Le calcium

 

 

Le calcium dans l'organisme

 

Répartition du calcium dans l'organisme :

  • 1000 g dans les os

  • 10 g dans les cellules

  • 1 g dans les liquides à l'extérieur des cellules.

Absorption du calcium

Le calcium entre dans l'organisme au niveau de l'intestin : c'est l'absorption intestinale.

 

Le transport du Ca2+ à travers la paroi du tube digestif s'effectue dans les deux sens : pour 1000 mg apportés par l'alimentation, 400 mg sont absorbés, 200 mg sont sécrétés. Une partie du calcium passe à travers les cellules intestinales (c'est le flux transcellulaire), une partie entre les cellules (c'est le flux paracellulaire) :

  • Le flux paracellulaire est un mouvement passif ; il s'effectue par diffusion, ou en suivant le mouvement d'eau, de sodium ou de glucose. Puisque l'intestin transporte généralement de plus grandes quantités d'eau et de solutés dans le sens de l'absorption que dans le sens de la sécrétion le calcium est entraîné par ce flux et ainsi absorbé. Ce mouvement est facilité quand il y a beaucoup de calcium dans l'intestin (> 2 mmol/l), après avoir consommé des produits lactés par exemple.

  • Le flux transcellulaire de Ca2+ est un flux actif ou qui dépend du transport actif du sodium. Cela signifie que ce transport consomme de l'énergie. Ce transport est limité chez les nourrissons ou chez les personnes âgées.

Ce transport est plus ou moins important en fonction de ce qu'on mange, non seulement selon la quantité de calcium absorbée, mais aussi en fonction de la quantité de phosphates, sucres, fibres...

  • Un régime pauvre en phosphates contribue à une meilleure absorption du calcium. D'une part, le calcium est complexé (associé) par le phosphate à l'intérieur de l'intestin, ce qui limite sa solubilité et le flux transcellulaire (l'ensemble est trop volumineux pour passer au travers de la membrane des cellules intestinales). D'autre part, des apports de phosphates limités s'accompagnent d'une stimulation de la synthèse rénale de calcitriol, d'une augmentation du nombre des récepteurs de la vitamine D et donc d'une stimulation du transport actif du Ca2+.

  • Les sucres, y compris le lactose (sucre du lait), stimulent l'absorption intestinale du calcium. Peut-être parce que le flux transcellulaire consomme de l'énergie, les sucres sont une source d'énergie.

  • Les fibres d'origine végétale contenues dans l'alimentation diminuent l’absorption digestive du calcium.

Le transport dépend aussi des hormones :

  • Les oestrogènes, la prolactine, l'hormone de croissance et l'hormone parathyroïdienne PTH favorisent l'absorption du calcium : Contrairement aux deux premières hormones, les deux dernières n'ont probablement pas d'effet direct sur l'intestin mais agissent par une stimulation de la synthèse de calcitriol.

  • Les glucocorticoïdes diminuent le transport du Ca2+. Ils interfèrent avec la production du calcitriol, soit en diminuant sa synthèse, soit en augmentant son catabolisme (destruction).

Le niveau d'absorption du calcium varie selon : l'âge (plus on est jeune, plus il est élevé), l'origine (les Africains et les Asiatiques absorbent mieux le calcium que les "blancs"),  l'alimentation.

Par ailleurs, l'absorption du fer, du zinc et du magnésium peut être entravée par le calcium. On recommande de ménager un intervalle de deux heures entre la prise de calcium et celle de ces minéraux

 

Dans le sang : la calcémie

Le calcium va de l'intestin vers les organes qui en ont besoin grâce au sang.

 

Valeurs normales : Dans le plasma, la concentration du calcium est située entre 2,25 et 2,65 mmol/1

  • 60% du calcium est diffusible (55% sous forme ionisée, 5% sous forme de complexes avec des phosphates, des bicarbonates ou des citrates), seule la concentration du calcium ionisé libre plasmatique est "biologiquement active". La mesure du calcium ionisé plasmatique est possible mais chère.

  • 40 % du calcium est lié aux protéines (30% à l'albumine, 10% à des globulines). La calcémie totale dépend donc de la concentration en protéines, une calcémie totale élevée peut n'entraîner aucun problème si elle est la conséquence d’une teneur importante en albumine et si la calcémie ionisée ne s'en trouve pas modifiée.

Le degré d'ionisation et de liaison aux protéines du calcium dépend du pH du milieu : si le pH diminue (plasma plus acide), la fraction ionisée diminue. Il en est de même s'il y a trop de phosphore.

 

Le calcium joue un rôle déterminant dans la coagulation du sang.

 

Dans les cellules

La plus grande partie du calcium intracellulaire est sous forme liée, principalement sous forme de sels de phosphate localisés dans les mitochondries ("centrales énergétiques" des cellules). La concentration du calcium libre dans le cytoplasme ([Ca2+],) est estimée à 5 à 10 x 10-9 M.

Autour des cellules, le calcium intervient dans les phénomènes d'adhésion des cellules entre elles et avec la matrice extracellulaire. Il a aussi un effet stabilisant membranaire : une alimentation riche en calcium tend à diminuer la pression artérielle par diminution des résistances périphériques, probablement secondaire à la stabilisation des membranes des muscles lisses vasculaires.

Dans les cellules, les variations de la concentration du Ca2+ interviennent dans l'initiation de nombreux phénomènes : contraction des muscles, sécrétion hormonale, activation d'enzymes.

  • Au niveau du coeur : l'automatisme cardiaque est lié à un phénomène appelé "dépolarisation", dont le mécanisme pourrait être une entrée de calcium et de sodium et une inhibition de la sortie de potassium.

  • Au niveau des neurones : le message nerveux circule aussi grâce à un phénomène de "dépolarisation" dû à une entrée de calcium dans le neurone

  • Au niveau des muscles : L'augmentation de la concentration de calcium est à l'origine de la contraction musculaire et sa diminution de la relaxation.

Dans les os

La majeure partie du calcium se trouve stockée dans l'os et s'élève à une valeur d'environ 1200g chez un homme de 70 kg.

L'os est composé de deux phases : une phase organique ou matrice et une phase minérale (cristaux d'hydroxyapatite avec un rapport Ca/P variant entre 1,3 et 2,0)

Il est synthétisé par des cellules appelées ostéoblastes. Ces ostéoblastes sécrètent une matrice organique appelée tissu ostéoïde, formée de collagène non rigide. Cette matrice se rigidifie par dépôt de phosphate et de calcium pour donner l'hydroxyapatite.

L'os se détruit par des cellules appelées ostéoclastes. Les ostéoclastes érodent le tissu osseux par sécrétion acide qui solubilise la partie minérale, et sécrétion d'hydrolases qui digèrent la matrice organique.
 

300 mg de calcium sont ainsi chaque jour libérés de l’os (cette "sortie" de calcium est appelée résorption ostéoclastique) et une quantité équivalente est déposée dans l’os par minéralisation de la matrice organique nouvellement formée.

 

Production et destruction sont normalement en équilibre. Si plus d'os est détruit qu'il n'est produit, l'os devient poreux : c'est l'ostéoporose.

 

Élimination du calcium

A l’état d’équilibre si 1000mg de calcium sont apportés par l’alimentation :
- 800 mg seront éliminés dans les selles
- 200 mg seront éliminés dans les urines

Chaque jour, dans les reins, environ 10 g de calcium sont filtrés. Le filtre s'appelle glomérule. Seul le calcium soluble passe au travers de ce filtre et arrive dans l'urine primitive. Cette urine primitive arrive dans une zone du rein en forme de petits tubes. Au niveau de ces tubes, environ 9,8 g de calcium retourne dans le sang, ce phénomène s'appelle la réabsorption tubulaire. De la sorte, il n'y a qu'environ 200 mg de calcium qui sont éliminés dans les urines.

La réabsorption tubulaire est plus ou moins importantes selon les cas : des hormones comme la PTH, le calcitriol (vitamine D) ou des diurétiques, peuvent stimuler ou freiner cette réabsorption.
 

 

Les hormones qui interviennent

 

la parathormone (PTH)

La parathormone est une petite protéine composé d'une chaîne de 84 acides aminés. Chez l'homme, le gène code pour un peptide de 111 acides aminés, la Pré-Pro-PTH, rapidement clivée en un peptide de 90 acides aminés, la Pro-PTH, et, enfin, en PTH, qui est la molécule stockée et sécrétée. L'ensemble du processus (de la transcription du gène au clivage de la Pro-PTH) dure 15 à 20 minutes. La PTH stockée n'est pas intégralement sécrétée.

La glande qui produit la PTH s'appelle parathyroïde, quand il y a peu de calcium dans le sang beaucoup de PTH est sécrété, quand il y en a beaucoup, la PTH est d'avantage stocké. L'ajustement de la quantité stockée / sécrétée en fonction de la quantité de calcium dans le sang est très rapide (quelques secondes). Dans un deuxième temps, la quantité de calcium va agir sur la quantité de PTH produite. Après plusieurs jours, si la quantité de calcium dans le sang reste trop faible, le nombre de cellules parathyroidiennes va augmenter aussi, pour pouvoir produire encore plus de PTH.

La production de PTH dépend aussi de la quantité de vitamine D : le calcitriol diminue la production de PTH ; elle dépend aussi de la quantité de magnésium : s'il y a très peu de magnésium dans le sang, la PTH est beaucoup moins sécrétée. Au contraire, le phosphore stimule la sécrétion de PTH.
La PTH circule essentiellement sous deux formes : L'hormone intacte, active, qui a une demi-vie dans le sang brève (15 min),  il y en a 10-60pg/ml ; et des fragments de l'hormone, inactifs ; la PTH est fragmentée au niveau du foie, du rein, des os.

 

Les cellules qui réagissent à la présence de PTH portent des récepteurs spécifiques, qui font partie d'une famille de récepteurs liés à une protéine appelée protéine G. Quand la PTH arrive sur son récepteur, la protéine G se met à agir, en activant diverses enzymes (dont l'adénylate cyclase, la phospholipase C et la protéine kinase C). On a trouvé des récepteurs à la PTH dans de nombreux tissus : le foie et le rein, la peau et différentes cellules osseuses.
Actions sur l'os : La PTH est, avec le calcitriol, la principale hormone stimulant la résorption osseuse. Donc le calcium passe de l'os dans le sang.
Actions sur le rein : La PTH augmente la réabsorption tubulaire de calcium. Donc le calcium est récupéré dans l'urine primitive, il retourne dans le sang.

Résultat : la PTH permet d'augmenter la quantité de calcium dans le sang.

 

La vitamine D : le calcitriol


 

La vitamine D qui circule dans notre sang a deux origines : elle provient en partie de l'alimentation, et en partie on la produit au niveau de la peau sous l'effet du soleil.

 

La forme de vitamine D que nous produisons est appelée vitamine D3.

On la produit à partir d'un précurseur : il y en a d'autant moins qu'on vieillit, donc les personnes âgées produisent moins de vitamine D3 que les jeunes.

On la produit sous l'effet des rayons ultra-violet, la mélanine présente dans les peaux foncées capte une partie de ces rayons, donc une personne bronzée produit moins vite la vitamine D3 qu'une personne à la peau pâle.

Quand la vitamine D3 produite au niveau de la peau arrive dans le foie, une réaction chimique se produit, et on obtient une forme de vitamine D appelée calcidiol. Le calciciol va ensuite circuler dans le sang, arriver jusqu'aux reins où une nouvelle réaction chimique se produit, on obtient la forme active appelée calcitriol.


La vitamine D circule donc sous trois formes dans le sang :

  • vitamine D3 : 3-7mg /ml (demi-vie de plusieurs mois),

  • calcidiol : 20-50ng/ml (demi-vie de 20 jours),

  • calcitriol : 20-60pg/ml (demi-vie de 10 heures).

 

La vitamine D3 d’origine alimentaire est présente dans les poissons gras (thon, saumon maquereau) et la vitamine D2 est contenue dans les levures et les plantes. Elles n’ont aucune différence d’activité biologique. En France l’alimentation n’apporte en moyenne que 120 à 200 UI par jour alors que les besoins sont de 400 à 1000 UI /jour. L’apport alimentaire devient crucial lorsque l’exposition solaire est insuffisante.

  • Enfants : 0 –2ans : 1000UI ;

  • Enfants 2ans- adulte jeune : 400UI ;

  • Sujet âgé (>70 ans) : 800UI

S'il y a moins de calcium dans le sang :

  • la sécrétion de PTH augmente

  • la PTH stimule la réaction chimique qui transforme calcidiol en calcitriol au niveau des reins, donc il y a plus de calcitriol

  • Le calcitriol va ensuite circuler dans le sang et arriver jusqu'à l'intestin. Le calcitriol, hormone stéroïdienne, traverse les membranes des cellules intestinales et va se fixer à un récepteur appelé VDR, l'ensemble va traverser la membrane du noyau et va agir sur des gènes. Il va y avoir alors plus de protéines permettant le passage du calcium au travers des cellules intestinales.

  • Le calcitriol va aussi arriver jusqu'aux cellules osseuses, où il va stimuler la synthèse de différentes molécules formant la matrice de l'os. Ce n'est pas sûr qu'il intervienne directement dans la minéralisation de l'os... si ce n'est dans les publicités !

Le calcitriol permet d'augmenter l'absorption du calcium au niveau de l'intestin, cela fait augmenter la quantité de calcium dans le sang ; le calcitriol inhibe la synthèse de PTH, quand il y a moins de PTH, le calcitriol est moins produit, le calcium est moins absorbé : un équilibre s'établit, pour que la quantité de calcium dans le sang reste stable, cela s'appelle l'homéostasie calcique. D'autres hormones interviennent aussi.

 

Les apports conseillés en calcium

 

Adolescent

Adolescent : 1500 mg

 

Adulte
Adulte jeune : 800 à 1000 mg
Femme enceinte ou allaitante : 1200 à 1500 mg
Femme après la ménopause : 1500 mg
Sujet âgé : 1500 mg
 

 

Les sources de calcium

 

300 mg de calcium sont apportés par (au choix) :

  • 1 bol de lait (250 ml) qu’il soit entier, 1/2 écrémé ou écrémé

  • 2 yaourts

  • 300 g de fromage blanc

  • 30 g de gruyère

  • 70 à 80 g de camembert

En dehors des produits laitiers, il existe d’autres sources de calcium qui peuvent compléter les apports : les fruits, les légumes secs (lentilles, pois, haricots), les légumes verts (épinards, choux) mais en général l’organisme utilise moins bien le calcium d’origine végétale que le calcium issu des produits laitiers. La teneur en calcium de l’eau est très variable.

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Les suppléments de calcium se présentent sous trois différentes formes dans le commerce :

  • le calcium "naturel" (poudre d'os, coquilles d'huîtres moulues ou dolomite).

  • le carbonate de calcium de synthèse ou de semi-synthèse : On dit qu'il peut causer de la constipation et des ballonnements et qu'il serait moins bien absorbé par les personnes dont les taux d'acide gastrique sont faibles. Ils sont d'ailleurs mieux absorbés lorsqu'ils sont pris juste avant un repas ou au début d'un repas, au moment où le taux d'acidité de l'estomac est élevé. Le carbonate de calcium contient 40 % de calcium.

  • les calciums "chélatés" = liés à un acide (citrate, malate de citrate, lactate, gluconate, aspartate ou orotate). Ils sont recommandés aux personnes dont les taux d'acide gastrique sont faibles ou qui prennent des médicaments réduisant l'acidité gastrique. Le citrate de calcium contient environ 20 % de calcium.

 

Les carences en calcium

 

Quand prescrit-on du calcium ?

  • pour prévenir ou soigner l'ostéoporose (dans certains cas)

  • pour soulager le syndrome prémenstruel (SPM) : dépression, rétention d'eau et douleurs. Les chercheurs pensent que le SPM pourrait être une manifestation d'une déficience en calcium.

  • contre certains cas d'hypertension : un mauvais métabolisme du calcium pourrait provoquer une hypertension artérielle

  • contre les crampes et pour prévenir la prééclampsie chez les femmes enceintes qui manquent de calcium

  • chez l'adolescente enceinte ou qui allaite

 

Le calcium chez la femme enceinte ou qui allaite

Les besoins de la minéralisation du squelette foetal (près de 30 g au total) sont essentiellement couverts par l’augmentation de l’absorption intestinale du calcium. Ainsi, ces besoins sont assurés sans que le statut osseux maternel en soit affecté si les apports calciques sont adéquats.
En revanche, au cours de l’allaitement, la mère puise dans ses réserves osseuses pour les couvrir. Cette déminéralisation est réversible après le sevrage et sans conséquence à long terme pour la mère, à condition que ses apports calciques soient suffisants. Chez l’adolescente, il faut prévoir une supplémentation calcique systématique pendant l’allaitement.

En pratique, les apports spontanés sont souvent insuffisants. Les produits laitiers étant la principale source de calcium, on peut conseiller 1/2 litre de lait + 30 g de fromage + 1 yaourt. Les légumes, les fruits, les céréales et les eaux de boisson complètent les apports en calcium.
Une alimentation suffisamment riche en calcium donc en produits laitiers est indispensable pour l’élaboration du squelette et des dents du foetus et pour préserver le capital
osseux de la mère. Le rôle du calcium dans la contraction musculaire est primordial. C’est ainsi que crampes et fatigues musculaires, voire crise de tétanie, apparaissent lorsque calcium, vitamine D et phosphore viennent à manquer dans l’alimentation.
Pendant la grossesse, le calcium consommé en quantité suffisante peut réduire les risques d'hypertension. Or, toute modification de la tension artérielle au cours de la grossesse est nuisible à la transmission efficace des nutriments entre la mère et le foetus et est à l’origine de troubles menaçant l’évolution de la grossesse.
Les complications maternelles et néonatales majeures peuvent conduire alors à un accouchement prématuré. Par ailleurs, le calcium consommé pendant la grossesse contribuera à enrichir le lait que la mère donnera à son nourrisson.

La dépression maternelle postnatale touche en France 10 à 15% des accouchées. Dans une étude américaine portant sur 300 femmes, il y avait deux fois moins de dépression trois mois après l’accouchement chez les femmes ayant reçu des apports calciques supplémentaires pendant la grossesse. Une consommation importante de lait ou de produits laitiers au cours de la grossesse permettrait de prévenir cette dépression liée à l’accouchement.
 

 

Les excès de calcium

 

Attention : il faut toujours consulter un médecin avant de prendre un supplément de calcium, surtout en cas d'insuffisance rénale ou d'hyperparathyroïdie. En cas d'excès, des cristaux de calcium peuvent se former dans les reins par exemple...

 

sources d'information :

http://www.univ-st-etienne.fr/facmed/finit/mhlafag/p2lafage/calcium2.htm
http://www.reseauproteus.net/fr/Solutions/PlantesSupplements/Fiche.aspx?doc=calcium_ps