Les protéines sont des matériaux fondamentaux de la matière vivante. La plupart de nos aliments en contiennent. Du point de vue biochimique, il s’agit de grosses molécules formées de chaînes de longueur variable d’acides aminés. Toutes les protéines qu’elles soient d’origine bactérienne, végétale ou animale sont constituées à partir d’un groupe de 20 acides aminés.

Acides aminés indispensables et non indispensables

1 - glycine	6 - cystéine	11 - proline	16 - acide aspartique
2 - alanine	7 - méthionine*	12 - sérine	17 - acide glutamique
3 - valine*	8 - phénylalanine*	13 - thréonine*	18 - histidine (* chez le nourrisson)
4 - leucine*	9 - tyrosine	14 - asparagine	19 - lysine*
5 - isoleucine*	10 - tryptophane*	15 - glutamine	20 - arginine

Apports nutritionnels conseillés en protéines

Âge	ANC (en g par kg de poids corporel et par jour)
0-1 mois	2,6
12-24 mois	1,0
24-36 mois	0,9
5-10 ans	0,9
Adolescents	0,8-0,9
Adolescentes	0,8-0,9
Jeunes adultes	0,8
Femmes enceintes	0,9
Femmes allaitantes	1,4
Personnes âgées	1,0

Cas particulier des sportifs

Les besoins en protéines n’augmentent que chez ceux qui se soumettent à des efforts physiques intenses, prolongés et répétés. Ces besoins varient en fonction de la nature de l’effort (sport d’endurance ou sport de force). Pour les autres, il n’y a pas de besoin supplémentaire.


Des protéines de bonne qualité, ça veut dire quoi ?

Une protéine est de bonne qualité nutritionnelle si elle contient les huit acides aminés indispensables dans les proportions idéales c’est-à-dire dans les proportions adaptées aux besoins de l’organisme et si elle est parfaitement digestible.

Aliment	Facteur limitant	Index chimique
Viande	tryptophane	94
Blé-farine	lysine	46
Lentilles en conserve	méthionine	62
Blanc d’œuf	_	119

L’idéal est de varier les sources



L’excès de consommation d’aliments protéiques peut avoir des conséquences néfastes : augmentation de l’urée, augmentation de l’acide urique (goutte), acidification de l’organisme ce qui favorise la perte osseuse.


"lanutrition.fr"

Une protéine, aussi appelée protide, est une macromolécule composée par une ou plusieurs chaîne(s) (ou séquence(s)) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine lorsque la chaîne contient plus de 100 acides aminés. Dans le cas contraire, on parle de peptides et de polypeptides. Cet usage tend cependant à disparaître au profit du terme petite protéine, utilisé par exemple dans le cas de l'ubiquitine. L'enchaînement des acides aminés est codé par le génome et constitue la structure primaire.


Étymologie

Les protéines furent découvertes par le chimiste hollandais Gerhard Mulder (1802-1880). Le terme protéine vient du grec ancien prôtos qui signifie premier, essentiel. Ceci fait probablement référence au fait que les protéines sont indispensables à la vie et qu'elles constituent souvent la part majoritaire du poids sec des cellules. Une autre théorie, moins probable, voudrait que protéine fasse référence au dieu grec Protée qui pouvait changer de forme à volonté. Les protéines adoptent en effet de multiples formes et assurent de multiples fonctions. Mais ceci ne fut découvert que bien plus tard, au cours du XX^e siècle.


Synthèse

Les protéines sont assemblées à partir des acides aminés en fonction de l'information présente dans les gènes. Leur synthèse se fait en deux étapes :

• La transcription où l'ADN codant le gène associé à la protéine est transcrit en ARN messager
  
• La traduction où l'ARN messager est traduit en protéine en fonction du code génétique
  

L'assemblage d'une protéine se fait donc acide aminé par acide aminé de son extrémité N-terminale à son extrémité C-terminale. Il faut également bien noter qu'un gène n'est pas forcément associé à une seule protéine mais bien souvent à plusieurs.


Structure

Les protéines sont des objets moléculaires dont la description précise introduit la notion de structures (de manière plus ou moins hiérarchique).
La fonction des protéines est conférée par leur structure tridimensionnelle ^[2], c'est-à-dire la manière dont les acides aminés sont agencés les uns par rapport aux autres dans l'espace. C'est la raison pour laquelle les méthodes de détermination des structures tridimensionnelles ainsi que les mesures de la dynamique des protéines sont importantes et constituent un champ de recherche très actif. En plus de ces méthodes expérimentales, de nombreuses études portent sur des méthodes informatiques de prédiction de la structure 3D à partir de la séquence.


Fonction

Les protéines remplissent des fonctions très diverses :

• Catalyse (ex. : de nombreuses enzymes - les catalyseurs biologiques - sont des protéines)
  
• Transport (ex. : l'hémoglobine transporte l'oxygène des poumons aux organes (voir figure 1))
  
• Communication (ex. : de nombreuses hormones - comme l'insuline - sont des protéines et peuvent transporter un message à travers tout l'organisme)
  
• Signalisation (ex. : des protéines sont impliquées dans le chimiotactisme)
  
• Reconnaissance (ex. : le système immunitaire possède des protéines spéciales - les immunoglobulines - qui permettent la reconnaissance moléculaire de formes « étrangères », c'est-à-dire n'appartenant pas aux formes moléculaires de l'organisme qui les fabrique)
  
• Structure (ex. : les protéines du cytosquelette permettent la consolidation et la mobilité des cellules, comme c'est le cas pour les flagelles bactériens)
  
• Etc.
  

Les protéines peuvent être considérées comme les outils majeurs du monde vivant à l'échelle moléculaire.


Phénotype

Le plan de fabrication des protéines dépend donc en premier lieu du gène. Or les gènes ne sont pas identiques d'un individu à l'autre. Dans le cas de l'homme, chaque individu possède un génome bien à lui (nous ne sommes pas des clones). De plus, dans le cas des êtres vivants diploïdes, il existe deux exemplaires de chaque gène. Et ces deux exemplaires ne sont pas nécessairement identiques. Un gène existe donc en plusieurs versions d'un individu à l'autre et parfois chez un même individu. Ces différentes versions sont appelées allèles. L'ensemble des allèles d'un individu forme le génotype.
Puisque les gènes existent en plusieurs versions, les protéines vont également exister en différentes versions. Ces différentes versions de protéines vont provoquer des différences d'un individu à l'autre : tel individu aura les yeux bleus mais tel autre aura les yeux noirs, etc. Ces caractéristiques, visibles ou non, propres à chaque individu sont appelées le phénotype. Chez un même individu, un groupe de protéines à séquence similaire et fonction identique est dit isoforme. Les isoformes peuvent être le résultat de l'épissage alternatif d'un même gène, l'expression de plusieurs allèles d'un gène, ou encore la présence de plusieurs gènes homologues dans le génome.


Évolution

Au cours de l'évolution, les accumulations de mutations ont fait diverger les gènes entre les espèces. De là provient la diversité des protéines qui leur sont associées. On peut toutefois définir des familles de protéines, elles-mêmes correspondant à des familles de gènes. Ainsi, deux espèces proches ont de fortes chances d'avoir des gènes, et par conséquent des protéines, très similaires. Cette similarité peut se mesurer en comparant la séquence des protéines. On peut ainsi classer un groupe de protéines par homologie, des plus semblables aux moins semblables. Ainsi, la fonction des protéines divergera au fur et à mesure que la similarité diminuera.
L'analyse des séquences et des structures de protéine a permis de constater que beaucoup s'organisaient en domaines, c'est-à-dire en parties acquérant une structure et remplissant une fonction indépendamment du reste de la protéine. Selon la théorie des gènes mosaïques, l'existence de protéines à plusieurs domaines est le résultat de la recombinaison en gène unique de plusieurs gènes originellement individuels.


Alimentation

Dans l'alimentation, les protéines sont désagrégées durant la digestion à partir de l'estomac. C'est là que les protéines sont hydrolysées en protéoses et polypeptides pour fournir des acides aminés pour l'organisme, y compris ceux que l'organisme n'est pas capable de synthétiser. Le pepsinogène est converti en pepsine quand il arrive au contact avec l'acide chlorhydrique. La pepsine est la seule enzyme protéolytique qui digère le collagène, la principale protéine du tissu conjonctif. La plupart de la digestion des protéines a lieu dans le duodénum.
Presque toutes les protéines sont absorbées quand elles arrivent dans le jéjunum et seulement 1% des protéines ingérées se retrouvent dans les fèces. Certains acides aminés restent dans les cellules épithéliales et sont utilisés pour la synthèse de nouvelles protéines, y compris certaines protéines intestinales, constamment digérées, recyclées et absorbées par l'intestin grêle.


"Wikipédia"

Une idée commune est que chaque protéine ne remplit en général qu'une seule fonction. Or toute fonction d'une protéine requiert au minimum une liaison avec un substrat, il y a donc une fonction de reconnaissance, puis de cette liaison découle un ou plusieurs événements, qui peuvent avoir des effets à différentes échelles dans l'organisme. La notion de fonction d'une protéine est un concept très flou. C'est pourquoi on tend de plus en plus à essayer d'avoir une vision hiérachique de la fonction des protéines en décomposant la fonction suivant les niveaux de description suivants :

1. phénotypique
   
2. cellulaire
   
3. moléculaire
   

D'une manière très générale, ces fonctions peuvent être réparties dans six grands groupes.
Il existe quatre niveaux de structure chez les protéines. Une protéine est une chaîne d'acides aminés.


Catalyse


Certaines protéines sont des catalyseurs de réactions chimiques : elles permettent à des réactions chimiques de se dérouler rapidement dans les conditions de température et de pression conformes à la vie. Ces protéines sont alors appelées enzymes. Par exemple, la dégradation du glucose en vue d'extraire l'énergie contenue dans cette molécule, se fait par l'action combinée d'une dizaine d'enzymes dans une voie métabolique appelée glycolyse. Un morceau de sucre laissé sur une table à une probabilité infinitésimale de se décomposer en gaz carbonique et eau, on peut accélérer cette réaction en chauffant fortement le sucre. Soumis à l'action des enzymes glycolytiques, cette réaction ne prend que quelques secondes à 37°C et à une pression de 1 atmosphère.
Les maladie métabolique surviennent lorsque l'une des enzymes d'une voie métabolique est mutée et possède une fonctionnalité différente de la normale.


Structure cellulaire


La forme des cellules et des tissus ainsi que leur résistance aux contraintes physiques est procurée par les protéines de structure, comme le collagène ou les protéines du cytosquelette.


Mobilité cellulaire


Les protéines contractiles composant le muscle, actine et myosine, sont à l'origine des mouvements cellulaires, ainsi que de la mitose. Les protéines sont aussi constitutives des flagelles de locomotion des spermatozoïdes et de certaines bactéries.


Communication cellulaire


La communication intercellulaire est d'une importance cruciale pour le développement et le fonctionnement coordonné de l'organisme. On retrouve des protéines ayant une fonction de Récepteur d'hormone. Dans le cas d'hormones hydrophiles (ne pouvant traverser la membrane cellulaire), le récepteur est une protéine membranaire intégrée dans la membrane et ayant un site de fixation du côté exterieur à la cellule, tandis que sa partie intracellulaire permet de transmettre l'information convoyée par l'hormone. Dans le cas d'hormones lipophiles, donc traversant librement la membrane, comme par exemple les œstrogènes, la protéine récepteur est cytosolique. La fixation induit un changement de conformation du récepteur (sa structure tridimensionnelle est modifée), lui permettant alors de se fixer à sa cible effectrice, qui dans le cas de l'œstrogène est une séquence d'ADN.
Toute une série de protéines permettent de convoyer l'information depuis l'origine jusqu'à la cible finale. Ce sont les enzymes de signalisation cellulaire. L'un des mécanismes les plus souvent rencontré est la phosphorylation de cibles effectuées par un groupe de protéines appelé protéines kinases. La déphosphorylation, tout aussi importante, est le fait de phosphatases.


Système immunitaire


Les immunoglobulines qui permettent de reconnaitre le soi du non-soi sont des protéines ; elles sont souvent appelés anticorps. On estime à plusieurs milliards le nombre d'immunoglobulines différentes, chacune synthétisée par une cellule différente (clone), appelée lymphocyte B. Au cours de la vaccination, un lymphocyte B reconnait l'antigène introduit et se multiplie par mitoses, multipliant ainsi le nombre de sites de fabrication de l'anticorp.


Transport


Plusieurs protéines possèdent une fonction de transport : l'hémoglobine pour le transport du dioxygène, la transferrine pour le transport du fer. Un autre type de transport est assuré par les canaux ioniques. Ils permettent le transport d'ions à travers la membrane cellulaire, qui leur est autrement imperméable. Ces canaux sont à l'origine des activités électriques mesurées dans le cerveau et assurent la contraction du muscle. Ils sont aussi à l'origine de la filtration du sang au niveau du rein et de la réabsorption des ions contenus dans l'urine primitive, qui est le sang dépourvu des éléments figurés (cellules). Un autre type de transport transmembranaire est assurée par les transporteurs, qui, au contraire des canaux ioniques, nécessitent un apport énergétique pour remplir leur fonction. Les transports d'électrons sont assurés par les enzymes de la respiration cellulaire et de la photosynthèse.


"Wikipédia"