La thiamine ou vitamine (ou encore aneurine) est une vitamine hydrosoluble de la famille des vitamines B que les animaux doivent trouver dans leur alimentation. Elle est synthétisée par les bactéries, les plantes et les champignons.
C'est un précurseur métabolique de la thiamine pyrophosphate (TPP), une coenzyme essentielle et indispensable au bon fonctionnement du système nerveux et des muscles.
Chez l'être humain, une carence alimentaire en vitamine cause le béribéri et peut aussi causer une encéphalopathie de Gayet-Wernicke, qui si elle n'est pas rapidement détectée et traitée (par un complément vitaminique) dégénère généralement en démence précoce (souvent en lien avec un alcoolisme).
Histoire Dans les années 1880, le béribéri sévit de façon épidémique chez les troupes de l'armée indienne britannique, et à bord des navires des puissances coloniales en Extrême-Orient. Cette maladie est considérée soit comme une infection, soit comme une intoxication.
En 1897, Eijkman démontre qu'il s'agit d'une maladie nutritionnelle en provoquant un beribéri expérimental chez la poule, guérissable en remplaçant le riz décortiqué par du riz complet. Il reçoit pour cela le prix Nobel de médecine en 1929.
En 1911, Umetarō Suzuki découvre une substance guérissant le béribéri, à partir du son de riz, qu’il nomme acide abérique.. Cependant, ces travaux n'ont pas été immédiatement remarqués par la communauté scientifique de l'époque, car Eijkman publiait en néerlandais et Suzuki en japonais.
En 1912, Kazimierz Funk décrit une substance naturelle, hydrosoluble et aminée qu'il appelle « vitamine » (littéralement amine vitale). qu'il croit à tort être le facteur actif contre le béribéri.
En 1926, et parviennent à isoler la vitamine B1 de la cuticule du riz, mais ils la caractérisent mal en omettant l'atome de soufre, et les autres chercheurs n'ont pu reproduire leurs travaux.
En 1933, Robert R. Williams établit la formule chimique définitive de la vitamine B1 en l'appelant thiamine. Il en réalise la synthèse complète en 1936 et en obtient le brevet. Il s'associe avec Merck & Co pour une production commerciale. Il démontre que la thiamine synthétique est identique, chimiquement et biologiquement, à la thiamine naturelle et que la synthèse industrielle est plus économique que l'extraction à partir de source naturelle.
La production mondiale de thiamine passe de 100 kg en 1937 à 200 tonnes en 1967.
Besoins en vitamine Les besoins en vitamine sont principalement dépendant des apports en glucides sur le métabolisme desquels elle intervient. Ils sont ainsi fonction du poids corporel, de l’intensité du métabolisme, du niveau d’activité physique et de la composition de la ration alimentaire. Les références nutritionnelles peuvent être exprimées en mg par mégajoule (mg/MJ) d’énergie consommées plutôt qu’en mg/j, avec une valeur de 0,1 mg/MJ pour la référence nutritionnelle pour la population (RNP).
Cette valeur se décline en mg/j selon les types de populations et leur consommation moyenne avec une base d'apport journalier d'environ 1,5 mg/j pour les hommes adultes et 1,2-1,3 mg/j pour les femmes et des recommandations jusqu'à 1,8 mg/j pour la femme enceinte.
Sources La thiamine est naturellement présente dans les produits alimentaires ou apportée sous la forme de suppléments.
Les aliments les plus riches en thiamine sont les céréales entières, la viande de porc, et les noix.
Le corps humain peut aussi obtenir de la thiamine à partir du microbiote du gros intestin, mais en quantité insuffisante pour compenser un déficit. Aliment Teneur(mg/) Graine de tournesol séchée 2,2964LaNutrition.fr, 15 novembre 2008 Germe de blé 2,05 Levure de bière sèche 1,82 Graines de soja 1,3 Levure de boulanger (à ne pas confondre avec la levure chimique) 1 - 2 Œufs de poisson 1 - 1,2 Noix de macadamia 1,195 Salami sec 0,93 Graine de pavot 0,849 Pistache 0,84 Bacon cru 0,751 Chipolata 0,741 Jambon 0,741 haricots secs et petits pois 0,68 Noix de pécan 0,66 Paprika 0,645 Chorizo 0,63 Graine de cumin 0,628 Noix du Brésil 0,617 Porc 0,6 - 0,95 Petit lait séché 0,5 Noix, noisettes 0,5 Lentilles sèches 0,43 Rognons 0,37 Riz complet 0,3 Foie de bœuf 0,3 Châtaignes 0,2 - 0,3 Amandes, cacahuètes 0,2 - 0,3 Pain complet 0,25 Huîtres 0,25 Poisson 0,05 - 0,09 Asperge 0,143 Pomme de terre 0,17 Œufs 0,07 Végétaux (fruits, feuilles, tiges, racines) 0,06 - 0,07 Chou-fleur 0,057 Chou frisé 0,053 Lait entier 0,03 - 0,07 Riz blanc 0,05 La thiamine peut être altérée par les sulfites utilisés comme conservateurs notamment dans les fruits et légumes, viande maigre et charcuterie ; par le chlore résiduel de l'eau de cuisson ; par la présence d'ions cuivre, autant de circonstances qui peuvent entrainer une perte de thiamine.
La stabilité de la thiamine est bonne en solution acide (jus de fruits et boissons acides). Elle est dégradée en condition neutre ou alcaline : la pratique d'ajouter du bicarbonate de sodium à la cuisson des légumes pour conserver leur couleur entraine une perte de thiamine (milieu alcalin).
La thiamine est aussi dégradée par des agents oxydants ou réducteurs, et par les rayonnements. Elle est sensible à la chaleur, et du fait de sa solubilité, elle a tendance à s'échapper dans l'eau de cuisson.
La thiamine n'est pas répartie également dans les céréales entières. Des processus de meunerie (farine de céréale) peuvent réduire le taux de thiamine de plus de 40 % par rapport à la farine de céréale complète, et ceux de polissage du riz de plus de 75 % par rapport au riz complet.
Les autres modes de cuisson (rôtissage, friture…) entrainent aussi une perte de thiamine, notamment pour les viandes. Une viande grasse perd moins de thiamine à la cuisson qu'une viande maigre, et une viande panée contient 15 à 40 % de thiamine en plus que son équivalente non panée.
La cuisson à la vapeur est le meilleur mode de cuisson pour limiter la perte de thiamine, et le riz étuvé contient plus de thiamine que le riz non étuvé. Cependant, si la transformation des aliments a le plus souvent un effet négatif sur la teneur en thiamine, il faut souligner que cette transformation peut être nécessaire pour minimiser des constituants nocifs.
Métabolisme Structure et biosynthèse La thiamine est composée d'un cycle pyrimidique et d'un cycle thiazolique, reliés par un pont méthylène fragile de grande thermolabilité.
La thiamine est biosynthétisée par les bactéries, certains protozoaires, des plantes, et des champignons. Les groupes thiazole et pyrimidine sont synthétisés séparément in vivo, puis combinés pour former du monophosphate de thiamine via l'enzyme .
Le système d'anneaux pyrimidine se forme au cours d'une réaction catalysée par la (ThiC), une enzyme de la famille radical SAM (une métalloprotéine fer-soufre) qui utilise la S-Adénosylméthionine comme cofacteur. class=skin-invert-image|upright=2.5 Absorption La thiamine est absorbée au niveau de l'intestin grêle proximal (jéjunum). L'absorption dépend de la dose, elle est d'abord active à dose alimentaire jusqu'à 5 mg, et au delà (dose pharmacologique) elle se fait par diffusion passive.
Les phosphatases intestinales hydrolysent la thiamine en une forme libre qui est alors absorbée. La thiamine absorbée est rapidement phosphorylée en pyrophosphate de thiamine (TPP) aussi appelé diphosphate de thiamine (TDP) ou cocarboxylase.
L'absorption digestive de la thiamine peut être diminuée chez le sujet âgé, chez le sujet atteint de malabsorption, chez la personne alcoolique. En dépit d'un apport alimentaire suffisant, un déficit en thiamine peut être provoqué par un régime trop riche en glucides, en thiaminases ou autres antagonistes de la thiamine.
Répartition Dans le corps humain, cette forme phosphorylée est stockée principalement dans le cœur, le cerveau, le foie et les reins (organes à besoins énergétiques élevés). Dans le cerveau, le TPP est en partie à nouveau phosphorylé en triphosphate de thiamine (TTP).
Cette forme stockée a une demi-vie courte de 14 à 18 jours, cette faible réserve explique la nécessité d'un apport permanent et régulier de thiamine alimentaire. Un adulte moyen dispose d'une réserve corporelle d'environ 25-30 mg.
Dans le sang total la concentration en thiamine totale est de l'ordre de 75 à 200 nanomoles/L, près de 80 % de cette thiamine totale se trouve dans les érythrocytes sous forme de TPP.
Excrétion L'excrétion de la thiamine est principalement urinaire. Au niveau du rein elle dépend à la fois de la filtration glomérulaire et de la réabsorption-excrétion tubulaire. Cette excrétion s'effectue de façon active via des transporteurs des cellules rénales tubulaires. En excès de thiamine dans l'organisme, la réabsorption se change en excrétion, les taux plasmatiques élevés de thiamine sont ainsi régulés de façon efficace.
Une utilisation prolongée de diurétiques peut induire un déficit en thiamine.
La thiamine est aussi excrétée par les feces (thiamine provenant de bactéries intestinales), la sueur et le lait. Dans le lait maternel, le taux de thiamine est de l'ordre de 0,14 à 0,21 mg/L selon le régime alimentaire.
Fonctions biochimiques Les structures nécessaires à l'activité vitaminique de la thiamine sont : le groupement β hydroxyéthyl sur lequel s'effectue l'estérification en pyrophosphate de thiamine (TPP) ; la fonction amine primaire du noyau pyrimidique ; la présence d'un atome d'hydrogène sur le seul carbone non substitué du noyau thiazolique ; l'intégrité du pont méthylène réunissant les deux noyaux. Généralités La vitamine B1 est indispensable à la transformation des glucides en énergie par le cycle de Krebs et à la transformation du pyruvate (toxique pour le système nerveux) produit par la glycolyse. De plus, elle est essentielle pour de nombreux autres processus cellulaires comme la synthèse des précurseurs des acides nucléiques, de la myéline, des neurotransmetteurs (acétylcholine) et pour son action antioxydante.
La thiamine pyrophosphate, comme coenzyme., est partie intégrante du site actif de l'enzyme qui l'utilise. La réaction globale peut s'écrire de la façon suivante : centré|réaction globale des enzymes utilisant la thiamine|vignette|400x400px Comment agit la thiamine ? La liaison carbonyle (oxo) est électriquement déséquilibrée, l'oxygène attirant les électrons. Ces carbones ont donc tendance à être positifs.
La thiamine va stabiliser une forme où le carbone qui va perdre le groupe R2 devient négatif (carbanion voir thiamine paragraphe Chimie) : il pourra y avoir alors une réaction entre le carbone + du carbonyle et le carbone - stabilisé par la thiamine. Le schéma réactionnel peut être le suivant : centré|vignette|400x400px|réaction globale mettant en évidence le rôle intermédiaire de la thiamine pyrophosphate nommée TPP class=skin-invert-image|vignette|Ylide forme du TPP Le mécanisme précis est bien décrit de la façon suivante :
Dans plusieurs réactions, y compris celle de la pyruvate déshydrogénase, de l'alpha-cétoglutarate déshydrogénase et de la transcétolase, le TPP catalyse la réaction de décarboxylation réversible (alias clivage d'un composé substrat au niveau d'une liaison carbone-carbone reliant un groupe carbonyle à un groupe réactif adjacent - généralement un groupe carboxylique acide ou un alcool). Il y parvient en quatre étapes de base :
Le carbanion de l'ylure de TPP attaque de manière nucléophile le groupe carbonyle sur le substrat. (Cela forme une liaison simple entre le TPP et le substrat.) La liaison cible sur le substrat est rompue et ses électrons sont poussés vers le TPP. Cela crée une double liaison entre le carbone du substrat et le carbone TPP et pousse les électrons de la double liaison N-C dans le TPP entièrement sur l'atome d'azote, le réduisant d'une forme positive à une forme neutre.