La viande cultivée bientôt dans nos assiettes ?

La viande cultivée bientôt dans nos assiettes ?

EN BREF

  • Pour préserver l’environnement planétaire et produire suffisamment de nourriture pour suffire à la demande mondiale grandissante, les experts sont d’avis qu’il faudra dans l’avenir réduire l’élevage du bétail et la consommation de viande conventionnelle.
  • La viande cultivée est présentée comme une solution de remplacement durable à la viande d’élevage pour ceux qui veulent protéger l’environnement, mais qui ne souhaitent pas devenir végétariens.
  • Pour que la viande cultivée puisse être consommée à grande échelle, les techniques de production et l’acceptabilité sociale devront faire des progrès importants.

Il y a aujourd’hui 7,3 milliards d’êtres humains sur notre planète et il est prévu qu’il y en aura 9 milliards en 2050. L’organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) estime qu’en 2050, 70 % plus de nourriture sera requise pour combler la demande de la population croissante. Cela constitue un grand défi à cause des ressources et des terres arables qui ne sont pas illimitées. La production de viande (particulièrement celles de bœuf et de porc) est la plus gourmande en ressources et les experts sont d’avis qu’il ne serait pas responsable, voire même possible, de continuer à produire de plus en plus de ces aliments. Même si la consommation de viande diminue dans les pays développés, elle augmente au niveau mondial parce que les consommateurs des pays en voie de développement s’enrichissent et que la viande est considérée par la nouvelle classe moyenne de ces pays comme une nourriture luxueuse et désirable.

Parmi les solutions proposées pour se sortir de cette impasse, il y a la viande cultivée (ou viande de culture) qui est présentée comme une alternative durable à la viande d’élevage pour ceux qui veulent protéger l’environnement, mais qui ne souhaitent pas devenir végétariens. Notons que certains experts considèrent que la viande cultivée pose certains problèmes et qu’elle ne serait pas une alternative viable à la viande conventionnelle (voir ici et ici). Nous y reviendrons un peu plus loin dans le texte.

Comment la viande est-elle cultivée ?
Pour cultiver de la viande, il faut d’abord obtenir un échantillon de muscle d’un animal adulte vivant (par biopsie, sous anesthésie) et isoler une sous-population de cellules dites « souches » ou « satellites ». Ces cellules souches participent à la régénération du muscle et ont la capacité de se différencier en cellules musculaires proprement dites. Les cellules souches musculaires sont ensuite cultivées dans des bioréacteurs en présence d’un milieu nutritif contenant des facteurs de croissance qui induisent une prolifération rapide. Les cellules sont ensuite transformées en cellules musculaires qui forment des structures nommées « myotubes » d’au plus 0,3 mm de longueur et assemblées mécaniquement en tissu musculaire et ultimement en viande hachée ou en « steak » artificiel.

Utilisation problématique du sérum de veau fœtal et des stimulateurs de croissance
Le meilleur milieu de culture pour cultiver les cellules contient du sérum de veau fœtal, obtenu à partir du sang du fœtus après abatage d’une vache enceinte. La procédure utilisée habituellement (ponction cardiaque sur le fœtus de veau encore vivant) est jugée cruelle et inhumaine par plusieurs. Cela constitue un problème puisqu’il faudrait produire un grand nombre de veaux pour suffire à la demande de culture de viande à grande échelle, et cette utilisation est inacceptable pour les végétariens, les végétaliens et les adeptes du végétalisme intégral (véganisme). Il est heureusement maintenant possible, à l’échelle du laboratoire, de faire croître les cellules musculaires sans utiliser de sérum de veau fœtal. Il restera à appliquer la culture sans sérum à l’échelle industrielle. Pour remplacer le sérum de veau fœtal, l’industrie devra utiliser des facteurs et hormones de croissance qui devront être produits à une échelle industrielle. L’utilisation de stimulateurs de croissance est interdite dans l’Union européenne pour la production conventionnelle de viandes ; or on ne peut pas cultiver de la viande sans utiliser ces facteurs et hormones de croissances. La surexposition à certains stimulateurs de croissance peut avoir des effets nuisibles à la santé humaine, mais c’est un sujet de débat et plusieurs pays approuvent l’utilisation encadrée de stimulateurs en production animale (voir cet article de synthèse de l’INSPQ).

De la cellule au steak
Le muscle (viande) véritable est constitué de fibres musculaires organisées en faisceaux, de vaisseaux sanguins, nerfs, tissus conjonctifs, adipocytes (cellules graisseuses). Le simple fait de produire des cellules musculaires animales n’est donc pas suffisant pour recréer la viande. Voilà pourquoi en 2013 le premier plat préparé à partir de viande cultivée était une simple galette de type burger. Les industries qui développent la viande cultivée doivent maintenant tenter de recréer une structure en 3D qui ressemblera autant que possible à la viande véritable, une tâche qui s’avère difficile. Il s’agit de recréer l’expérience gustative associée à la consommation d’un steak, d’une cuisse de poulet ou d’une crevette.

Les chercheurs ont fait récemment des progrès et réussi à créer de petits échantillons de viande cultivée qui imitent la viande véritable. En utilisant une nouvelle approche, un groupe de recherche japonais a réussi à faire croître des cellules musculaires de bœuf en de longs filaments alignés en une seule direction, une structure qui ressemble beaucoup aux fibres musculaires. Lorsque ces cellules cultivées ont été stimulées par un courant électrique, les filaments se sont contractés, de manière similaire aux fibres musculaires. Les chercheurs de l’Université de Tokyo sont jusqu’à maintenant parvenus à produire des morceaux de viande cultivée de quelques grammes tout au plus. Le défi suivant sera de réussir à produire des morceaux de viande cultivée plus gros, soit jusqu’à 100 g, et à introduire d’autres tissus (vaisseaux sanguins, cellules graisseuses) afin d’imiter la viande de manière plus convaincante. Il est à noter que le milieu de culture utilisé dans cette étude contenait du sérum de veau fœtal, un ingrédient qui ne pourra pas être utilisé industriellement pour des raisons éthiques et économiques, comme nous l’avons indiqué plus haut.

De la viande de poulet cultivée
L’agence réglementaire sur les aliments à Singapour a approuvé en 2020 la vente de viande cultivée par l’entreprise américaine Eat Just. C’était la première fois que la vente de viande cultivée était permise par un état. Eat Just cultive de la viande de poulet en utilisant un procédé qui ne requiert pas d’antibiotiques. Cette viande cultivée est sécuritaire puisqu’elle contient de très faibles niveaux de bactéries, beaucoup moins que la viande de poulet conventionnelle. La viande de poulet cultivée contient un peu plus de protéines, a une composition en acides aminés plus variée, et contient plus de gras mono-insaturés que la viande conventionnelle. Les cellules musculaires sont cultivées dans des bioréacteurs de 1200 litres et combinées par la suite avec des ingrédients d’origine végétale, pour faire des croquettes de poulet. Le procédé approuvé par Singapour utilise du sérum de veau fœtal, mais Eat Just prévoit utiliser un milieu de culture sans sérum dans leurs prochaines productions.

Estimation du coût environnemental de la viande cultivée
La production de viande cultivée offre de nombreux avantages environnementaux, en comparaison à la viande conventionnelle, selon une étude publiée en 2011. Elle permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) de 78 à 96 %, d’utiliser 7 à 45 % moins d’énergie et 82 à 96 % moins d’eau, selon le type de produit. Par contre, une étude plus récente et rigoureuse suggère qu’à long terme, l’impact de la viande cultivée sur l’environnement pourrait être plus important que celui associé à l’élevage. La production de viande cultivée va certes réduire le réchauffement climatique à court terme puisque moins de CO2 sera émis comparé à l’élevage du bétail. À très long terme cependant (c.-à-d. dans plusieurs centaines d’années), les modèles prédisent que cela ne serait pas nécessairement le cas, parce que le principal GES généré par le bétail, le méthane (CH4), ne s’accumule pas dans l’atmosphère contrairement au CO2 qui est pratiquement le seul GES généré par la viande cultivée. Une autre étude qui s’appuie sur les données provenant de 15 entreprises impliquées dans la production de viande cultivée conclut que celle-ci est moins dommageable pour l’environnement que la production de viande de bœuf, mais qu’elle a un impact plus important sur l’environnement que la production de viande de poulet, de porc et de « viande » végétale. Pour que le score environnemental de la viande cultivée soit plus favorable que celui des produits conventionnels, il faudrait que l’industrie n’utilise que de l’énergie durable.

Coût de la viande cultivée
Le premier burger de viande de bœuf cultivée a été produit en 2013 par un laboratoire néerlandais pour un coût estimé à 416 000 $ US. En 2015 le coût de production (à l’échelle industrielle) a été réduit à environ 12 $, et il est prévu que le prix pourrait être le même que celui de la viande conventionnelle d’ici une dizaine d’années. Les croquettes de poulet cultivé produites par Just Eat coûtaient chacune 63 $ à produire en 2019. Il reste donc du chemin à faire par les industries pour que la viande cultivée devienne suffisamment abordable pour que les consommateurs puissent en consommer sur une base régulière.

La viande cultivée : une alternative pour les Canadiens ?
Selon un sondage réalisé à l’université Dalhousie en 2018 auprès de 1027 Canadiens, 32,2 % des répondants prévoyaient réduire leur consommation de viande durant les 6 prochains mois. Cependant, la viande cultivée est peu populaire auprès des Canadiens puisque seulement 18,3 % des personnes consultées ont déclaré que ce nouveau type de « viande » représentait pour eux une alternative à la viande véritable. Il y a cependant de l’espoir puisque les consommateurs plus jeunes (40 ans et moins) semblent plus nombreux (34 %) à considérer la viande cultivée comme une alternative.

La viande cultivée remplacera-t-elle un jour la viande conventionnelle dans nos assiettes ? Bien qu’il reste des progrès à faire avant que cela ne soit possible, tant au niveau de la production que de l’acceptabilité sociale, on peut espérer que les efforts importants qui sont investis aboutiront à des résultats d’ici une dizaine d’années. Idéalement, pour notre santé et celle de la planète, il faudra réduire notre consommation de viande (de toute nature) et nous nourrir principalement de végétaux, comme c’est le cas pour le régime méditerranéen et d’autres régimes alimentaires traditionnels.

Les impacts environnementaux associés à la production de nourriture

Les impacts environnementaux associés à la production de nourriture

EN BREF

  • La production de nourriture est responsable d’environ 25 % des gaz à effet de serre émis annuellement, avec la moitié de ces GES qui provient de l’élevage des animaux, principalement sous forme de méthane.
  • Le secteur agricole est également une source importante de particules fines responsables de la pollution atmosphérique, la majorité de ces polluants provenant de l’ammoniac généré par l’élevage des animaux.
  • Globalement, une réduction de la consommation de produits animaux, particulièrement ceux issus de l’élevage bovin, est donc absolument incoutournable pour limiter le réchauffement climatique et améliorer la qualité de l’air.

Le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC ou, en anglais, Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) confirme que, si rien n’est fait,  l’acumulation constante de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère va provoquer au cours du prochain siècle une hausse des températures supérieure à 1,5oC par rapport au niveau préindustriel, soit la cible visée par l’Accord de Paris pour limiter au minimum les effets négatifs du réchauffement climatique. Il y a donc urgence de diminuer drastiquement l’émission de ces gaz si on veut éviter que les conséquences de ce réchauffement, déjà visibles aujourd’hui, ne deviennent hors de contrôle et causent une augmentation de l’incidence d’événements climatiques extrêmes (sécheresses, vagues de chaleur, ouragans, feux de forêt), perturbent la vie sur Terre (extinction d’espèces, chute des rendements agricoles, hausse des maladies infectieuses, conflits armés) et augmentent l’incidence de plusieurs maladies liées aux chaleurs excessives.

Gaz carbonique et autres

Le principal gaz à effet de serre est le gaz carbonique (CO2), dont la concentration atteint maintenant 417 ppm, soit environ deux fois plus qu’à l’époque préindustrielle. Il faut cependant noter que d’autres gaz, même s’ils sont présents en quantités moindres, contribuent également au réchauffement planétaire : ces gaz, comme le méthane ou certaines molécules utilisées à des fins industrielles, captent la chaleur de façon beaucoup plus importante que le CO2 et possèdent donc un potentiel de réchauffement global (PRG) supérieur au CO2.  Par exemple, une tonne de méthane possède un PRG 28 fois plus élevé qu’une tonne de CO2 sur une période 100 ans, tandis que le PRG de certains gaz industriels comme l’hexafluorure de soufre peut atteindre presque 25,000 fois celui du CO2 (Tableau 1).  Autrement dit, même si plusieurs de ces gaz sont présents en quantités infimes, de l’ordre de quelques parties par milliard (10-9) ou même par billion (10-12), leur émission équivaut à plusieurs fois celle de CO2 et contribue donc significativement au réchauffement.

Tableau 1. Potentiel de réchauffement global de différents gaz à effet de serre1 Les valeurs sont pour l’année 2018, sauf pour le CO2 qui est pour 2020. Tiré de l’ Agence de protection environnementale (EPA) des États-Unis.2 Calculé pour une période 100 ans. Tiré de Greenhouse Gas Protocol. *ppm (part per million)= partie par million (10-6); **ppb (part per billion) = partie par milliard (10-9); ***ppt (part per trillion) = partie par billion (10-12).

Pour calculer cette contribution aux émissions globales de gaz à effet de serre, la méthode généralement utilisée consiste à convertir ces émissions en équivalents de CO2 (CO2eq) en multipliant leur quantité dans l’atmosphère par leur PRG respectif. Par exemple 1 kg de SF6 équivaut à 23,500 kg (23,5 tonnes) de CO2 (1 kg x 23,500 = 23,500 CO2eq), tandis qu’il faut 1000 kg de méthane pour atteindre une quantité équivalente de CO2 (1000 kg x 28 = 28,000 CO2eq). Lorsqu’on applique cette méthode à l’ensemble des gaz, on estime que 75 % des émissions de gaz à effet de serre sont sous forme de CO2, le reste provenant du méthane (17 %), de l’oxyde nitreux (protoxyde d’azote) (6 %) et des différents gaz fluorés (2 %) (Figure 1).  Figure 1. Répartition des émissions de gaz à effet de serre. Adapté de Ritchie et Roser (2020).

Sources d’émissions

L’utilisation des énergies fossiles pour soutenir les activités humaines (transport, production d’électricité, chauffage, différents procédés industriels) représente la principale source de gaz à effet de serre, comptant pour environ les trois quarts des émissions totales (Figure 2).  Cette énorme « empreinte carbone » implique que la lutte au réchauffement climatique nécessite forcément une transition vers des sources d’énergie plus « propres », notamment en ce qui concerne le transport et la production d’électricité. C’est particulièrement vrai dans un pays comme le Canada, où nous émettons en moyenne 20 tonnes de CO2eq par personne par année, ce qui nous classe, avec les États-Unis et l’Australie, parmi les pires producteurs de GES dans le monde (le Québec fait quant à lui meilleure figure, avec environ 10 tonnes de CO2eq par personne par année).

Figure 2. Contribution du secteur alimentaire à la production annuelle de gaz à effet de serre.  Adapté de Ritchie et Roser (2020).

Un autre secteur d’activité qui contribue significativement aux émissions de gaz à effet de serre, mais dont on entend pourtant beaucoup moins parler, est la production de nourriture.  On estime en effet qu’environ 25 % de l’ensemble de ces gaz provient de la production et la distribution des aliments, une proportion qui grimperait à 33 % lorsqu’on tient compte du gaspillage alimentaire. Le secteur alimentaire impliqué dans la production de protéines animales est responsable à lui seul de la moitié de ces émissions de GES liées à la nourriture, principalement en raison du méthane produit par le bétail et l’aquaculture (31%) (voir l’encadré). L’élevage du bétail requiert également de grands espaces, créés dans certains cas par une déforestation massive (en Amazonie, par exemple) qui élimine d’énormes surfaces de végétaux pouvant séquestrer le CO2.  L’élevage requiert également de grandes quantités de plantes fourragères et donc l’utilisation d’engrais azotés pour accélérer la croissance de ces plantes. Le CO2 et l’oxyde nitreux relâché dans l’atmosphère lors de la production de ces engrais s’ajoutent donc au bilan de GES générés par l’élevage.

D’où vient le méthane ?

Le méthane (CH4) est le produit final de la décomposition de la matière organique. La méthanogenèse est rendue possible par certains microorganismes anaérobies du domaine des archées (les méthanogènes) qui réduisent le carbone, présent sous forme de CO2 ou de certains acides organiques simples (l’acétate, par exemple) en méthane, selon les réactions suivantes :

CO+ 4 H2 → CH4 + 2 H2O

CH3COOH → CH4 + CO2

Le méthane généré par l’élevage provient principalement de la fermentation des produits carbonés à l’intérieur du système digestif des ruminants. Chez ces animaux, la digestion de la matière végétale génère des acides gras volatils (acétate, propionate, butyrate), qui sont absorbés par l’animal et utilisés comme source d’énergie, et mènent en parallèle à la production de méthane, aux environs de 500 L par jour par animal, celui-ci étant en majeure partie relâché par la bouche de l’animal.  On estime que globalement, le bétail émet environ 3,1 Gigatonnes de CO2-eq sous forme de méthane, ce qui représente presque la moitié de l’ensemble des émissions de méthane d’origine anthropogénique.

L’aquaculture est une autre forme d’élevage en pleine expansion, représentant maintenant plus de 60 % de l’apport global en poisson et fruit de mer de l’alimentation humaine. Bien que les émissions de GES de ce secteur soient encore très inférieures à celles liées au bétail, les mesures récentes indiquent néanmoins une forte augmentation de son potentiel de réchauffement global, principalement en raison d’une hausse de la production de méthane. Dans ces systèmes, les sédiments accumulent les résidus de nourriture utilisée pour la croissance des poissons et fruits de mer ainsi que les excréments générés par ces animaux. La transformation de cette matière organique mène à la production de méthane qui peut par la suite diffuser dans l’atmosphère.

Mentionnons enfin que la majorité des systèmes d’aquaculture sont situés en Asie, où ils sont souvent établis dans des régions précédemment occupées par les mangroves, ces écosystèmes situés le long des côtes et deltas des régions tropicales.  La destruction de ces mangroves (très souvent pour l’élevage de crevettes) est très dommageable pour le réchauffement planétaire, car les forêts de mangroves emmagasinent collectivement environ 4 milliards de tonnes de CO2 et leur élimination a donc un impact concret sur le climat.

Une bonne façon de visualiser l’impact de l’élevage sur la production de GES est de comparer les émissions associées à différents aliments d’origine animale et végétale en fonction de la quantité de protéines contenues dans ces aliments (Figure 3). Ces comparaisons montrent clairement que les produits dérivés de l’élevage, la viande de bœuf en particulier, représentent une source beaucoup plus importante de GES que les végétaux : la production de 100 g de protéines de bœuf, par exemple, génère en moyenne 100 fois plus de GES que la même quantité de protéines provenant des noix ou des légumineuses. Cela est vrai même pour la viande de bœuf produit de façon traditionnelle, c’est-à-dire provenant d’animaux qui se nourrissent exclusivement d’herbe : ces animaux croissent plus lentement et donc  émettent du méthane pendant une plus grande période, ce qui annule les bénéfices qui pourraient être associés à la séquestration du CO2 par l’herbe qui leur sert de nourriture. Figure 3.  Comparaison des niveaux de GES générés lors de la production de différentes sources de protéines. D’après Poore et Nemecek (2018), tel que modifié par Eikenberry (2018).

Ces énormes différences de GES associés à la production des aliments de notre quotidien montrent donc clairement que nos choix alimentaires peuvent avoir une influence significative sur le réchauffement planétaire.  Puisque la majeure partie des émissions des GES proviennent de l’élevage, il est évident que c’est la réduction de la consommation de viande, et des produits d’origine animale dans son ensemble, qui aura le plus d’impact positif.  Ces bénéfices peuvent être observés même lors d’une diminution assez modeste de l’apport en viande, comme dans l’alimentation méditerranéenne, ou simplement par la substitution des produits issus des ruminants (viande de bœuf et produits laitiers) par d’autres sources de protéines animales (volailles, porc, poisson) (Figure 4).   Évidemment, une réduction plus draconienne de l’apport en viande est encore plus bénéfique, que ce soit par l’adoption d’une alimentation flexitarienne (apport élevé en végétaux, mais peu de viande et de produits d’origine animale), végétarienne (pas de produits animaux, à l’exception des œufs, produits laitiers et parfois de poissons) et végétalienne (aucun produit d’origine animale). Ceci reste vrai même si les végétaux consommés proviennent de l’étranger et parcourent parfois de longues distances, car contrairement à une idée reçue, le transport compte pour une faible proportion (moins de 10 %) des GES associés à un aliment donné. Figure 4. Potentiel d’atténuation des émissions de GES par différents modes d’alimentation. Adapté de IPCC (2019).

Il est impossible de décarboniser complètement la production de nourriture, surtout dans un monde où il y a plus de 9 milliards d’individus à nourrir quotidiennement. Par contre, il n’y a aucun doute qu’on peut réduire significativement cette empreinte GES de l’alimentation en diminuant la consommation de produits issus des ruminants, comme la viande de bœuf et les produits laitiers.  Ceci est extrêmement important, car le statu quo est intenable : selon des modèles récents, même si les émissions de GES provenant des énergies fossiles cessaient immédiatement, on ne réussirait tout de même pas à atteindre l’objectif d’un réchauffement maximal de 1,5oC en raison des émissions produites par le système de production de nourriture actuel.

Un autre aspect qu’on néglige souvent de mentionner est à quel point cet impact positif  d’une réduction des produits de l’élevage bovin peut être rapide et significatif : même si le méthane est un GES presque 30 fois plus puissant que le CO2, sa vie dans l’atmosphère est de beaucoup plus courte durée, environ 10-20 ans vs plusieurs milliers d’années pour le CO2. Concrètement, cela signifie qu’une baisse immédiate des émissions de méthane, par exemple suite à une diminution drastique de la consommation de viande de bœuf et de produits laitiers, peut avoir des effets mesurables sur les niveaux de GES dans les années qui suivent et représente donc la façon la plus rapide et efficace de ralentir le réchauffement planétaire.

Pollution alimentaire

En plus de participer aux émissions globales de GES, un autre impact environnemental de la production de nourriture est sa contribution à la pollution atmosphérique.  Cet impact négatif du secteur alimentaire ne doit pas être négligé, car si l’influence du réchauffement climatique causé par les GES se fera surtout sentir à moyen et plus long terme, les polluants atmosphériques ont quant à eux un effet immédiat sur la santé : la pollution de l’air représente actuellement la 7e cause de mortalité prématurée à l’échelle mondiale, étant directement responsable d’environ 4 millions de décès annuellement (Figure 5). Dans certains pays, les États-Unis par exemple, on estime que l’agriculture et l’élevage seraient responsables d’environ 20 % de cette mortalité liée à la pollution atmosphérique. Figure 5. Principales causes de mortalité prématurée à l’échelle mondiale. Notez que la pollution atmosphérique est le seul facteur de risque d’origine environnementale, non lié au mode de vie.  Tiré de GBD 2016 Risk Factors Collaborators (2016).

Ce sont surtout les particules fines de de 2,5 microns et moins (PM2,5) qui sont responsables de ces impacts négatifs de la pollution atmosphérique sur la santé.  En raison de leur petite taille, ces particules pénètrent facilement les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires où elles passent directement aux vaisseaux sanguins pulmonaires puis à toutes les artères du corps. Elles y produisent alors une réaction inflammatoire et un stress oxydatif qui endommagent l’endothélium vasculaire, cette fine couche de cellules qui recouvre la paroi interne des artères et qui assure leur bon fonctionnement. Les artères se dilatent donc moins facilement et ont donc plus tendance à se contracter, ce qui nuit à la circulation normale du sang. Pour toutes ces raisons, ce sont les maladies cardiovasculaires (maladies coronariennes et AVC) qui représentent la principale conséquence de l’exposition aux particules fines, étant à elles seules responsables d’environ 80 % de l’ensemble des décès causés par la pollution de l’air ambiant (Figure 6). Figure 6. Répartition des décès prématurés (en millions) causés par les particules fines PM2.5. Notez la prédominance des maladies cardiovasculaires comme cause de mortalité liée à la pollution atmosphérique.  Adapté de Lelieveld et coll. (2015).

Particules primaires et secondaires

Les particules fines peuvent être émises directement par les sources polluantes (PM2,5 primaires) ou encore de façon indirecte, suite à la combinaison de plusieurs particules distinctes présentes dans l’atmosphère (PM2.5 secondaires) (Figure 7). Une grande partie des PM2.5  primaires sont sous forme de carbone suie (aussi appelé carbone noir), produites par la combustion incomplète de combustibles fossiles (diesel et charbon, surtout) ou de biomasses (feux de forêt, par exemple). Le carbone suie est également associé à divers composés organiques (hydrocarbures aromatiques polycycliques), d’acides, de métaux, etc. qui contribuent à sa toxicité après l’inhalation. Ces particules peuvent être transportées en altitude sur de très longues distances et, une fois déposées, être remises en suspension sous l’action du vent. En zone urbaine, cette remise en suspension s’effectue également sous l’action du trafic routier.  Ces turbulences associées au trafic automobile sont également responsables de la production d’une autre classe de PM2.5 primaires, les poussières.

Les PM2.5 secondaires, quant à elles, sont formées à partir de précurseurs comme le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NOx), différents composés organiques volatils contenant du carbone (carbone organique) ainsi que l’ammoniac (NH3). Les réactions chimiques qui gouvernent l’interaction entre ces différentes substances volatiles pour former les particules fines secondaires sont extraordinairement complexes, mais mentionnons seulement qu’il est bien établi que la présence de l’ion ammonium (NH4+), dérivé de l’ammoniac (NH3), neutralise la charge négative de certains gaz et favorise ainsi leur agrégation sous forme de particules fines (Figure 7). La présence de NH3 dans l’atmosphère représente donc souvent une étape limitante dans la formation de ces particules fines secondaires et une réduction de ces émissions peut donc avoir des effets concrets sur l’amélioration de la qualité de l’air. Figure 7. Représentation schématique des mécanismes de formation des particules fines PM2.5.

C’est d’ailleurs ce rôle important de l’ammoniac dans la formation des particules fines secondaires qui explique la contribution du secteur de la production de la nourriture à la pollution atmosphérique.  L’agriculture et l’élevage sont en effet responsables de la quasi-totalité des émissions anthropogéniques d’ammoniac, une conséquence de l’élevage intensif du bétail, de l’épandage des fumiers et lisiers et de la production industrielle d’engrais azotés.

Une étude américaine illustre bien cette contribution de l’ammoniac d’origine agricole aux impacts négatifs de la pollution atmosphérique sur la santé.  Dans cette étude, les chercheurs montrent que sur les quelque 18,000 décès causés annuellement par la pollution dérivée du secteur agricole, la grande majorité (70%) de ces décès sont une conséquence des émissions d’ammoniac (et donc des PM2.5 secondaires), tandis que l’émission de PM2.5 primaires, provenant du labourage, de la combustion des résidus agricoles et de la machinerie, est responsable du reste. Puisque la grande majorité des émissions d’ammoniac proviennent des excréments d’animaux et de l’utilisation d’engrais naturels (fumier et lisier) ou de synthèse pour cultiver la nourriture de ces animaux, il n’est pas étonnant que ce soit la production des aliments issus de l’élevage qui est la principale responsable des décès attribuables à la pollution d’origine agricole (Figure 8).   Figure 8. Répartition des décès causés annuellement par les PM2,5 provenant du secteur agricole aux États-Unis.  Notez que 70% de la mortalité est attribuable aux produits issus de l’élevage, principalement en raison de l’ammoniac généré par les animaux ainsi que par l’épandage de fumiers, de lisiers et d’engrais synthétiques pour la culture de plantes fourragères (maïs, soja). Tiré de Domingo et coll. (2021).

Lorsqu’on compare l’impact de différents aliments pour une même quantité de produit, on voit immédiatement que la production de viande rouge est particulièrement dommageable, étant responsable d’au moins 5 fois plus de décès que celle de la volaille, 10 fois plus que celle de noix et de graines et au moins 50 fois plus que celle d’autres végétaux comme les fruits et les légumes (Figure 9).

Figure 9. Comparaison de la mortalité liée aux PM2,5 selon le type d’aliment. Tiré de Domingo et coll. (2021).

En somme, que ce soit en termes de diminution de l’émission de GES ou des problèmes de santé associés à la pollution atmosphérique, l’ensemble des études montrent de façon sans équivoque qu’une réduction des dommages environnementaux causés par la production de nourriture passe obligatoirement par une diminution de la consommation de produits d’origine animale, en particulier ceux provenant de l’élevage bovin.  Un changement d’autant plus profitable que la réduction de l’apport en aliments d’origine animale, combinée à une augmentation de la consommation de végétaux est bénéfique pour la santé et pourrait éviter environ 11 millions de décès prématurés annuellement, soit une diminution de 20 %.

Bien choisir ses sources de glucides est primordial pour la prévention les maladies cardiovasculaires

Bien choisir ses sources de glucides est primordial pour la prévention les maladies cardiovasculaires

EN BREF

  • Des études récentes montrent que les personnes qui consomment régulièrement des aliments contenant des glucides de mauvaise qualité (sucres simples, farines raffinées) ont un risque accru d’accidents cardiovasculaires et de mortalité prématurée.
  • À l’inverse, un apport alimentaire élevé en glucides complexes, comme les amidons résistants et les fibres alimentaires, est associé à une baisse du risque de maladies cardiovasculaires et à une amélioration de la santé en général.
  • Privilégier la consommation régulière d’aliments riches en glucides complexes (grains entiers, légumineuses, noix, fruits et légumes), tout en réduisant celle d’aliments contenant des glucides simples (aliments transformés, boissons sucrées, etc.), représente donc une façon simple d’améliorer sa santé cardiovasculaire.

Il est maintenant bien établi qu’une alimentation de bonne qualité est indispensable à la prévention des maladies cardiovasculaires et au maintien d’une bonne santé en général. Ce lien est particulièrement bien documenté en ce qui concerne les matières grasses de l’alimentation : plusieurs études épidémiologiques ont en effet rapporté qu’un apport alimentaire trop élevé en gras saturés augmente les taux de cholestérol-LDL, un important contributeur au développement de l’athérosclérose, et est associé à une hausse du risque de maladies cardiovasculaires. En conséquence, la plupart des experts s’entendent pour dire qu’il faut limiter l’apport en aliments contenant des quantités importantes de gras saturés, les viandes rouges par exemple, et plutôt privilégier les sources de matières grasses insaturées, comme les huiles végétales (en particulier l’huile d’olive extra-vierge et celles riches en oméga-3 comme celle de canola), de même que les noix, certaines graines (lin, chia, chanvre) et les poissons (voir notre article à ce sujet). Cela correspond en gros au régime méditerranéen, un mode d’alimentation qui a été à maintes reprises associé à une diminution du risque de plusieurs maladies chroniques, en particulier les maladies cardiovasculaires.

Du côté des glucides, le consensus qui a émergé au cours des dernières années est qu’il faut privilégier les sources de glucides complexes comme les céréales à grains entiers, les légumineuses et les végétaux en général, tout en réduisant l’apport en glucides simples provenant des farines raffinées et des sucres ajoutés. Suivre cette recommandation peut cependant être beaucoup plus ardu qu’on peut le penser, car de nombreux produits alimentaires qui nous sont proposés contiennent ces glucides de mauvaise qualité, en particulier toute la gamme de produits ultratransformés qui comptent pour près de la moitié des calories consommées par la population. Il est donc très important d’apprendre à distinguer les bons des mauvais glucides, d’autant plus que ces nutriments constituent la principale source de calories consommées quotidiennement par la majorité des gens. Pour y arriver, nous croyons utile de rappeler d’où proviennent les glucides et à quel point la transformation industrielle des aliments peut affecter leurs propriétés et leurs impacts sur la santé.

Polymères de sucre

Tous les glucides de notre alimentation proviennent, d’une façon ou d’une autre, des végétaux. Au cours de la réaction de photosynthèse, en plus de former de l’oxygène (O2) à partir du gaz carbonique de l’air (CO2), les plantes transforment aussi en parallèle l’énergie contenue dans le rayonnement solaire en énergie chimique, sous forme de sucre :

6 CO2 + 12 H2O + lumière  C6H12O6  (glucose) + 6 O2 + 6 H2O

Dans la très grande majorité des cas, ce sucre fabriqué par les végétaux ne reste pas sous cette forme de sucres simples, mais sert plutôt à la fabrication de polymères complexes, c’est-à-dire des chaines contenant plusieurs centaines (et dans certains cas des milliers) de molécules de sucre liées chimiquement les unes aux autres. Une conséquence importante de cet arrangement est que le sucre contenu dans ces glucides complexes n’est pas immédiatement accessible et doit être extrait par digestion avant d’atteindre la circulation sanguine et servir de source d’énergie aux cellules de l’organisme. Ce prérequis permet d’éviter une entrée trop rapide du sucre dans le sang qui déséquilibrerait les systèmes de contrôle chargés de maintenir la concentration de cette molécule à des niveaux tout juste suffisants pour subvenir aux besoins de l’organisme. Et ces niveaux sont beaucoup plus faibles qu’on peut le penser : en moyenne, le sang d’une personne en bonne santé contient un maximum de 4 à 5 g de sucre au total, soit à peine l’équivalent d’une cuillerée à thé.  Un apport alimentaire en glucides complexes permet donc d’apporter suffisamment d’énergie pour soutenir notre métabolisme, tout en évitant des fluctuations trop importantes de la glycémie qui pourraient entrainer les problèmes de santé.

La figure 1 illustre la répartition des deux principaux types de polymères de sucre dans la cellule végétale, soit les amidons et les fibres.

Figure 1. Caractéristiques physicochimiques et impacts physiologiques des amidons et fibres alimentaires provenant des cellules végétales.  Adapté de Gill et coll. (2021).

Les amidons. Les amidons sont des polymères de glucose que la plante entrepose comme réserve d’énergie dans des granules (amyloplastes) localisées à l’intérieur des cellules végétales. Cette source de glucides alimentaires fait partie de l’alimentation humaine depuis la nuit des temps, comme en témoigne la découverte récente de gènes de bactéries spécialisées dans la digestion des amidons dans la plaque dentaire d’individus du genre Homo ayant vécu il y a plus de 100,000 ans. Encore aujourd’hui, un très grand nombre de végétaux couramment consommés sont riches en amidon, en particulier les tubercules (pomme de terre, etc.), les céréales (blé, riz, orge, maïs, etc.), les pseudocéréales (quinoa, chia, etc.), les légumineuses et les fruits.

La digestion des amidons présents dans ces végétaux permet de relâcher des unités de glucose dans la circulation sanguine et ainsi apporter l’énergie nécessaire pour soutenir le métabolisme cellulaire. Par contre, plusieurs facteurs peuvent influencer le degré et la vitesse de digestion de ces amidons (et la hausse de la glycémie qui en résulte).  C’est notamment le cas des « amidons résistants » qui ne sont pas du tout (ou très peu) digérés au cours du transit gastrointestinal et qui demeurent donc intacts jusqu’à ce qu’ils atteignent le côlon. Selon les facteurs responsables de leur résistance à la digestion, on peut identifier trois principaux types de ces amidons résistants (AR) :

  • AR-1 : Ces amidons sont physiquement inaccessibles à la digestion, car ils sont trappés à l’intérieur des cellules végétales non brisées, par exemple les grains entiers.
  • AR-2 : La sensibilité des amidons à la digestion peut aussi varier considérablement selon la source et le degré d’organisation des chaines de glucose à l’intérieur des granules. Par exemple, la forme d’amidon la plus répandue dans le règne végétal est l’amylopectine (70-80 % de l’amidon total), un polymère formé de plusieurs embranchements de chaines de glucose.  Cette structure ramifiée augmente la surface de contact avec les enzymes spécialisées dans la digestion des amidons (amylases) et permet une meilleure extraction des unités de glucose présentes dans le polymère. L’autre constituant de l’amidon, l’amylose, possède quant à lui une structure beaucoup plus linéaire qui réduit l’efficacité des enzymes à extraire le glucose présent dans le polymère.  En conséquence, les  aliments contenant une plus grande proportion d’amylose sont plus résistants à la dégradation, relâchent moins de glucose et causent donc une plus faible hausse de la glycémie.  C’est le cas par exemple des légumineuses, qui contiennent jusqu’à 50 % de leur amidon sous forme d’amylose, soit beaucoup plus que d’autres sources d’amidons couramment consommées, comme les tubercules et les céréales.
  • AR-3 : Ces amidons résistants sont formés lorsque les granules d’amidon sont chauffées et par la suite refroidies. La cristallisation de l’amidon qui s’ensuit, un phénomène appelé rétrogradation, crée une structure rigide qui protège l’amidon des enzymes digestives. Les salades de pâtes, de pomme de terre ou encore le riz à sushi sont tous des exemples d’aliments contenant des amidons résistants de ce type.

Une conséquence immédiate de cette résistance des amidons résistants à la digestion est que ces polymères de glucose peuvent être considérés comme des fibres alimentaires au point de vue fonctionnel. Ceci est important, car, comme discuté ci-bas, la fermentation des fibres par les centaines de milliards de bactéries (microbiote) présentes au niveau du côlon génère plusieurs métabolites qui jouent des rôles extrêmement importants dans le maintien d’une bonne santé.

Fibres alimentaires. Les fibres sont des polymères de glucose présent en grandes quantités dans la paroi des cellules végétales où elles jouent un rôle important dans le maintien de la structure et de la rigidité des végétaux. La structure de ces fibres les rend totalement résistantes à la digestion et le sucre qu’elles contiennent ne contribue aucunement à l’apport en énergie. Traditionnellement, on distingue deux principaux types de fibres alimentaires, soit les fibres solubles et insolubles, chacune dotée de propriétés physicochimiques et d’effets physiologiques qui leur sont propres. Tout le monde a entendu parler des fibres insolubles (dans le son de blé, par exemple) qui augmentent le volume des selles et accélèrent le transit gastro-intestinal (la fameuse « régularité »).  Ce rôle mécanique des fibres insolubles est important, mais d’un point de vue physiologique, ce sont surtout les fibres solubles qui méritent une attention particulière en raison des multiples effets positifs qu’elles exercent sur la santé.

En captant l’eau, ces fibres solubles augmentent la viscosité du contenu digestif, ce qui contribue à réduire l’absorption du sucre et des graisses alimentaires et ainsi à éviter des hausses trop importantes de la glycémie et des taux sanguins de lipides pouvant contribuer à l’athérosclérose (cholestérol-LDL, triglycérides).  La présence de fibres solubles ralentit également la vidange gastrique et peut donc diminuer l’apport calorique en augmentant le sentiment de satiété.  Enfin, la communauté bactérienne qui réside au niveau du côlon (le microbiote) raffole des fibres solubles (et des amidons résistants) et cette fermentation bactérienne génère plusieurs substances bioactives, notamment les acides gras à courtes chaines (SCFA) acétate, propionate et butyrate. Plusieurs études réalisées au cours des dernières années ont montré que ces molécules exercent une myriade d’effets positifs sur l’organisme, que ce soit en diminuant l’inflammation chronique, en améliorant la résistance à l’insuline, en diminuant la pression artérielle et le risque de maladies cardiovasculaires ou encore en favorisant l’établissement d’un microbiote diversifié, optimal pour la santé du côlon (Tableau 1)

Une compilation  de plusieurs études réalisées au cours des dernières années (185 études observationnelles et 58 essais randomisés, ce qui équivaut à 135 millions de personnes-années), indique  qu’une consommation de 25 à 30 g de fibres par jour semble optimale pour profiter de ces effets protecteurs, soit environ le double de la consommation moyenne actuelle.

Effets physiologiquesImpacts bénéfiques sur la santé
MétabolismeAmélioration de la sensibilité à l'insuline
Réduction du risque de diabète de type 2
Amélioration de la glycémie et du profil lipidique
Contrôle du poids corporel
Microbiote intestinalFavorise un microbiote diversifié
Production d'acides gras à courtes chaines
Système cardiovasculaireDiminution de l'inflammation chronique
Réduction du risque d'événements cardiovasculaires
Réduction de la mortalité cardiovasculaire
Système digestifDiminution du risque de cancer colorectal

Tableau 1. Principaux effets physiologiques des fibres alimentaires. Adapté de Barber (2020).

Globalement, on peut donc voir que la consommation de glucides complexes est optimale pour notre métabolisme, non seulement parce qu’elle assure un apport adéquat en énergie sous forme de sucre, sans provoquer de fluctuations trop importantes de la glycémie, mais aussi parce qu’elle procure au microbiote intestinal les éléments nécessaires à la production de métabolites indispensables à la prévention de plusieurs maladies chroniques et au maintien d’une bonne santé en général.

Sucres modernes

La situation est cependant bien différente pour plusieurs sources de glucides de l’alimentation moderne, en particulier ceux qui sont présents dans les aliments industriels transformés.  Trois grands problèmes sont associés à la transformation :

Les sucres simples.  Les sucres simples (glucose, fructose, galactose, etc.) sont les molécules responsables du goût sucré : l’interaction de ces sucres avec des récepteurs présents au niveau de la langue envoie au cerveau un signal l’alertant de la présence d’une source d’énergie. Le cerveau, qui consomme à lui seul pas moins de 120 g de sucre par jour, raffole du sucre et répond positivement à cette information, ce qui explique notre attirance innée pour les aliments possédant un goût sucré. Par contre, puisque la grande majorité des glucides fabriqués par les plantes sont sous forme de polymères (amidons et fibres), les sucres simples sont en réalité assez rares dans la nature, étant principalement retrouvés dans les fruits, des légumes comme la betterave ou encore certaines graminées (canne à sucre).  C’est donc seulement avec la production industrielle de sucre à partir de la canne à sucre et de la betterave que la « dent sucrée » des consommateurs a pu être satisfaite à une grande échelle et que les sucres simples sont devenus couramment consommés : par exemple, les données recueillies aux États-Unis montrent qu’entre 1820 et 2016, l’apport en sucres simples est passé de 6 lbs (2,7 kg) à 95 lbs (43 kilos) par personne par année, soit une hausse d’environ 15 fois en un peu moins de 200 ans (Figure 2).

Figure 2. Consommation de sucres simples aux États-Unis entre 1820 et 2016.  Tiré de Guyenet (2018).

Notre métabolisme n’est évidemment pas adapté à cet apport très élevé en sucres simples, sans commune mesure avec ce qui est normalement retrouvé dans la nature. Contrairement aux sucres présents dans les glucides complexes, ces sucres simples sont absorbés très rapidement dans la circulation sanguine et causent des hausses très rapides et importantes de la glycémie. Plusieurs études ont montré que les personnes qui consomment fréquemment des aliments contenant ces sucres simples risquent plus de souffrir d’obésité, de diabète de type 2 et de maladies cardiovasculaires. Par exemple, des études ont révélé que la consommation quotidienne de 2 portions de boissons sucrées était associée à une hausse de 35 % du risque de maladie coronarienne. Lorsque la quantité de sucres ajoutés consommés représente 25 % des calories quotidiennes, le risque de maladie du cœur est même triplé. Parmi les facteurs qui contribuent à cet effet néfaste des sucres simples sur la santé cardiovasculaire, mentionnons une augmentation de la tension artérielle et des taux de triglycérides, une diminution du cholestérol-HDL et augmentation du cholestérol-LDL (plus spécifiquement les LDL de petite taille, très denses, qui sont plus nuisibles pour les artères), ainsi qu’une hausse de l’inflammation et du stress oxydatif.

Il faut donc restreindre autant que possible l’apport en sucres simples, qui ne devrait pas  dépasser 10 % de l’apport énergétique quotidien selon l’Organisation mondiale de la santé.  Pour un adulte moyen qui consomme 2000 calories par jour, cela représente seulement 200 calories, soit environ 12 cuillerées à thé de sucre ou l’équivalent d’une seule cannette de boisson gazeuse.

Farines raffinées. Les céréales représentent une des principales sources de glucides (et de calories) dans la plupart des cultures alimentaires du globe. Lorsqu’elles sont sous forme entière, c’est-à-dire qu’elles conservent l’enveloppe externe riche en fibres et le germe renfermant plusieurs vitamines et minéraux, les céréales représentent une source de glucides complexes (amidons) de grande qualité et bénéfique pour la santé. Cet impact positif des grains entiers est bien illustré par la réduction du risque d’accidents coronariens et de la mortalité observée dans un grand nombre d’études populationnelles. Par exemple, des méta-analyses ont récemment montré que la consommation d’environ 50 g de grains entiers par jour était associée à une réduction de 22 à 30 % de la mortalité due aux maladies cardiovasculaires, de 14 à 18 % de la mortalité liée au cancer et de 19 à 22 % de la mortalité totale.

Par contre, ces effets positifs sont complètement abolis lorsque les grains sont raffinés  avec les moulins métalliques industriels modernes pour produire la farine utilisée dans la fabrication d’un très grand nombre de produits couramment consommés (pains, pâtisseries, pâtes, desserts, etc.). En éliminant l’enveloppe externe du grain et son germe, ce procédé permet d’améliorer la texture et la durée de conservation de la farine (les acides gras insaturés du germe sont sensibles au rancissement), mais au prix d’une élimination quasi totale des fibres et d’un appauvrissement marqué en plusieurs éléments nutritifs (minéraux, vitamines, acides gras insaturés, etc.) Les farines raffinées ne contiennent donc essentiellement que du sucre sous forme d’amidon, ce sucre étant beaucoup plus facile  à assimiler en raison de l’absence de fibres qui en temps normal ralentissent la digestion de l’amidon et l’absorption du sucre libéré (Figure 3).

Figure 3. Représentation schématique d’un grain de blé entier et raffiné.

Carence en fibres. Les procédés de fortification permettent de compenser en partie les pertes de certains nutriments (l’acide folique, par exemple) qui se produisent au cours du raffinage des grains céréaliers. Par contre, la perte des fibres lors du raffinage des grains est irréversible et est directement responsable d’une des plus graves carences alimentaires modernes étant donné  les nombreux effets positifs des fibres sur la prévention de plusieurs maladies chroniques.

Glucides de mauvaise qualité

Les sources de glucides de mauvaise qualité, ayant un impact négatif sur la santé, sont donc des aliments contenant une quantité élevée de sucres simples, ayant un contenu plus élevé en grains raffinés qu’en grains entiers ou encore qui renferment une faible quantité de fibres alimentaires (ou plusieurs de ces caractéristiques simultanément). Une façon couramment utilisée pour décrire ces glucides de mauvaise qualité est de comparer la hausse de glycémie qu’ils produisent à celle du glucose pur, ce qu’on appelle l’indice glycémique (IG) (voir encadré). La consommation d’un aliment à indice glycémique élevé cause une hausse rapide et importante de la glycémie, ce qui entraine la sécrétion d’une forte quantité d’insuline par le pancréas pour faire entrer le glucose dans les cellules. Cette hyperinsulinémie peut faire chuter le glucose à des niveaux trop bas, et l’hypoglycémie qui s’ensuit peut paradoxalement stimuler l’appétit, en dépit de l’ingestion d’une forte quantité de sucre quelques heures plus tôt.  À l’inverse, un aliment à faible indice glycémique produit une glycémie plus faible, mais soutenue, ce qui réduit la demande en insuline et permet d’éviter les fluctuations des taux de glucose sanguins souvent observées avec les aliments à indice glycémique élevé. Les pommes de terre, les céréales du petit déjeuner, le pain blanc et les pâtisseries sont tous des exemples d’aliments à indice glycémique élevé, tandis que les légumineuses, les légumes et les noix sont à l’inverse des aliments ayant un indice glycémique faible.

Indice et charge glycémique

L’indice glycémique (IG) est calculé en comparant la hausse de taux de sucre sanguin produite par l’absorption d’un aliment donné à celle du glucose pur. Par exemple, un aliment qui a un indice glycémique de 50 (lentilles, par exemple) produit une glycémie moitié moins importante que le glucose (qui, lui, a un index glycémique de 100). En règle générale, on considère que des valeurs inférieures à 50 correspondent à un IG faible alors que celles qui sont supérieures à 70 sont élevées. L’indice glycémique ne tient pas cependant pas compte de la quantité de glucides présents dans les aliments et il est souvent plus approprié d’utilisé le concept de charge glycémique (CG). Par exemple, même si le melon d’eau et les céréales du petit déjeuner possèdent toutes deux des IG élevés (75), le faible contenu en glucides du melon (11 g pour 100 g) équivaut à une charge glycémique de 8 alors que les 26 g de glucides présents dans ce type de céréales entraînent une charge de 22, soit trois fois plus. Des CG ≥ 20 sont considérées comme étant élevées, de niveau intermédiaire lorsque situées entre 11-19, et faibles lorsque ≤ 10.

Étude PURE

Des résultats provenant de l’étude épidémiologique PURE (Prospective Urban and Rural Epidemiology), menée par le cardiologue canadien Salim Yusuf, viennent de confirmer le lien existant entre les glucides de mauvaise qualité et le risque de maladies cardiovasculaires.  Dans la première de ces études, publiée dans le prestigieux New England Journal of Medicine, les chercheurs ont examiné l’association entre l’indice glycémique et la charge glycémique totale de l’alimentation et l’incidence d’accidents cardiovasculaires majeurs (infarctus, AVC, mort subite, insuffisance cardiaque) chez plus de 130,000 participants âgés de 35 à 70 ans, répartis sur l’ensemble des cinq continents. L’étude révèle qu’une alimentation ayant un indice glycémique élevé est associée à une hausse significative (25 %) du risque de subir un accident cardiovasculaire majeur chez les personnes sans maladie cardiovasculaire, une augmentation qui atteint 51 % chez celles qui ont une maladie cardiovasculaire préexistante (Figure 4).  Une tendance similaire est observée pour la charge glycémique, mais dans ce dernier cas, la hausse du risque semble toucher seulement les personnes ayant une maladie cardiovasculaire au début de l’étude.


Figure 4. Comparaison du risque d’accidents cardiovasculaires selon l’indice ou la charge glycémique de l’alimentation de personnes en bonne santé (bleu) ou avec des antécédents de maladies cardiovasculaires (rouge). Les valeurs médianes des index glycémiques étaient de 76 pour le quintile 1 et de 91 pour le quintile 5.  Pour la charge glycémique, les valeurs moyennes étaient de 136 g de glucides par jour pour le Q1 et de 468 g par jour pour le Q5. Notez que la hausse du risque d’accidents cardiovasculaires associée à un indice ou une charge glycémique élevée est principalement observée chez les participants ayant une maladie cardiovasculaire préexistante.  Tiré de Jenkins et coll. (2021).

L’impact de l’indice glycémique semble particulièrement prononcé chez les personnes en surpoids (Figure 5).  Ainsi, alors que la hausse du risque d’accidents cardiovasculaires majeurs est de 14 % chez les personnes minces, ayant un IMC inférieur à 25, elle atteint 38 % chez celles qui souffrent d’embonpoint (IMC supérieur à 25).


Figure 5. Impact du surpoids sur la hausse du risque d’accidents cardiovasculaires lié à l’indice glycémique de l’alimentation.  Les valeurs indiquées représentent la hausse du risque d’accidents cardiovasculaires observée pour chaque catégorie (quintiles 2 à 5) d’indice glycémique comparativement à la catégorie présentant l’indice le plus bas (quintile 1).  Les valeurs médianes des indices glycémiques étaient de 76 pour le quintile 1; 81 pour le quintile 2; 86 pour le quintile 3; 89 pour le quintile 4 et de 91 pour le quintile 5.  Tiré de Jenkins et coll. (2021).

Ce résultat n’est pas tellement étonnant, dans la mesure où on sait depuis longtemps que l’excès de graisse perturbe le métabolisme du sucre, notamment en produisant une résistance à l’insuline.  Une alimentation ayant un indice glycémique élevé exacerbe donc la hausse de la glycémie postprandiale déjà en place en raison de l’excès de poids, ce qui conduit à une hausse plus grande du risque de maladies cardiovasculaires. Le message à tirer de cette étude est donc très clair : une alimentation contenant trop de sucres facilement assimilables, telle que mesurée à l’aide de l’indice glycémique, est associée à une hausse significative du risque de subir un accident cardiovasculaire majeur.  Le risque de ces accidents est particulièrement prononcé pour les personnes dont l’état de santé n’est pas optimal, soit en raison de la présence d’un excès de graisse ou d’une maladie cardiovasculaire préexistante (ou les deux).  Diminuer l’indice glycémique de l’alimentation en consommant plus d’aliments contenant des glucides complexes (fruits, légumes, légumineuses, noix) et moins de produits contenant des sucres ajoutés ou des farines raffinées représente donc un prérequis essentiel pour prévenir le développement des maladies cardiovasculaires.

Farines raffinées

Un autre volet de l’étude PURE s’est penché plus spécifiquement sur les farines raffinées comme source de sucres facilement assimilables pouvant augmenter anormalement la glycémie et hausser le risque de maladies cardiovasculaires.   Les chercheurs ont observé qu’un apport élevé (350 g par jour, soit 7 portions) en produits contenant des farines raffinées (pain blanc, céréales du petit déjeuner, biscuits, craquelins, pâtisseries) était associé à une hausse de 33 % du risque de maladie coronarienne, de 47 % du risque d’AVC et de 27 % du risque de mort prématurée. Ces observations confirment donc l’impact négatif des farines raffinées sur la santé et l’importance d’inclure autant que possible des aliments contenant des grains entiers dans l’alimentation. Le potentiel préventif de cette modification alimentaire toute simple est énorme puisque la consommation de grains entiers demeure extrêmement faible, avec la majorité de la population des pays industrialisés qui consomment quotidiennement moins de 1 portion de céréales entières, soit bien en deçà du minimum recommandé (la moitié de tous les produits céréaliers consommés, soit environ 5 portions par jour).

Les pains complets demeurent une excellente façon de hausser l’apport en grains entiers.  Il faut cependant porter une attention particulière à la liste d’ingrédients : au Canada, la loi permet de retirer jusqu’à 5 % du grain lors de la fabrication de la farine de blé entier, et la partie éliminée contient la majeure du germe et une fraction du son (fibres). Ce type de pain est supérieur au pain blanc, mais il est préférable de choisir des produits à base de farines intégrales qui, elles, contiennent toutes les parties du grain. Notons aussi que les pains multicéréales (7-14 grains) contiennent toujours 80 % de farine de blé et d’un maximum de 20 % d’un mélange d’autres céréales (sinon le pain ne lève pas). Le nombre de grains importe donc peu et ce qui compte est que la farine soit de blé entier ou idéalement intégrale, ce qui n’est pas toujours le cas.

En somme, une façon simple de diminuer le risque d’accidents cardiovasculaires et d’améliorer la santé en général est de remplacer autant que possible l’apport en aliments riches sucres simples et en farines raffinées par des aliments d’origine végétale, contenant des glucides complexes. En plus des glucides, cette simple modification influencera à elle seule la nature des protéines et des lipides ingérés ainsi que, du même coup, l’ensemble des phénomènes qui favorisent l’apparition et la progression des plaques d’athérosclérose.

Suppléments d’acides gras oméga-3 : inefficaces pour la prévention des maladies cardiovasculaires

Suppléments d’acides gras oméga-3 : inefficaces pour la prévention des maladies cardiovasculaires

EN BREF

  • L’étude VITAL auprès de participants qui n’avaient pas de maladie cardiovasculaire et l’étude ASCEND auprès de patients diabétiques n’ont pas montré d’effet bénéfique des suppléments d’acides gras oméga-3 sur la santé cardiovasculaire.
  • L’étude REDUCE-IT a rapporté un effet bénéfique d’un supplément d’acide gras oméga-3 (Vascepa®), alors que l’étude STRENGTH a rapporté une absence d’effet d’un autre supplément (Epanova®).
  • Les résultats divergents des études REDUCE-IT et STRENGTH ont soulevé une controverse scientifique, principalement au sujet de l’utilisation discutable de l’huile minérale comme placebo neutre dans l’étude REDUCE-IT.
  • Dans l’ensemble, les résultats des études amènent a conclure à l’inefficacité des suppléments d’acides gras oméga-3 pour prévenir les maladies cardiovasculaires, en prévention primaire et fort probablement aussi en prévention secondaire.

La consommation de poisson sur une base régulière (1 à 2 fois par semaine) est associée à une réduction du risque de mortalité causée par la maladie coronarienne (voir ces méta-analyses ici et ici). De plus, des associations favorables entre la consommation de poisson et les risques de diabète de type 2, d’accident vasculaire cérébral, de démence, de maladie d’Alzheimer et de déclin cognitif ont aussi été identifiées (voir notre article sur le sujet).

Un grand nombre d’études ont suggéré que ce sont principalement les acides gras oméga-3 (O-3), un type d’acide gras polyinsaturé à très longue chaîne présent en grande quantité dans plusieurs espèces de poissons, qui sont la cause des effets favorables sur la santé que procure la consommation de poisson et autres fruits de la mer. Par exemple, une méta-analyse de 17 études prospectives publiée en 2021 indique que le risque de mourir prématurément était significativement moins élevé (15-18 %) chez les participants qui avaient le plus d’O-3 circulants, par comparaison à ceux qui en avaient le moins. De plus, des associations favorables de même ampleur ont été observées pour la mortalité d’origine cardiovasculaire et celle liée au cancer.

Puisque manger du poisson est associé à une meilleure santé cardiovasculaire pourquoi ne pas isoler le « principe actif », c.-à-d. les acides gras oméga-3 qu’il contient et en faire des suppléments ? Cela semblait être une excellente idée ; c’est d’ailleurs la même approche pharmacologique qui a été appliquée avec succès sur une foule de plantes, champignons et microorganismes, ce qui a permis de créer des médicaments. On pense ici par exemple à l’aspirine, un dérivé de l’acide salicylique retrouvée dans l’écorce de certaines espèces d’arbres, la quinine extraite de l’arbuste quinquina (antipaludéen), la digitaline extraite de la digitale pourpre (traitement de problèmes cardiaques), le paclitaxel extrait de l’if (anticancéreux), etc.

Les suppléments d’O-3 d’origine marine sont-ils autant, voir même plus efficaces que l’aliment entier duquel ils sont extraits ? Plusieurs études randomisées contrôlées (ERC) ont été réalisées durant les dernières années pour tenter de prouver l’efficacité des O-3. Les méta-analyses des ERC (voir ici et ici) indiquent que les suppléments d’O-3 (EPA et DHA) n’ont pas ou très peu d’effet en prévention primaire, c.-à-d. sur le risque d’avoir une maladie cardiovasculaire ou de mourir prématurément d’une maladie cardiovasculaire ou de toute autre cause. Par contre, des données provenant de certaines études indiquaient que les suppléments d’O-3 pourraient avoir des effets bénéfiques en prévention secondaire, c.-à-d. chez des personnes atteintes d’une maladie cardiovasculaire.

Afin d’obtenir un niveau de preuve plus élevé, plusieurs grandes études bien planifiées et contrôlées ont été réalisées récemment : ASCEND, VITAL, STRENGTH et REDUCE-IT.

L’étude VITAL (VITamin D and omegA-3 TriaL) auprès de 25 871 participants qui n’avaient pas de maladie cardiovasculaire et l’étude ASCEND (A Study of Cardiovascular Events iN Diabetes) auprès de 15 480 patients diabétiques n’ont pas montré d’effet bénéfique des suppléments d’O-3 sur la santé cardiovasculaire.

Sont parus ensuite les résultats des études REDUCE-IT (REDUction of Cardiovascular Events with Icosapent ethyl-Intervention Trial) et STRENGTH (Outcomes Study to Assess STatin Residual Risk Reduction With EpaNova in HiGh CV Risk PatienTs With Hypertriglyceridemia). Les résultats de ces études étaient particulièrement attendus puisqu’elles ont testé l’effet des suppléments d’O-3 sur les accidents vasculaires majeurs à de fortes doses (3000-4000 mg d’O-3/jour) chez des patients à risque traités avec une statine afin de réduire le cholestérol sanguin, mais qui avaient des taux élevés de triglycérides.

Les résultats des deux études sont divergents, ce qui a soulevé une controverse scientifique. L’étude REDUCE-IT a rapporté une réduction importante de 25 % du nombre d’événements cardiovasculaires dans le groupe de patients qui a pris quotidiennement un supplément d’O-3 (Vascepa® ; éthyl-EPA), par comparaison au groupe de patients qui a pris un placebo (huile minérale). L’étude STRENGTH a rapporté une absence d’effet de suppléments d’O-3 (Epanova® ; un mélange d’EPA et de DHA sous forme d’acides carboxyliques) sur les événements cardiovasculaires majeurs chez des patients traités avec une statine, comparé au groupe de patients qui a pris un placebo d’huile de maïs.

Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer les résultats différents entre les deux grandes études. L’une d’entre elles est que l’huile minérale utilisée comme placebo dans l’étude REDUCE-IT pourrait avoir provoqué des effets défavorables qui auraient conduit à un effet faussement positif du supplément d’O-3. En effet, l’huile minérale n’est pas un placebo neutre puisqu’il a causé une hausse moyenne de 37 % de la protéine C-réactive (CRP), un marqueur de l’inflammation systémique dans le groupe témoin, ainsi qu’une hausse 7,4 % du cholestérol-LDL et de 6,7 % de l’apolipoprotéine B par comparaison au groupe qui a pris le Vascepa. Ces trois biomarqueurs sont associés à une hausse du risque d’événements cardiovasculaires.

Deux autres hypothèses pourraient expliquer la différence entre les deux études. Il est possible que les niveaux plasmatiques modérément plus élevés d’EPA obtenus dans l’étude REDUCE-IT puissent être la cause des effets bénéfiques observés dans cette étude, ou que le DHA utilisé en combinaison avec l’EPA dans l’étude STRENGTH puisse avoir contrecarré les effets bénéfiques de l’EPA.

Pour tester ces deux hypothèses, les chercheurs responsables de l’étude STRENGTH ont procédé à des analyses a posteriori des données recueillies lors de leur essai clinique. Les patients ont été classés selon leur niveau plasmatique d’EPA après 12 mois de prise quotidienne de supplément d’O-3. Ainsi, dans le premier tertile les patients avaient une concentration plasmatique moyenne d’EPA de 30 µg/mL, ceux du deuxième tertile : 90 µg/mL et ceux du troisième tertile : 151 µg/mL. La concentration plasmatique moyenne d’EPA dans le troisième tertile (151 µg/mL) est comparable à celle rapportée dans l’étude REDUCE-IT (144 µg/mL). Les analyses montrent qu’il n’y avait pas d’association entre la concentration plasmatique d’EPA ou de DHA et le nombre d’événements cardiovasculaires majeurs. Les auteurs concluent à l’absence de bénéfices pour la prise de suppléments d’O-3 en prévention secondaire, mais suggèrent que d’autres études devraient être menées dans l’avenir pour comparer l’huile minérale et l’huile de maïs comme placebo et aussi pour comparer différentes formulations d’acides gras oméga-3.

Dans l’ensemble, les résultats des études récentes amènent à conclure à l’inefficacité des suppléments d’O-3 pour prévenir les maladies cardiovasculaires, en prévention primaire et fort probablement aussi en prévention secondaire. Il est à noter que, pris en grande quantité, les suppléments d’O-3 peuvent avoir des effets indésirables. En effet, dans les deux études STRENGTH et REDUCE-IT, l’incidence de fibrillation auriculaire était significativement plus élevée avec la prise de suppléments d’O-3. De plus, les saignements étaient plus fréquents chez les patients qui ont pris l’éthyl-EPA (Vascepa®) dans l’étude REDUCE-IT que chez les patients qui ont pris le placebo. Il semble donc plus avisé de manger du poisson 1 à 2 fois par semaine pour se maintenir une bonne santé que de prendre des suppléments inefficaces et coûteux.

 

 

La modulation du microbiote intestinal par des interventions alimentaires pour prévenir les maladies cardiométaboliques

La modulation du microbiote intestinal par des interventions alimentaires pour prévenir les maladies cardiométaboliques

EN BREF

  • Dans une étude auprès de 307 participants, le régime de type méditerranéen était associé à une composition du microbiote intestinal favorable à une bonne santé cardiométabolique.
  • Dans une autre étude, le jeûne intermittent a altéré le microbiote intestinal et a prévenu le développement de l’hypertension chez des rats qui deviennent spontanément hypertendus en vieillissant.
  • Le métabolisme des acides biliaires modulé par le microbiote a été identifié comme un régulateur de la pression artérielle.
  • Des interventions alimentaires visant à modifier le microbiote intestinal pourraient être une approche non pharmacologique viable pour prévenir et traiter l’hypertension artérielle et d’autres pathologies.
Les maladies cardiométaboliques incluant le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires sont en hausse au Canada et dans le monde. Ces maladies qui réduisent la qualité et l’espérance de vie des personnes atteintes, et qui engendrent des coûts importants pour la société, peuvent être prévenues par le maintien de bonnes habitudes de vie, incluant une alimentation saine et l’exercice régulier.

Des études récentes ont établi un lien entre le métabolisme microbien et les interactions immunes dans l’intestin et le risque de maladie cardiométabolique (voir nos articles sur le sujet ici, ici et ici). Deux nouvelles études montrent que le type de régime alimentaire et la fréquence des repas ont des effets sur le risque de maladie métabolique qui sont dus en partie à des altérations du microbiote intestinal. Les résultats de ces nouvelles études suggèrent que la modulation du microbiote intestinal par des interventions alimentaires pourrait être une nouvelle approche préventive et thérapeutique.

Des chercheurs américains ont analysé les données sur le microbiome de 307 participants mâles à l’étude « Health Professionals Follow-up Study », ainsi que leurs habitudes alimentaires et les biomarqueurs de la régulation de la glycémie, du métabolisme des lipides et de l’inflammation. Le régime de type méditerranéen (constitué principalement de légumes, légumineuses, fruits, noix, huile d’olive, et d’un peu de vin et de viande rouge) était associé à une composition du microbiote intestinal favorable à une bonne santé cardiométabolique. L’association favorable entre le régime de type méditerranéen et le risque de maladie cardiométabolique était particulièrement forte parmi les participants dont le microbiote contenait peu de bactérie Prevotella copri. Les chercheurs ne comprennent pas encore pourquoi le régime méditerranéen est moins efficace chez les personnes dont le microbiote contient la bactérie Prevotella copri, ils émettent cependant plusieurs hypothèses qui devront être vérifiées dans des études à venir. Quoiqu’il en soit, on peut envisager que des approches de prévention pourront un jour être personnalisées en fonction du profil microbien intestinal de chaque personne.

Bienfaits du jeûne intermittent sur l’hypertension
Le jeûne intermittent consiste à compresser la période durant laquelle on s’alimente sur une courte période (6-8h) et de « jeûner » durant le reste de la journée (16-18h). Le jeûne intermittent a des effets favorables sur la perte de poids et de gras corporel, l’inflammation chronique, le métabolisme et sur la santé cardiovasculaire (voir nos articles sur le sujet ici et ici). Les principaux bienfaits du jeûne intermittent sur le métabolisme sont une réduction des niveaux sanguins de cholestérol-LDL, une sensibilité accrue à l’insuline et un meilleur contrôle de la glycémie chez les diabétiques, une réduction du stress oxydatif et de l’inflammation. L’on sait d’une part qu’un déséquilibre du microbiote intestinal (dysbiose intestinale) contribue au développement de l’hypertension. D’autre part, des études réalisées ces dernières années ont montré que le jeûne et la restriction calorique réduisent significativement la pression artérielle, autant dans des modèles animaux que chez des patients hypertendus.

Une étude récente montre que les effets bénéfiques du jeûne intermittent sur la pression artérielle sont attribuables, au moins en partie, à une modulation du microbiote intestinal. Les chercheurs ont utilisé un modèle animal couramment utilisé dans le domaine de la recherche fondamentale en hypertension: les rats spontanément hypertendus prédisposés aux accidents vasculaires cérébraux (SHPAVC), un modèle génétique unique d’hypertension sévère et d’AVC. Des rats hypertendus SHPAVC et des rats normotendus Wistar-Kyoto (WKY) ont été soumis durant 8 semaines à l’un ou l’autre des régimes alimentaires suivant: 1) nourriture à volonté durant la totalité de l’étude (groupes témoins) ou 2) un régime alternant une journée avec nourriture à volonté et une journée sans accès à la nourriture (jeûne intermittent). Les rats hypertendus (SHPAVC) et normotendus (WKY) dans les groupes témoins ont ingéré la même quantité de nourriture. Par contre, les rats soumis au jeûne intermittent ont mangé davantage les jours avec nourriture à volonté que ceux des groupes témoins, probablement pour compenser le jour de jeûne. Malgré cela, la quantité totale de nourriture ingérée durant l’étude était significativement moins élevée chez les rats hypertendus (-27 %) et normotendus (-35 %) soumis au jeûne intermittent, par comparaison aux animaux des groupes témoins respectifs qui avaient accès à de la nourriture à volonté. Malgré un apport alimentaire similaire, les rats hypertendus du groupe témoin ont pris significativement moins de poids que les rats normotendus.

Comme attendu, la pression artérielle des rats hypertendus mesurée hebdomadairement était significativement plus élevée que celle des rats normotendus. Par contre, le jeûne intermittent a considérablement réduit la pression artérielle des rats hypertendus, d’environ 40 mmHg en moyenne vers la fin de l’étude, par comparaison aux rats hypertendus qui avaient accès à de la nourriture à volonté. Cette baisse importante a ramené la pression artérielle des rats hypertendus à des niveaux comparables à ceux des rats normotendus.

Rôle du microbiote intestinal dans la régulation de la tension artérielle
Les modèles animaux permettent la réalisation d’expériences sur le rôle du microbiote intestinal qui ne pourraient être faites chez l’humain. Dans le but de savoir si le microbiote intestinal joue un rôle dans l’effet du jeûne intermittent, les chercheurs ont poursuivi leur étude en « transplantant » le microbiote des rats hypertendus et normotendus dans des rats aseptisés (« germ-free ») c.-à-d. des rats reproduits dans des conditions particulières, de telle manière qu’ils ne contiennent aucun micro-organisme.

Les rats aseptisés qui ont reçu le microbiote des rats hypertendus avaient une pression artérielle significativement plus élevée que ceux qui ont reçu le microbiote des rats normotendus, lorsque soumis au régime alimentaire témoin (nourriture à volonté). Par contre, le jeûne intermittent a réduit la pression artérielle des rats aseptisés qui ont reçu le microbiote des rats hypertendus à des niveaux comparables à ceux des rats qui ont reçu le microbiote des rats normotendus. Ces résultats démontrent que les altérations du microbiote des rats hypertendus provoqués par le jeûne intermittent sont suffisantes pour provoquer une baisse de pression artérielle. L’analyse du microbiote par séquençage du génome entier (whole-genome shotgun sequencing) a permis aux chercheurs d’identifier le métabolisme des acides biliaires comme un médiateur potentiel de la régulation de la pression artérielle. Des analyses ont par la suite révélé que les niveaux sanguins de 11 acides biliaires (sur 18) des rats hypertendus SHPAVC étaient significativement moins élevés que ceux des rats normotendus (WKY). En appuis à l’hypothèse, l’ajout d’acide cholique (un précurseur des acides biliaires) dans la nourriture ou l’activation du récepteur des acides biliaires (TGR5) ont réduit significativement la pression artérielle (18 mmHg) des rats hypertendus (SHPAVC).

En résumé, la qualité des aliments et la fréquence à laquelle nous nous alimentons a des répercussions importantes sur les micro-organismes de notre microbiote, sur les facteurs de risques cardiométaboliques et, ultimement, sur notre santé globale. En modifiant le régime alimentaire et la fréquence des repas, il serait peut-être possible d’améliorer considérablement la condition des personnes atteintes de maladies chroniques.