Les protéines corporelles sont synthétisées et dégradées en permanence (1). Le turnover estimé est de ∼210 g/jour (2). Les acides aminés issus de la dégradation des protéines peuvent être recyclés (réutilisés pour la synthèse), mais cette opération est incomplète. Par conséquent, les protéines alimentaires sont nécessaires au maintien de la masse corporelle maigre. Elles sont également nécessaires pour remplacer les protéines perdues lors de la perte de la peau, des cheveux, des ongles, des cellules du tractus gastro-intestinal et des sécrétions contenant des protéines. Cependant, les pertes réelles sont estimées à seulement 6-8 g/jour (3).
Dans l’ensemble, environ ∼32-46 g de protéines alimentaires de haute qualité/jour seraient nécessaires pour maintenir l’équilibre protéique (2). Ce chiffre est considérablement inférieur aux quantités de protéines qui seraient consommées par les adultes américains (∼65-100+ g/jour) (4). L’excès d’acides aminés d’origine alimentaire est ensuite oxydé comme carburant directement ou indirectement après conversion en glucose.
En 1915, en utilisant une préparation de chien phlorhizinisé, Janney (5) a clairement démontré que les acides aminés désaminés (squelettes carbonés) présents dans les protéines alimentaires pouvaient être utilisés pour produire du glucose de manière endogène. Pour les protéines les plus courantes, 50 à 80 g de glucose peuvent être dérivés de 100 g de protéines ingérées. Néanmoins, dès 1913, Jacobson (6) a rapporté que l’ingestion de protéines n’augmentait pas la glycémie.
Plus tard, en 1924, MacLean (7) a fait ingérer 50 g de protéines de viande à deux sujets, l’un atteint de diabète léger et l’autre non. La quantité théorique de glucose pouvant être produite était de 25 g, mais la glycémie n’a pas changé. Il a ensuite donné aux sujets 25 g de glucose et la glycémie était clairement élevée. En 1936, Conn et Newburgh (8) ont rapporté que l’ingestion d’une quantité même très importante de protéines comme la viande (1,3 livres, 0,59 kg), n’augmentait pas la glycémie.
Par la suite, les voies de dégradation de chaque acide aminé ont été élucidées. Sur les 20 acides aminés présents dans les protéines, tous sauf la leucine pouvaient, au moins en partie, être transformés en glucose et ainsi contribuer au pool de glucose circulant. Cependant, les données de nombreux laboratoires, y compris les nôtres, ont confirmé que l’ingestion de protéines en soi n’augmente pas la concentration de glucose circulant (9,10). La raison de ce phénomène restait inconnue.
Afin de répondre à cette question, il y a quelques années (11), nous avons déterminé la quantité réelle de glucose entrant dans le pool de glucose circulant en utilisant une technique de dilution isotopique du glucose. La formation d’urée a été déterminée comme un indice de la quantité de protéines ingérées désaminées, et des squelettes de carbone disponibles pour la synthèse du glucose. Des sujets jeunes et normaux ont ingéré 50 g de protéines de fromage blanc (caséine). On a calculé que 34 g ont été désaminés (68 %) pendant les 8 heures de l’étude. La quantité de glucose produite et entrant dans la circulation n’était que de 9,7 g (11). Ainsi, la quantité de glucose produite était considérablement inférieure à la quantité théorisée (∼25 g). La concentration de glucose dans le plasma n’a pas changé.
Plus tard, chez des personnes atteintes de diabète de type 2 non traité, on a calculé que l’ingestion de 50 g de protéines de bœuf n’entraînait que 2,0 g de glucose supplémentaire ajouté à la circulation pendant la période d’étude de 8 heures (12). Ces résultats étaient plutôt surprenants car, comme prévu, le taux de production basale de glucose chez les sujets diabétiques était supérieur à celui des jeunes sujets normaux (13-15).
Intéressant, de nombreuses études ont maintenant démontré que l’apport de l’un des substrats gluconéogènes couramment ingérés, le fructose, le galactose, le glycérol, ainsi que les acides aminés, lorsqu’ils sont perfusés ou ingérés n’augmentent pas, ou seulement modestement, la production et la libération hépatiques de glucose (16) et ont peu d’effet sur la concentration de glucose circulant. Ceci est dû à un processus d’autorégulation hépatique indépendant d’un changement des concentrations circulantes d’insuline ou de glucagon (17,18).
Dans ce numéro de Diabète, Fromentin et al. (19) ont élégamment abordé la question du partitionnement endogène des acides aminés absorbés dérivés d’une protéine alimentaire (œuf). Ils abordent spécifiquement la disposition des squelettes carbonés dérivés des acides aminés totaux et le taux d’apparition et la quantité de glucose entrant dans le pool plasmatique sur une période de 8 heures en utilisant la technologie des multitraceurs.
Leur étude est unique à quatre égards : Premièrement, des œufs entiers ont été utilisés comme source de protéines, c’est-à-dire qu’une quantité modeste de graisse ainsi que de protéines a été ingérée. Deuxièmement, la quantité de protéines ingérée (23 g) était inférieure à celle utilisée par d’autres chercheurs et se situe bien dans la fourchette de la quantité susceptible d’être ingérée en un seul repas. Troisièmement, des traceurs isotopes stables de carbone et d’azote dérivés de l’alimentation ont été utilisés. Ainsi, le devenir de la fraction amino et des chaînes carbonées des acides aminés a été retracé. Ce marquage a été réalisé en ajoutant des acides aminés doublement marqués au régime alimentaire des poules pondeuses. Quatrièmement, les sujets ont été encouragés à ingérer un régime défini contenant 14 % de protéines pendant 5 jours avant l’étude.
Les auteurs ont calculé que ∼18 g (79 %) des 23 g de protéines ingérées pouvaient être comptabilisés par désamination ; ainsi, ces squelettes carbonés étaient disponibles pour la gluconéogenèse et la libération de nouveau glucose dans la circulation. Le reste, vraisemblablement, a été utilisé pour une nouvelle synthèse protéique.
La quantité totale de glucose entrant dans la circulation à partir de toutes les sources a été calculée à 50 g sur la période de 8 heures. Cependant, seuls 4 g (8 %) ont pu être attribués aux protéines ingérées. Ce chiffre est inférieur au maximum théorique, mais comme le soulignent les auteurs, la conversion fractionnelle est la même que celle que nous avons déterminée précédemment après l’ingestion de caséine (11). Ceci suggère un processus hautement régulé. Le carbone d’acide aminé désaminé restant est apparu sous forme de CO2, c’est-à-dire qu’il a été oxydé directement comme carburant.
Ces données sont convaincantes mais doivent être interprétées dans le contexte de l’absence d’un groupe témoin randomisé, croisé et à jeun de 8 heures. De plus, les sujets étaient en équilibre azoté négatif (31 g de protéines oxydées/23 g ingérés). Des études supplémentaires utilisant de plus grandes quantités de protéines chez des sujets adaptés ou non à un régime riche en protéines (∼30% de l’énergie alimentaire) seraient intéressantes.
Dans l’ensemble, ces données indiquent clairement que la production endogène et l’ajout de glucose dans la circulation à partir des protéines alimentaires sont relativement faibles. Les mécanismes de régulation qui contrôlent la répartition du devenir des acides aminés dérivés de l’alimentation entre la synthèse de nouvelles protéines, la désamination, l’oxydation directe en tant que carburant ou la conversion en glucose et la libération de glucose dans la circulation restent à déterminer.
La production endogène et l’ajout de glucose dans la circulation sont relativement faibles.