit d’un système de classification qualitative et quantitative qui prend en considération le type et la quantité de glucides dans une portion d’aliment donné.

CG = ( IG x quantité en gramme de glucides par portion ) / 100 avec CG basse = 10 ou moins, CG modérée = 11-19 et CG élevée = 20 ou plus.

L’index insulinique (II) mesure la quantité d’insuline secrétée à la suite de l’ingestion d’un aliment. Il est similaire à l’IG et la CG mais plutôt que de dépendre du taux de glucose sanguin, il est basé sur le taux sanguin d’insuline. Cet index est plus intéressant, surtout chez les diabétiques, étant donné que certains aliments déclenchent une réponse insulinique (et donc affectent la glycémie) même s’ils ne contiennent pas de glucides ou disproportionnée relatif à leur teneur en glucides.

Le cas du sportif

Les individus pratiquant une activité sportive régulière ont des besoins énergétiques supérieurs à ceux qui n’en pratiquent pas. Une activité physique légère augmente le métabolisme de base d’environ un tiers, une activité physique modérée de 2/3 et une activité physique importante va jusqu’à doubler cette valeur. Plus un individu aura une masse musculaire développée plus ses besoins en énergie seront élevés. En effet contrairement au tissu adipeux, le muscle nécessite de l’énergie pour fonctionner.

L’ordre de priorité du type de substrat utilisé lors d’un effort physique est le suivant :

• Alcool : l’alcool est une toxine. Se débarrasser le plus vite possible de cette toxine devient donc la principale priorité de l’organisme.
• Protéines : l’obtention d’ATP à partir de protéines est plus rapide que d’aller piocher dans les réserves de glycogène. Cependant, ce métabolisme n’intervient que pour des activités physiques de longues durées.
• Glucides : début de l’exercice (glucose sanguin et glycogène musculaire)
• Lipides : lorsque l’exercice se poursuit (acides gras sanguins et triglycérides musculaires). Toutefois, la capacité de l’organisme à brûler les graisses dépend de la quantité d’insuline présent dans le sang : faible, utilisation des graisses ou élevée utilisation des glucides.

En pratique cependant les glucides et les lipides sont les principaux substrats énergétiques. Si l’exercice physique est pratiqué juste après un repas, le glucose sanguin sera le premier substrat énergétique. Quand celui-ci vient à manquer l’organisme utilise ses réserves : le glycogène stocké soit dans le foie et les muscles et les lipides sous la forme de triglycérides stockés dans les tissus adipeux.

Selon le type d’activité exercée les nutriments brûlés vont varier. Différents facteurs déterminent quelle catégorie de « fuel » le muscle va utiliser durant l’exercice : l’intensité de l’activité physique, sa durée, l’entrainement de l’individu et son alimentation.

• Intensité : Durant un exercice de forte intensité, les acides gras ne peuvent pas être utilisés car leur dégradation est trop lente pour permettre aux muscles d’obtenir l’énergie qui leur est nécessaire. De plus, les acides gras fournissent moins d’ATP par litre d’oxygène consommé que le glucose.
• Durée : Plus l’activité sera de longue durée, plus la contribution des acides gras comme source d’énergie sera importante. Cependant, les acides gras ne peuvent être métabolisés que si les glucides sont disponibles. Donc, le glycogène musculaire et le glucose sanguin sont des facteurs limitant.
• Effet de l’entrainement : La durée pendant laquelle un sportif peut oxyder les acides gras pour produire de l’ATP dépend de l’intensité de l’exercice mais également de sa condition physique. L’entrainement augmente la capacité de l’individu à métaboliser les acides gras.
• L’alimentation : Si le sportif a un régime alimentaire riche en glucides le glycogène musculaire sera utilisé comme source d’ATP. Et s’il consomme beaucoup de lipides ceux-ci serviront plutôt de fuel. Mais des ressources pauvres en glycogène limitent l’endurance et la capacité du sportif à effectuer des exercices de forte intensité.

Tout cela est bien compliqué, mais en bref, si votre objectif est de perdre votre masse graisseuse, je vous recommanderais d’avoir une alimentation équilibrée, mais suffisamment riche en glucides complexes (IG bas), et d’effectuer des activités d’intensité modérée pendant une longue durée (45min a 1h00).

Dysfonctionnement : le diabète

Le diabète est causé par des anomalies de l’action insulinique sur les cellules, ce qui se traduit par un glucose sanguin élevé (hyperglycémie). Ainsi, le sucre présent dans le sang n’est pas utilisé par les cellules ce qui a pour conséquence d’augmenter la production de glucose par le foie et les muscles (à partir du glycogène), ou à partir d’autres substrats (acides gras ou acides aminés).

Les différents types de diabètes

Voici, à la suite, les différents types de diabète que l’on peut rencontrer :

• Insulinorésistance A ce stade le patient ne présente pas d’hyperglycémie, les cellules deviennent toutefois plus résistantes à l’insuline (insuline moins efficace). Cela signifie qu’une quantité plus importante d’insuline sera nécessaire pour obtenir la même réponse insulinique: que le glucose entre dans la cellule et soit utilisé par celle-ci. Le résultat est un besoin constant en glucides et une augmentation de la quantité de graisse stockée. Comme je l’ai mentionné précédemment l’utilisation des lipides comme source d’énergie est dépendant de la quantité d’insuline sanguine. A cela s’ajoute, une diminution de la capacité à stocker le glucose sous forme de glycogène dans les muscles ainsi que dans le foie. Comme cet état ne présente aucun symptôme il peut tout a fait passer inaperçu. L’hyperinsulinémie (taux élevé d’insuline dans le sang) et une obésité androïde (répartitions des graisses dans la partie supérieur du corps, principalement l’abdomen) sont deux indicateurs d’insulinorésistance. Une alimentation trop riche en graisse, un excès pondéral et une absence d’activité physique sont les principales causes d’insulinoresistance. Si l’insulinoresistance n’est pas soignée elle peut aboutir à un diabète de type II. En effet, à force de produire de l’insuline pour compenser cette résistance, le pancréas s’épuise et la glycémie s’accroît.
• Diabète de type I La destruction des cellules pancréatiques responsable de la production d’insuline est à l’ origine de ce diabète. Un manque d’insuline (hypoinsulinémie) en résulte, ce qui empêche le sucre de pénétrer dans les cellules. Le glucose, dont les cellules n’ont pas pu se servir, va être excrété dans les urines. Les symptômes de la maladie sont hyperglycémie, polyurie (besoin excessif d’uriner), déshydratation, polydipsie (soif excessive), amaigrissement, polyphagie (faim permanente). La maladie apparaît souvent avant que l’individu n’ait 30 ans. Les individus souffrant de diabète de type I sont plutôt mince, ont une soif excessive et vont au toilette très souvent. Pour compenser cette insuffisance, le patient doit s’injecter de l’insuline régulièrement, tout au long de la journée.
• Diabète de type II Ce diabète est le plus fréquent et survient dans la plupart des cas après 40 ans. Il est dû à une perte de sensibilité des cellules à l’insuline. Comme expliqué précédemment, l’individu devient tout d’abord insulinoresistance, l’hyperglycémie se développant ainsi progressivement.
• Diabète gestationnel Il est défini comme tout état d’intolérance au glucose, de gravité variable, révélé ou diagnostique durant la grossesse. Cet état est très similaire au diabète de type II. Il faut savoir que durant la grossesse le métabolisme du glucose et le control de la sécrétion d’insuline sont modifiés. En effet, pour répondre aux besoins en glucose (et énergie en général) du fœtus le corps de la femme s’adapte. D’une part, la capacité à faire des réserves facilement et rapidement est accrue, ce qui se traduit par une augmentation du nombre et de la taille des cellules du pancréas productrices d’insuline et donc une augmentation de la sécrétion d’insuline a la suite d’un repas. D’autre part, une hormone secrétée par le placenta, hormone lactogène placentaire (hPL), stimule la sécrétion d’insuline et assure un apport stable de glucose au fœtus. Ainsi pendant la grossesse, la glycémie diminue. La résistance à l’insuline observée chez les patients souffrant de diabète gestationnel est principalement due à l’action de l’hPL. Les cellules du pancréas n’arrivent plus à produire assez d’insuline pour prévenir l’hyperglycémie.

Conséquences pour la santé

La principale complication associée au diabète est d’ordre vasculaire, ce qui mène souvent à des troubles cardiovasculaires, rénaux, oculaires et nerveux. En effet, un excès permanent de glucose dans le sang va endommager les vaisseaux sanguins (processus d’accumulation identique à celui observé dans la tuyauterie de votre machine à laver avec le calcaire) ce qui va avoir pour conséquence de bloquer le flux sanguin. Un taux élevé de glucose dans le sang peut également dégrader les tissus nerveux. Plus concrètement, les patients souffrant de diabète peuvent avoir :

• Des engourdissements ou perte de sensibilité aux extrémités (dans le pire des cas cela conduit à l’amputation du membre -artérite),
• Des lésions des vaisseaux fournissant le sang à la rétine (perte de la vue – rétinopathie),
• Un taux de gras sanguin trop important notamment de cholestérol (maladies cardiovasculaires) ou
• Une accumulation de toxines et autres éléments indésirables due à une défaillance rénale (nécessité d’effectuer des dialyses pour nettoyer le sang).

Concernant le diabète de type I, les patients peuvent, dans le pire des cas, faire ce qu’on appelle un coma diabétique. L’organisme ne pouvant utiliser le glucose comme substrat énergétique, les graisses vont remplir ce rôle. La production d’énergie à partir des lipides génère des corps cétoniques qui en grande quantité entrainent un déséquilibre acide-base et une déshydratation pouvant mener au coma acidocétonique.

Traitement en adaptant son alimentation et mode de vie

L’organisme du diabétique ne sait pas faire face aux apports brutaux de glucose. Il est important que les personnes souffrant de cette maladie ne compense pas cette difficile régulation par une consommation excessive en aliments gras. Avoir une alimentation équilibrée, riche en céréales complètes, fruits et légumes est la clé, surtout chez les personnes en surpoids avec un diabète de type II. Ces derniers doivent envisager un programme de perte de poids.

Le régime recommandé en termes de pourcentage par macronutriment est similaire à celui la population générale à l’exception de la répartition des glucides:

• Glucides 50 à 55%, dont 60 à 65% de glucides complexes et 40 à 35% de sucres simples et limiter les produits sucrés à 5%
• Protéines 12 à 15%
• Lipides 30 à 35%

Ceux-ci sont des pourcentages de l’apport énergétique total (AET) qui correspond à environ 2200 kcal pour une femme âgée entre 20 et 40 ans et 2700 kcal pour un homme.

Les aliments à IG et CG bas sont à privilégier (haricots secs, lentilles, pâtes complètes, pain au son ou seigle complet, quinoa, légumes verts, pommes, abricots, pamplemousse, prunes et pêches) puisque ces aliments permettent à l’organisme de contrôler de manière plus efficace le glucose sanguin. Chez les personnes souffrant de diabète de type I ces aliments réduiront les épisodes hypoglycémiques. Des études ont également démontrées qu’une alimentation riche en fibre diminuerait les risques de développer un diabète de type II.

Le chrome améliore les effets de l’insuline sur les cellules cibles et ainsi renforce l’assimilation du glucose. Il a été établi que les diabétiques de type II avaient un taux sanguin en chrome inferieur aux individus ne présentant pas la maladie. Plusieurs études ont révélé qu’une prise de complément en chrome augmentait l’action de l’insuline et permettait de lutter contre l’insulinoresistance, en particulier chez les individus en surpoids. Toutefois les résultats sont mitigés et les risques d’avoir des épisodes d’hypoglycémie existent.

La recherche a également prouvé qu’avoir une activité physique régulière permettait de réguler la glycémie. Pratiquer une activité physique doit faire partie intégrante du programme de traitement des personnes diabétiques. En effet, l’exercice permet d’améliorer la sensibilité à l’insuline, réduit les risques de maladies cardiovasculaires, contrôle le poids corporel et améliore le mental. Attention néanmoins à suivre les conseils donnés par votre médecin ou diététicien(ne) qui adaptera le programme en fonction du type de diabète, de vos intérêts, votre âge, votre état de santé et vos aptitudes. Chez les diabétiques de type I, le taux d’insuline sanguin pendant et après l’exercice devra être contrôlé, attention donc à l’hypoglycémie.