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Effets des nutriments sur les structures et les fonctions du cerveau : le point sur la diététique du cerveau - 01/03/08

Doi : RN-09-2004-160-8-9-0035-3787-101019-ART03 

J.-M. Bourre

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Résumé

Le cerveau est un organe élaboré et fonctionnant à partir de substances, obligatoirement puisées, pour nombre d’entre elles, dans l’alimentation. La régulation de la glycémie est la conséquence de l’absorption d’aliments aux index glycémiques faibles, assurant une insulinémie basse. Cette régulation induit, sur la durée, la qualité des performances intellectuelles ; ne serait-ce que parce qu’au repos, le cerveau adulte utilise 50 p. 100 des glucides alimentaires dont 80 p. 100 à des fins énergétiques. La nature de la composition en acides aminés des protéines alimentaires participe au bon fonctionnement cérébral ; le tryptophane joue un rôle particulier. Nombre d’acides aminés indispensables présents dans les protéines alimentaires sont utilisés pour élaborer des neuromédiateurs. Les acides gras oméga-3 ont constitué la première démonstration expérimentale cohérente de l’effet d’une substance alimentaire (un nutriment à destinée structurale) sur la constitution et la fonction du cerveau. Il a d’abord été découvert que la différentiation et la fonctionnalité de cultures cellulaires de cerveau dissocié nécessitent leur présence. Il a ensuite été démontré que la carence en acides alpha-linolénique (ALA) altérait le cours du développement cérébral, perturbait la composition et la physico-chimie des membranes des cellules du cerveau, neurones, oligodendrocytes et astrocytes. Cette carence se traduit par des modifications physico-chimiques, induisant des perturbations biochimiques et physiologiques ; elle génère des perturbations neuro-sensorielles et comportementales. En conséquence, la nature des acides gras poly-insaturés (en particulier oméga-3) trouvés dans les laits adaptés pour nourrissons (prématurés comme nés à terme) conditionne les capacités visuelles, neurologiques et intellectuelles. Par ailleurs, les acides gras oméga-3 alimentaires sont évidemment impliqués dans la prévention de plusieurs facteurs des maladies cardio-vasculaires (y compris de la vascularisation cérébrale) et de certaines affections neuro-psychiatriques, dont la dépression, mais aussi la démence, notamment celle de la maladie d’Alzheimer. Leur déficit peut empêcher le bon renouvellement des membranes, et donc accélérer le vieillissement cérébral. Le fer est nécessaire à l’apport d’oxygène, mais aussi à la production d’énergie dans le parenchyme cérébral ainsi qu’à la synthèse des neuromédiateurs. L’iode de l’hormone thyroïdienne assure le métabolisme énergétique des cellules cérébrales ; sa carence, notamment pendant la grossesse, induit de graves dysfonctionnements cérébraux, aboutissant au crétinisme. Le manganèse, le cuivre et le zinc participent aux mécanismes enzymatiques de protection contre les radicaux libres, dérivés toxiques de l’oxygène. L’utilisation du glucose par le tissu nerveux implique la présence de vitamine B1. La vitamine B9 préserve la mémoire au cours du vieillissement, avec la vitamine B12. Elle retarde les signes de la démence, à condition d’être administrés dans une « fenêtre » clinique précise, dès l’apparition des premiers symptômes. Les vitamines B6 et B12 interviennent directement, entre autres, dans les synthèses de neuromédiateurs. Les terminaisons nerveuses sont les sites de plus grandes concentrations de vitamine C. Parmi les divers composants de la vitamine E, seul l’alpha-tocophérol est impliqué dans les membranes nerveuses. L’objectif de cette revue est de faire la synthèse globale des connaissances sur les implications des nutriments, trouvés dans les aliments, sur les structures et certaines fonctions du cerveau.

Abstract

The role of nutritional factors on the structure and function of the brain: an update on dietary requirements.

The brain is an organ elaborated and functioning from substances present in the diet. Dietary regulation of blood glucose level (via ingestion of food with a low glycemic index ensuring a low insulin level) improves the quality and duration of intellectual performance, if only because at rest the adult brain consumes 50 p. 100 of dietary carbohydrates, 80 p. 100 of them for energy purposes. The nature of the amino acid composition of dietary proteins contributes to good cerebral function; tryptophan plays a special role. Many indispensable amino acids present in dietary proteins help to elaborate neurotransmitters and neuromodulators. Omega-3 fatty acids provided the first coherent experimental demonstration of the effect of dietary nutrients on the structure and function of the brain. First it was shown that the differentiation and functioning of cultured brain cells requires omega-3 fatty acids. It was then demonstrated that alpha-linolenic acid (ALA) deficiency alters the course of brain development, perturbs the composition and physicochemical properties of brain cell membranes, neurones, oligodendrocytes, and astrocytes (ALA). This leads to physicochemical modifications, induces biochemical and physiological perturbations, and results in neurosensory and behavioral upset. Consequently, the nature of polyunsaturated fatty acids (in particular omega-3) present in formula milks for infants (premature and term) conditions the visual and cerebral abilities, including intellectual abilities. Moreover, dietary omega-3 fatty acids are certainly involved in the prevention of some aspects of cardiovascular disease (including at the level of cerebral vascularization), and in some neuropsychiatric disorders, particularly depression, as well as in dementia, notably Alzheimer’s disease. Their deficiency can prevent the satisfactory renewal of membranes and thus accelerate cerebral aging. Iron is necessary to ensure oxygenation, to produce energy in the cerebral parenchyma, and for the synthesis of neurotransmiters. The iodine provided by the thyroid hormone ensures the energy metabolism of the cerebral cells. The absence of iodine during pregnancy induces severe cerebral dysfunction, leading to cretinism. Manganese, copper, and zinc participate in enzymatic mechanisms that protect against free radicals, toxic derivatives of oxygen. The use of glucose by nervous tissue implies the presence of vitamin B1. Vitamin B9 preserves memory during aging, and with vitamin B12 delays the onset of signs of dementia, provided it is administered in a precise clinical window, at the onset of the first symptoms. Vitamins B6 and B12, among others, are directly involved in the synthesis of neurotransmitters. Nerve endings contain the highest concentrations of vitamin C in the human body. Among various vitamin E components, only alpha-tocopherol is involved in nervous membranes. The objective of this update is to give an overview of the effects of dietary nutrients on the structure and certain functions of the brain.


Mots clés : Cerveau , Aliment , Nutriment , Glucides , Lipides , Protéines , Vitamines , Minéraux , Oméga 3 , Développement

Keywords: Brain , Food , Nutrient , Carbohydrae , Lipids , Proteins , Vitamins , Minerals , Omega 3 , Development


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Vol 160 - N° 8-9

P. 767-792 - septembre 2004 Retour au numéro

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