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Tout connaître sur le fer

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Dans notre organisme, le fer est un métal indispensable en très petite quantité à un grand nombre de fonctions vitales. Il représente une réelle toxicité lorsqu'il se dépose dans les tissus, à la suite d'une surcharge prolongée. Depuis l'antiquité, on attribue au fer le pouvoir de rendre force et vigueur à des personnes souffrant de diverses maladies. Pour les Romains qui l'administraient comme tonique, le fer était un don de Mars, dieu de la guerre, et on utilise encore aujourd'hui le terme de thérapeutique "martiale". De nos jours, l'anémie ferriprive (maladie causée par un manque de fer) est extrêmement répandue, surtout chez les femmes, mais les sportifs peuvent aussi présenter des carences en fer. Dans ce cas, l'apport en fer améliore les performances physiques, stimule le système immunitaire et la résistance à la fatigue.

Sommaire



Présence de fer de l'organisme

À la naissance, le poids total de fer varie entre 200 et 350 mg. Durant la croissance, le fer s'accumule lentement, pour atteindre 3 à 5 g chez l'adulte. On trouve en moyenne 3,3 g chez l'homme (60 millimoles) et 2,5 g chez la femme (45 mmol; 1 mmol de fer = 55,8 mg). Environ 75 % du fer de l'organisme est indispensable à la vie : c'est le fer de l'hémoglobine et de la myoglobine, le fer des enzymes et de leurs cofacteurs, le fer lié aux protéines du plasma. Environ 25 % du fer de l'organisme est sous forme de réserves disponible en cas de besoin.

Le noyau pigmentaire de l'hémoglobine, qui sert de transporteur de l'oxygène dans les globules rouges, contient du fer : 0,34 % de fer en poids d'hémoglobine. C'est grâce au fer que les globules rouges ont la propriété de fixer l'oxygène pendant le passage du sang dans les poumons, et de le libérer dans les tissus qui en ont besoin. Dans notre organisme, 60 à 70 % du fer est lié à l'hémoglobine et à la myoglobine. Dans nos muscles, la concentration en myoglobine est de 20 à 30 mg pour 100 g, et cette protéine ayant des propriétés similaires à l'hémoglobine (renfermant donc également 0,34 % de fer) est capable de stocker de l'oxygène cédé par l'hémoglobine.

60 % du fer se trouve sous forme d'hémoglobine, laquelle est normalement à un taux de 150 g par litre chez l'homme et 130 g chez la femme. On a donc respectivement 0,51 g de fer par litre de sang chez l'homme et 0,44 g chez la femme (puisque 100 g d'hémoglobine renferment 0,34 g de fer). Pour 5 litres de sang, le corps d'un homme adulte renferme donc 2,5 g de fer contenu dans l'hémoglobine de ses globules rouges.

La protéine qui sert au transport du fer dans le plasma est la transferrine. Il circule ainsi 1,1 à 1,3 mg de fer par litre de plasma (le plasma c'est le sang privé de ses globules rouges), les valeurs matinales étant de 10 à 30 % plus hautes que celles du soir. Le fer absorbé et excédant les quantités nécessaires pour la synthèse de l'hémoglobine et pour les autres fonctions cellulaires essentielles, est emmagasiné sous forme de ferritine et d'hémosidérine.

Le foie renferme la majorité du fer de réserve : 200 à 500 mg. Dans la moelle osseuse, on trouve 300 mg chez l'homme et 100 mg chez la femme; dans la rate, on en trouve entre 10 et 50 mg.

Environ 150 à 200 mg de fer entrent dans la composition de la myoglobine musculaire, et une dizaine de mg figurent comme atomes actifs dans la composition de nombreux enzymes (cytochromes, catalase, peroxydase et fero-flavoprotéines : succino-déshydrogénase, ubiquinone-réductase, xanthine-oxydase, acyl-coenzyme, adéshydrogénase, etc.) et de cofacteurs d'autres enzymes (acide aspartique-transaminase, tryptophane-pyrrolase, etc). On trouve aussi du fer dans les ongles et dans le pigment des cheveux roux ainsi que dans les protéines contractiles musculaires myosine et actomyosine.

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Rôle du fer dans le corps humain

La plupart des fonctions du fer sont liées à sa propriété essentielle qui est de pouvoir accepter puis perdre un électron, en passant de l'état ferrique, à l'état ferreux et réciproquement. Les cytochromes par exemple, renferment un atome de fer qui permet le transfert en cascade de l'hydrogène jusqu'à l'oxygène, ce qui libère de l'énergie. En laboratoire, la combinaison brutale de l'hydrogène et de l'oxygène, pour donner de l'eau, dégage une chaleur atteignant 2000°C. Dans le corps, cela n'est pas possible, il faut une chaîne de transporteur d'hydrogène pour produire de l'énergie, et les réactions chimiques se font par étapes successives grâce à une chaîne de transporteurs d'hydrogène et d'électrons, composée de nucléotides (composés complexes où l'on retrouve les vitamines B2 et PP) et de cytochromes. Le dernier cytochrome de la chaîne, appelé cytochrome-oxydase, transfère finalement les électrons à un atome d'oxygène, qui s'ionise et réagit avec les protons H+ pour former l'eau et libérer de l'énergie. Les cytochromes sont donc très importants, puisqu'ils servent au transport d'électrons dans la phase terminale de la respiration cellulaire, appelée aussi cycle de Krebs, producteur d'ATP par la voie aérobie.

Les enzymes antioxydants catalyse, peroxydase et ferroxydase jouent un rôle dans la protection contre les radicaux libres, lesquels provoquant l'altération des lipides des membranes cellulaires. Les radicaux libres sont des molécules d'oxygène possédant un électron supplémentaire pour deux atomes d'oxygène. Cet électron célibataire occupe une orbite vacante à haute énergie, et transforme la molécule d'oxygène en anion superoxyde, radical libre d'une espèce extrêmement réactive. La catalyse, la peroxydase et la ferroxydase captent les radicaux libres et jouent le rôle de stabilisateurs de membranes en inhibant la peroxydation des lipides.

C'est grâce à sa richesse en fer et en ferroxydase que le sérum humain est également inhibiteur de la peroxydation des lipides. Les réactions d'oxydation qui aboutissent aux radicaux libres sont banales dans la nature : c'est le fer de la rouille, le beurre qui rancit, les fleurs qui se fanent...

C'est le fer des globules rouges qui se combine à l'oxygène dans les poumons où la concentration est élevée, et le transporte dans les tissus qui en ont besoin et où la concentration est basse. Si le fer est évidemment indispensable à la synthèse de l'hémoglobine, cette synthèse se fait nécessairement en présence de cuivre. Le fer est également indispensable à la fabrication des globules blancs par la moelle osseuse, parce qu'il entre dans la composition d'enzymes permettant leur fabrication. Le fer est donc indispensable au système immunologique, dont les globules blancs sont un élément primordial.

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L'anémie ferriprive

L'anémie par carence de fer est une diminution de la quantité d'hémoglobine, protéine fixant et transportant l'oxygène dans les globules rouges et leur donnant leur couleur rouge. Un homme normal a environ 150 g d'hémoglobine par litre de sang (130 g chez la femme). Une diminution de 20 g est un signe d'anémie. Les symptômes classiques sont la décoloration de la peau avec pâleur cutanée et muqueuse, une mauvaise adaptation à l'effort le plus minime (survenue rapide d’essoufflement et d'accélération du rythme cardiaque). L'anémie peut aussi donner des maux de tête, des vertiges et des bourdonnements d'oreilles.

L'anémie ferriprive est la plus fréquente des anémies, en particulier chez le nourrisson et chez la femme avant la cinquantaine. Néanmoins, il y a deux autres causes d'anémie : la carence en acide folique, assez fréquente pendant la grossesse, et l'anémie pernicieuse par manque de vitamine B12. Les troubles de l'anémie découlent de la défaillance du transport de l'oxygène au cerveau, aux muscles et aux autres organes.

Les femmes réglées sont souvent en équilibre précaire, de même que les femmes enceintes et les nourrissons. Si on considère que l'apport de fer est grossièrement proportionnel à l'apport calorique, on comprend pourquoi les femmes sont menacées : en effet, une femme sédentaire a le choix entre l'obésité et l'anémie, si elle ne prend pas un supplément en fer. Plus de 80 % des cas d'anémie ferriprive de l'adulte se rencontrent chez les femmes.

L'anémie frappe plus de 15 % des adolescents 25 % des femmes avant la ménopause, 10 % des femmes ménopausées. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les donneurs de sang n'étaient acceptés par la Croix-Rouge américaine que si leur hémoglobine dépassait 12 g pour 100 ml de sang : plus de 13 % des femmes ne remplissaient pas cette condition, contre moins de 1 % des hommes.

L'organisme humain a une capacité limitée pour éliminer le fer. Le seul moyen par lequel le corps élimine une quantité importante de fer et l'hémorragie. Les pertes ferrugineuses de la menstruation, sous forme d'hémoglobine des globules perdus avec le sang, représentent la source la plus importante d'excrétion de fer chez la femme. Le saignement menstruel est une hémorragie dont le volume varie entre 25 et 60 ml par menstruation, soit une perte de fer de 10 à 30 mg à chaque période.

D'autres pertes de sang sont évidentes et peuvent causer de l'anémie : les donneurs de sang perdant du fer, de même que ceux qui ont des hémorragies nasales, buccales, génito-urinaires, ou des hémorroïdes, sans parler des hémorragies traumatiques nécessitant des transfusions de sang. Certaines hémorragies sont plus sournoises, dans les voies digestives surtout : les ulcères, les hernies hiatales, l'ingestion d'aspirine, les parasitoses intestinales, les cancers. L'aspirine cause des saignements occultes chez la plupart des gens, et 15 % environ perdent plus de 7 ml de sang, soit environ 3 mg de fer, avec seulement 600 mg d'aspirine; 70 % des sujets perdent plus de 1,5 ùl de sang, c'est-à-dire plus de 0,6 mg de fer.

Parmi les symptômes de l'anémie ferriprive, on peut noter la faiblesse, la fatigue, la lassitude, les palpitations, l’essoufflement. Mais aussi les gerçures au coin des lèvres, les cheveux secs et cassants, les ongles rayés et fissurés, ainsi que les symptômes buccaux et gastro-intestinaux : atrophie papillaire et érosions de la langue, nausées, gêne épigastrique avec éructations, flatulences, constipation ou diarrhée, appétit capricieux. Les ongles paraissent mats, s'amincissent et se déforment par relèvement de leurs bords latéraux, prenant un aspect de "cuiller". Ces modifications de l'ongle dans l'anémie ferriprive sont essentiellement dues à des anomalies du métabolisme des acides aminés soufrés (cystéine surtout).

Il est important de remarquer que la carence en fer apparaît en général très lentement, puisque l'organisme fait d'abord appel aux stocks, puis cherche à compenser le déficit en rendant l'absorption intestinale plus efficace. Si, par exemple, un sujet possède au départ 700 mg de fer de réserve et qu'il subit un déficit quotidien de 1 mg par jour, il faut presque deux ans pour qu'apparaissent des signes sérieux d'anémie. Inversement, il faut un traitement au long cours pour soigner une anémie, comme nous verrons plus loin.

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Les besoins en fer

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Chez l'homme, l'équilibre du fer est réglé par l’absorption, plutôt que par l'excrétion de ce métal. En effet, c'est un exemple d'économie en circuit fermé : le fer provenant de la destruction des globules rouges étant recyclés presque en totalité. Une très faible quantité est perdue dans l'excrétion de la bile (la durée de vie des globules rouges est de 120 jours). Les globules rouges trop âgés sont détruits par la rate, le foie et la moelle osseuse. L'hème libéré au cours de l'hémolyse est dégradé en bilirubine, constituant essentiel de la bile.

Les apports doivent donc compenser les pertes urinaires, décales et cutanées qui ne dépassent pas 1 mg par jour. Chez la femme, les règles font perdre 20 à 30 mg, ce qui porte le besoin quotidien à 2 mg par jour.

La quantité de fer excrétée dans l'urine est très faible, de l'ordre de 100 µg par jour. Le fer fécal provient de la desquamation des cellules épithéliales muqueuses : chaque jour, environ 250 g de cellules sont desquamés dans l'intestin, ce qui libère 0,5 mg de fer, mais ce fer est presque entièrement réabsorbé. Dans la sueur, par contre, le fer se trouve dans la fraction cellulaire et il est perdu. la quantité de fer excrétée par la peau peut atteindre 2 à 5 mg à l'effort dans les pays tropicaux humides. Sous des climats tempérés, l’excrétion sudorale de fer est d'environ 0,2 mg par jour, mais cette quantité peut augmenter avec la violence des entraînements musculaires provoquant une transpiration abondante.

On a remarqué que chez une personne sédentaire, un effort musculaire intense et prolongé amenait une destruction excessive des globules rouges. Il en résulte un certain degré d'anémie pendant une période allant de quelques jours à deux ou trois semaines.

Chez l'athlète qui s'entraîne régulièrement, l'exercice répété agit sur la moelle osseuse et il s'ensuit une augmentation du taux de production des globules rouges, de telle sorte que toute destruction éventuelle de globules est rapidement compensée durant l’exercice lui-même ou immédiatement après.

Bien que le fer provenant de la destruction des globules soit récupéré presque en totalité, on peut penser que le nombre total de globules rouges augmente avec l'intensité de l'entraînement ce qui nécessite du fer en supplément pour les sportifs améliorant leur niveau. Il en est de même de la croissance du nourrisson et de l'enfant, qui augmente le besoin en fer pour la création de nouveaux globules plus nombreux.

On recommande de plus en plus, à juste titre semble-t-il, un supplément en fer médicamenteux pendant la grossesse. En effet, la femme enceinte transfère au foetus environ 200 à 370 mg de fer. Pendant la vie intra-utérine, le fer s'accumule, sous forme de réserves, dans le foie du foetus, qui en dispose après la naissance pour parer aux besoins hémoglobine, le lait étant très pauvre en fer. D'autre part, au moment de l'accouchement, l'hémorragie de la délivrance fait perdre environ 180 mg de fer, ce qui faire une perte totale d'environ 500 mg. Après l'accouchement, il s'ajoute une perte de fer de l'ordre de 0,5 mg par jour du fait de la lactation. Mais il faut tenir compte aussi des économies de fer réalisées du fait de la grossesse : la perte des règles est en effet supprimée pendant 9 mois, plus les 3 mois qui suivent l'accouchement, ce qui épargne des pertes menstruelles en fer de l'ordre de : 12 mois X 10 à 30 mg, soit 120 à 360 mg de fer sauvé grâce à la grossesse. Par ailleurs, un autre phénomène intervient : quand les réserves de fer sont basses, et que le besoin de globules rouges est augmenté, grâce à des facteurs internes réglant l'absorption. C'est le cas pendant la grossesse et durant la croissance, ainsi sans doute chez les bodybuilders qui progressent. Ce phénomène doit nous inciter à ne pas trop augmenter les apports de fer sans un avis médical justifié.

En fonction des estimations précédentes, l'homme normal et la femme ménopausée doivent assimiler environ 1 mg de fer par jour pour rester en équilibre. Les femmes ayant leurs règles doivent assimiler un supplément quotidien de l'ordre de 0,5 à 1 mg, ce qui porte leur besoin quotidien approximativement à 2 mg au maximum. Mais il faut en ingérer 10 fois plus, étant donné que le fer contenu dans les aliments ou les médicaments n'est absorbé qu'à concurrence de 5 à 10 % habituellement.

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Sources de fer et problèmes d'absorptions

source fer

Des expériences ont montré les variations considérables du pourcentage d'absorption du fer d'un aliment à l'autre et d'une personne à l'autre. La moyenne générale d'absorption est de l'ordre de 8,5 %, avec des écarts de 2 à 12 % selon les individus. L’absorption du fer est en effet adaptée aux besoins et peut même s'élever jusqu'à 25 % en cas de fort déficit en fer. En moyenne, l’absorption est de 6 % chez l'homme et de 11 % chez la femme, au niveau du duodénum principalement.

Normalement, l'absorption du fer est limitée à la compensation des pertes. Ainsi, chez la plupart des gens, les suppléments excédentaires ne sont tout simplement pas absorbés. Pour les autres minéraux (sodium, potassium, etc.), l’absorption est plus facile et l'organisme se débarrasse de l’excédent par voie urinaire. Pour le fer, il y a un véritable "barrage intestinal" qui règle l’absorption en fonction des besoins. C'est ainsi que, parmi les facteurs qui augmentent l'absorption , on trouve aux premiers rangs l'anémie et la grossesse. Mais il existe aussi des conditions plus techniques d'absorption, si l'on peut dire. En effet, l'absorption ne peut avoir lieu qu'en milieu acide, ce qui explique pourquoi le fer est surtout absorbé dans la partie haute de l’intestin grêle, le duodénum et le jéjunum. L'absorption n'a pas lieu dans l'estomac, mais le suc gastrique acide rend le fer absorbable en réduisant le fer ferrique en fer ferreux. L'acide chlorhydrique gastrique peut être suppléé par la vitamine C (acide ascorbique) qui a le même effet acidifiant.

Le fer alimentaire se présente sous deux formes : ferrique et ferreux. Le fer ferrique stimule les réactions d'oxydation, et ainsi cause la destruction de la vitamine E et de la vitamine C. Mais il se convertit alors en fer ferreux (il perd un électron, et n'a plus que deux charges positives au lieu de trois), ce qui rend possible l'absorption, à condition que certains acides aminés soient présents dans l'intestin. En effet, les sels de der sont chargés positivement, tandis que la paroi de l'intestin est électro-négative. Il s'ensuit que le fer se colle aux parois et est finalement évacué. Les acides aminés s'associent au fer (processus appelé "chélation") et lui permettent de pénétrer dans la cellule intestinale où il se lie à la ferritine (autre acide aminé chélateur produit par le foie) qui le transporte dans le sang où il circule avec de la transferrine. Il peut ainsi atteindre le foie et la moelle osseuse. On voit ainsi l'importance des acides aminés pour l'absorption (surtout l'histidine, l'acide aspartique, l'acide glutamique, la méthionine, la cystéine et l'inosine). Le fer ferreux (sulfate ferreux, fumarate ferreux, citrate ferreux ou peptonate ferreux) ne s'attaque pas à la vitamine E, et des suppléments de vitamines et de minéraux peuvent renfermer, sans problème d'assimilation, à la fois du fer et de la vitamine E.

Il est évidemment indispensable, pour prévenir les carences, de tenir compte de l'absorption relative à chaque source de fer. Ainsi, bien que les épinards referment autant de fer que la viande de boeuf, il faut au moins 7 fois plus de poids en épinards que de poids de viande pour obtenir la même absorption. Cependant, les aventures de Popeye ont répandu et popularisé le mythe de la haute teneur en fer des épinards. Une malencontreuse erreur de vigilance fit attribuer aux épinards une richesse exceptionnelle en fer, 10 fois supérieure à celle des autres légumes vers et de la viande. En réalité, il y a la même quantité de fer que dans la viande, mais il est beaucoup moins bien assimilé. Les épinards en conserve dans des boîtes en fer peuvent toutefois être très riches en fer.

En effet, des quantités non négligeables de fer peuvent s'ajouter aux aliments lorsqu'ils sont préparés, cuits ou conservés dans des ustensiles en fer. Par exemple, des oeufs brouillés renferment normalement 2,8 mg de fer pour 100 g; mais si on les cuit dans une gamelle en fer, la teneur passe à 5,8 mg. Le vin contient du fer, qui est bien absorbé, car l'alcool aide à l'assimilation du fer. Du fait que les pressoirs à cidre de Normandie étaient en fer, on a constaté des surcharges en fer chez les grands buveurs de cidre. Certaines affections hépatiques ou pancréatiques peuvent aussi favoriser l’absorption du fer. Un certain nombre de facteurs diminuent l'absorption du fer : d'abord la surcharge en fer, mais aussi les carences protéiques, les phosphates, les phytates, la cellulose, la diarrhée et les antibiotiques. Le fer peut être rendu insoluble par l'acide phytique, les phosphates et l'acide tannique (du thé). Il peut y avoir aussi une mal-absorption intestinale à cause de l'abus de café. Une forte concentration de cellulose (fibres alimentaires) nuit à l'absorption du fer. Le jaune d'oeuf, riche en phosphates, n'est pas une aussi bonne source de fer que le suggère son contenu en fer.

Aliments (100 g) Teneur en fer (mg) Pourcentage d'absorption Disponibilité réelle
Farine de soja 13 6 0,78
Cacao 12 3 0,72
Foie de boeuf 12 15 1,80
Abat (coeur, rognons) 10 15 1,50
Levure de bière 10 5 0,50
Haricots blancs 9 2,5 0,22
Persils, lentilles 7 2,5 0,17
Pois secs 6 2,5 0,15
Huîtres 5,5 15 0,99
Foie de veau 5,5 15 0,99
Germe de blé 5 5 0,25
Amandes, fruits secs 4 5 0,20
Épinards 4 1,5 0,06
Dattes 3,1 5 0,15
Boeuf 3,1 15 0,46
Oeuf 2,8 10 0,28
Sardine 2,5 10 0,25
Jambon 2 15 0,30
Petits pois 2 2,5 0,05
Pain 1,1 2,5 0,02
Vin (par litre) 6 à 12 10 0,6 à 1,2

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Usage thérapeutique et surcharge en fer

Le traitement d'une anémie ferriprive peut durer largement plus d'un an. Prenons l'exemple d'une femme dont le taux d'hémoglobine est de 6 g pour 100 ml de sang, et qui doit remonter à 12 g. pour 5 litres de sang, cette femme aura 300 g d'hémoglobine, et il lui en faudrait le double, soit 300 de plus. Comme l'hémoglobine renferme 0,34 % de fer, il faut donc assimiler environ 1 g de fer, plus 1 g pour reconstituer les réserves. Mais le taux d'hémoglobine ne peut augmenter de plus de 0,3 g pour 100 ml de sang, en une journée. Soit une augmentation globale de 15 g d'hémoglobine pour 5 litres de sang, soit un besoin de 50 mg environ de fer (0,34 % de 15 g), soit une dose pharmaceutique de 200 à 250 mg par jour, puisque l'absorption ne dépasse pas 20 %. Pour arriver à fixer la totalité des 2 g de fer nécessaires, il faut 400 jours à 50 mg assimilés par jour ! Par ailleurs, à mesure que la carence se comble, le pourcentage de la dose qui est absorbée par l'organisme diminue, et la reconstitution des réserves est très lente. D'autre part, tant que persistante les causes de carence, le traitement doit être poursuivi. La récidive est la complication la plus banale de l'anémie ferriprive. Parmi les spécialités pharmaceutiques apportant du fer, le Fero-Grad 500 apporte 105 mg de fer et 500 mg de vitamine C.

L’intoxication par le fer provoque des saignements, en raison d'une mauvaise coagulation sanguine, et une insuffisance circulatoire. Les symptômes d'une intoxication aiguë sont, dans l'ordre : nausées, vomissements, diarrhée, hémorragies, acidose, convulsions, collapsus cardio-vasculaire, coma et mort. La survie après traitement s'accompagne d'ulcération des voies digestives avec diarrhées noires et sanglantes.

La surcharge chronique peut résulter d'un excès régulier d'absorption par suite d'apport excédentaire, d'alcoolisme, d’insuffisance pancréatique (carence de suc gastrique alcalin). Le fer s'accumule tout au long de l’existence pour aboutir, vers 40 ans, à une accumulation de 20 à 40 g si l'excès d’absorption quotidienne est de 2 à 4 mg. La surcharge en fer s'installe très progressivement avec les symptômes suivant : cirrhose du foie, pigmentation bronzée, diabète sucré, insuffisance cardiaque et sexuelle. Les hommes sont frappés environ 10 fois plus que les femmes, l'alcoolisme étant une des premières causes.