Les glucides et les fibres

Les glucides (sucres et amidon) sont la source d’énergie principale de l’organisme. L’apport recommandé est d’environ la moitié de l’apport énergétique (40 à 60 %). On les trouve principalement dans les céréales, tubercules, légumineuses et dans les fruits.

Il est recommandé de ne pas consommer trop d’aliments à index glycémique élevé, c’est-à-dire dont les glucides passent rapidement dans le sang, ce qui augmente à la longue le risque de diabète de type 2. Ces aliments sont notamment :

  • Les produits sucrés : confiseries, sucreries, gâteaux sucrés

  • Les céréales raffinées, surtout la farine blanche et ses dérivés, ainsi que la majorité des céréales pour petit-déjeuner.

Mieux vaut choisir des aliments à index glycémique bas ou modéré comme les légumineuses, le blé dur (pâtes, boulghour, semoule), le riz long (basmati), le riz complet, l’avoine, l’orge, le pain complet et les fruits. Le mode de préparation peut influer sur l’index glycémique : par exemple la cuisson à l’huile ou la présence d’aliments fibreux (comme les légumes) diminuent cet index.

Les fibres sont des glucides que nous ne digérons pas, mais qui facilitent notre digestion et dont certaines nourrissent notre microbiote intestinal (les micro-organismes peuplant notre intestin), ce qui est bon pour la santé. On en trouve dans les céréales complètes ou semi-complètes, les légumineuses, les fruits et les légumes. Les végétaliens n’ont pas de difficulté à atteindre les apports recommandés.

 

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1. Qu’est-ce qu’un glucide ?

Comme les lipides et les protéines, les glucides sont des macronutriments ayant de nombreuses fonctions chez les êtres vivants. On utilise différents noms pour les désigner : glucides, hydrates de carbone, saccharides, oses, sucres…

Comme le terme hydrate de carbone l’indique, les glucides sont composés de carbone, d’oxygène et d’hydrogène, avec la même proportion d’hydrogène et d’oxygène que dans l’eau (sauf cas particuliers). Leur formule générique est la suivante :

Cm (H2O)n

Les glucides sont composés de briques élémentaires, les oses (ou monosaccharides ou sucres simples), qui peuvent s’assembler pour former des chaînes appelées oligosides (ou oligosaccharides) lorsque la chaîne comprend moins de 10 oses et polyosides (ou polysaccharides ou sucres complexes) lorsqu’elle comprend plus de 10 oses.

Les oses les plus courants dans l’alimentation sont le glucose, le fructose et le galactose. Les disaccharides (deux oses) les plus courants dans l’alimentation sont le saccharose (glucose-fructose), le maltose (glucose-glucose), le tréhalose (glucose-glucose), l’inulobiose (fructose-fructose), le lactose (glucose-galactose). Les polyosides les plus courants dans l’alimentation sont les amidons. Monosaccharides et disaccharides ont un goût sucré, c’est eux (normalement) qu’on appelle « sucre ». Le sucre en poudre est du saccharose.

Les liaisons covalentes entre les oses peuvent prendre deux conformations (deux angles différents), ce qui explique que nous digérions certains glucides (comme l’amidon) et pas d’autres (comme la cellulose).

2. Biochimie des oses

Les oses sont les plus simples des glucides. Ce sont des molécules relativement simples dont la chaîne principale compte de 3 à 9 carbones, et qui peuvent être soit libres (tel le glucose), soit liés entre eux, à des protéines ou à des lipides pour former des molécules plus complexes.

Les oses sont fabriqués par les plantes et certaines bactéries grâce à la photosynthèse, au cours de laquelle le CO2 et l’eau donnent des hydrates de carbone (d’où le terme) et du dioxygène. À partir de ces oses de base, les êtres vivants peuvent fabriquer des oses dérivés.

Formule chimique du glucose et du fructose

En projection de Fisher, certains carbones ne sont pas représentés par souci de lisibilité (ils se situent aux intersections). En formule topologique, ni les carbones, ni les hydrogènes liés à des carbones, ni les liaisons carbone-hydrogène ne sont représentées [1].

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Dans l’eau, les oses prennent une forme cyclique (comme dans la représentation topologique ci-dessus).

Les êtres vivants peuvent ensuite assembler, avec les oses, des polyosides ou polysaccharides. La formation d’une liaison entre deux oses produit une molécule d’eau (l’un des oses perd un groupe alcool -OH, l’autre un hydrogène -H). Inversement, la décomposition des polysaccharides, appelée hydrolyse, nécessite une molécule d’eau par liaison à briser.

On classe les oses selon plusieurs critères. Ceux qui ont une pertinence nutritionnelle sont : le groupe fonctionnel, le nombre de carbones, la chiralité. Ils sont détaillés ci-dessous.

Le groupe fonctionnel. Un groupe fonctionnel est un groupe d’atomes ayant des propriétés chimiques semblables dans toutes les molécules dans lesquels on le trouve.

Les oses possèdent un groupe carbonyle (C=O) qui peut être de deux types :

– un aldéhyde : en plus de sa double liaison avec l’oxygène, le carbone est lié à un autre carbone et à un hydrogène. On parle alors d’aldose. Le glucose et le galactose sont des aldoses ;

– un cétone : le carbone est lié à deux autres carbones. On parle alors de cétose. Le fructose est un cétose.

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Le nombre de carbones. Les trioses contiennent 3 carbones, les tétroses 4 carbones, les pentoses 5 carbones, etc. Les trois principaux oses de l’alimentation (glucose, fructose, galactose) sont des hexoses (6 carbones).

La chiralité. Comme les acides aminés, les oses sont des molécules chirales, c’est-à-dire qu’il en existe deux formes miroirs appelées énantiomères (L ou D). Les oses naturels sont de la série D. Les oses de la série L n’ont pas d’activité biologique.

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Oses dérivés. Les osamines ont un groupe amine -NH2 (basique) à la place d’un des groupes alcool -OH. Exemple : la glucosamine (version aminée du glucose), la galactosamine (version aminée du galactose). Les acides uroniques ont un atome d’oxygène sur le dernier carbone, ce qui forme un groupe carboxylique -COOH (acide). Exemple : l’acide glucuronique (version uronique du glucose), l’acide galacturonique (version uronique du galactose).

3. Rôle biologique

Ils jouent de nombreux rôles :

  • de source d’énergie, sous forme de glucose essentiellement ;

  • de stockage de l’énergie (sous forme de glycogène chez les animaux, d’amidon ou d’inuline chez les plantes) ;

  • structurel. Par exemple : la cellulose, l’hémicellulose et la pectine chez les plantes ; l’acide hyaluronique chez les animaux ; la chitine chez les arthropodes ; ou encore, assemblés à des protéines, les glycoprotéines structurelles (comme le collagène ou le glycocalyx)…

  • hormonal : certaines hormones sont des glycoprotéines, comme l’EPO, le FSH, la TSH…

  • immunitaire : les anticorps, les mucilages (dont les mucines qui protègent la peau et le tube digestif) et certaines cytokines sont des glycoprotéines ;

  • de cofacteur (le cofacteur est la partie non protéique de certaines enzymes) ;

  • génétique. Les éléments de base (les nucléotides) de l’ARN (acide ribonucléique) contiennent un pentose appelé ribose, ceux de l’ADN (acide désoxyribonucléique) contiennent un pentose appelé désoxyribose ;

  • métabolique. Les nucléotides, en plus de leur rôle génétique, interviennent dans de nombreuses voies métaboliques, de même que les osamines.

4. Besoins en glucides assimilables

Les glucides ne sont pas stricto sensu des nutriments essentiels car on peut les synthétiser, par un processus appelé néoglucogénèse, à partir de composés non glucidiques (acides aminés, glycérol, acides lactique et pyruvique). En outre, la grande majorité des cellules peuvent utiliser les acides gras comme source d’énergie. Simplement, il est plus sain (du fait de leurs propriétés exposées plus bas, et car ils permettent d’éviter les abus de protéines et de lipides), plus économique et plus goûteux d’en consommer. Dans une alimentation équilibrée typique, ils représentent environ la moitié de l’apport énergétique total (avec des variations selon l’âge, les préférences gustatives, l’activité physique, l’état de santé…).

5. Les fibres (glucides indigestibles)

Les fibres alimentaires sont tous les glucides que nous ne pouvons pas digérer dans l’intestin grêle, ainsi que la lignine (qui n’est pas un glucide).

Nous ne pouvons pas digérer ces glucides en raison de leur forme géométrique ou de la conformation des liaisons covalentes qui unissent les oses entre eux, la liaison β-glucosidique. Seuls les micro-organismes possèdent les enzymes capables de rompre cette liaison [2]. C’est donc grâce à leur microbiote que certains animaux (les ruminants et les termites, notamment) peuvent digérer la cellulose et les autres fibres.

Le terme « fibre » peut prêter à confusion car seules certaines fibres alimentaires peuvent former des fibres végétales [3].

 

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5.1. Les types de fibres

On distingue classiquement les fibres selon qu’elles sont solubles ou non dans l’eau.

5.1.1. Les fibres insolubles

Ces fibres forment la structure des plantes, des champignons et des arthropodes.

  • La cellulose est constituée d’une chaîne non ramifiée de plusieurs milliers de glucoses (7000 à 15000 glucoses le plus souvent). Les molécules de cellulose s’organisent de manière cristalline (leur agencement est régulier) et compacte, ce qui confère à la cellulose une grande solidité. Elle est le constituant principal du bois (40-50 %) ou du coton (+ de 90 %) ;

  • L’hémicellulose est constituée de différents oses et forme des chaînes plus petites (500 à 3000 oses) et ramifiées ;

  • La lignine n’est pas composée d’oses mais de monolignols. C’est une substance très dure qui confère de la rigidité aux plantes qui en fabriquent (on la trouve en abondance dans le bois, en moindre quantité dans les tiges et en quantité encore plus faible dans les feuilles). Elle est également imperméable et résistante à la décomposition ;

  • La chitine est une fibre que l’on trouve dans les champignons et la carapace des arthropodes ;

  • L’amidon résistant est l’amidon non digéré dans l’intestin grêle, soit du fait de sa forme géométrique, soit parce qu’il est inaccessible à l’amylase (car au milieu d’un solide non digéré, comme une graine entière).

 

Les fibres insolubles sont très faiblement dégradées par notre microbiote et se retrouvent presque intactes dans les selles. Elles ont surtout un rôle mécanique : elles réduisent l’index glycémique des aliments, facilitent les mouvements de l’intestin et donnent du volume aux selles, ce qui prévient la constipation et les hémorroïdes (Alonso-Coello et al., 2006).

5.1.2. Les fibres solubles

Les fibres solubles sont généralement des molécules beaucoup plus courtes que les fibres insolubles. Il en existe diverses sortes :

  • Le raffinose (galactose-glucose-fructose), un trisaccharide présent notamment dans les légumineuses et de nombreux légumes ;

  • L’inuline, une molécule semblable à l’amidon, mais composée de fructoses plutôt que de glucoses. Certaines plantes (comme le topinambour) s’en servent pour stocker l’énergie ;

  • Les gluco-oligosaccharides (ou β-glucans), de courtes chaînes de glucoses ;

  • Les fructo-oligosaccharides (ou β-fructans), de courtes chaînes de fructoses. On les trouve dans les fruits et les légumes ;

  • Les galacto-oligosaccharides, de courtes chaînes de galactoses. On les trouve principalement dans les légumineuses et le lait maternel humain ;

  • Les manno-oligosaccharides, de courtes chaînes de mannoses. On les trouve dans les levures ;

  • Les pectines, des polysaccharides composés de différents oses. On les trouve principalement dans les fruits ;

  • Les dextrines non digérées. Ce sont des gluco-oligosaccharides, grosso modo de petits fragments d’amidon ayant quitté l’intestin grêle sans avoir été complètement digérés ;

  • Les gommes naturelles, comme l’agar-agar, le carraghénane (deux galacto-polysaccharides), la gomme arabique, la gomme de guar… Ces fibres ont la propriété d’augmenter la viscosité des liquides même en faible quantité. C’est pourquoi on les utilise comme gélifiants.

 

Les fibres solubles forment un mucus dans l’eau, qui ralentit la vidange gastrique et l’assimilation des sucres (FNB, 2005, p. 348). Comme les fibres insolubles, les fibres solubles ne sont pas digérées dans l’intestin grêle. Par contre, la plupart sont dégradées (partiellement ou complètement) dans le colon par notre microbiote, qui s’en nourrit par fermentation. Une alimentation riche en fibres solubles contribue donc à la bonne santé de notre microbiote intestinal. Pour cette raison, on les appelle parfois les prébiotiques (à ne pas confondre avec les probiotiques des aliments fermentés, qui contribuent à la santé du microbiote en apportant de nouvelles bactéries).

À partir des fibres solubles, nos bactéries intestinales fabriquent des acides gras à courte chaîne, que la paroi de notre colon absorbe en partie (voir Wong et al., 2006). Les fibres solubles apportent donc indirectement un peu d’énergie, entre 1,5 et 2,5 Kcal /g selon les estimations (FNB, 2005, p. 349).

5.2. Effet des fibres sur la santé

Les fibres ont de nombreux effets bénéfiques. Elles réduisent le risque de constipation et d’hémorroïdes, de maladies cardiovasculaires, de cancer colo-rectal, d’infection, d’obésité et de diabète (Aune et al., 2011). Des travaux récents montrent que la consommation de fibres est associée à une réduction de la mortalité totale (Park et al., 2011).

Les fibres exercent leur effet bénéfique en réduisant l’index glycémique des aliments, en améliorant le transit et la digestion, et en nourrissant notre microbiote intestinal, que l’on peut considérer comme un organe immunitaire et digestif à part entière.

L’acquisition des microbes à la base de notre futur microbiote a lieu lors de l’accouchement [4]. Le microbiote protège l’intestin contre les agents pathogènes et les substances cancérigènes, régule la croissance des cellules et des vaisseaux sanguins de l’intestin, éduque le système immunitaire (pour qu’il fasse la différence entre les microbes pathogènes et symbiotiques), facilite la digestion et l’assimilation des sels minéraux, synthétise des vitamines, des acides gras et de nombreuses autres substances bénéfiques…

Une mauvaise santé du microbiote intestinal est associée à de nombreuses maladies (maladies inflammatoires, allergies, cancers, obésité, diabète, troubles neurologiques…).

5.3. Apports conseillés

Les apports conseillés en fibres sont de 25 g/j minimum, de préférence 30 g ou plus. L’étude NutriNet-Santé révèle que les français consomment en moyenne 18,8 g de fibres par jour, ce qui est insuffisant [5]. Les végétaliens ont un apport en fibres supérieur de 50 % à celui des omnivores (28 g contre 19 g dans l’étude EPIC, 46 g contre 30 g dans l’étude AHS-2). Il ne leur est donc pas difficile d’atteindre les apports recommandés.

5.4. Teneur en fibres de quelques aliments

Extrait et adapté du dossier de presse de l’étude NutriNet-Santé, novembre 2013 :

Aliments

En grammes / 100 g

Biscotte complète ou riche en fibres

9,2

Pain de seigle

5,9

Pain complet ou aux céréales

5,6 – 5,3

Pain de mie aux céréales

3,9

Pain d’épautre

4,3

Pain de mie aux céréales

3,9

Pain de campagne ou bis

3,4

 

Pâtes complètes

3,7

Pâtes semi-complètes

2,7

Pâtes blanches

1,6

 

Riz complet

2,2

Riz sauvage

1,8

Riz semi-complet

1,3

Riz blanc

0,4

 

Pois cassés

10,6

Haricots rouges

7,8

Flageolets

7,2

Haricots blancs, coco, mogettes

6,3

Lentilles

5

Pois chiches

4,8

Fèves

4,5

Tofu

1,1

 

 

Noix de coco fraîche

9,5

Framboise

6,1

Coing

3,2

Poire

3

Kiwi

2,4

Mirabelle

2,3

Abricot

2

Fraise

2

Pêche

2

Pomme

2

 

Avocat

5,6

Petits pois

5,5

Artichaut

5,4

Haricot vert

4,1

Endive cuite

3

Épinard

3

Tomate cuite

2,8

Aubergine

2,5

Poireau

2,4

6. Index glycémique

6.1. Définition

L’index glycémique (IG) représente la propension des glucides d’un aliment à faire monter le taux de glucose dans le sang.

L’IG est calculé en comparant la vitesse d’assimilation des glucides de plusieurs aliments, dont les quantités sont choisies de façon à ce qu’ils contiennent tous la même quantité de glucides. On observe la variation du taux de glucose dans le sang sur une période de deux heures, et cela donne la courbe représentée ci-dessous. En France on utilise souvent comme référence le glucose pur (dont l’IG est fixé par convention à 100). Par exemple un aliment dont l’IG est de 50 a ses glucides absorbés deux fois moins vite que le glucose pur.

Courbe illustrant l'index glycémique

Plus la surface S est grande, plus l’aliment ingéré a un IG élevé.

 

L’IG ne prend pas en compte la richesse des aliments en glucides. Ainsi un aliment peut-il avoir un IG élevé (ses glucides sont rapidement digérés) mais contenir si peu de glucides qu’une portion normale n’a que peu d’effet sur la glycémie (c’est le cas de la pastèque, par exemple). La charge glycémique (CG) mesure la propension d’une portion de 100 g d’un aliment à faire monter le taux de glucose dans le sang [6].

6.2. Déterminants

L’index glycémique dépend de nombreux facteurs :

  • Le type de glucides. Selon la taille et la forme des molécules, et le type d’oses les constituant, la digestion des glucides est plus ou moins rapide. Par exemple, il existe deux sortes d’amidons. L’amylose, qui n’est pas ramifiée et n’est pas soluble dans l’eau, forme des structure compactes cristallines. Elle est digérée lentement. L’amylopectine, qui est ramifiée et soluble dans l’eau, est digérée rapidement. Cela explique pourquoi le blé dur, nettement plus riche en amylose que le blé tendre, a un IG nettement plus bas que le blé tendre.

  • La consistance des aliments. Une même céréale, par exemple, a un IG plus bas sous forme de grains ou de semoule que sous forme de farine ou soufflée. Un fruits a un IG plus bas qu’un jus de fruit.

  • Les fibres. Les fibres diminuent l’IG des aliments, c’est pourquoi les céréales complètes ont un IG plus bas que leurs équivalents raffinés.

  • Les lipides et les aliments acides (comme le vinaigre ou certains fruits) diminuent l’IG des aliments en ralentissant la vidange gastrique.

  • La cuisson. Plus un aliment est cuit, plus son IG est augmenté. Par exemple, les pâtes al dente ont un IG plus bas que les pâtes très cuites.

6.3. L’index glycémique et la santé

Les liens entre l’index glycémique et la santé sont plutôt bien établis (Barclay et al., 2008). Une alimentation ayant un IG bas réduit le risque de diabète, de maladies cardiovasculaires, de calculs rénaux, de certains cancers, et réduit globalement le risque de maladie.

Il existe plusieurs explications à la corrélation entre l’index glycémique et les maladies. Tout d’abord une alimentation à IG élevé (riche en céréales raffinées et en sucres ajoutés) est généralement moins équilibrée qu’une alimentation à IG bas (riche en légumineuses et céréales complètes).

Ensuite, une alimentation à IG élevé provoque une forte sécrétion d’insuline, et, à la longue, les cellules s’accoutument à l’insuline, un phénomène appelé insulino-résistance. Quand la production maximale du pancréas ne suffit plus à normaliser la glycémie, apparaît le diabète de type 2.

Enfin, l’élévation répétée du taux de sucre dans le sang provoque dans le corps des réactions de glycation. La glycation est la liaison accidentelle entre un ose et une molécule organique (comme un acide aminé). Alors que la glycosylation (réalisée par des enzymes) produit des glycoprotéines et des glycolipides fonctionnels, la glycation produit des composés indésirables qui endommagent les cellules et tendent à accélérer le vieillissement.

L’alimentation des végétaliens a généralement un IG plus bas que la moyenne occidentale. Ceci est vraisemblablement dû à leur consommation plus élevée de fibres et de légumineuses.

6.4. Index glycémique des aliments

Ont un IG bas (moins de 55) les légumineuses, les oléagineux, les légumes, de nombreux fruits, le blé dur (donc toutes les pâtes alimentaires y compris blanches, la semoule et le boulghour), l’orge, l’avoine, les patates douces (cuites à l’eau moins de 30 min).

Ont un IG moyen (55-70) certains fruits (banane, abricot, ananas, melon), certains riz (complet, rouge, basmati), le pain complet, le maïs, le chocolat, la confiture, les pommes de terre entières modérément cuites.

Ont un IG élevé (70 et +) les sucreries, confiseries, les céréales pour petit-déjeuner, les pommes de terre très cuites ou en purée, certains riz (blanc ordinaire, glutineux, à cuisson rapide, en farine), les produits à base de blé tendre raffiné : pain blanc, pain de mie (y compris complet), gâteaux, gaufres…

Le chiffre précis n’est pas très important car il varie d’une source à l’autre et selon la façon dont l’aliment a été cuisiné [7].

Pierre Sigler

Références

Notes

  1. Les liaisons sur le même plan que l’écran sont en trait simple, celle qui vont vers le lecteur sont en gras, celles qui s’en éloignent sont en pointillés. Quand elle peut aller dans les deux sens (qu’il existe donc deux isomères), la liaison est représentée par les vaguelettes. Cela rend les formules beaucoup plus lisibles (une fois qu’on a l’habitude).

  2. Exception faite de la lactase qui permet aux bébés et à certains adultes de digérer le lactose, qui comporte une liaison β.

  3. Essentiellement la cellulose, l’hémicellulose, la lignine et les pectines.

  4. Normalement, le bébé avale un peu de microbiote vaginal. En cas de césarienne, le bébé avale un peu de microbiote de la peau.

  5. Seuls 10 % des hommes et 4 % des femmes atteignent la quantité optimale de 30 g/j.

  6. D’où CG = IG × teneur en glucides assimilables. Pour la pastèque (6 g de sucre pour 100 g), ce sera 72 × 0,06 = 4,3 (contre 50 pour la baguette).

  7. Nous nous sommes basés sur ce tableau et celui-là.