- Les acides aminés protéiques sont des composés qui font partie des protéines et qui ont des fonctions importantes dans le corps humain.
- Il existe 20 acides aminés protéiques de base, dont 8 sont des acides aminés essentiels, c’est-à-dire nécessaires pour être apportés à l’organisme par l’extérieur.
- La plus grande production industrielle d’acides aminés comprend l’acide glutamique, la lysine et la méthionine.
- Les acides aminés protéiques sont utilisés dans différents domaines industriels : alimentation, cosmétique, pharmacie, agriculture et chimie.
Les acides aminés biogènes sont des acides aminés présents naturellement dans le corps humain, faisant partie des protéines. Il existe 20 acides aminés protéiques de base, qui sont essentiels au bon fonctionnement de nombreuses fonctions de notre corps. Ils jouent également un rôle important dans l’industrie cosmétique, dans la production de compléments alimentaires et dans les additifs pour l’alimentation animale. Pourquoi les acides aminés protéiques sont-ils si importants, quels sont les acides aminés biogènes que nous distinguons et dans quels domaines sont-ils utilisés ?
Que sont les acides aminés protéiques ?
Les acides aminés protéiques sont un groupe de composés chimiques organiques qui constituent les protéines. Selon diverses classifications, ils sont au nombre de 20 à 23, alors que les acides aminés non protéiques se distinguent par plus de 300.
Les acides aminés protéiques s’associent dans un ordre spécifique (déterminé par l’ADN de l’organisme concerné) par des liaisons peptidiques pour former des peptides et des protéines.
Les acides aminés protéiques de base sont : l’alanine, la cystéine, les acides aspartique et glutamique, la phénylalanine, la glycine, l’histidine, l’isoleucine, la lysine, la leucine, la méthionine, l’asparagine, la proline, la glutamine, l’arginine, la sérine, la thréonine, la valine, le tryptophane et la tyrosine. En outre, on mentionne souvent la sélénocystéine et la pyrolysine, qui peuvent également former des protéines, mais le mécanisme de leur incorporation dans la structure de ces composés est différent.
Les acides aminés non protéiques comprennent, par exemple, le GABA, le L-DOPA, la taurine ou la triiodothyronine.
Propriétés des acides aminés protéiques
Les acides aminés protéiques sont présents naturellement dans le corps des organismes vivants. Ils contiennent un groupe amino basique et un groupe carboxyle acide. Par conséquent, dans des conditions de pH physiologique, ils se trouvent le plus souvent sous une forme ionique, formant un ion dit hermaphrodite ou un composé dipolaire contenant des groupes ionisés de charges opposées.
Sous cette forme, les acides aminés ont des propriétés typiques des sels : ils se présentent sous forme cristalline, ont un point de fusion élevé, sont solubles dans l’eau et insolubles dans les hydrocarbures.
Les acides aminés protéiques, en termes de structure moléculaire, sont des acides aminés α ayant un atome de carbone asymétrique avec une configuration L (à l’exception de la glycine) – la configuration D se trouve dans les micro-organismes ou les plantes. Les acides aminés biogènes ont une chaîne latérale, qui peut être polaire ou non polaire, et qui peut comprendre : un anneau aromatique, une chaîne aliphatique, un soufre, un groupe hydroxyle et un groupe amine ou carboxyle supplémentaire.
Division des acides aminés protéiques
Tous les acides aminés protéiques peuvent être divisés de différentes manières. Les critères de leur division sont, par exemple, les suivants :
- la polarité de la chaîne latérale ;
- la nature chimique (neutre, acide ou basique) ;
- la possibilité de biosynthèse dans le corps humain (acides aminés endogènes ou exogènes) ;
- la voie catabolique et le principal produit de dégradation de l’acide aminé (acides aminés cétogènes et glucogènes, dont les produits finaux sont respectivement les corps cétoniques et le glucose).
La division en acides aminés endogènes et exogènes est la plus pertinente, car les acides aminés exogènes sont des acides aminés dits essentiels, que le corps humain ne produit pas lui-même et qui doivent donc lui être apportés par l’alimentation. En effet, dans l’organisme, les acides aminés ne servent pas seulement à fabriquer des protéines (muscles, hormones, enzymes et neurotransmetteurs), mais sont également responsables de la production d’énergie, du métabolisme des glucides et des graisses, de la régénération cellulaire et du métabolisme hormonal, garantissant ainsi le bon fonctionnement de l’organisme.
Les acides aminés exogènes comprennent : la lysine, la méthionine, la thréonine, la leucine, l’isoleucine, la valine, le tryptophane et la phénylanaline. Les acides aminés relativement exogènes, c’est-à-dire produits par l’organisme mais en quantité insuffisante, sont l’arginine et l’histidine. La tyrosine et la cystéine, en revanche, sont des acides aminés synthétisés par le corps humain, mais à partir d’autres acides aminés essentiels.
Utilisation des acides aminés protéiques
Les acides aminés protéiques produits à l’échelle industrielle ont des applications dans de nombreux domaines. Le dérivé d’acide aminé le plus connu est le glutamate monosodique, utilisé comme exhausteur de goût. De nombreux acides aminés sont couramment utilisés comme additifs dans l’alimentation animale ou les compléments alimentaires.
Industrie alimentaire
Certains acides aminés protéiques sont utilisés comme additifs alimentaires. Le glutamate monosodique, qui est le sel de l’acide glutamique, revêt une importance particulière. Il est principalement utilisé comme exhausteur de goût et d’arôme et entre dans la composition de soupes instantanées, de sauces, de conserves et de mélanges d’assaisonnements. Le goût apporté par le glutamate monosodique est appelé umami.
En outre, de nombreux acides aminés essentiels sont utilisés comme ingrédients dans des produits nutritionnels spécialisés et cliniques destinés aux patients souffrant de malnutrition et à ceux ayant des besoins nutritionnels particuliers.
Additifs pour l’alimentation animale et les engrais
La méthionine et la lysine sont principalement utilisées comme additifs pour l’alimentation animale afin d’augmenter leur valeur nutritionnelle. Elles peuvent également être ajoutées aux aliments biologiques. L’enrichissement des aliments en acides aminés permet à l’animal de mieux utiliser la nourriture et de produire toutes les protéines nécessaires à son organisme. L’ajout de méthionine ou de lysine permet d’augmenter la production de lait et d’œufs et d’assurer une croissance plus efficace de la masse musculaire de l’animal.
La thréonine est également un acide aminé important, qui est administré aux animaux en tant qu’additif alimentaire, notamment pour soulager les inflammations intestinales et les troubles du métabolisme énergétique. Elle a un effet positif sur les systèmes digestif et immunitaire.
La méthionine est également administrée comme supplément aux chiens pour réduire le risque de calculs rénaux. En agriculture, la méthionine est également utilisée comme pesticide non toxique contre certaines chenilles nuisibles aux cultures d’oranges. La lysine peut également être utilisée comme additif d’engrais pour favoriser la croissance des plantes et améliorer leur valeur nutritionnelle.
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Médicaments et compléments alimentaires
Les acides aminés protéiques, en particulier les acides aminés à chaîne ramifiée tels que la leucine, la valine et l’isoleucine, peuvent avoir un effet positif lorsqu’ils sont consommés par les personnes qui pratiquent un sport. En effet, ces acides aminés favorisent le développement de la masse musculaire et la régénération des muscles, tout en réduisant la sensation de fatigue.
En outre, de nombreux acides aminés sont inclus dans des compléments alimentaires qui soutiennent le système nerveux, aident à résoudre les problèmes de sommeil et de baisse d’humeur, renforcent le système immunitaire et aident à lutter contre les maladies circulatoires ou les problèmes digestifs. Dans les médicaments, les acides aminés peuvent également jouer un rôle de soutien, par exemple la leucine est utilisée comme agent dispersant dans les médicaments inhalés.
Le tryptophane est utilisé dans les médicaments et les compléments alimentaires comme aide au traitement de la dépression et de l’insomnie, car il est transformé en 5-hydroxytryptophane, puis en sérotonine.
Un acide aminé intéressant utilisé dans les compléments alimentaires est la taurine, qui est un acide aminé non protéique composé de méthionine et de cystéine, naturellement présent dans le corps humain. Cet acide aminé a un effet positif sur la fonction visuelle, abaisse la tension artérielle, protège le foie, favorise la perte de graisse et augmente l’énergie, raison pour laquelle il est utilisé dans les boissons énergisantes.
Industrie cosmétique
Dans l’industrie cosmétique, les acides aminés protéiques jouent un rôle important dans la production de produits de soins de la peau, en particulier pour le visage. Ils sont souvent inclus dans des crèmes anti-âge destinées à renforcer et à hydrater la peau, à adoucir et à assouplir l’épiderme en comblant les carences en eau des cellules cutanées. C’est notamment le cas de la thréonine et de la proline, mais aussi de la glycine ou de la lysine. Ces acides aminés sont des précurseurs de la production de collagène, qui donne à la peau son élasticité et sa fermeté. Outre les crèmes et lotions pour le visage, les acides aminés biogènes sont également présents dans les masques, les gommages et les shampooings et après-shampooings pour les cheveux.
Applications dans la recherche scientifique et l’industrie chimique
Certains acides aminés protéiques sont largement utilisés dans la recherche scientifique, par exemple sur le vieillissement ou le métabolisme des protéines. La phénylalanine permet d’obtenir de l’amphétamine en laboratoire.
En outre, les acides aminés jouent un rôle clé dans la biotechnologie – ils servent de substrats dans les processus de fermentation réalisés pour produire des enzymes, des antibiotiques et d’autres composés biologiquement actifs.
Dans l’industrie chimique, les acides aminés peuvent être utilisés dans la synthèse de polymères, de plastiques et de matériaux chimiques spéciaux.
Le marché des acides aminés biogènes
Actuellement, les acides aminés protéiques sont produits de différentes manières. Ils peuvent être synthétisés chimiquement et enzymatiquement, mais la synthèse par fermentation bactérienne (par exemple par la bactérie Corynebacterium glutamicum) est prédominante. Par exemple, l’acide glutamique et ses sels sont obtenus par fermentation principalement des graines de soja.
La production annuelle de glutamate était de 1,7 million de tonnes en 2005 et de 4,7 millions de tonnes en 2018, dont plus de 75 % en Chine. L’acide glutamique et ses sels représentent la plus grande partie des acides aminés biogènes produits. La méthionine et la lysine sont également sur le podium, dont la synthèse représente, avec la production d’acide glutamique, 90 à 95 % de la production mondiale d’acides aminés biogènes. La production d’acides aminés a atteint 7 millions de tonnes en 2016 et est en constante augmentation – on parle d’une hausse allant jusqu’à 7 % par an.
