Les macronutriments participent au bon fonctionnement de l’organisme et se répartissent en trois catégories : les glucides, les lipides et les protéines. Ils fournissent de l’énergie et jouent un rôle majeur dans la construction musculaire, entre autres fonctions vitales. 

La description des macronutriments

D’emblée, il est essentiel de faire la différence entre les micronutriments et les macronutriments. Les premiers sont minoritaires dans le corps et sont constitués de minéraux, de vitamines et d’oligoéléments. Ils contribuent à la respiration. Les seconds sont majoritaires dans l’organisme, essentiellement apportés par les fruits et les légumes. Chaque catégorie de macronutriment assure une fonction spécifique. Les glucides fournissent de l’énergie, les lipides participent à la régulation hormonale et les protéines interviennent dans le maintien de l’équilibre acido-basique.

La description des glucides

Les glucides se présentent sous forme de sucres et d’amidon, dont le riz, les céréales et les pommes de terre sont les principales sources. Ils sont catégorisés en deux types en fonction des unités de sucre qu’ils contiennent. Une unité de sucres est appelée monosaccharide ou ose. Deux unités de sucres correspondent à des disaccharides. Au-delà de deux unités, on parle de polysaccharides. Ces molécules renferment du carbone, de l’oxygène et de l’hydrogène.

La description des lipides

Les lipides sont des graisses, dont la principale caractéristique reste l’insolubilité dans l’eau. Les catégories sont les corps gras simples et les corps gras complexes. Le premier groupe comprend les acides gras comme le triglycéride. Le second groupe rassemble les acides gras ayant des molécules supplémentaires tels que le phosphoglycéride. La longueur de la chaîne de carbone définit une autre catégorisation de lipides, à l’instar des acides gras insaturés. 

La description des protéines

Les protéines sont des acides aminés divisés en deux catégories, en l’occurrence les indispensables et les non-indispensables. Le caractère indispensable ou non de ces éléments constitutifs dépend de l’être vivant. En effet, certaines molécules sont essentielles pour un organisme, mais ne le sont pas nécessairement pour un autre. Les acides aminés indispensables sont fournis par la nourriture. Les non-indispensables sont fabriqués par le corps.

Les macronutriments dans l’Histoire

La découverte des macronutriments est intrinsèque à l’histoire de la nutrition humaine. Les scientifiques s’y sont intéressés vers la fin du XVIII^e siècle. Les principales recherches portant sur ces éléments de l’alimentation sont celles des chimistes William Prout et Justus von Liebig. 

La classification des groupes de biomolécules par William Prout

William Prout, médecin britannique, a travaillé sur la classification des biomolécules en 1827. Il a posé les fondements de l’alimentation en identifiant la catégorie des glucides, des lipides et des protéines. Les expériences ont également permis de mettre en relation les aliments et leur apport énergétique. Ses études se sont élargies aux capacités et aux activités physiques, ayant suscité l’intérêt des physiologistes tels que le français Étienne-Jules Marey et le prussien Hermann von Helmholtz. Avec d’autres ingénieurs américains comme Frank Bunker Gilbreth et Frederick Taylor, ces scientifiques ont élaboré la science du travail en étudiant les liens possibles entre l’alimentation et les performances professionnelles. Ces recherches sont contextualisées par la révolution industrielle. 

L’identification de la composition des biomolécules par Justus von Liebig

Le travail de Justus von Liebig en 1840 a permis d’identifier la composition chimique des macronutriments. Ce chimiste allemand a ainsi découvert que les glucides sont formés par des sucres, les lipides contiennent des acides gras et les protéines sont constituées d’acides aminés. Il développe les protéines musculaires dans son ouvrage intitulé Chimie organique appliquée à la physiologie animale et à la pathologie sur la nutrition animale. Bien que les allégations du scientifique sur ce sujet se soient avérées erronées, elles n’ont pas été contestées pour autant. La notoriété du chimiste y a été pour beaucoup.

Catégories de glucides 

Ces molécules existent en deux catégories principales, à savoir les oses et les osides. La saveur sucrée est octroyée par les monosaccharides et les disaccharides. Il s’agit du fructose, du glucose, du galactose, du saccharose et du lactose. De leur côté, les polysaccharides n’ont pas de saveur caractéristique. L’amidon en est le plus proche exemple, car il est insipide.

La fonction des glucides peut être cétone ou aldéhyde, agissant sur le premier ou le deuxième carbone. Par exemple, les aldoses montrent une fonction aldéhyde sur le premier carbone, tandis que les cétoses interviennent sur le deuxième, avec une fonction cétone. Ces deux types de molécules appartiennent à la catégorie des sucres simples ou des oses.

Les sucres complexes ou les osides révèlent une liaison osidique et se caractérisent par leur nature hydrolysable. Les osides regroupent les holosides qui sont répartis en oligosides, en polyosides, en homopolyosides et en hétéropolyosides. Ils renferment aussi des hétérosides, eux-mêmes constitués d’O-hétérosides sous la formule -OH, de N-hétérosides ou -N= ainsi que de S-hétérosides ou -SH. Ces trois groupes ont des fonctions différentes, mais ont en commun l’aglycone comme participant à la liaison osidique. Les -OH ont une fonction alcool, les -N= une fonction amine et les -SH une fonction thiol. 

Propriétés chimiques des glucides 

Les glucides ont des propriétés réductrices par leur fonction aldéhyde. Ils montrent des propriétés de réduction des ions métalliques, des composés organiques ainsi qu’une oxydation par voie enzymatique. En outre, l’hydrolyse de la liaison osidique se décline en hydrolyse chimique et en hydrolyse enzymatique.

Les oses simples 

Les oses simples ont un groupe carbonyle pouvant être cétonique pour les cétoses et aldéhydique pour les aldoses. Pour les premiers, on cite l’exemple du fructose et sa fonction carbonyle en milieu de chaîne ; ainsi que le glucose et sa fonction carbonyle en bout de chaîne. Le nombre de carbones détermine le type d’oses, comme :

• les trioses (3 carbones) ;
• les tétroses (4 carbones) ;
• les pentoses (5 carbones) ;
• les hexoses (6 carbones) ;
• les heptoses (7 carbones) ;
• les octoses (8 carbones).

Le carbone asymétrique présent dans les oses leur confère un pouvoir rotatoire.

Les osides 

Les osides ou glucides complexes sont des polymères hydrolysables. Parmi les non-réducteurs figurent le saccharose et le tréhalose. Les réducteurs se présentent sous forme de lactose, de maltose, de cellobiose et d’isomaltose. Les triholosides sont présents dans les aliments sous différentes formes, comme la raffinose dans la betterave et la gentianose dans la gentiane. Les féculents contiennent beaucoup d’amidon qui est un polymère de glucose hydrolysable. Le glycogène présente la même structure que l’amidon, mais diffère de celui-ci par sa solubilité dans l’eau froide. La cellulose montre des propriétés mécaniques par sa structure et se retrouve surtout dans les plantes. L’organisme humain ne fabrique pas de cellulose et son apport par la nutrition améliore le bon fonctionnement des intestins, en plus de limiter l’apparition de certains cancers. Il existe également d’autres molécules importantes, à l’instar de l’agar-agar retrouvé dans les algues, les dextranes produits par des bactéries et l’acide hyaluronique.

Les hétérosides

Les hétérosides se déclinent notamment en nucléotides et en ONPG ou orthonitrophényl-β-galactoside. Ces molécules complexes sont respectivement des N-hétérosides et des O-hétérosides. 

Les lipides

Le terme lipide provient du mot grec lipos qui signifie « graisse » en français. Les lipides sont répartis en plusieurs classes, dont les triglycérides, les phospholipides, les sphingolipides et les esters de cholestérol. Ces acides gras ont des structures variables, dont les plus connues sont les saturés, les mono-insaturés et les poly-insaturés. Le nombre de doubles liaisons carbone-carbone détermine cette classification. La chaîne carbonée des acides gras se compose de 4 à 24 carbones. Par ailleurs, leur valeur énergétique s’annonce relativement élevée.

Les AGS ou acides gras saturés (H5)

Principalement ingérés par la nutrition, les AGS font partie des non-indispensables. Ils sont également synthétisés au niveau du tissu adipeux, du foie et du cerveau. Ces formes d’acides gras ont des fonctions variables selon leur classification par longueur de chaîne carbonée. Les produits laitiers fournissent des acides gras saturés à chaîne courte. Ils contribuent dans la protection contre le cancer du côlon, entre autres. Les acides gras saturés à chaîne moyenne servent principalement dans la nutrition clinique en fournissant de l’énergie rapide. En outre, les acides gras saturés à longue chaîne assurent des fonctions importantes dans la différenciation cellulaire et la croissance. Les AGS à longue chaîne se présentent sous forme de palmitique, de laurique et de myristique, dont il ne faut pas dépasser 8 % des apports recommandés. Il existe aussi des AGS à très longue chaîne qui participent à la formation des membranes nerveuses. 

Les AGMI ou acides gras mono-insaturés (H5)

Les acides gras mono-insaturés sont principalement constitués d’acide oléique. Ils sont présents dans les végétaux et les animaux, dont l’apport se fait de deux façons. D’une part, ils sont fournis par les aliments, donc de source exogène. D’autre part, ils sont produits par synthèse ou de source endogène. Les AGMI sont impliqués dans la formation des membranes cellulaires et des structures cérébrales. Indispensables au métabolisme, ils participent à la production de certaines hormones et à la modulation des activités enzymatiques. L’oméga-9 figure parmi les acides gras mono-insaturés. Il protège le système cardiovasculaire.

Les AGPI ou acides gras poly-insaturés (H5)

Les plus connus des acides gras poly-insaturés sont l’oméga-3 et l’oméga-6. Ils jouent un leur rôle majeur dans les fonctions physiologiques. Les familles d’AGPI sont produites à partir d’acide linoléique et d’acide alpha-linolénique, qui sont importants dans la croissance normale des cellules. Par ailleurs, ces molécules sont non synthétisables dans l’organisme. En ce sens, elles sont de source exogène, c’est-à-dire fournies par l’alimentation. Les acides gras poly-insaturés se retrouvent dans les graisses d’origine animale et végétale. Ils sont présents dans la viande, les produits laitiers et les œufs. D’origine végétale, les graisses sont dans l’huile extraite des graines de tournesol ou de colza. Elles sont aussi concentrées dans les fruits oléagineux comme l’amande, la noix et l’arachide. Un excès de consommation de graisses n’est pas conseillé, quelle que soit son origine. 

La famille des oméga-3 (DHA et DHA/EPA) aide à maintenir une bonne fonction cérébrale et une bonne vision, en plus de réguler le taux de triglycérides. Ces AGPI maintiennent également une fonction cardiaque optimale et régulent la pression artérielle. Ils sont impliqués dans le bon fonctionnement cardiovasculaire en maintenant l’équilibre du taux de triglycérides dans le sang. L’acide linoléique, appartenant à la famille des oméga-6, contribue au maintien de l’équilibre du taux de cholestérol dans le sang. 

Les protéines

Le mot « protéine » est construit avec le terme grec prôtos qui veut dire « premier » ou « essentiel ». Cette étymologie renvoie au rôle essentiel de cette molécule dans le corps. En effet, environ 60 % du poids sec des cellules est constitué de protéines. Ces macromolécules sont indispensables à l’organisme. Leur structure primaire est une succession linéaire de 20 acides aminés. Les chaînes peptidiques se replient et forment ensuite des structures secondaires, à savoir les hélices et les feuillets bêta. Lorsque les liaisons de fortes énergies interviennent au niveau des structures secondaires, une structure tertiaire apparaît. Enfin, la structure quaternaire provient de l’arrangement des protéines polypeptidiques. 

Ces macromolécules sont solubles dans l’eau sous certaines conditions, notamment en fonction de la force ionique, du pH et de la nature du solvant. Elles montrent également des propriétés optiques, c’est-à-dire des capacités à absorber et à refléter la lumière. En outre, les protéines ont des propriétés osmotiques et d’ionisation. 

Macronutriments dans le domaine de la nutrition

L’apport en macronutriments respecte des proportions recommandées pour maintenir une bonne santé. Les objectifs peuvent également influer sur cet équilibre à travers un apport supplémentaire. Par exemple, les personnes qui ciblent une prise de masse adoptent un régime alimentaire riche en protéines, doublé d’une bonne hydratation. 

En principe, une alimentation saine respecte la répartition suivante dans la ration calorique :

• 50 % à 55 % de glucides ;
• 30 % de lipides ;
• 15 % à 20 % de protéines.

La digestion élimine 30 % des calories apportées par les protéines, contre 25 % pour les glucides et 4 % pour les lipides. À titre indicatif, 1 g de protéines et 1 g de glucides équivalent chacun à 4 calories, contre 9 calories pour 1 g de lipides. En ce sens, il est important de surveiller la consommation de graisses, car non seulement le pourcentage brûlé est faible, mais le nombre de calories est également élevé. 

Les glucides dans l’alimentation 

Les glucides représentent les principales sources d’énergie de l’organisme et se déclinent en deux types. D’une part, elles contiennent des molécules digestibles. D’autre part, elles se présentent sous forme de fibres qui sont des molécules non digestibles. Ces macronutriments aident à structurer et à renforcer les muscles. Autrement dit, une carence en glucides provoque une perte de masse musculaire. Par ailleurs, le glucose est également important pour assurer le bon fonctionnement cérébral. Chez les sportifs, le glycogène participe grandement à leurs performances, notamment au niveau de l’endurance. En plus d’être le principal carburant du corps, les glucides contribuent aussi dans la cicatrisation et dans le renforcement des défenses immunitaires. 

Dans l’alimentation, les glucides sont présents dans :

• les féculents : igname, pomme de terre, patate douce, etc. ;
• les céréales : maïs, riz, blé, pain, etc. ;
• les fruits féculents : fruit à pain, banane, châtaignes, etc. ;
• etc.

De leur côté, les fibres régulent le transit intestinal, mais ne fournissent pas de calories.

Les lipides dans l’alimentation

Ces macronutriments sont répartis en bonnes et en mauvaises graisses. Le premier type permet de maintenir une bonne santé en fournissant de l’énergie et en régulant la température corporelle. Le second, quant à lui, est responsable des problèmes cardiovasculaires. Ces macromolécules interviennent dans l’assimilation de certains micronutriments comme les vitamines liposolubles. Il s’agit des vitamines A, D, E et K qui sont indispensables pour fixer le calcium sur les os, pour avoir une bonne acuité visuelle, etc. Par ailleurs, la production de testostérone dépend des lipides. En effet, cette hormone est dérivée du HDL, plus connu sous le nom de « bon cholestérol ». Le rôle de ce type de macronutriment s’étend à la composition corporelle en général. Par exemple, la graisse compose au moins 60 % des cellules grises. Les acides gras saturés interviennent dans la construction des neurones et la sécrétion des hormones. Ils aident également à lutter contre les maladies inflammatoires, notamment en faisant intervenir l’oméga. 

Les lipides peuvent être d’origine animale ou végétale. Ils se retrouvent dans :

• l’huile ;
• la crème fraîche ;
• le beurre ;
• la margarine ;
• le fromage ;
• les aliments industriels ;
• etc.

Les lipides se révèlent plus caloriques que les glucides et les protéines.

Les protéines dans l’alimentation

La fonction principale des protéines dans l’organisme est la croissance des tissus. Les acides aminés qui les constituent participent au renforcement des défenses naturelles. Ils aident à fabriquer les anticorps et protègent ainsi contre les bactéries. En outre, les protéines assurent l’équilibre électrolytique dans le corps en intervenant dans le transport des micronutriments. La synthèse protidique répare le tissu musculaire et joue un rôle clé dans la construction musculaire. Il existe également d’autres processus métaboliques qui font intervenir ces macronutriments.

Les protéines proviennent des animaux et des végétaux. Les aliments qui en sont riches sont :

• la viande ;
• le poisson ;
• le lait ;
• l’œuf ;
• le haricot rouge ;
• le maïs ;
• les fruits de mer ;
• les céréales et les légumineuses.

Le soja est un aliment intéressant, car il ne nécessite pas de complémentarité protéique. En effet, cette légumineuse renferme des protéines complètes.