Vitamine

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Une vitamine est une substance organique, nécessaire en quantité mineure (moins de 100 mg/jour - voir tableau ci-dessous) au métabolisme d'un organisme vivant, qui ne peut être synthétisée en quantité suffisante par cet organisme. Chaque organisme a des besoins spécifiques : une molécule peut être une vitamine pour une espèce et ne pas l'être pour une autre. C'est par exemple le cas de la vitamine C indispensable aux primates mais pas à la plupart des autres mammifères.

Molécules organiques, les vitamines B et C sont majoritairement des précurseurs de coenzymes, molécules qui participent au site actif d'une enzyme, activent des substrats ou sont des substrats particuliers. Elles doivent être apportées régulièrement et en quantité suffisante par l'alimentation. Chez l'être humain, deux vitamines sont synthétisées par des bactéries intestinales : les vitamines K et B₈. La vitamine D est un dérivé de stéroïde qui peut être synthétisé par la peau exposée au Soleil chez l'homme, et qui possède un rôle hormonal.

Un apport insuffisant ou une absence de vitamine provoquent respectivement une hypovitaminose ou une avitaminose qui sont la cause de diverses maladies (scorbut, béribéri, rachitisme, etc.). Un apport excessif de vitamines liposolubles (A et D essentiellement) provoque une hypervitaminose, très toxique pour l'organisme, car l'excès de vitamines liposolubles ne peut être éliminé rapidement par les reins et est stocké dans le foie^[1].

Ces vitamines ont été découvertes par le biochimiste polonais Kazimierz Funk qui, le premier, isola la vitamine B₁ dans l'enveloppe de riz en 1912. Le terme « vitamine » vient du latin « vita » qui signifie vie et du suffixe amine qui est le nom d'un radical en chimie (toutes les vitamines ne possèdent pas pour autant le radical amine).

La nécessité de manger certains aliments pour conserver une bonne santé a été reconnue bien avant l'identification des vitamines. Les anciens Égyptiens savaient que consommer du foie aide une personne à lutter contre l'héméralopie, maladie causée par la carence en vitamine A^[2]. À la Renaissance, le développement des longs voyages sur les océans a entraîné des périodes prolongées sans fruits ni légumes frais, donc parmi les équipages des maladies dues aux carences en vitamines courantes, notamment le scorbut^[3].

En 1747, le chirurgien écossais James Lind a découvert que les agrumes aidaient à prévenir le scorbut, une maladie particulièrement mortelle qui se caractérise par un arrêt de la synthèse du collagène, provoquant une mauvaise cicatrisation des plaies, des saignements des gencives, une douleur intense et la mort^[2].

En 1753, Lind publie son Traité sur le scorbut, qui recommande d'utiliser des citrons et des limes (citron vert) pour éviter le scorbut, ce qui est adopté par la marine royale britannique (d'où le surnom limey pour les marins britanniques). Cependant, la découverte de Lind n'a pas toujours été acceptée par les explorateurs des expéditions arctiques de la Royal Navy au XIX^e siècle : on croyait généralement que le scorbut pouvait être évité en pratiquant une bonne hygiène, en faisant régulièrement de l'exercice et en maintenant le moral de l'équipage à bord, plutôt que par un régime de produits frais^[2]. En conséquence, les expéditions dans l'Arctique ont continué de souffrir du scorbut et d'autres maladies de carence. Encore au début du XX^e siècle, lorsque Robert Falcon Scott a effectué ses deux expéditions en Antarctique, la théorie médicale dominante était que le scorbut était causé par des aliments en conserve contaminés^[2].

À la fin du XVIII^e siècle et au début du XIX^e siècle, des études de privation alimentaire ont permis aux scientifiques d'isoler et d'identifier un certain nombre de vitamines. Les lipides de l'huile de poisson ont été utilisés pour guérir le rachitisme chez le rat, et le nutriment liposoluble a été appelé « antirachitique A ». Ainsi, la première bioactivité « vitaminique » isolée, qui a permis de guérir le rachitisme, a été initialement appelée « vitamine A ». Cette vitamine a depuis été renommée, devenant aujourd'hui la vitamine D^[4].

En 1881, le médecin russe Nikolaï I. Lunin a étudié les effets du scorbut à l'Université de Tartu. Il a nourri des souris avec un mélange artificiel de tous les constituants séparés du lait connus à l'époque, à savoir les protéines, les graisses, les glucides et les sels. Les souris qui n'ont reçu que les constituants individuels sont mortes, tandis que les souris nourries au lait lui-même se sont développées normalement. Il a conclu qu'« un aliment naturel tel que le lait doit donc contenir, outre ces ingrédients principaux connus, de petites quantités de substances inconnues essentielles à la vie ». Cependant, ses conclusions ont été rejetées par Gustav von Bunge^[5]. Un résultat similaire de Cornelius Pekelharing est apparu dans une revue médicale néerlandaise en 1905, mais il n'a pas été largement diffusé^[5].

En Asie de l'Est, où le riz blanc raffiné était l'aliment de base de la classe moyenne, le béribéri résultant d'un manque de vitamine B1 était endémique. En 1884, Takaki Kanehiro, médecin britannique de la marine impériale japonaise, a observé que le béribéri était endémique parmi les équipages subalternes qui ne mangeaient souvent que du riz, mais pas parmi les officiers qui avaient un régime à l'occidentale. Avec le soutien de la marine japonaise, il a expérimenté en utilisant des équipages de deux cuirassés ; un équipage n'a reçu que du riz blanc, tandis que l'autre a été nourri avec de la viande, du poisson, de l'orge, du riz et des haricots. Le groupe qui n'a mangé que du riz blanc a rapporté 161 membres d'équipage atteints de béribéri et 25 décès, tandis que l'autre groupe n'avait que 14 cas de béribéri et aucun décès. Cela a convaincu Takaki et la marine japonaise que le régime alimentaire était la cause du béribéri, mais ils pensaient à tort que des quantités suffisantes de protéines permettraient d'empêcher la maladie^[6]. Le fait que des maladies puissent résulter de certaines carences alimentaires a été étudié plus en détail par Christiaan Eijkman, qui a découvert en 1897 que nourrir les poulets avec du riz non raffiné au lieu de la variété raffinée aidait à prévenir une sorte de polynévrite équivalente au béribéri^[7]. L'année suivante, Frederick Hopkins a postulé que certains aliments contenaient des « facteurs complémentaires » - en plus des protéines, des glucides, des graisses, etc. - qui sont nécessaires aux fonctions du corps humain^[2]. Hopkins et Eijkman ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1929 pour leurs découvertes^[8].

En 1910, le premier complexe vitaminique a été isolé par le scientifique japonais Umetaro Suzuki, qui a réussi à extraire un complexe hydrosoluble de micronutriments du son de riz et l'a appelé acide abérique (plus tard Orizanin). Il a publié cette découverte dans une revue scientifique japonaise^[9]. Lorsque l'article a été traduit en allemand, la traduction n'a pas indiqué qu'il s'agissait d'un nutriment nouvellement découvert, une allégation formulée dans l'article japonais d'origine, et sa découverte n'a donc pas obtenu de publicité. En 1912, le biochimiste d'origine polonaise Casimir Funk, travaillant à Londres, a isolé le même complexe de micronutriments et a proposé que le complexe soit nommé « vitamine ». Elle devait plus tard être connue sous le nom de vitamine B3 (niacine), bien qu'il l'ait décrite comme « facteur anti-beriberi » (qui serait aujourd'hui appelé thiamine ou vitamine B1). Funk a proposé l'hypothèse que d'autres maladies, telles que le rachitisme, la pellagre, la maladie cœliaque et le scorbut pourraient également être guéries par des vitamines. Max Nierenstein, son ami et lecteur de biochimie à l'Université de Bristol aurait suggéré le nom de « vitamine » (de « amine vitale »)^[10],[11]. Le nom est rapidement devenu synonyme des « facteurs complémentaires » de Hopkins et, au moment où il a été démontré que toutes les vitamines ne sont pas des amines, le mot était déjà omniprésent et n'a plus été changé.

En 1920, Jack Cecil Drummond a proposé que le « e » final soit supprimé pour mettre l'accent sur la référence aux « amines », après que les chercheurs ont commencé à soupçonner que certaines « vitamines » (en particulier, la vitamine A) n'ont pas de composant aminé^[6]. En 1930, Paul Karrer a élucidé la structure correcte du bêta-carotène, le principal précurseur de la vitamine A, et a identifié d'autres caroténoïdes. Karrer et Norman Haworth ont confirmé la découverte d'Albert Szent-Györgyi de l'acide ascorbique et ont apporté des contributions importantes à la chimie des flavines, ce qui a conduit à l'identification de la lactoflavine. Pour leurs recherches sur les caroténoïdes, les flavines et les vitamines A et B2, ils ont tous deux reçu le prix Nobel de chimie en 1937^[12].

En 1931, Albert Szent-Györgyi et un collègue chercheur Joseph Svirbely soupçonnaient que l'« acide hexuronique » était en fait de la vitamine C, et a donné un échantillon à Charles Glen King, qui a prouvé son activité anti-scorbutique dans son essai scorbutique de longue date sur le cobaye. En 1937, Szent-Györgyi a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine pour sa découverte. En 1943, Edward Adelbert Doisy et Henrik Dam ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine pour leur découverte de la vitamine K et de sa structure chimique. En 1967, George Wald a reçu le prix Nobel (avec Ragnar Granit et Haldan Keffer Hartline) pour sa découverte que la vitamine A pourrait participer directement à un processus physiologique^[8]. En 1938, Richard Kuhn a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur les caroténoïdes et les vitamines, en particulier B2 et B6^[13].

1950-1960 : le docteur Garnett Cheney dans les années 1950 puis le docteur Dubarry et des tests cliniques dans les années 1960 en France démontrent l'efficacité rapide de la consommation de choux sur certains ulcères. On identifie la vitamine U pour anti-ulcère.

Dès 2012, l'académie de médecine française conseille la prise de vitamine D en cas de carence puis de nouveau en mai 2020 durant la crise covid ^[14]. La vitamine D, prescrite par un médecin, est remboursée par la sécurité sociale française. 80 % de la population française serait en carence de vitamine D dont 5 % en carence sévère. La première source de vitamine D est le Soleil.

Généralement, on sépare les vitamines en deux groupes : les vitamines hydrosolubles (solubles dans l'eau) et les vitamines liposolubles (solubles dans les graisses).

Les vitamines liposolubles sont absorbées avec les graisses et, comme celles-ci, sont stockables dans l'organisme (dans les graisses), il est donc difficile de s'en débarrasser. À l'inverse, les vitamines hydrosolubles (à l'exception de la vitamine B₁₂) ne sont pas stockables et les apports excédentaires sont éliminés par la voie urinaire.

Les vitamines ont deux types de rôles une fois transformées dans l'organisme :

• un rôle coenzymatique pour la plupart (coenzymes substrats, coenzymes de transfert de groupement, coenzymes activateurs de substrats) ;
• un rôle hormonal (pour la vitamine D et probablement A pour une part).

On peut définir l'action globale des vitamines selon leur intérêt comme le rôle dans l'hématopoièse (acide folique), la perméabilité cellulaire (acide ascorbique)…

Les acides gras oméga-3 ont initialement été considérés comme des vitamines (F)^[15] mais ne sont plus classés dans cette catégorie aujourd'hui en médecine car la quantité d'apports journaliers nécessaire — entre deux et trois grammes par jour en moyenne pour l'adulte — les rend plutôt éligibles comme éléments ordinaires de l'alimentation. Le terme de vitamine F reste utilisé sur l'Internet en 2015 à des fins commerciales. Les oméga-3 ayant dépassé leur date de péremption ou mal conservés se dégradent en éléments présumés carcinogènes^{[réf. nécessaire]}.

Ils sont difficiles à établir car ils varient avec l'âge, la taille, le sexe, l'activité musculaire, la production par le microbiote intestinal. Ils augmentent pendant la croissance, pendant les maladies et les états fébriles, et en ce qui concerne les femmes, pendant la grossesse et l'allaitement.

Les États ont publié des recommandations sur les doses quotidiennes à ne pas dépasser, afin d'assurer la sécurité des consommateurs.

Les surdosages interviennent également en raison de la consommation de compléments alimentaires et de pilules « anti-vieillissement » ou de bronzage. En effet, de nombreuses personnes consomment des vitamines sous forme de comprimés, en particulier pour leurs effets antioxydants et d'élimination des radicaux libres ; cependant, certaines vitamines ont également un effet pro-oxydant en générant des radicaux libres, comme la vitamine C prise à hautes doses^[17],[18]. Selon une étude du Journal of American Medical Association^[19], la surconsommation de β-carotène et de vitamines A et E, qui ne sont pas éliminées par les urines, augmente la mortalité de respectivement 7 %, 16 % et 4 %. S'il existe des carences de vitamine dans les populations défavorisées des pays industrialisés, ce sont en revanche les personnes ne présentant pas de carence qui consomment des compléments alimentaires. Rappelons que l'Organisation mondiale de la santé recommande la consommation de 5 à 10 fruits et légumes frais par jour, et que cette consommation suffirait théoriquement à combler les besoins en vitamines sans risque de surdosage. Cependant, des légumes surgelés, stockés longtemps, cuits fortement et fortement modifiés par l'industrie n'apportent pas autant de vitamines qu'un aliment cru, possédant encore sa peau ou faiblement cuit^[20]. De plus, la teneur en nutriments des fruits et légumes a dramatiquement baissé entre 1950 et 2015 (voir plus bas).

La vitamine C est éliminée par les reins dès qu'elle dépasse un certain seuil, et une surdose était donc considérée comme inoffensive. On estime cependant aujourd'hui que cette élimination, si elle est prolongée sur plusieurs mois, peut entraîner des calculs rénaux chez certains sujets^[21].

Une étude montrerait que l'excès de vitamine A augmente les risques de fracture de la hanche. Cet effet dangereux est plus net avec le rétinol (vitamine A proprement dite) qu'avec la β-carotène (provitamine A)^[22].

L’excès de vitamine B₆ peut causer une neuropathie^[23].

Les effets nocifs de la surdose de vitamine D sont connus depuis longtemps : accidents rénaux et cardiaques graves. Cependant, une surdose n'apparaît qu'à partir d'une prise journalière de quantité égale à plus de 100 fois l'apport journalier recommandé et ceci sur plusieurs mois^[24]. La surdose (rare) est définie pour une concentration supérieure à 374 nmol/l de sérum^[25].

Plus de 50 % des Américains prennent, d'une manière ou d'une autre, des suppléments vitaminiques et cette proportion tend à croître^[26]. Alors que certaines critiques affirment que ce sont les personnes en meilleure santé qui prennent le plus de suppléments^[27] et qu'il n'existe pas de preuves d'une efficacité de cette mesure quant à la prévention des maladies chroniques^[27], l'étude de l'ensemble de la recherche indexée sur PubMed, Embase et Cochrane indique une grande variété de résultats selon les vitamines et minéraux choisis, les pathologies chroniques étudiées, les protocoles, etc.^[28]. Il n' y a cependant aucun bénéfice démontré chez le patient non dénutri en termes de mortalité globale ou de survenue de maladies cardio-vasculaires^[29] ou en prévention du déclin cognitif^[30]. Il pourrait exister une discrète diminution du risque de survenue d'un cancer mais uniquement chez les hommes^[29].

La prise de suppléments de vitamines peut être plus efficace que l'éducation à la bonne alimentation pour le maintien de la santé, par exemple chez des patients atteints de la maladie d'Alzheimer, pour prévenir la perte de poids et augmenter les paramètres immunitaires, dans ce cas. En général, les populations âgées semblent bénéficier de différentes manières des suppléments de vitamines et minéraux, dans les études cliniques, bien que cette pratique soit encore relativement peu répandue (autour de 10 %) dans les faits^[31].

L'analyse des carences en vitamines via une prise de sang peut être difficile. Elle est classique pour la vitamine D. Le soleil est la première source de vitamine D à privilégier hors avis médical.

Par défintition des vitamines, les carences doivent être éliminées. Les valeurs définies dans les ARJ sont conseillées. Les vitamines hydrosolubles C,B,U doivent être apportées, au corps, par l'alimentation, tous les jours tandis que les lyposolubles A,D,E,K sont stockées par le corps. Le surplus journalier de vitamines hydrosolubles est éliminé journalièrement. Cela sert donc peu de dépasser les doses recommandées par les ARJ.

Causes ou symptômes, des dizaines de maladies sont corrélées à des carences en vitamines.

Certaines des vitamines peuvent être détruites soit par la chaleur (cuisson), soit par l'air (action de l'oxygène lors de la découpe en petits morceaux) ou la lumière (rayons ultraviolets). Le séchage, la congélation, le réchauffage peuvent aussi entrainer des pertes de vitamine.

Par ailleurs, les vitamines hydrosolubles partent en grande partie dans l'eau de cuisson. Ainsi, une soupe ou un potage, pour lequel on garde l'eau, ou la cuisson à la vapeur, avec laquelle les aliments ne trempent pas dans l'eau, permettent de garder une plus grande quantité de vitamines.

Les conditions de production actuelles influeraient peut-être à la baisse sur les concentrations de micronutriments des aliments mais une méta-analyse canadienne publiée en 2017^[34] explique que les méthodes de comparaison utilisées ne sont pas fiables et que les variations naturelles (terroir, météo) sont beaucoup plus importantes que les variations historiques de certains éléments. Cette étude est corroborée par une publication de l'académie d'agriculture française^[35].

Historiquement, certaines substances ont été classées comme vitamines puis déclassées et/ou renommées.

Vitamines ou pseudo-vitamines
A,
B,
B1 à B15, hydrosolubles
dont la vitamine B1 (péricarpe du riz) Christiaan Eijkman maladie: béribéri Nobel 1929 ,
dont la vitamine B4 a pu désigner jadis l'adénine.
dont la vitamine B7 pour le myo-inositol, principal diastéréoisomère de l'inositol.
dont la vitamine B10, pour l'acide para-aminobenzoique et son sel de sodium (parfois appelées vitamines H2 et H3, ou B_x) ;
dont la vitamine B11, pour la L-Carnitine, dite aussi vitamine B_T.
C,
C1 à C3, (orange) maladie : scorbut ; choux brocoli, bruxelles ; hydrosoluble
D,
D1 à D3 (soleil), maladie : rachitisme
E, 1922
F omégas-3 et/ou 6,
G (renommée B2), hydrosoluble
H (Coenzyme R renommée B8), hydrosoluble
J pour certains animaux non humains,
K,
K1 à K3 (Koagulation apparenté au Coenzyme Q10) choux brocoli, bruxelles
M (renommée B9), hydrosoluble
L Acide anthranilique précurseur de la tryptophane (lactation) L1,L2
P (flavonoïdes : quercétine ; câpres, livèche),
PP (renommée B3), hydrosoluble ; poulet ; saumon ; foie ; thon
Q Coenzyme Q10, ubiquinone 1957 US/58 UK Nobel 1978 ; boeuf ; poissons gras ; poulet ; huiles de soja, colza
U (anti-Ulcère: choux brocoli, vert ; asperges) Docteurs Garnett Cheney US années 50 Dubarry FR années 60 ; hydrosoluble

liposolubles (A, D, E et K ; et pour les renommées Q )
hydrosolubles (B,C,U ; et pour les renommées G,H,M,PP)

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• [2] L'académie de médecine française recommande la prise de vitamine D en 2012 et le reconfirme le 22 mai 2020.
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• (en) « Nutritional Effects of Food Processing » qui présente les pertes en vitamine suivant le mode de préparation
• vidéo sur les pertes en vitamines depuis1950de la chaine M6, qui au 22 septembre 2018 est indisponible car retirée du web, et sa page a été effacée du cache. Se reporter à l’article sur le sujet, cité plus haut
• Cash Investigation » : comment les multinationales font leur beurre sur nos fruits et légumes

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