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Nutrition

14 juin 2013

Le cas du fructose : attention à l’overdose

J.-L. SCHLIENGER, Faculté de médecine de Strasbourg

Le fructose est un « ose » simple non hydrolysable qui a la même formule brute que son isomère le glucose. Décrit en 1847 par Auguste Dubrunfaut qui a travaillé sur la « saccharification des fécules », ce sucre possède des particularités physicochimiques, métaboliques et nutritionnelles parmi lesquelles un pouvoir sucrant élevé et un index glycémique bas. Il est présent en faible quantité dans l’alimentation native, sa consommation ne cesse d’augmenter au fil du temps au point d’interpeller quant à son rôle dans la pandémie d’obésité qui sévit actuellement dans les pays développés. Initialement recommandé aux diabétiques en raison de son métabolisme insulino-indépendant, voilà le fructose au banc des accusés, livré à la vindicte des nutritionnistes donneurs d’alerte, inquiets de la montée en charge de la consommation de produits riches en fructose proposés par l’industrie agroalimentaire.

Consommation de fructose Jusqu’aux années 1960, les apports en fructose étaient modérés, principalement sous la forme dite « libre » apportée par les fruits frais (2 à 6 g pour 100 g), les fruits secs (12 à 34 g/100 g) et le miel (42 g/100 g). Le fructose provenait aussi de l’hydrolyse du saccharose (sucre de table) qui est composé d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose. L’alimentation traditionnelle apportait environ 20 g de fructose par jour. La surproduction nord-américaine de maïs et les progrès technologiques ont conduit à isomériser le glucose issu de l’hydrolyse de l’amidon de maïs pour le transformer en fructose. Ce sirop dérivé du maïs enrichi en fructose ou High Fructose Corn Syrup (HFCS) qui contient 42 à 55 % de fructose a connu un grand succès Outre- Atlantique. Les raisons en sont économiques, géopolitiques (pour écorner la domination mondiale du sucre de canne), technologiques et organoleptiques. Actuellement, le HFCS à 45 ou 55 % de fructose est largement utilisé comme sucre ajouté notamment dans les boissons sucrées.  Les changements de mode de consommation avec un engouement croissant pour les boissons sucrées exposent à une surconsommation de fructose qui n’est pas sans risque métabolique au-delà d’un seuil de sécurité fixé à 50 g/j selon les données d’une métaanalyse. En 2007, aux États- Unis, la consommation de HFCS représentait 41 % de l’ensemble des sucres ajoutés alors qu’elle était proche de zéro en 1970. Pendant la même période la part des calories des sucres d’addition a augmenté de 15 %. Les boissons sucrées représentent la source principale, notamment chez les adolescents. L’enquête de population nord-américaine NHANES III situait les apports moyens en fructose à 54,7 g/j, soit une augmentation de 50 % en 15 ans, correspondant à 13,5 à 22,5 % de l’apport énergétique total (AET) pour le 90e percentile de la population alors que les apports en fructose ne devraient pas dépasser 10 % des AET. Pendant le même temps, la consommation de fructose libre a nettement décru. Bien que l’on soit encore assez loin de ces chiffres en France, la dérive vers la westernisation de l’alimentation des ados pose bien des questions quant aux répercussions du fructose sur la santé. Un métabolisme singulier Le métabolisme du fructose se distingue par bien des points de celui du glucose. L’absorption intestinale se fait par un transporteur spécifique, GLUT-5, qui, contrairement au transporteur du glucose, est indépendant de l’absorption du Na+ et ne nécessite pas d’ATP. Une partie du fructose est convertie dans l’entérocyte en lactate et en glucose, une autre partie atteint le foie par la veine porte où il subit une extraction totale dès le premier passage hépatique.  Le métabolisme hépatique du glucose est insulino-indépendant et consiste en une transformation en triose-phosphate puis en pyruvate pouvant intégrer le cycle de la glycolyse. La plus grande partie des triose-P est convertie en glucose et en glycogène. Une autre fraction des triose-P peut être transformée en triacylglycérol et conduire à une lipogenèse de novo intrahépatocytaire. Par ailleurs, le fructose inhibe l’oxydation lipidique hépatique, ce qui favorise la réestérification des acides gras et la synthèse des triglycérides. L’augmentation de fructose-1-P due à un apport important de fructose module l’activité de la glucokinase hépatique, enzyme clé du métabolisme hépatique du glucose. Le glucose dérivé du fructose est stocké sous la forme de glycogène et n’entraîne pas d’hyperglycémie. Une faible proportion du fructose est convertie en acides gras et peut induire une stéatose et une dyslipidémie. Des apports importants en fructose induisent une élévation modérée de l’insuline et inhibent la lipolyse du tissu adipeux.  L’administration de fructose augmente le métabolisme de repos avec un effet thermogénique supérieur à celui du glucose.  Dans le diabète, une charge de fructose élève bien moins la glycémie et l’insulinémie que le glucose. Toutefois, la riposte insulinique est plus importante que chez les sujets témoins et l’effet thermogénique est émoussé en raison de la diminution du métabolisme glucosé liée à l’insulinorésistance. Propriétés du fructose Pour les raisons métaboliques qui viennent d’être décrites, le fructose se singularise par un index glycémique proche de 20 % contre 70 % pour le sucre de table. Il possède également un pouvoir sucrant de 1,3 par rapport au saccharose ce qui, en théorie, devrait lui permettre de se substituer aux autres sucres simples ayant un index glycémique plus élevé et un pouvoir sucrant moindre. Il en est ainsi dans le dans le contexte du diabète où l’objectif est de réduire l’hyperglycémie postprandiale et les apports en sucres simples tout en maintenant une palatabilité agréable.    Le fructose a donc été logiquement préconisé dans les régimes diabétiques en substitution du sucre. La réalité est bien différente puisque le fructose en excès, chez le diabétique davantage que chez les témoins, expose à quelques turbulences métaboliques. Effets du fructose sur la prise alimentaire Le fructose apporte autant de calories que le glucose mais a des effets différents sur la régulation de la prise alimentaire. Il est moins satiétogène en raison d’une moindre hyperglycémie postprandiale, d’une diminution de la réponse de la leptine et d’une moindre inhibition de la ghréline. Il favorise de surcroît un état de résistance à la leptine. Effets du fructose à long terme La substitution partielle du glucose par du fructose tentée dans plusieurs études chez des diabétiques a eu des effets variables sur l’équilibre glycémique qui n’était amélioré qu’une fois sur deux. En revanche, les résultats sur le métabolisme lipidique étaient plus constants et caractérisés par une hypertriglycéridémie et une diminution du cholestérol-HDL.  L’effet hyperlipémiant étant plus marqué chez les obèses hyperinsuliniques, il est vraisemblable que l’insulinorésistance favorise la dyslipidémie induite par le fructose.  Dans une métaanalyse, l’hypertriglycéridémie postprandiale survient au seuil de 50 g de fructose par jour et l’hypertriglycéridémie basale au seuil de 100 g/j. Le fructose favorise aussi le dépôt de triglycérides dans les hépatocytes avec pour conséquences une synthèse lipidique de novo et l’installation d’une résistance hépatique à l’insuline. Le fructose a de surcroît un pouvoir lipotoxique renforcé par le stress oxydatif auquel il expose.  Le fructose a également des effets délétères sur le métabolisme glucosé. L’insulinorésistance hépatique et musculaire associée à une forte consommation de fructose est liée aux perturbations du métabolisme lipidique. Le pouvoir lipotoxique du fructose est encore renforcé par le stress oxydatif qu’il induit. L’insulinorésistance pourrait aussi résulter de modifications de la flore microbienne intestinale et de la perméabilité intestinale à l’origine de l’endotoxinémie observée dans les régimes enrichis en fructose. Ce qui semble vrai chez l’animal tend à être démontré chez l’homme.  La comparaison d’un régime enrichi en fructose et d’un régime enrichi en glucose dans un groupe de femmes obèses a montré que seul le fructose diminue la tolérance glucosée et augmente l’adiposité viscérale et la lipogenèse de novo ainsi que la concentration en cholestérol-LDL, en lipoprotéines LDL petites et denses et en LDL oxydées au fort potentiel athérogène. Fructose et pathologie L’impact des sucres simples sur l’incidence des maladies métaboliques et le risque cardiovasculaire fait toujours l’objet d’un débat assez vif (figure). En dessous de 10 % d’AET ou dans une alimentation diversifiée équilibrée comportant des apports de l’ordre de 20 g/j, la consommation de fructose ne semble pas poser de problèmes de santé. En revanche, des apports > 50 g/j, comme cela est courant aux États-Unis, favorisent une hypertriglycéridémie.    Figure. Impacts pathologiques potentiels d’un apport excessif de fructose.    Des études d’intervention effectuées sur des modèles animaux ont montré qu’une charge en fructose induit les modifications métaboliques caractéristiques du syndrome métabolique par des mécanismes complexes où dominent la lipogenèse de novo et l’insulinorésistance. Les études épidémiologiques disponibles fournissent des indications incomplètes, parfois discordantes et les facteurs de confusion sont nombreux. Elles ne permettent pas de distinguer les effets spécifiques éventuels du HFCS par rapport au fructose naturel ou issu du saccharose. Obésité L’augmentation des apports en fructose sous la forme de HFCS est tenue par beaucoup comme l’une des grandes responsables de l’augmentation de l’obésité constatée au cours des 4 dernières décennies. Il existe de fait une évolution parallèle troublante de la consommation de fructose et de la prévalence de l’obésité. La consommation de boissons sucrées riches en fructose est associée à une indiscutable augmentation des apports énergétiques chez l’enfant et l’adolescent. Pourtant, plusieurs études transversales ont décrit une relation inverse entre la consommation de sucre de table ou de fructose et le poids… sachant que ce type de relation doit être interprété avec nuance en raison des nombreux facteurs de confusion socioculturels et alimentaires, les grands consommateurs de sodas consommant moins de graisses et de viandes.  Les études d’intervention sont plus instructives et montrent clairement une prise de poids plus marquée sous sodas édulcorés au HFCS. Inversement, une réduction pondérale a été observée après leur éviction. Une métaanalyse récente a conclu que le fructose n’entraîne pas de prise pondérale lorsqu’il se substitue aux autres glucides. Une consommation importante de fructose libre augmente modérément le poids. Au total, l’effet pondéral tient davantage à l’excès d’apport énergétique qu’au fructose lui-même. Diabète Les relations entre l’apparition d’un diabète et la consommation de sucre, et plus spécifiquement de fructose, ont été explorées à partir des grandes études de population. Dans la plupart des études la consommation combinée de fructose et de glucose était associée à une augmentation du risque de diabète. La consommation de 1 à 2 verres par jour de soda est associée à une augmentation de l’incidence du diabète alors que la consommation de fruits a un effet protecteur. Une revue systématique et une métaanalyse des études ayant comporté une substitution isocalorique des autres glucides par du fructose a conclu à un effet favorable attesté par une diminution moyenne de l’HbA1c de 0,5 %, sans modification de la glycémie à jeun ou de l’insulinémie. Ces résultats sont à confirmer par des études de plus grande envergure et de durée plus prolongée. Risque cardiovasculaire Dans l’étude de Framingham la consommation de boissons sucrées est associée à une augmentation de la prévalence du syndrome métabolique ; dans la Nurses’ Health Study, elle est associée à une augmentation de l’incidence des affections coronariennes mais le poids apparaît comme un facteur de confusion. Plusieurs marqueurs du risque cardiovasculaire comme les molécules d’adhésion, les cytokines et les marqueurs du stress oxydatif sont perturbés par la consommation de boissons sucrées. Stéato-hépatite non alcoolique La consommation de fructose est quasiment doublée (90 g/j) chez les porteurs de stéato-hépatite non alcoolique (NASH). Elle a été considérée par certains comme un bon prédicteur de NASH. Les mécanismes en cause sont multiples : lipogenèse hépatique, inhibition de la bêta-oxydation des acides gras, diminution de la clairance des triglycérides et de l’exportation des VLDL, auxquelles s’ajoutent les méfaits du stress oxydatif, de l’endotoxinémie et de l’inflammation de bas grade favorisés par le fructose. Hyperuricémie et goutte Le fructose est le seul glucide capable d’augmenter l’uricémie en majorant la synthèse des purines et le catabolisme des nucléotides puriques. Une étude de cohorte récente a décrit une augmentation significative du risque de goutte en rapport avec la consommation de boissons sucrées et à leur teneur en fructose (RR passant de 1,45 pour une boisson par jour à 1,85 pour au moins deux boissons par jour). Les boissons avec édulcorants synthétiques n’exposent pas à ce risque. Conclusion Le fructose a un statut métabolique particulier qui lui confère certains avantages et plusieurs inconvénients (tableau). Un excès de consommation (> 50 g/j), notamment sous la forme de boissons ou de denrées industrielles édulcorées par du HFCS, expose à un risque de prise de poids, favorise l’installation d’une dyslipidémie athérogène et d’un état d’insulinorésistance, autant d’ingrédients à risque du point de vue cardiométabolique. Même s’il n’est pas possible de faire une différence biochimique entre le saccharose et le HFCS, il semble bien qu’il existe des différences biologiques étayées par des données expérimentales et épidémiologiques incitant à limiter le second à défaut de limiter les deux. Il n’y a pas lieu de diaboliser le fructose apporté par une alimentation traditionnelle, les conseils devant surtout porter sur la restriction de la consommation des boissons sucrées et des produits manufacturés enrichis en fructose pour éviter toute overdose. Le fructose ne peut être préconisé comme substitut de sucre chez le diabétique que dans des proportions limitées car il favorise tout particulièrement la dyslipidémie dans un contexte d’insulinorésistance.  Déclaration de conflit d’intérêt : l’auteur n’a pas de conflit d’intérêt avec la teneur de cet article. 

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