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LES AMIDONS

L'amidon, présent dans nos aliments, est formé de deux polymères de glucose distincts : un polymère linéaire (l'amylose) et un polymère ramifié (l'amylopectine). La digestibilité de l'amidon dépend de la coexistence de ces polymères. Leur état d'organisation évolue selon les procédés de fabrication et de conservation des aliments.
La digestibilité des fractions digestibles et indigestibles de l'amidon conditionne les propriétés nutritionnelles des aliments amylacés. La fraction digestible, au niveau de l'intestin grêle, fournit du glucose. La fraction indigestible parvient au côlon où elle est partiellement ou totalement métabolisée par la flore colique.

Modification de l'amidon au fil des préparations culinaires

  • Amidons natifs : les grains d'amidon sont le siège de l'organisation semi-cristalline des deux polymères (amylose et amylopectine). Le degré de polymérisation et la proportion d'amylose varient selon l'origine botanique de l'amidon. A l'état natif, l'attaque enzymatique des grains d'amidon varie selon leur origine botanique. Tout traitement mécanique qui altère la surface extérieure du grain d'amidon augmente sa susceptibilité à l'attaque des amylases.
  • Amidons gélatinisés : lors d'un chauffage voisin de 80°C en milieu aqueux, l'amidon s'hydrate et gonfle. Une partie de l'amylose, puis de l'amylopectine passe en solution (empesage). La suspension devient alors visqueuse, l'amidon devient plus facilement hydrolysable.
  • Amidons gélifiés - amidons rétrogradés : lorsque la température de la solution aqueuse diminue, le système se gélifie puis se réorganise en une structure semi-cristalline (rétrogradation). Ces molécules réorganisées sont formées d'amylose, d'amylopectine et de cristaux mixtes amylose-amylopectine.
  • Amidons extrudés : la technique de cuisson-extrusion est une technologie industrielle largement utilisée. Le traitement mécanique et thermique produit une déstructuration de l'amidon.
  • Amidons complexés : lors de la gélatinisation de l'amidon, des complexes de fusion peuvent se former entre l'amylose et les lipides mono-aliphatiques (internes aux grains de céréales, ou rajoutés).

Les technologies alimentaires modifient l'index glycémique des aliments

Les aliments amylacés n'influencent pas de façon identique la glycémie et l'insulinémie. Jenkins a proposé de classer les aliments en fonction de leur index glycémique. Cet index exprime en pourcentage le rapport de l'aire sous la courbe de la glycémie pendant les 3 heures qui suivent l'absorption d'un aliment (SI), sur l'aire obtenue dans les mêmes conditions, avec un glucide de référence (S2) (Fig. 1).
Lorsque le glucose est choisi comme référence (index glycémique = 100), le pain blanc et les pommes de terre ont un index glycémique élevé, voisin de celui du glucose (de 70 à 90 %). Le riz blanc et les pâtes ont un index glycémique voisin (de 50 à 60 %). Les légumes secs ont un index glycémique faible (de 20 à 40 %).
L'index glycémique des aliments amylacés est bien corrélé à la biodisponibilité de l'amidon, mesurée in vitro par le test d'hydrolyse par l'alpha-amylase.
Les processus industriels modifient les réponses glycémiques des aliments :

  • La cuisson des aliments entraîne une gélatinisation de l'amidon qui se traduit par une forte réponse glycémique. C'est le cas du pain, de la purée de pommes de terre en flocons, des corn flakes (amidon extrudé).
  • La pastification du blé dur (pâtes alimentaires) produit des aliments à index glycémique réduit.

Les propriétés particulières de l'amylose, au cours de la phase de gélatinisàtion et de rétrogradation, expliquent la relation inverse qui existe entre teneur en amylose et amplitude des réponses glycémiques.

Impact métabolique de l'index glycémique

Les index glycémiques des aliments amylacés traduisent de façon immédiate les phénomènes digestifs.
Les différences persistent lorsque les aliments sont consommés non plus isolément, mais au sein de repas mixtes glucido-lipido-protidiques.
La vidange gastrique détermine le débit d'amidon mis à la disposition des amylases intestinales et donc le débit de glucose assimilable. Plusieurs travaux ont mis en évidence une corrélation linéaire significative entre amplitude maximale glycémique et temps de demi-vidange gastrique. Toutefois, d'autres travaux n'ont noté aucune corrélation entre le temps de demi-vidange gastrique de divers glucides et les réponses glycémiques et insulinémiques.
Le temps de transit est également un facteur à prendre en compte.
Une réduction d'environ 13 % de l'index glycémique moyen d'un régime alimentaire proposé pendant un mois à des sujets hypercholestérolémiques, entraîne une réduction significative de la cholestérolémie, de la fraction LDL du cholestérol et de la triglycéridémie de ces sujets. Chez des sujets diabétiques non insuline-dépendants, un régime à base de riz, comparé à un régime à base de pommes de terre, entraîne une réduction du taux des triglycérides sanguins (fraction VLDL). Enfin, chez des sujets diabétiques insuline-dépendants, la consommation de pâtes et de riz remplaçant le pain et les pommes de terre entraîne une réduction de l'index glycémique voisine de 14 %. Cette réduction se traduit par une amélioration significative du contrôle métabolique des sujets, ainsi qu'une réduction des taux plasmatiques de triglycérides et de phospholipides. Ces résultats ont également été observés chez des sujets sains. L'ensemble de ces travaux met en évidence l'incidence d'une manipulation diététique même modeste sur le profil métabolique des sujets. Le mécanisme responsable est probablement une réduction du flux glucose intestinal qui induit des modifications de débit des sécrétions hormonales (insuline, glucagon) avec pour conséquence un changement des métabolismes glucidique et lipidique.

La malabsorption physiologique des amidons est une réalité

Le test à l'hydrogène et le recueil des contenus en fin d'intestin grêle chez des sujets iléostomisés permettent de confirmer l'existence d'une malabsorption physiologique des amidons chez l'homme sain. Pour les aliments céréaliers et la pomme de terre, la fraction d'amidon indigestible est voisine de 5 %. Cette valeur est trois fois plus importante pour les amidons de légumineuses ou pour l'amidon de banane crue. Lorsque la quantité d'amidon ingéré augmente, la quantité d'amidon indigestible croît dans les mêmes proportions et le pourcentage d'amidon indigestible reste constant. Cette observation tend à confirmer l'hypothèse que ce ne sont pas les fonctions digestives de l'homme qui sont saturables mais qu'il existe probablement dans l'aliment une fraction d'amidon qui résiste à la digestion.

La digestion des "amidons résistants"

Les amidons résistants sont de structure physico-chimique hétérogène : amidon à l'état natif, amidon rétrogradé, amidon encapsulé, amidon riche en complexes amylo-lipidique.
La croûte de pain, les biscuits de type sablé renferment après cuisson une quantité de grains d'amidon à l'état natif voisine de 50 %. Il s'agit de produits pour lesquels la teneur en eau au cours de la cuisson n'est pas suffisante pour permettre une gélatinisàtion de l'amidon. Les amidons de légumineuses sont à la fois riches en amylose, riches en inhibiteurs de l'alpha-amylase. Ils sont enchâssés dans un réseau de fibres alimentaires qui sont un obstacle au gonflement et à la solubilisation de l'amidon lors de la cuisson et qui, de plus, constituent une barrière à l'action des amylases. Dans certains cas, la fraction d'amylose complexée à des lipides peut être également indigestible. Enfin, dans la fabrication des pâtes alimentaires, le réseau de gluten périamylacé qui entoure le grain d'amidon est une gêne à l'action des amylases. Les amidons résistants sont fermentés par les bactéries coliques. Les produits de ce métabolisme sont des gaz (C02, H2, CH4) et des acides gras volatils qui constituent des substrats énergétiques. Les premières études effectuées in vitro ont montré que les amidons résistants avaient pour particularité de produire un rapport butyrate-acétate élevé. Le butyrate est utilisé majoritairement par les colocytes comme substrat énergétique. En matière de cancer colorectal, le butyrate est tout à fait intéressant en raison de ses effets sur le métabolisme des acides nucléiques. Certains travaux de cancérologie décrivent la carence en butyrate au niveau colique comme un facteur susceptible de favoriser le processus cancéreux.
Un nombre croissant de données suggère que les acides gras volatils sont susceptibles d'interagir au niveau du métabolisme glucidique. Le propionate pourrait moduler la production hépatique de glucose et la sensibilité périphérique à l'insuline. Le profil de production des divers acides gras volatils intervient également sur le métabolisme des lipides. Ces données préliminaires devront être complétées puis validées chez l'homme.

Les données nutritionnelles les plus récentes concernant la fraction "amidon" des aliments amylacés mettent en évidence :

  • Une cinétique d'assimilation variable du glucose d'origine amylacée. Cette assimilation, fortement dépendante de la digestibilité de l'amidon, dépend de son origine botanique, de la présence de fibres et surtout des traitements hydrothermiques industriels et culinaires qu'il a subis avant d'être consommé.
  • Une malabsorption physiologique d'une fraction de l'amidon des aliments cuits. Cette fraction d'amidon "résistant" dépend de la nature botanique de l'amidon et surtout de son passé hydrothermique.

Texte rédigé à partir de la présentation du Docteur Francis Bornet lors de la 32ème Journée Annuelle de Nutrition et de Diététique