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Zinc et Chrome

Processus d'assimilation des aliiments

Malu-Séverine SANGOLO-GAUBARD

oligoelements

Eléments trouvés

  • d’une manière constante à l’analyse chimique des organismes vivants,
  • mais en très faibles quantités (chez l’homme de l’ordre du milligramme ou microgramme).

Ce sont

  • des nutriments sans valeur énergétique
  • mais dont la présence est essentielle au métabolisme

Certains d’entre eux ont été reconnus comme indispensables à la croissance et au développement de l’organisme et à son fonctionnement normal :

=
Oligoéléments « essentiels », ils doivent être apportés par l’alimentation

Eléments-traces essentiels répondent à des critères précis :

- Leur concentration dans les tissus vivants doit être relativement constante,

- Leur carence doit se manifester par un défaut structural et/ou fonctionnel reproductible,

- Ils doivent intervenir dans une réaction biochimique précise,

- Les troubles dus à leur carence doivent pouvoir être prévenus ou corrigés par l’apport de ce seul élément

PRÉSENTATION

Elément chimique de symbole Cr et de numéro atomique Z=24.


  • Fait partie de la série des métaux de transition

  • Métal dur, d'une couleur blanc grisâtre.

  • Naturellement présent dans l’environnement (≈ 0,02% de la croûte terrestre)

  • Métal du groupe IIb dans la classification de Mendeleiev (métal de transition)

  • Numéro atomique : 30

  • Retrouvé dans plus de 200 métalloenzymes

Formes

Formes

Degré d’oxydation +2 : Sous forme ionisée on aura le Zinc2+

Les differentes formes de chrome

Plusieurs degrés d’oxydation (ou états de valence), les trois principaux sont :


Le chrome métal (Cr0)

LE CHROME Trivalent

LE CHROME HEXAVALENT

Pas de degré d'oxydation

Il ne se trouve pas naturellement dans l’environnement, il est d’origine industrielle

On le rencontre dans les sels chromiques et dans les chromites


Etat le plus répandu dans la nature

1- La chromite, qui contient de l'oxyde chromique (Cr2O3) = Dans les minerais

2- Les sels de chrome trivalent = la teinture des textiles, l'industrie de la céramique et du verre, ainsi qu'en photographie.


Il s’agit surtout d’un oligoélément essentiel ayant un rôle dans le métabolisme du glucose, des protéines et des lipides.

C’est sous cette forme que l’on retrouve le chrome dans l’alimentation, les compléments alimentaires et les spécialités pharmaceutiques.

Il est représenté par des oxydants : les chromates et les polychromates

- Se trouve rarement de façon naturelle dans l’environnement, excepté dans la crocoïte (PbCrO4).

- Il est très utilisé dans l'industrie (en métallurgie et dans l’industrie chimique en tant qu’oxydant notamment).

De ce fait, les chromates (CrO42-) et les bichromates (Cr2O72-), qui sont observés dans l'environnement proviennent généralement de rejets industriels, leurs sels sont très toxiques pour l’homme et pour l’environnement.


Composés Toxiques :

1-par inhalation : irritation du tractus pulmonaire

2- par ingestion : inflammation massive du tube digestif (douleurs abdominales, vomissements, diarrhée, hématémèse), lésions hépatiques et rénales

3-par contact cutané : brûlure, insuffisance rénale aigüe après passage systémique


PRÉSENTATION

Elément chimique de symbole Cr et de numéro atomique Z=24.


  • Fait partie de la série des métaux de transition

  • Métal dur, d'une couleur blanc grisâtre.

  • Naturellement présent dans l’environnement (≈ 0,02% de la croûte terrestre)

  • Métal du groupe IIb dans la classification de Mendeleiev (métal de transition)

  • Numéro atomique : 30

  • Retrouvé dans plus de 200 métalloenzymes

Formes

Formes

Degré d’oxydation +2 : Sous forme ionisée on aura le Zinc2+

Absorption

Distribution

Stockage

Elimination

Processus d'assmilation du chrome

Dans le sang, l’élément-trace se lie :

- à la transferrine ;

-l’albumine peut toutefois le transporter lorsque les taux de saturation de la transferrine sont élevés.

-Les globulines (alpha et bêta) et les lipoprotéines peuvent également le lier.


Une faible pénétration du Cr3+ dans les érythrocytes est rapportée.

En revanche, le Cr6+ pénètre rapidement à l’intérieur des globules rouges. Il se fixe aux chaînes bêta de l’hémoglobine, puis est réduit en Cr3+.


Véhiculé́ par le sang, le Cr3+ est largement distribué dans tout l’organisme.

On peut le retrouver dans les endroits suivants :

-les os
-le foie
-la rate
-les poumons
-les reins
-les muscles
-les tissus adipeux


Dans la graisse et les muscles pendant deux semaines environ,

-et jusqu’à un an dans le foie et la rate.

Les érythrocytes le relarguent lentement.

Les concentrations en chrome dans les tissus diminuent avec l’âge à l’exception des poumons





Le chrome absorbé est essentiellement éliminé par :

- voie rénale, il n’y a pas de réabsorption.

- une petite partie passe dans la bile, la sueur, les ongles et les cheveux et dans le lait, au cours de la lactation.

L’excrétion biliaire correspond à seulement 10% de l’élimination du chrome et l’excrétion urinaire (> 80%) du chrome apparaît donc comme un bon reflet de l’apport nutritionnel.


L’excrétion urinaire peut être amplifiée par :

- l’apport de sucres d’absorption rapide,

- le stress

- et l’exercice.

Elle peut aussi augmenter lors d’une grossesse, d’une infection ou encore d’un traumatisme physique.





Absorption du chrome

Le taux d’absorption gastro-intestinale du Cr6+ est plus important que celui du Cr3+

CHROME VI

L’absorption du Cr3+ d’origine alimentaire varie entre environ 0,5 et 2%

CHROME III

Le taux de chrome absorbé dépend de la dose de chrome ingérée.

ABSORPTION DU CHROME iii

Le Cr3+ ne traverse la membrane cellulaire que de façon très limitée, par - Simple diffusion passive

- ou Pinocytose
- Des mécanismes actifs sont également envisagés?????
Le parcours du chrome dans l’organisme dépend de son état d’oxydation.

Facteurs influençant l’absorption

Le Cr (VI) étant rapidement réduit dans tous les tissus, la majorité du chrome présent dans l’organisme est sous la forme Cr (III)

Lors de cette réduction, des intermédiaires hautement réactionnels ainsi que des radicaux libres de l’oxygène sont formés, ce qui explique la toxicité de la forme hexavalente

On peut donc parler d’un coefficient d’absorption très faible (celle du Cr6+ est environ 6 fois supérieure)

La majorité n’étant pas absorbée, et excrétée dans les fèces.


En effet, l’absorption du chrome est inversement proportionnelle à l’apport :

-2% pour des apports de 10 μg,

-0,5% pour des apports de 40 μg

-et 0,4% pour des apports supérieurs à 50 μg/j.

Plus l’apport est élevé moins l’absorption est efficace



Facteurs influençant l’absorption :

- La forme chimique du chrome,

- Les minéraux compétitifs,

- Les vitamines,

- Les protéines,

- Les médicaments

- Et autres facteurs nutritionnels, etc.



Absorption

Distribution

Stockage

Elimination

Processus d'assmilation du chrome

Dans le sang, l’élément-trace se lie :

- à la transferrine ;

-l’albumine peut toutefois le transporter lorsque les taux de saturation de la transferrine sont élevés.

-Les globulines (alpha et bêta) et les lipoprotéines peuvent également le lier.


Une faible pénétration du Cr3+ dans les érythrocytes est rapportée.

En revanche, le Cr6+ pénètre rapidement à l’intérieur des globules rouges. Il se fixe aux chaînes bêta de l’hémoglobine, puis est réduit en Cr3+.


Véhiculé́ par le sang, le Cr3+ est largement distribué dans tout l’organisme.

On peut le retrouver dans les endroits suivants :

-les os
-le foie
-la rate
-les poumons
-les reins
-les muscles
-les tissus adipeux


Dans la graisse et les muscles pendant deux semaines environ,

-et jusqu’à un an dans le foie et la rate.

Les érythrocytes le relarguent lentement.

Les concentrations en chrome dans les tissus diminuent avec l’âge à l’exception des poumons





Le chrome absorbé est essentiellement éliminé par :

- voie rénale, il n’y a pas de réabsorption.

- une petite partie passe dans la bile, la sueur, les ongles et les cheveux et dans le lait, au cours de la lactation.

L’excrétion biliaire correspond à seulement 10% de l’élimination du chrome et l’excrétion urinaire (> 80%) du chrome apparaît donc comme un bon reflet de l’apport nutritionnel.


L’excrétion urinaire peut être amplifiée par :

- l’apport de sucres d’absorption rapide,

- le stress

- et l’exercice.

Elle peut aussi augmenter lors d’une grossesse, d’une infection ou encore d’un traumatisme physique.





Absorption

Distribution

Stockage

Elimination

Processus d'assmilation du Zinc

Stockage intracellulaire sur les métallothionéines





L’élimination du zinc se fait à quasiment 95% par:

Le tractus digestif, via les sécrétions biliaire, pancréatiques et intestinales (sécrétion via ZnT-1)

De quelle manière ?


1- Il existe par ailleurs un important cycle entéro-hépatique, c’est-à-dire qu’une majorité du zinc sécrétée sera réabsorbée au niveau distal


2 - par voie fécale

Ceci correspond :

  • Au zinc alimentaire non absorbé
  • Mais aussi au zinc sécrété dans les sécrétions biliaires, intestinales et pancréatiques
  • et également à celui retrouvé dans les cellules intestinales desquamées (car on le rappelle il y a un fort renouvellement cellulaire au niveau de l’intestin et l’entérocyte possède un stock de zinc lié aux métallothionéines).

Cela correspond à environ 4 mg/jour (soit plus de 75% du zinc réellement absorbé) si on se trouve dans les conditions d’apports recommandés.

Mais cela peut être augmenté si on a un apport excédentaire ou diminué si au contraire il y a une carence en zinc.

3- Le zinc éliminé par voie rénale = voie d’élimination mineure car elle ne représente que 5% des apports quotidiens.

Cependant elle sera augmentée lors de très importants apports alimentaires en zinc, ou alors dans des situations de régime hyperprotéiné ou de diabète.

4- Enfin la sueur est le dernier mode d’élimination mais est négligeable

Ces pertes non intestinales représentent une fraction constante (0,3 mg/jour) pour des apports variant de 4 à 20 mg/jour.









ABSORPTION

DU zinc

Lumiére intestianale

Pôle apicale

Facteurs influençant l'absorption

Etape 1

etape 2

Au niveau de l’intestin grêle et plus particulièrement au niveau du jéjunum et peu au niveau du duodénum

Absorption de l’ordre de 33% en moyenne

Le zinc arrive de l’alimentation il est sous forme dissociée (Zinc 2+), il doit donc se lier à des acides aminés ou des ligands pour être absorbé.

Il pourra entrer via

le Divalent Cation Transporteur (DCT-1) qui est non spécifique du zinc ou par les transporteurs spécifiques,

les ZIP (Zrt-, Irt-related protein).



A dose physiologique ces transporteurs ne sont pas saturés, ce qui permet d’adapter l’absorption même en cas de grandes variations d’apports

A très forte dose, il existe également un phénomène de diffusion transcellulaire passive

L' absorption dépend :

- De la quantité de zinc apportée

- mais également du statut en zinc au niveau cellulaire et tissulaire.


Facteurs influençant l’absorption : Essentiellement alimentaires

- Augmenté par les protéines et acides aminés et par les acides gras insaturés,

- Diminuée par les phytates, les folates et la présence d’autres métaux.

En effet, il existe une compétition entre le fer et le zinc, et avec le cuivre au niveau des métallothionéines

Adaptatif :

- Dépendra de l’apport alimentaire d’une part (le rendement d’absorption augmente si l’individu suit un régime pauvre en zinc et inversement)

- De plusieurs facteurs physiologiques d’autre part : le vieillissement entraine une diminution de l’absorption alors que celle-ci s’accroit durant la lactation


Absorption

Distribution

Stockage

Elimination

Processus d'assmilation du Zinc

Stockage intracellulaire sur les métallothionéines





L’élimination du zinc se fait à quasiment 95% par:

Le tractus digestif, via les sécrétions biliaire, pancréatiques et intestinales (sécrétion via ZnT-1)

De quelle manière ?


1- Il existe par ailleurs un important cycle entéro-hépatique, c’est-à-dire qu’une majorité du zinc sécrétée sera réabsorbée au niveau distal


2 - par voie fécale

Ceci correspond :

  • Au zinc alimentaire non absorbé
  • Mais aussi au zinc sécrété dans les sécrétions biliaires, intestinales et pancréatiques
  • et également à celui retrouvé dans les cellules intestinales desquamées (car on le rappelle il y a un fort renouvellement cellulaire au niveau de l’intestin et l’entérocyte possède un stock de zinc lié aux métallothionéines).

Cela correspond à environ 4 mg/jour (soit plus de 75% du zinc réellement absorbé) si on se trouve dans les conditions d’apports recommandés.

Mais cela peut être augmenté si on a un apport excédentaire ou diminué si au contraire il y a une carence en zinc.

3- Le zinc éliminé par voie rénale = voie d’élimination mineure car elle ne représente que 5% des apports quotidiens.

Cependant elle sera augmentée lors de très importants apports alimentaires en zinc, ou alors dans des situations de régime hyperprotéiné ou de diabète.

4- Enfin la sueur est le dernier mode d’élimination mais est négligeable

Ces pertes non intestinales représentent une fraction constante (0,3 mg/jour) pour des apports variant de 4 à 20 mg/jour.









DISTRIBUTION ET METABOLISME du zinc

Dans la cellule intestinale

Dans le sang

Au niveau hépatique

Régulation de l'homéostasie

1-D’abord dans la cellule intestinale ce qui constituera le pool labile.

2- A ce niveau le zinc sera :

- soit utilisé en se fixant sur les métalloenzymes in situ,

- soit il se fixera sur les métallothionéines (stockage intracellulaire),

- soit il passera dans le sang grâce à l’excrétion par la membrane basolatérale de la cellule intestinale




Si un individu a un régime pauvre en zinc, : Il y a aura peu de synthèse de métallothionéines et donc un plus grand passage dans la circulation sanguine,


Si au contraire il y a un apport élevé de zinc : Cela induit une forte synthèse de métallothionéines et donc une forte séquestration du zinc dans l’entérocyte et une plus faible absorption

Dans le sang, le zinc va se lier à diverses protéines non spécifiques dont :

- En grande partie l’albumine (60 à 70%),

- mais aussi la transferrine,

- ou encore la transthyrétine

Ces 3 types de transport = Fraction échangeable du zinc, qui va permettre de réguler le taux plasmatique ou sérique sur une durée seulement de 3 jours.

- À l’alpha-2 macroglobuline (20%)


Cela représente le pool non échangeable.


La demi-vie plasmatique du zinc dépendra de la présence et de l’affinité des autres métaux pour ces mêmes protéines, mais on peut l’estimer à 12,5 jours

Captation hépatique qui dépendra de phénomènes saturables puis il y aura le même mécanisme de stockage et d’utilisation dans l’hépatocyte que dans l’entérocyte

Le maintien de l’homéostasie passe par :

la régulation au niveau de l’absorption

et au niveau de la sécrétion intestinale


Ces deux phénomènes sont liés car l’excrétion dépendra :

de la quantité de zinc qui a été absorbée,

du zinc disponible dans l’alimentation

et des besoins physiologiques.


Lorsqu’on soumet l’organisme à un regime pauvre en zinc (0,23 mg/j), :

1- Diminution significative des taux plasmatiques de 65%,

2- Diminution de l’excrétion urinaire de 99%,

3- Diminution de l’excrétion fécale et des pertes endogènes de 91%

4- Augmentation significative de l’absorption

5- Redistribution des flux de zinc dans l’organisme.


Absorption

Distribution

Stockage

Elimination

Processus d'assmilation du Zinc

Stockage intracellulaire sur les métallothionéines





L’élimination du zinc se fait à quasiment 95% par:

Le tractus digestif, via les sécrétions biliaire, pancréatiques et intestinales (sécrétion via ZnT-1)

De quelle manière ?


1- Il existe par ailleurs un important cycle entéro-hépatique, c’est-à-dire qu’une majorité du zinc sécrétée sera réabsorbée au niveau distal


2 - par voie fécale

Ceci correspond :

  • Au zinc alimentaire non absorbé
  • Mais aussi au zinc sécrété dans les sécrétions biliaires, intestinales et pancréatiques
  • et également à celui retrouvé dans les cellules intestinales desquamées (car on le rappelle il y a un fort renouvellement cellulaire au niveau de l’intestin et l’entérocyte possède un stock de zinc lié aux métallothionéines).

Cela correspond à environ 4 mg/jour (soit plus de 75% du zinc réellement absorbé) si on se trouve dans les conditions d’apports recommandés.

Mais cela peut être augmenté si on a un apport excédentaire ou diminué si au contraire il y a une carence en zinc.

3- Le zinc éliminé par voie rénale = voie d’élimination mineure car elle ne représente que 5% des apports quotidiens.

Cependant elle sera augmentée lors de très importants apports alimentaires en zinc, ou alors dans des situations de régime hyperprotéiné ou de diabète.

4- Enfin la sueur est le dernier mode d’élimination mais est négligeable

Ces pertes non intestinales représentent une fraction constante (0,3 mg/jour) pour des apports variant de 4 à 20 mg/jour.









Rôle Du zinc

Rôle structural

Rôle catalytique ou de cofacteur enzymatique

Role fonctionnel

Rôle régulateur de gènes et de participer à de nombreuses cascades de signalisation.

En résume

Role fonctionnel

En effet, il va participer à la stabilisation dans l’espace et à la conformation des protéines comme avec des repliements que l’on appelle en doigt de zinc (résidus cystéine ou histidine).


De plus, il entre dans la composition des métalloprotéines comme les métallothionéines qui peuvent lier jusqu’à sept atomes de Zinc chacune




L’ion se fixe au niveau du site actif de l’enzyme avec une forte affinité́ ce qui permet d’avoir un rôle actif ou de cofacteur (participation à la réaction enzymatique).


Parfois il se fixera à distance du site actif pour stabiliser la conformation dans l’espace de la protéine.

Ce sont des métalloenzymes et on en compte plus de 300.


Ces enzymes seront :

-des protéases,

-des transférases,

-des RNA polymérases,

-des hydrolases, qui vont donc intervenir au niveau de la synthèse ou du métabolisme des acides nucléiques et protéines.


Par ex : la Cuivre-Zinc SuperOxyde Dismutase (SOD) qui a une importance particulière pour la détoxification des radicaux libres, ou l’anhydrase carbonique pour le maintien de l’équilibre acido-basique.

En effet, les protéines en doigt de zinc sont des facteurs de transcription de gènes et vont donc aller se fixer sur les structures d’ADN,

Par exemple pour induire la synthèse des :

-prostaglandines,

-des androgènes

-ou au niveau du récepteur à l’acide rétinoïque.


Ainsi, le Zinc va participer au métabolisme des hormones :

-soit en étant impliqué lors de la synthèse et de la sécrétion,

-soit dans la stabilité́ ou la structure.


Toutes ces hormones (insuline, hormone de croissance, hormones thyroïdiennes) peuvent à leur tour influer sur le transport ou l’excrétion du Zinc, ce qui signifie que les métabolismes sont étroitement intriqués.

Rôle du zinc dans de nombreuses fonctions physiologiques.

- Rôle dans les défenses immunitaires, essentiellement dans le système immunitaire

- Rôle antioxydant et antivieillissement : Cuivre-Zinc SuperOxyde Dismutase, ou encore la présence de métallothionéines qui capturent les radicaux hydroxyles et sont une réserve de Zinc.

Par ex : Bloque la réaction de Fenton qui produit des radicaux hydroxyles à partir de cuivre ou de fer (réaction pro- oxydante)

- De par l’ubiquité des enzymes et des protéines à zinc dans le corps, on va lui trouver des fonctions :

-au niveau des sens (goût et vision),

-du système cardio- vasculaire (système rénine-angiotensine),

-des diabètes de type 1 et 2 (via la conformation de l’insuline),

-mais aussi possiblement une implication dans les pathologies neurodégénératives

Action du Cr3+ sur le signaling de l’insuline

Action du Cr3+ via la chromoduline

Chrome et lipides

Rôle antioxydant et effet sur les cytokines pro-inflammatoires

Rôle du chrome

Chrome et homéostasie du fer

Interaction entre Cr3+ et récepteur à l’insuline au niveau du site acide de ce dernier

Cr induit :

- une augmentation du nombre de récepteurs de l'insuline,

- un renforcement de la liaison insuline/récepteur,

- une augmentation de l'internalisation de l'insuline

- et une amélioration de la sensibilité des cellules β

Chez personnes atteintes de diabète de type 2, chez qui les taux sanguins de Cr sont réduits et les pertes urinaires en Cr augmentées, ce système de transport semble fonctionner de façon excessive.

Ceci pourrait expliquer la surcharge hépatique en fer retrouvée chez certains patients diabétiques, dont les taux de fer lié à la transferrine sont fortement accrus.


Chez ces patients, l’accumulation de fer est responsable d’un dysfonctionnement par surcharge ferrique :

- dans les hépatocytes avec une insulinorésistance

- dans les cellules bêta pancréatiques avec réduction des capacités insulinosécrétoires

- dans les muscles plus accessoirement


Une surcharge en fer de la transferrine pourrait empêcher :

1-la liaison du chrome à la protéine,

2-contraignant ainsi le transport du chrome par la transferrine,

3- et entraînant une diminution de la sensibilité à l’insuline.




Chez les diabétiques, cette hémochromatose est certainement aggravée par leur faible rétention en Cr


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme des lipides, intervenant à plusieurs niveaux


1-Dans le tissu adipeux, elle inhibe l'action de la lipase hormonosensible favorisant le stockage des graisses dans les adipocytes et réduisant le déversement d'acides gras libres dans la circulation.


2- Elle freine par un effet direct la production hépatique de VLDL.


3-Par ailleurs, l'insuline est un puissant activateur de la lipoprotéine lipase, favorisant ainsi le catabolisme des lipoproténes riches en triglycérides (chylomicrons, VLDL).


4-L'insuline facilite le catabolisme des LDL par une action directe sur les récepteurs des LDL.


5-Elle intervient aussi dans le métabolisme des HDL en activant la LCAT (Lécithine Cholestérol Acyl Transférase), en réduisant l'activité de la PLTP (Phospholipide Transfer Protein) et en modulant l'action de la lipase hépatique.


Insulinorésistance et le diabète, s'accompagne d'anomalies lipidiques souvent importantes, contribuant à accroître sensiblement le risque cardiovasculaire des patients


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme le chrome, en tant que potentialisateur de l’insuline, ait une action indirecte à ce niveau.

De plus, un effet indépendant de l’hormone a été évoqué : il semble que le chrome inhibe l’enzyme hépatique hydroxyméthylglutaryl-Coenzyme A réductase (HMGCoA réductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol, d’où un effet hypolipémiant


Rappel sur l insuline

Hormone libérée par les cellules bêta du pancréas en réponse à des niveaux élevés de nutriments dans le sang

• L’insuline joue un rôle anabolique majeur au niveau de l’organisme, dans :

• la mise en réserve
• et l’utilisation des substrats énergétiques, qu’ils soient glucidiques ou lipidiques

Structure de l'insuline

1- Fixation de l’insuline sur le récepteur

2-Modification de la conformation des Chaines alpha
3-Activation de l ’activité tyrosine Kinase de la chaine beta
4 Phosphorylation d’enzyme dont l’activité sera modulée

Fonctionnement

Principales voies de signalisation par l’insuline

1-Expression génétique/prolifération

2- Synthèse protéique
3- Synthèse de glycogène
4- Transport de glucose
5-Anti-lipolyse
6-Anti-apoptose
7-Transcription de gênes

L’ensemble de ces effets résulte : de la liaison de l’hormone à un récepteur spécifique présent à la surface de toutes les cellules de l’organisme, mais exprimé surtout dans ses trois tissus cibles, le foie, le muscle squelettique et le tissu adipeux.


Les récepteurs de l’insuline sont fabriqués par les cellules des tissus insulinosensibles, à savoir cellules musculaires striées, adipocytes, cellules β pancréatiques, hépatocytes...


Ce récepteur est constitué de 4 peptides glycosylés reliés par des ponts disulfures, formant une glycoprotéine tétramérique.

On distingue deux paires de sous-unités :

- Deux sous-unités transmembranaires β qui ont une activité enzymatique de protéine kinase

Outre le domaine tyrosine kinase, la partie intracellulaire de la sous-unité β contient des résidus tyrosine, essentiels à l’activité biologique du récepteur.

- Et deux sous-unités α extracellulaires qui assurent la fixation de l’hormone grâce à leur partie glucidique.

En l’absence d’insuline, les sous-unités α exercent une inhibition de type allostérique sur l’activité kinase portée par les sous-unités β, et maintiennent le récepteur en configuration inactive.





La fixation de l’insuline sur son récepteur membranaire :

- Se produit au niveau de ses 2 sous- unités α

- Et induit une modification de la conformation de la chaîne α, ce qui lève l’inhibition qu’elle exerce sur les sous-unités β.

Action du Cr3+ via la chromoduline

La chromoduline : Oligopeptide de liaison du chrome = Assurerait une fonction d’auto-amplification du système insulinique

4

4

2

2

3

3

1

1

Formation de la chromoduline

Mécanisme d'action surle récepteur d'insuline

La chromoduline est stockée sous sa forme libre (apochromoduline) dans le cytosol et le noyau des cellules hépatiques

1- Fixation du chrome

2- Interaction de façon sélective avec des kinases et phosphatases, stimulant ainsi leur activité.

3- La chromoduline va pouvoir se lier au récepteur de l’insuline, renforçant ainsi son activité tyrosine kinase

En réponse à l'augmentation des concentrations plasmatiques d'insuline :

1- Migration des vésicules contenant le récepteur de la transferrine (Tf-R) des cellules insulinosensibles vers la membrane plasmique.

3- Internalisation par endocytose. Le pH de la vésicule alors modifié provoque la libération des ions métalliques par la transferrine.

2- La transferrine capable de fixer deux ions métalliques ici un ion chrome et un autre cation (M)], se lie alors au récepteur


La transferrine possède deux sites de fixation de métaux.


Curieusement, l’affinité du Cr pour chaque site varie d’un facteur 5.


Le Cr (III) va pouvoir déplacer le Fe (III) d'un site, tandis que le Fe (III) pourra déplacer le Cr (III) de l'autre. Cette différence de capacité de liaison du chrome aux deux sites de liaison semble basée sur la structure des deux sites.


Cette particularité permettrait à la transferrine, à partir du moment où l’oligoélément est présent dans le sang, de transporter le chrome en priorité dans au moins un des sites

4-Le chrome relargué à partir des multiples molécules de transferrine est séquestré par l’apochromoduline (cercle vide) formant ainsi la chromoduline [saturée en chrome (cercle gris)].

1-Le récepteur de l'insuline (IR) passe de la forme inactive à la forme active suite à la liaison de l'insuline (I).

2-Cette modification entraîne un flux de chrome (sous la forme Cr-transferrine, Cr-Tf) depuis le sang vers les cellules insulinosensibles, où il y a fixation de l’oligoélément à l’apochromoduline (triangle).

3- Transformation de l’apo-chromoduline en holochromoduline, ou 4Cr-chromoduline (carré)

4-Liaison au récepteur de l'insuline de l’holochromoduline, et augmentation davantage son activité kinase.
L’apochromoduline est en revanche incapable de se lier au récepteur de l'insuline et donc de modifier son activité kinase.


Lorsque la concentration plasmatique en insuline diminue, on observe la relaxation conformationnelle du récepteur et l’holochromoduline est éliminée de la cellule.

Action du Cr3+ sur le signaling de l’insuline

Action du Cr3+ via la chromoduline

Chrome et lipides

Rôle antioxydant et effet sur les cytokines pro-inflammatoires

Rôle du chrome

Chrome et homéostasie du fer

Interaction entre Cr3+ et récepteur à l’insuline au niveau du site acide de ce dernier

Cr induit :

- une augmentation du nombre de récepteurs de l'insuline,

- un renforcement de la liaison insuline/récepteur,

- une augmentation de l'internalisation de l'insuline

- et une amélioration de la sensibilité des cellules β

Chez personnes atteintes de diabète de type 2, chez qui les taux sanguins de Cr sont réduits et les pertes urinaires en Cr augmentées, ce système de transport semble fonctionner de façon excessive.

Ceci pourrait expliquer la surcharge hépatique en fer retrouvée chez certains patients diabétiques, dont les taux de fer lié à la transferrine sont fortement accrus.


Chez ces patients, l’accumulation de fer est responsable d’un dysfonctionnement par surcharge ferrique :

- dans les hépatocytes avec une insulinorésistance

- dans les cellules bêta pancréatiques avec réduction des capacités insulinosécrétoires

- dans les muscles plus accessoirement


Une surcharge en fer de la transferrine pourrait empêcher :

1-la liaison du chrome à la protéine,

2-contraignant ainsi le transport du chrome par la transferrine,

3- et entraînant une diminution de la sensibilité à l’insuline.




Chez les diabétiques, cette hémochromatose est certainement aggravée par leur faible rétention en Cr


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme des lipides, intervenant à plusieurs niveaux


1-Dans le tissu adipeux, elle inhibe l'action de la lipase hormonosensible favorisant le stockage des graisses dans les adipocytes et réduisant le déversement d'acides gras libres dans la circulation.


2- Elle freine par un effet direct la production hépatique de VLDL.


3-Par ailleurs, l'insuline est un puissant activateur de la lipoprotéine lipase, favorisant ainsi le catabolisme des lipoproténes riches en triglycérides (chylomicrons, VLDL).


4-L'insuline facilite le catabolisme des LDL par une action directe sur les récepteurs des LDL.


5-Elle intervient aussi dans le métabolisme des HDL en activant la LCAT (Lécithine Cholestérol Acyl Transférase), en réduisant l'activité de la PLTP (Phospholipide Transfer Protein) et en modulant l'action de la lipase hépatique.


Insulinorésistance et le diabète, s'accompagne d'anomalies lipidiques souvent importantes, contribuant à accroître sensiblement le risque cardiovasculaire des patients


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme le chrome, en tant que potentialisateur de l’insuline, ait une action indirecte à ce niveau.

De plus, un effet indépendant de l’hormone a été évoqué : il semble que le chrome inhibe l’enzyme hépatique hydroxyméthylglutaryl-Coenzyme A réductase (HMGCoA réductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol, d’où un effet hypolipémiant


Rôle antioxydant et effet sur les cytokines pro-inflammatoires

Les SROS

Marqueurs de l’inflammation vasculaire et du stress oxydant, impliqués dans l’insulinorésistance

Les cytokines pro-inflammatoires : TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha) et IL-6 (Interleukine- 6),

Les TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances)

MCP-1

La CRP (Protéine C-réactive)

Le chrome présenterait un effet antioxydant indirect qui passerait par la régulation des cytokines pro-inflammatoires et de l’insulinémie, marqueurs biologiques dont l’élévation dans le sang est associée à l’élévation du stress oxydant

Les espèces réactives de l'oxygène sont :

-des sous-produits toxiques du métabolisme.

- servent également de molécules de signalisation qui sont impliquées dans la régulation de la fonction cellulaire.


La production accrue et/ou chronique de ces molécules réactives ou une réduction de la capacité de leur élimination, appelée stress oxydant, peut conduire à des changements anormaux dans la signalisation intracellulaire et entraîner une inflammation chronique et une résistance à l'insuline.


L'inflammation et le stress oxydant ont été associés à l'insulinorésistance in vivo (dans le diabète de type 2, chez les individus obèses, et aussi chez ceux atteints du syndrome métabolique)

- Rôle important dans l’inflammation vasculaire et la formation de lésion d’athérosclérose.

- Inhibition de la PKB entrainant le recrutement des macrophages et une résistance à l’insuline

- Marqueurs de l'inflammation vasculaire reconnus

- Bloque l'action de l'insuline, et diminue la sensibilité à l'hormone, son augmentation est impliquée dans l'insulinorésistance et le diabète

Marqueurs de l'inflammation vasculaire reconnus

Les taux circulants d'IL-6 et de CRP sont également augmentés dans les états d’insulinorésistance comme l’obésité, l’intolérance au glucose, les diabètes de type 1 et 2

Les TBARS constituent un index de peroxydation lipidique qui permet de suivre l'état d'un stress oxydant.

Lorsque la membrane lipidique est attaquée par un stress oxydant il y a aura production de malonyldialdéhyde qui pourra être dosé par réaction avec l'acide thiobarbiturique.

La diminution des TBARS plasmatiques suggère un effet antioxydant.

Action du Cr3+ sur le signaling de l’insuline

Action du Cr3+ via la chromoduline

Chrome et lipides

Rôle antioxydant et effet sur les cytokines pro-inflammatoires

Rôle du chrome

Chrome et homéostasie du fer

Interaction entre Cr3+ et récepteur à l’insuline au niveau du site acide de ce dernier

Cr induit :

- une augmentation du nombre de récepteurs de l'insuline,

- un renforcement de la liaison insuline/récepteur,

- une augmentation de l'internalisation de l'insuline

- et une amélioration de la sensibilité des cellules β

Chez personnes atteintes de diabète de type 2, chez qui les taux sanguins de Cr sont réduits et les pertes urinaires en Cr augmentées, ce système de transport semble fonctionner de façon excessive.

Ceci pourrait expliquer la surcharge hépatique en fer retrouvée chez certains patients diabétiques, dont les taux de fer lié à la transferrine sont fortement accrus.


Chez ces patients, l’accumulation de fer est responsable d’un dysfonctionnement par surcharge ferrique :

- dans les hépatocytes avec une insulinorésistance

- dans les cellules bêta pancréatiques avec réduction des capacités insulinosécrétoires

- dans les muscles plus accessoirement


Une surcharge en fer de la transferrine pourrait empêcher :

1-la liaison du chrome à la protéine,

2-contraignant ainsi le transport du chrome par la transferrine,

3- et entraînant une diminution de la sensibilité à l’insuline.




Chez les diabétiques, cette hémochromatose est certainement aggravée par leur faible rétention en Cr


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme des lipides, intervenant à plusieurs niveaux


1-Dans le tissu adipeux, elle inhibe l'action de la lipase hormonosensible favorisant le stockage des graisses dans les adipocytes et réduisant le déversement d'acides gras libres dans la circulation.


2- Elle freine par un effet direct la production hépatique de VLDL.


3-Par ailleurs, l'insuline est un puissant activateur de la lipoprotéine lipase, favorisant ainsi le catabolisme des lipoproténes riches en triglycérides (chylomicrons, VLDL).


4-L'insuline facilite le catabolisme des LDL par une action directe sur les récepteurs des LDL.


5-Elle intervient aussi dans le métabolisme des HDL en activant la LCAT (Lécithine Cholestérol Acyl Transférase), en réduisant l'activité de la PLTP (Phospholipide Transfer Protein) et en modulant l'action de la lipase hépatique.


Insulinorésistance et le diabète, s'accompagne d'anomalies lipidiques souvent importantes, contribuant à accroître sensiblement le risque cardiovasculaire des patients


L'insuline joue un rôle essentiel dans le métabolisme le chrome, en tant que potentialisateur de l’insuline, ait une action indirecte à ce niveau.

De plus, un effet indépendant de l’hormone a été évoqué : il semble que le chrome inhibe l’enzyme hépatique hydroxyméthylglutaryl-Coenzyme A réductase (HMGCoA réductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol, d’où un effet hypolipémiant


besoins en zinc

besoins en CHROME

Pas de LSS : Toxicité par rapport au CrVI

LSS : 25mg/j

Enfants



Femmes enceintes et allaitantes


Personnes âgées

Personnes ayant une pathologie inflammatoire

Chromémie : Les valeurs usuelles dans le plasma ou le sérum sont de 0,1 à 0,2 μg/L mais ne sont pas un bon marqueur du statut car il n’existe pas d’équilibre démontré entre chrome sérique et chrome tissulaire

Chromurie : Chez un sujet sain recevant une alimentation équilibrée, l’excrétion urinaire de chrome est de l’ordre de 0,1 à 0,3 μg/j, avec un rapport Cr/créatinine d’environ 0,1 à 0,2 ng de Cr/mg de créatinine

L'excrétion urinaire du Cr ne semble pas être un indicateur fiable du statut en Cr, elle est seulement considérée comme un reflet de l’ingestion récente de chrome

Dues à :

1- Insuffisance d’apport

2- Pathologie de Malabsorption :

-Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin ou MICI (maladie de Crohn, rectocolite hémorragique, maladie cœliaque)

-les résections digestives (sleeve, chirurgies bariatriques)

-Mucoviscidose

3- Augmentation des pertes : Lors de diarrhées, chez les grands brûlés, le diabète (due à la polyurie, néphropathie)

4- Manque de Zinc : Augmentation de l’apparition du diabète : Peroxydation des lipides et action sur la cascades de signalisation de l’insuline changement de conformation de l’insuline, insulinorésistance).


Conséquences :

1- Chez les enfants :

Retards de croissance,

des troubles du développement (hypogonadisme)

ou une susceptibilité accrue aux infections.


2- Chez les adultes :

La peau avec un rash ou de l’eczéma (autour des orifices et aux extrémités) et/ou une alopécie.

Au niveau gastro-intestinal : diarrhées, une anorexie, des troubles digestifs et modifications du goût et de l’odorat (dysgueusie et dysosmie).

Le système immunitaire est également impacté, induisant une augmentation de la fréquence ou de la sévérité des infections (pneumonies chez les patients déficitaires en Zinc)

3- Chez les personnes âgées :

Enfin, le système nerveux central peut être atteint également avec des dysfonctions cérébrales


Une carence :


- Peut affecter les défenses immunitaires

- Augmente le stress oxydatif

- Diminue le bon cholestérol HDL

Aliments riches Chrome

 Les principales sources alimentaires de Cr3+ :

- Levure de bière
- Foie, viande
-Jaune d’œuf
- Herbes aromatiques, épices (thym, poivre noir)
-Fruits oléagineux (noix, noisettes, amandes)
- Germe de blé, céréales complètes
-Chocolat noir
-Gruyère, produits laitiers
-Champignons
-Fruits de mer
- Pommes, prunes
-Brocoli, haricots verts, asperges 􏰁􏰁 pommes de terre
-Café, thé (boissons stimulantes)

Aliments riches ZINC

Les meilleures sources de zinc sont :


-les fruits de mer,
-les viandes,
-les graines oléagineuses,
-ainsi que les lentilles, les pois et les haricots secs.
Les aliments les plus riches en phytates, tels que les légumes et les céréales complètes, sont à consommer de préférence fermentés (pain), germés ou cuits (raffinés)