CALCIUM et VITAMINE D

Propriétés physico-chimiques et métabolisme du calcium
Le calcium existe dans l’organisme soit à l’état lié, soit à l’état libre. La majeure partie du calcium est liée et associée aux structures osseuses (cela représente 1 kg de Ca). C’est un constituant de l’os. Le calcium libre ou ionisé se trouve dans les milieux intra (10g de Ca) et extracellulaires (1 g de Ca). Dans le sang, la calcémie normale est de 85 à 105 mg/ litre.

Plusieurs hormones interviennent dans la régulation du calcium dans le sang.
o La vitamine D est une hormone stéroïdienne. La vitamine D circulante a deux origines : alimentaire et endogène par synthèse cutanée à partir de la provitamine D3. Sa forme active, le calcitriol est fabriqué par notre organisme sous l’effet de l’exposition solaire (UV B).
• Elle augmente la minéralisation et la différenciation des cellules osseuses.
• Elle favorise l’absorption du calcium au niveau digestif.
• Elle diminue la synthèse de PTH.
Une carence en vitamine D entraîne une déminéralisation des os, des douleurs et des déformations des os (rachitisme chez l’enfant, ostéomalacie chez l’adulte).

o L’hormone parathyroïdienne (PTH) augmente la quantité de calcium dans le sang, en favorisant sa réabsorption par les reins.

o Les œstrogènes et les androgènes stimulent la fabrication du tissu osseux ainsi que la précipitation du calcium pour qu’il devienne assimilable par le tissu osseux.

Rôles du calcium
Le calcium entre pour une grande part dans la solidité de l’os. C’est l’un des constituants majeurs de l’os 99 % (soit 1 kg) du calcium de l’organisme se trouve sous forme de phosphate ou de citrate de calcium, essentiellement dans le tissu osseux. Ce calcium constitue le squelette du squelette.

Mais le calcium joue aussi un rôle important dans d’autres organes du corps. L’ion Ca2+ est indispensable à la cellule. Il a une action dans la coagulation sanguine, la contraction musculaire et le fonctionnement du muscle cardiaque. Il permet un fonctionnement normal des cellules nerveuses et musculaires. Les ordres donnés aux muscles par l’intermédiaire des nerfs s’exécutent également par l’intermédiaire de l’ion calcium. Il est important aussi dans la perméabilité entre les cellules de l’organisme et le fonctionnement enzymatique et la régulation du pH de l’organisme.

Ménopause et statut en calcium
Une étude longitudinale sur 104 femmes ménopausées a été réalisée pour évaluer les effets de la ménopause sur les variables biochimiques du métabolisme osseux. Les chercheurs ont conclu que l’augmentation du calcium ionisé sérique sans baisse de la PTH indique un changement dans le setpoint de la PTH et que les baisses de l’absorption gastrointestinale et de la reabsorption rénale du calcium refléte la perte d’une action oestrogénique à ces deux sites. Bien que ces changements sont suffisants pour expliquer l’augmentation du besoin en calcium à la ménopause l’association d’une résorption osseuse importante avec un niveau sérique en PTH suggére aussi une augmentation de la sensibilité de l’os à l’action de l’hormone parathyroïdienne (PTH) [8]

Perte de poids et absorption du calcium
Une étude clinique sur 73 femmes ménopausées conclue que la perte de poids entraîne un besoin en calcium plus important qu’en période stable. La quantité de calcium consommé si elle est insuffisante peut compromettre la balance calcique et la masse osseuse [6].

Actions spécifiques anti-âge du calcium
Les pathologies telles que cancers, maladies du cœur et neurodégénératives sont caractéristiques du processus de vieillissement. Ce dysfonctionnement cellulaire est certainement lié à une altération de la capacité à maintenir une homéostasie calcique normale chez le sujet âgé [1].

Sur le fonctionnement cellulaire et la transmission de messages
Le calcium est impliqué dans le fonctionnement de plusieurs organes. Au fil des ans, son métabolisme varie et entraîne des dysfonctionnements. Le taux de calcium intracellulaire augmente entraînant des perturbations dans la transmission d’information.

Dans le cerveau, on observe une oxydation des méthionines induite par la calmoduline (CaM), protéine de signal calcium. Cette oxydation conduit à l’impossibilité pour ces protéines d’activer leurs enzymes cibles, parmi lesquelles, la Ca-ATPase membranaire chargée de maintenir un niveau bas de calcium intracellulaire. Dans le muscle, le processus de vieillissement conduit à la nitration de certaines tyrosines, ce qui diminue l’activité de la Ca-ATPase [1].

Sur le métabolisme osseux
L’ostéoporose est une diminution de la masse osseuse : les os se décalcifient, deviennent plus poreux et fragiles, plus sujets aux fractures. La perte osseuse devient supérieure à la formation osseuse. Elle est liée à la carence en oestrogènes, d’où une moins bonne utilisation du calcium dans la construction osseuse. Un apport supérieur en calcium à partir de 50 ans est nécessaire pour contrebalancer cette perte osseuse.
De nombreuses études cliniques démontrent l’importance de la supplémentation en calcium pour réduire les fractures.
Un suivi de 18 mois a montré qu’une supplémentation en calcium et vitamine D chez des personnes âgées permet de réduire les fractures non vertébrales de 40 % [2].
Chez des femmes ménopausées, la consommation de 1200 mg de calcium pris sous forme de lait chaque jour pendant 2 ans a permis de réduire la perte osseuse du col du fémur, de la hanche et de l’épine lombaire. De plus, ce traitement a eu des effets bénéfiques sur le statut sanguin en vitamine D [3]. Une étude sur des femmes ménopausées chinoises a montré l’influence positive du calcium (>900mg/jour) apporté par l’alimentation sur la densité minérale osseuse mesurée par la méthode de dual energy X-Ray absorptiometry [9].
Une autre étude clinique néo-zélandaise menée durant un mois sur des femmes ménopausées a conclu que le lait réduisait la résorption osseuse mais n’avait aucun effet sur la concentration sérique de l’hormone parathyroïdienne (PTH). Au cours de cette étude, un groupe de femmes a consommé quotidiennement une boisson aux pommes, sans effet sur la résorption osseuse ou du lait enrichi en magnésium (1200mg de Ca et 106 mg de Mg), ce qui a amélioré le statut osseux [4].

En plus d’une éventuelle carence en calcium et sa moins bonne assimilation, la quantité de provitamine D3 stockée dans la peau diminue avec l’âge, ce qui induit une nette diminution de la synthèse cutanée de vitamine D3 au cours du vieillissement. La vitamine D d’origine cutanée représente la majeure partie de la vitamine D circulante. Ceci explique le fait que les taux circulants de vitamine D varient avec le degré d’ensoleillement.
Un suivi de 2 ans de 187 femmes ménopausées a montré qu’une supplémentation quotidienne de 1g de calcium + 10 000 U de vitamine D n’augmentait pas davantage la masse osseuse que le calcium pris seul. Les deux traitements ont cependant amélioré de manière significative la masse osseuse de ces femmes [5].
Cancer
Une revue bibliographique réalisée récemment fait le bilan d’études épidémiologiques pour étudier le lien éventuel entre consommation de produits laitiers et cancer du sein. Aucun lien n’a été découvert [7].
Sources de calcium
Le calcium est présent essentiellement dans le lait et les produits laitiers, le jaune d’œuf et les légumes secs ; il est retrouvé en petites quantités dans beaucoup d’autres aliments. 1/4l de lait contient 300 mg de calcium, ce qui équivaut à 2 yaourts, 30g d’emmental, 1kg d’oranges ou 850g de chou vert.
Pour subvenir aux besoins en calcium de l’organisme, il est donc nécessaire d’absorber régulièrement des produits laitiers, mais également des fruits et légumes. Toutefois, le calcium d’origine végétale est moins bien assimilé que celui du lait.

Sources de vitamine D
La vitamine D3 d’origine alimentaire est présente dans les poissons gras (thon, saumon maquereau) ou leurs produits dérivés ainsi que dans les œufs en moindre quantité.

Besoins nutritionnels en calcium et vitamine D
L’apport journalier recommandé est de 800 mg pour les adultes, mais il est de 1500 mg/j pour les personnes âgées et les femmes ménopausées et de 1200 mg/j pour les femmes enceintes ou allaitantes et les adolescents. La ménopause, par sa carence en œstrogènes, est susceptible d’entraîner une fragilisation des os. Il est donc nécessaire d’apporter une supplémentation en calcium.
En France l’alimentation n’apporte en moyenne que 120 à 200 UI par jour de vitamine D3 alors que les besoins sont de 400 à 1 000UI /jour pour les enfants.

Conclusion
Dès le plus jeune âge, l’apport en calcium d’origine alimentaire permet de construire un squelette solide. Au fil des ans et des variations hormonales, le squelette s’affaiblit et les risques d’ostéoporose augmentent. Une alimentation équilibrée et une activité physique en plein air, au soleil constituent les meilleurs éléments pour prévenir ces effets du vieillissement. Une supplémentation en vitamine D et en oestrogènes chez la femme ménopausée peut améliorer le statut osseux.

Références
1. Squier T.C., Bigelow D.J., Protein oxidation and age-dependant alterations in calcium homeostasis, Frontiers in Bioscience, 2000, 5, d504-526, May 1.
2. Reginster JY. Treatment of bone in elderly subjects: calcium, vitamin D, fluor, bisphosphonates, calcitonin. Horm Res. 1995;43(1-3):83-8.
3. Chee WS, Suriah AR, Chan SP, Zaitun Y, Chan YM. The effect of milk supplementation on bone mineral density in postmenopausal Chinese women in Malaysia. Osteoporos Int. 2003 Aug 12
4. Green JH, Booth C, Bunning R. Impact of supplementary high calcium milk with additional magnesium on parathyroid hormone and biochemical markers of bone turnover in postmenopausal women. Asia Pac J Clin Nutr. 2002;11(4):268-73.
5. Cooper L, Clifton-Bligh PB, Nery ML, Figtree G, Twigg S, Hibbert E, Robinson BG. Vitamin D supplementation and bone mineral density in early postmenopausal women. Am J Clin Nutr. 2003 May;77(5):1324-9.
6. Cifuentes M, Riedt CS, Brolin RE, Field MP, Sherrell RM, Shapses SA.Weight loss and calcium intake influence calcium absorption in overweight postmenopausal women. Am J Clin Nutr. 2004 Jul;80(1):123-30.
7. Moorman PG, Terry PD.Consumption of dairy products and the risk of breast cancer: a review of the literature. Am J Clin Nutr. 2004 Jul;80(1):5-14.
8. Nordin BE, WIshart JM, Clifton PM, McArthur R, Scopacasa F, Need AG, Morris HA, O’Loughlin PD, Horowitz M.A longitudinal study of bone-related biochemical changes at the menopause. Clin Endocrinol (Oxf). 2004 Jul;61(1):123-30.
9. Ho SC, Chen YM, Woo JL, Lam SS.High habitual calcium intake attenuates bone loss in early postmenopausal Chinese women: an 18-month follow-up study. Clin Endocrinol Metab. 2004 May;89(5):2166-70.