Protéines, peptides et acides aminés, une définition simple

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Cet article est le premier d’une série de trois, le premier s’attarde sur les définition de protéines, acides aminés, peptides. Le second traitera des hypothèses les plus convaincantes concernant l’origine des acides aminés et de la vie. Le troisième discutera des désagréments supposés d’une surconsommation de protéine.

Si vous prenez des compléments protéinés depuis longtemps, vous pensez peut-être savoir ce qu’est une protéine, un acide aminé ou un ensemble de ces mêmes acides aminés, c’est à dire des peptides. Seulement, il y a parfois des évidences qu’il faut savoir rappeler de temps à autres. Disons d’abord que d’un point de vue étymologique, une protéine vient du grec ancien prôtos, qui signifie premier, essentiel; c’est dire son importance !

Les protéines constituent dans la majorité des cas, la plus grande part du poids secs des organismes à plus de 50%. Les protéines forment une structure primaire déterminée par un ordre précis où s’enchaînent les acides aminés, cet ordre étant codé par le génome. Sur le plan historique, les protéines ont été découvertes par un chimiste hollandais du nom de Gerhard Muller au XIXème siècle.

Définition d’une protéine

protéine en poudre

Les protéines en poudre sont vendues pour subvenir aux besoins augmentés des athlètes qui pratiquent des entraînements intenses de musculation ou d’endurance

Une protéine se définit simplement comme une molécule complexe composée d’une ou de plusieurs chaînes d’acides aminés regroupés en peptides, eux-mêmes liés par des liaisons peptidiques. Généralement, on part d’un minimum de 100 acides aminés (c’est très peu) pour parler d’une protéine. Concernant des ensembles plus petits d’acides aminés on parlera naturellement de peptides ou de polypeptides. Les acides aminés sont quant à eux, composés de groupes d’atomes où l’on retrouve l’hydrogène, l’oxygène, l’azote (en grande partie) et parfois le soufre pour certains d’entre eux.

Évidemment, les protéines sont des composants essentiels à la vie des cellules, nous dirons surtout que les acides aminés sont la vie elle-même comme nous le verrons dans un prochain article concernant l’origine de la vie et le rôle des acides aminés dans l’apparition du vivant. Les protéines ont un rôle structurel, elles forment nos cellules, nos muscle et les organes qui les composent. Elles ont aussi un rôle important de catalyseur puisque les enzymes sont faites de protéines. Elles jouent un rôle capital au niveau de l’ADN et de l’expression des gènes.

A vrai dire, la majorité des fonctions cellulaires (et extra cellulaires pour les enzymes, les protéines de transport, de signalisation ou motrices) sont assurés par des protéines. Sans protéine ou acides aminés, la vie n’existerait pas. Les protéines sont présentes chez tous les êtres vivants; on estime leur nombre à environ 30000 chez l’être humain mais on a pu en décrire seulement 2%.

Le centre de commande: les gènes

Dans le corps humain (ou dans celui de n’importe quel animal), les protéines sont assemblées à partir des acides aminés selon les informations données par les gènes. L’assemblage d’une protéine se fait acide aminé par acide aminé en fonction des ordres génétiques et des acides aminés présents pour les faire. En prenant l’exemple de la reconstruction des fibres musculaires après exercice, nous dirons que pour procéder à cette réparation, les acides aminés nécessaires sont puisés dans les protéines données par l’alimentation et décomposés en acides aminés. Les fibres sont alors réparées et les protéines musculaires sont refaites (le glucose est utilisé comme énergie pour faire fonctionner le processus). On part des protéines alimentaires, décomposées en acides aminés puis recomposées en protéines musculaires.

Pour en revenir au codage des protéines par les gènes, disons que les milliers de protéines différentes codées par les gènes constituent en quelques sortes la carte d’identité unique des individus où, selon un assemblage particulier, telle personne sera plus ou moins grande, aura les cheveux bruns et pas blond, sera très musclé ou non. Les gènes commandent en quelques sortes les caractéristiques précises et uniques des individus alors que les protéines (et les milliers de combinaisons d’acides aminés possibles) leurs servent d’outils de codage.

Les protéines dans l’alimentation

A partir de la nourriture que nous absorbons, les protéines sont décomposées pendant la digestion, en commençant par l’estomac. Les protéines sont hydrolysées (décomposition avec rupture des liaisons peptidiques entre les acides aminés) en polypeptides pour fournir les acides aminés dont le corps aura besoin. La majeure partie de cette digestion et l’absorption des acides aminés auront lieu dans l’intestin. Notons qu’une protéine ou un peptide est stable, une décomposition spontanée en acides aminés n’est pas possible sans l’intervention des enzymes ou d’un processus chimique.

Certaines protéines vendues dans le commerce sous forme de complément alimentaire sont hydrolysées (totalement ou partiellement) et permettent une assimilation facilitée.L’inverse de l’hydrolyse, l’estérification, est souvent utilisée dans l’industrie pour renforcer la stabilité de certaines molécules mais n’intéresse pas les protéines. Dans ce cas, l’utilité d’un tel processus est nul bien évidemment.

Classement sommaire des protéines

Les protéines sont tellement nombreuses et leur rôle dans l’organisme est tellement varié qu’on les classe en différentes catégories. Suivant leur composition chimique, on classera les protéines en deux groupes: les holoprotéines et les hétéroprotéines.

– Les holoprotéines (comme le suggère le préfixe) sont les protéines composés exclusivement d’acides aminés. Elles sont divisées en histones, protamines, gluténines, albumines, prolamines, globulines et scléroprotéines suivant leur spécificités (importance de certains acides aminés…).

– Les hétéroprotéines sont composés d’acides aminés et d’une part non protéique, le groupement prosthétique. Ce groupe est important car il détermine la fonction de cette protéine. On les divise à nouveau en nucléoprotéines, lipoprotéines, glycoprotéines, hémoprotéines, flavoprotéines et métalloprotéines (avec atome(s) de fer, de zinc, de calcium, de molybdène ou de cuivre).

Suivant le rôle biologique des protéines dans l’organisme, on détermine deux grandes classes de protéines, les fibreuses et les globulaires.

– Les protéines fibreuses font partie des tissus et des éléments structurant du corps comme les muscles, la peau, les os, les composants cellulaires ou leurs membranes. Leur rôle est d’assurer une fonction structurelle par la construction de structures simples et répétées (comme le collagène et la kératine).

– Les protéines globulaires ont un rôle important à plusieurs niveaux du métabolisme, elles remplissent d’autres fonctions. Dans ce groupe, on compte les enzymes dont le rôle est primordial au maintien de la vie de l’organisme. On compte aussi les hormones dans le groupe des protéines globulaires (comme l’insuline), on parle généralement d’hormones peptidiques. Enfin, les protéines motrices sont constituées de la myosine des fibres musculaires, les protéines de transport (hémoglobine…), les protéines de l’immunité (immunoglobulines du petit lait…) et les protéines de stockage comme l’ovalbumine de l’œuf.

Les acides aminés

Par définition, un acide aminé se dit d’une molécule organique basée sur un squelette carboné avec deux fonctions: une fonction amine NH2 et une fonction acide (un acide carboxylique: COOH). Ce sont les plus petites unités composant les protéines. On distingue ensuite les acides aminés qui entrent dans la composition des protéines (les alpha-aminoacides) et les autres acides aminés présents dans la nature mais qui ne font pas partie de la composition des protéines.

Dans la nature, on dénombre environ 100 à 150 acides aminés mais seuls 22 d’entre eux sont présents dans le code génétique animal. Au niveau cellulaire, les acides aminés peuvent se retrouver sous forme libre ou regroupés en peptides et en protéine. Les acides aminés participent alors à la construction des protéines, étant eux-mêmes constituants et précurseurs de protéines, un peu comme les briques forment un mur, le mur est constitué de briques alors que des briques peuvent rester à l’état libre pour former d’autres murs. Les acides aminés imbriqués entre eux forment la structure de base des protéines. Si le nombre d’acides aminés liés entre eux est inférieur à 100, on parle de peptides, plus de 100, on parle de polypeptides.

La chiralité, un aspect important des acides aminés

D’un point de vue de la structure des acides aminés, on note que l’atome central de carbone est relié à 4 groupes différents. On a donc pour chaque molécule, deux constructions identiques au niveau de leurs liaisons peptidiques mais elles ne se superposent pas, elles sont comme des images l’une de l’autre. Ici, on parle de chiralité, notées D et L suivant l’orientation des groupements autour de l’atome central asymétrique. On va donc écrire L-arginine ou D-Ribose (qui fait partie de la famille des oses comme le dextrose, fructose… ce n’est donc pas un acide aminé). Je donne souvent cet exemple puisque généralement seuls les acides aminés lévogyres (L-) sont actifs dans le corps humain, les dextrogyres sont potentiellement mortels pour le corps, sauf pour assurer certaines fonctions spécifiques.

Certains acides aminés sont indispensables à l’être humain, d’autres ne le sont pas parce qu’ils peuvent être fabriqués par le corps en cas de besoin. Le code génétique humain est donc représenté à partir de 20 acides aminés standards: l’alanine, l’arginine, l’asparagine, l’acide aspartique, la cystéine, l’acide glutamique, la glutamine, la glycine, l’histidine, l’isoleucine, la leucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la proline, la sérine, la thréonine, le tryptophane, la tyrosine et la valine.

Les peptides

Un peptide est une chaîne de 50 acides aminés au moins. ces derniers sont attachés par des liaisons chimiques appelées liaisons peptidiques. En gros, un peptide est une « petite protéine » naissant d’une composition ordonnée par le code génétique. Il existe une quantité phénoménale de peptides composés à partir des 20 acides aminés de base, leur nombre est incalculable puisqu’il existe plusieurs centaines de milliers de milliards de combinaisons possibles.

On distingue ensuite les polypeptides, qui sont des ensemble de peptides, des protéines, ensemble de plusieurs polypeptides, des oligopeptides, qui sont de minuscules peptides de 10 acides aminés au plus. On parle ensuite de dipeptides (2 acides aminés), de tripeptides (3 acides aminés), de tétrapeptides (4 acides aminés), de pentapeptides (5 acides aminés), d’octapeptides (8 acides aminés), de nonapeptides (9 acides aminés), et de décapeptides (10 acides aminés). On distingue enfin les neuropeptides créés par un neurone et dont la fonction est celle d’un neurotransmetteur.

Et voilà pour cette brève présentation  des protéines, acides aminés et peptides… Je conçois que ce genre d’article est un peu fatiguant mais le second sera plus passionnant, je reviendrais sur l’origine supposée des acides aminés et donc, de la vie elle-même.

Mais d’ici là, n’oubliez pas de développer votre culture physique,

Eric

La mise à jour de cet article a été effectuée avec l’aimable autorisation de Monsieur El Atyqy, ingénieur en biochimie alimentaire: www.azaquar.com

A propos de l'auteur

Passionné et pratiquant depuis plus de 20 ans, j'ai toujours porté un regard curieux sur le développement de la science des ergogènes et de la nutrition sportive. Diplômé des universités Lille 3 et Paris 7, je passe actuellement ma thèse en psychologie sur la question de la sublimation par la culture physique et la musculation. Espace Corps Esprit Forme est à considérer comme un blog de vulgarisation scientifique, destiné à aider le pratiquant tout en lui donnant des informations scientifiques utiles à sa pratique des sports de force.

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