protéine

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Présentation

protéine, macromolécule composée d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, présente chez les organismes vivants et essentielle à leur fonctionnement. Découvertes en 1838, les protéines sont le principal composant des cellules, représentant plus de 50 p. 100 de leur poids sec. Le mot protéine vient du grec proteios qui signifie « premier ».

La forme des protéines est très variable : elle va des longues fibres présentes dans les tissus conjonctifs et les cheveux aux globules compacts et solubles capables de traverser la membrane des cellules. Les protéines sont des macromolécules dont le poids moléculaire varie de quelques milliers à plus d'un million d'unités. Elles sont spécifiques à chaque espèce vivante et à chaque organe. On estime qu'il existe environ trente mille protéines différentes chez l'Homme, dont 2 p. 100 seulement ont été décrites. Les protéines servent à construire et à entretenir les cellules, et leur dégradation chimique fournit de l'énergie, produisant près de 4 kilocalories par gramme (voir Métabolisme).

Outre leur rôle dans la croissance et l'entretien des cellules, les protéines sont également responsables de la contraction des muscles. Les enzymes digestives sont des protéines, de même que l'insuline et la plupart des autres hormones, ainsi que les anticorps du système immunitaire et l'hémoglobine. Les chromosomes, qui transmettent toutes les caractéristiques héréditaires sous forme de gènes, sont constitués d'acides nucléiques et de protéines (histones).

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Nutrition

Chez l'Homme comme chez tous les êtres vivants, les protéines sont constituées d'une vingtaine d'acides aminés différents, qui, à leur tour, sont composés de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et parfois de soufre. Ces acides aminés sont liés par des liaisons peptidiques (liaisons entre radicaux aminés et carboxyls) sous forme de longs filaments (chaînes polypeptidiques). Ceux-ci s'enroulent en un nombre quasi infini de formes hélicoïdales ou sphériques, ce qui explique l'immense variété des fonctions assurées par les protéines.

Pour synthétiser les protéines qui lui sont indispensables, chaque espèce a besoin d'un apport régulier de vingt aminoacides principaux. Alors que les plantes peuvent fabriquer leurs acides aminés à partir de l'azote, du dioxyde de carbone et d'autres composés chimiques grâce à la photosynthèse, la majorité des autres organismes ne peuvent en fabriquer que quelques-uns. Les aminoacides qu'un être vivant est incapable de synthétiser sont appelés « acides aminés essentiels » et doivent être fournis par la nourriture. Les huit acides indispensables au maintien de la santé de l'Homme sont : la leucine, l'isoleucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la tyrosine, le tryptophane et la valine. Ils sont tous présents dans les graines des plantes, mais, comme les végétaux que nous consommons sont souvent déficients en lysine et en tryptophane, les experts en nutrition conseillent de compléter l'alimentation avec des protéines animales. Les aliments d'origine animale contiennent tous les acides essentiels.

On recommande, pour les adultes, la consommation quotidienne de 0,79 g de protéines par kg de poids. Pour les enfants et les bébés, il convient respectivement de doubler et de tripler ces doses, en raison de leur croissance rapide. Le syndrome du Kwashiorkor, maladie endémique des enfants d'Afrique tropicale, est causée par une carence en acides aminés.

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Structure des protéines

Le niveau de base de la structure des protéines, appelé « structure primaire », est la séquence linéaire des acides aminés. Toutefois, une protéine ne garde jamais une forme strictement linéaire. L'énergie contenue dans les liaisons hydrogène, les ponts disulfures, l'attraction entre les charges positives et négatives, et les radicaux hydrophobes ou hydrophiles, imposent à la protéine une structure secondaire en hélice alpha ou en feuillet bêta. Les molécules deviennent encore plus compactes en adoptant une structure tertiaire. Lorsqu'une protéine est constituée de plus d'une chaîne polypeptidique, comme l'hémoglobine et certaines enzymes, on dit qu'elle a une structure quaternaire.

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Interaction avec les autres protéines

Les chaînes de polypeptides sont enroulées de telle sorte que les acides aminés hydrophobes sont placés vers l'intérieur, ce qui donne une stabilité à la molécule. Les acides aminés hydrophiles sont orientés vers l'extérieur et sont libres d'interagir avec d'autres composés chimiques. Les protéines globulaires peuvent se lier avec un dérivé vitaminique, appelé parfois « coenzyme », ou se lier avec une protéine particulière pour former un assemblage indispensable à la vie cellulaire.