Où passe ce que l’on mange, une fois dans la cellule

Le parcours d’un repas à travers la cellule

Nos aliments ne brûlent pas simplement comme une bûche dans un poêle. La cellule découpe glucides, lipides et protéines en petites unités, puis en arrache des électrons au fil de nombreuses réactions successives. Ces électrons cheminent le long d’une série de protéines logées dans la membrane interne des mitochondries, jusqu’à réagir finalement avec l’oxygène pour former de l’eau.

L’énergie libérée en chemin ne se perd pas en chaleur : une grande partie est mise en réserve dans une molécule, l’adénosine triphosphate, ou ATP. C’est précisément cet enchaînement – dégradation, passage des électrons, formation d’ATP – que la biochimie désigne par métabolisme énergétique. On parle là d’un processus chimique, pas d’une sensation.

À plusieurs étapes de ce processus, des oligo-éléments apparaissent comme pièces fixes de certaines molécules. Cette page s’intéresse à deux d’entre eux : le fer d’une part, l’iode d’autre part. Pour chacun, l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a examiné des dossiers scientifiques ; les formulations qui en sont issues figurent, chacune isolément, dans le Règlement (UE) n° 432/2012.

Deux fiches d’identité, numéro atomique compris

Les deux éléments sont décrits l’un après l’autre. Chaque fiche se termine par la phrase autorisée pour cet élément-là, et lui seul.

1. Fer · numéro atomique 26

   Le fer possède une propriété qui le rend utile à la chimie cellulaire : il passe facilement d’un état de charge à l’autre, Fe²⁺ ou Fe³⁺. À chaque bascule, un électron exactement est capté ou cédé. Dans les mitochondries, on le trouve donc au sein de protéines qui se passent les électrons d’un relais à l’autre – soit enchassé dans un groupement hème, soit lié à des atomes de soufre dans ce qu’on appelle des clusters fer-soufre.

   « Le fer contribue à un métabolisme énergétique normal »

   Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012

2. Iode · numéro atomique 53

   L’iode est un halogène et compte parmi les éléments les plus lourds que l’organisme humain utilise. Il est le plus souvent absorbé sous forme d’ion iodure. Dans le corps, on le rencontre presque uniquement lié de façon covalente à une structure d’acide aminé, d’où naissent les iodothyronines – des molécules portant trois ou quatre atomes d’iode, dont le signal atteint le noyau de la cellule.

   « L’iode contribue à un métabolisme énergétique normal »

   Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012

À la loupe : l’emplacement des atomes

Les phrases autorisées ne citent aucune molécule. Les paragraphes qui suivent montrent quelles structures biochimiques se cachent derrière ces formulations, pour que l’on comprenne à quoi le texte renvoie – et à quoi il ne renvoie pas.

Le fer héminique des cytochromes

Les cytochromes sont des protéines bâties autour d’un anneau de porphyrine, au centre duquel se loge un atome de fer. La membrane mitochondriale interne en compte plusieurs : les cytochromes b et c₁ dans le complexe III, le cytochrome c mobile entre les complexes III et IV, ainsi que les groupements hème a et a₃ dans le complexe IV. Chacun de ces centres ferreux accepte un électron, passe alors de Fe³⁺ à Fe²⁺, puis remet l’électron au partenaire suivant.

Les clusters fer-soufre, relais d’électrons

À côté des groupements hème existe une seconde forme, plus ancienne, de centres contenant du fer. Deux ou quatre atomes de fer y sont unis à autant d’atomes de soufre pour former un petit cube ou un losange. Le complexe I, premier grand complexe protéique de la chaîne, aligne à lui seul toute une file de ces clusters, par lesquels passent les électrons issus du NADH. La succinate déshydrogénase, qui appartient aussi au cycle de Krebs, en contient trois.

• [2Fe-2S] : deux atomes de fer face à deux atomes de soufre, par exemple dans la protéine de Rieske
• [4Fe-4S] : un assemblage en forme de cube, notamment dans l’aconitase
• [3Fe-4S] : une variante plus rare, présente dans la succinate déshydrogénase

Des atomes d’iode ancrés par liaison covalente

L’iode n’agit pas comme ion libre auprès d’une enzyme : il est incorporé dans des molécules. La glande thyroïde en tire la tétra-iodothyronine (T4) et la tri-iodothyronine (T3). Ses quatre atomes d’iode représentent à eux seuls environ deux tiers de la masse de la T4. Dans de nombreuses cellules, la T3 se fixe à des récepteurs du noyau et y influe sur la fréquence de lecture de certains gènes – parmi eux, des gènes de protéines mitochondriales et celui de la pompe sodium-potassium, grande consommatrice d’ATP.

Chacune de ces deux allégations vaut pour elle-même. Elles portent sur un processus chimique tel qu’il se déroule lorsque les besoins sont couverts. Elles ne disent rien du bien-être, de l’humeur ou du sommeil.