Abstract

Le 6e atelier se concentre sur la lysine, l’arginine et les acides aminés apparentés. Les fonctions, les voies métaboliques, les utilisations cliniques et les apports de tolérance supérieure sont soulignés dans les articles qui suivent. La lysine est sans doute l’acide aminé le plus déficient dans l’alimentation des pays où la pauvreté existe, et depuis la découverte de la voie de l’oxyde nitrique synthase, l’arginine a pris une place importante en clinique en raison du rôle de l’oxyde nitrique dans la physiologie et la physiopathologie cardiovasculaires.

Le crédit doit être accordé à feu Vernon Young pour avoir eu la vision d’organiser et d’obtenir un soutien pour le Conseil international de la science des acides aminés (ICAAS), qui a commencé en 2001 avec la 1ère réunion tenue à Tokyo. L’idée derrière l’ICAAS était de rassembler une masse critique de scientifiques experts qui pourraient présenter les résultats de leurs recherches et s’engager dans une discussion fructueuse sur le sujet particulier qui serait mis en avant lors de chaque conférence individuelle. Les trois premières conférences ont porté sur des questions et des problèmes généraux concernant la fonction, les limites supérieures et les biomarqueurs. A partir de la 4ème conférence à Kobe, au Japon, des groupes plus spécifiques d’acides aminés ont été mis en avant. Ainsi, les acides aminés à chaîne ramifiée (1) ont été le sujet de discussion de la réunion de Kobe, et les acides aminés soufrés ont été au centre de la 5e conférence de l’ICAAS à Los Angeles (2,3). Les acides aminés de base, l’arginine et la lysine, sont mis en avant dans ce 6e atelier de l’ICAAS qui s’est tenu à Budapest, en Hongrie.

Arginine

Les articles qui suivent traitent des fonctions, du métabolisme, de la pharmacocinétique et des utilisations cliniques de l’arginine supplémentaire. Il est clair que la fonction du cycle de l’urée et l’élimination de l’azote sont des caractéristiques cruciales de la fonctionnalité de l’arginine. Les comparaisons inter-espèces des conséquences d’une carence en arginine sont fascinantes (4,5).

L’espèce féline a une capacité très limitée à fabriquer de la citrulline dans les cellules de la muqueuse intestinale, et par conséquent, les chats ne consommant qu’un seul repas d’un régime sans arginine développent une hyperammonémie sévère et meurent souvent après seulement 24 heures (5). En revanche, l’alimentation de poussins (dont la biosynthèse d’arginine in vivo est nulle) avec un régime sans arginine, bien qu’entraînant une croissance négative, n’entraîne la mortalité qu’après 27 jours d’alimentation (6). Les jeunes porcs n’ont pas une croissance optimale lorsqu’ils sont nourris avec un régime très pauvre en arginine (7,8), mais les porcs adultes, y compris les femelles gravides, synthétisent suffisamment d’arginine (dans les tissus rénaux) pour satisfaire leurs besoins fonctionnels (9,10). Une étude classique a été réalisée à UC-Davis dans laquelle un régime sans arginine a été consommé par des humains adultes pendant 5 jours (11). Aucun symptôme de carence en arginine n’est apparu, et l’ammoniac plasmatique et l’acide orotique urinaire sont restés dans la plage normale. Les résultats de cette étude suggèrent que les adultes normaux en bonne santé peuvent synthétiser suffisamment d’arginine pour répondre aux besoins fonctionnels minimaux.

Le laboratoire de Ball en Alberta a nourri (à l’aide d’un cathéter gastrique) ou fourni par voie IV un régime sans arginine ni proline à des porcelets néonatals (12). Qu’ils aient été nourris par voie entérale ou parentérale, une hyperammonémie est rapidement apparue. Cependant, l’apport de proline dans la formule sans arginine a empêché l’élévation de l’ammoniac plasmatique, mais uniquement dans le cas des porcelets nourris par voie entérale. Ces résultats intéressants démontrent que l’intestin est impliqué de façon vitale dans l’effet d’épargne d’arginine de la proline (13).

L’antagonisme de l’arginine par un excès de lysine alimentaire est d’un grand intérêt en nutrition animale. Il existe des différences entre les espèces dans la mesure où l’antagonisme se produit chez les poussins (14), les rats (15), les cobayes (16) et les chiens (17) mais pas chez les porcs (18). Ceci est d’une plus grande importance pratique chez les espèces aviaires car elles ont des besoins élevés en arginine, et l’excès de lysine renforce le catabolisme de l’arginine en induisant l’arginase rénale.

L’arginine est devenue un acide aminé proéminent dans plusieurs états pathologiques, non seulement ceux liés à la production d’oxyde nitrique (NO) mais aussi ceux associés à l’enzyme catabolique de l’arginine, l’arginase (19-21). L’arginase est libérée par les globules rouges humains et constitue donc un facteur dans les maladies hémolytiques telles que la drépanocytose. L’activité de l’arginase est également élevée chez les patients asthmatiques, ce qui peut limiter la disponibilité de l’arginine pour la biosynthèse du NO. Ces sujets sont abordés plus en détail dans les articles qui suivent.

Lysine

La lysine pourrait être considérée comme l’acide aminé « oublié » de la nutrition humaine. Cet acide aminé est riche dans l’alimentation des pays développés. Cependant, dans les pays pauvres où les céréales dominent l’approvisionnement alimentaire, la lysine est l’acide aminé le plus limitant dans l’approvisionnement alimentaire. D’après des études menées sur des rats, toutes les céréales étudiées sont non seulement déficientes mais aussi 1erement limitantes en lysine (22). La lysine est également l’acide aminé le plus limitant dans les régimes alimentaires typiques des porcs ; elle est le deuxième acide aminé limitant après la méthionine dans les régimes alimentaires typiques des espèces aviaires. Il n’est donc pas surprenant que plus de 90 % de la production totale de lysine soit utilisée pour compléter les régimes alimentaires des animaux. En 2005, 200 000 tonnes métriques de lysine ont été utilisées aux États-Unis, uniquement, pour des applications d’alimentation animale (23). Ainsi, la lysine a probablement été plus étudiée dans l’alimentation animale que tout autre acide aminé, mais elle n’a pas reçu le même degré d’attention dans l’alimentation humaine. Cela est peut-être dû au fait que peu d’utilisations pharmacologiques de la lysine dans le cadre clinique ont été avancées.

Les sujets traités dans les articles qui suivent sont 1) le métabolisme de la lysine et l’absorption mitochondriale (24), 2) la susceptibilité de la lysine, à la fois dans son état libre et lié aux protéines, au brunissement de Maillard dans les aliments et les aliments pour animaux exposés à une température et une humidité élevées (25,26), 3) la susceptibilité de la lysine dans les aliments soumis à la chaleur et aux conditions alcalines à la perte de bioactivité résultant de la synthèse de la lysinoalanine (27), 4) les études sur les limites supérieures, y compris les effets de la lysine en soi ainsi que les effets de la partie HCl de la lysine administrée sous forme de L-lysine-HCl (18,28-31), 5) l’antagonisme de l’arginine causé par un excès de lysine induisant l’arginase rénale chez les espèces aviaires (14,32), 6) l’utilisation de la lysine comme acide aminé de référence dans la formulation des régimes alimentaires pour les animaux basée sur la « protéine idéale » (c. à d.e., ratios d’acides aminés idéaux) (5,33-37), et 7) les approches de génétique moléculaire pour augmenter la teneur en lysine (libre et liée aux protéines) dans les grains de céréales et les graines oléagineuses (38,39).

Dans les articles qui sont inclus dans ce supplément, des sujets auxiliaires mais associés à la lysine et à l’arginine sont également abordés. Il s’agit notamment des métabolites de la lysine comme la saccharopine, l’acide α-aminoadipique, l’acide α-cétoadipique (également un métabolite du tryptophane), la triméthyllysine et la carnitine, ainsi que des métabolites de l’arginine comme l’ornithine, la citrulline, la diméthylarginine, la créatine, l’agmatine, les polyamines, l’urée et, bien sûr, le NO.

Littérature citée

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