Présentation

Cet article fait suite à celui sur les protéines.

La qualité nutritionnelle d’une protéine alimentaire correspond à sa capacité à couvrir, pour un apport donné, les besoins en azote et en acides aminés pour assurer la croissance et l’entretien des tissus. Cette capacité dépend de sa composition en acides aminés essentiels et de la digestibilité de ces acides aminés.

S’il existe un réel intérêt à mesurer la qualité individuelle de chaque protéine, il faut néanmoins rappeler que, dans les faits, la qualité nutritionnelle des protéines reste fortement soumise à de nombreuses interactions avec les autres composantes (protéiques ou non) de l’alimentation [1]. Ainsi, plus l’alimentation est diversifiée moins la notion de qualité nutritionnelle des protéines est pertinente car les protéines des différents aliments se cumulent et leurs profils d’acides aminés se complètent.

 

Complétude des protéines

On considère qu’une protéine apportée par l’alimentation est une protéine idéale si elle contient les 9 acides aminés essentiels (histidine, isoleucine, leucine, lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane et valine) dans des quantités au moins égales à celles d’une protéine de référence correspondant à une protéine moyenne de l’organisme [2]. Si c’est le cas, elle est dite « complète », sinon elle est dite « incomplète ».

Toutes les protéines, complètes et incomplètes, possèdent un « acide aminé limitant », c’est-à-dire un acide aminé essentiel dont la quantité est la plus faible en pourcentage comparativement à une protéine de référence. C’est cet acide aminé limitant qui sert à determiner le PDCAAS et DIAAS, les deux principales mesures de la qualité des protéines.

 

Score chimique corrigé de la digestibilité (PDCAAS)

Présentation

Recommandé pour déterminer la qualité des protéines par l’OMS et la FAO de 1989 [3] à 2011, le PDCAAS (protein digestibility-corrected amino acid score ou score chimique corrigé de la digestibilité en français) prend en compte le score chimique et la digestibilité fécale (mesurée à la sortie du tube digestif) de la protéine. Il décrit la quantité de protéines d’un aliment ou d’une combinaison d’aliments réellement utilisable par l’organisme.

Détermination du PDCAAS d’un aliment

Les proportions en acides aminés pour 1 g de protéine complète de référence à utiliser pour le calcul du PDCAAS sont les suivantes [4]:

Référence PDCAAS
Acides aminés essentielsTeneurs dans 1 g de protéine complète de référence
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
19 mg
28 mg
66 mg
58 mg
25 mg
63 mg
34 mg
11 mg
35 mg

Dans le tableau ci-dessous, le pourcentage indiquant l’acide aminé limitant est coloré en rouge :

Aliment 1
ABCD
Acides aminés essentielsTeneurs dans 1 g
d’aliment
Digestibilité fécale
de la protéine
Teneurs digestibles dans 1 g d’aliment
(B x C)
(% de la référence PDCAAS)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
23 mg
42 mg
67 mg
51 mg
19 mg
78 mg
36 mg
10 mg
40 mg
85 %19,55 mg (102,89 %)
35,7 mg (127,5 %)
56,95 mg (86,29 %)
43,35 mg (74,74 %)
16,15 mg (64,6 %)
66,3 mg (105,24 %)
30,6 mg (90 %)
8,5 mg (77,27 %)
34 mg (97,14 %)

Pour l’aliment 1, l’acide aminé limitant est la somme « Méthionine + cystine » car c’est pour elle que la « teneur digestible dans un g » est la plus faible : 64,6 % (16,15 mg des 19 mg cible). Ainsi, le PDCAAS de l’aliment 1 de de \boxed{64,6 \%}.

Cela signifie que lorsque l’aliment 1 est le seul consommé durant une journée, l’absorption de l’ensemble des 9 acides aminés essentiels sera plafonnée à 64,6 % [5]. Par exemple, bien que l’histidine ne soit pas l’acide aminé limitant, seuls 14,86 mg sur les 23 mg présent dans l’aliment 1 seront absorbés par l’organisme.

Aliment 2
ABCD
Acides aminés essentielsTeneurs dans
1 g d’aliment
Digestibilité fécale
de la protéine
Teneurs digestibles dans 1 g d’aliment
(B x C)
(% de la référence PDCAAS)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
24 mg
23 mg
71 mg
53 mg
30 mg
58 mg
39 mg
6 mg
40 mg
82 %19,68 mg (103,58 %)
18,86 mg (67,36 %)
58,22 mg (88,21 %)
43,46 mg (74,93 %)
24,6 mg (98,4 %)
47,56 mg (75,49 %)
31,98 mg (94,06 %)
4,92 mg (44,73 %)
32,8 mg (93,71 %)

Pour l’aliment 2, l’acide aminé limitant est le tryptophane car c’est pour lui que la « teneur digestible dans un g » est la plus faible : 44,73 % (4,92 mg des 11 mg cible). Ainsi, le PDCAAS de l’aliment 2 de de \boxed{44,73 \%}.

Cela signifie que lorsque l’aliment 2 est le seul consommé durant une journée, l’absorption de l’ensemble des 9 acides aminés essentiels sera plafonnée à 44,73 % [5]. Par exemple, bien que l’histidine ne soit pas l’acide aminé limitant, seuls 8,74 mg sur les 19,55 mg présent dans l’aliment 2 seront absorbés par l’organisme.

Détermination du PDCAAS d’une combinaison d’aliments

En pratique, nous consommons plusieurs types d’aliments dans une journée. Les protéines des différents aliments se cumulent et leurs profils d’acides aminés se complètent, cela a pour conséquence de modifier le PDCAAS de chaque aliment.

Calculons le PDCAAS d’une combinaison des aliments 1 et 2 dont les teneurs en protéines sont les suivantes :

Proportions des aliments 1 et 2 dans cette combinaison
ABCDE
AlimentsPoids consomméProtéines dans 100 gProtéines consommées
(B x C)
PDCAAS
Aliment 180 g9 g7,2 g64,6 %
Aliment 2130 g14 g18,2 g44,73 %

Calcul des quantités d’acides aminés réellement absorbés pour chaque aliment :

Détail de la composition en acides aminés et de leur digestibilité
FGHIJK
AlimentsAcides aminés essentielsTeneurs dans
1 g d’aliment
Digestibilité
fécale
Teneurs digestibles
dans 1 g
(H x I)
Quantités réelles
absorbées
(J x D)
Aliment 1Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
23 mg
42 mg
67 mg
51 mg
19 mg
78 mg
36 mg
10 mg
40 mg
85 %19,55 mg
35,7 mg
56,95 mg
43,35 mg
16,15 mg
66,3 mg
30,6 mg
8,5 mg
34 mg
140,76 mg
257,04 mg
410,04 mg
312,12 mg
116,28 mg
477,36 mg
220,32 mg
61,2 mg
244,8 mg
Aliment 2Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
24 mg
23 mg
71 mg
53 mg
30 mg
58 mg
39 mg
6 mg
40 mg
82 %19,68 mg
18,86 mg
58,22 mg
43,46 mg
24,6 mg
47,56 mg
31,98 mg
4,92 mg
32,8 mg
358,18 mg
343,25 mg
1059,6 mg
790,97 mg
447,72 mg
865,59 mg
582,04 mg
89,54 mg
596,96 mg

Dans le tableau ci-dessous, le pourcentage indiquant l’acide aminé limitant est coloré en rouge :

PDCAAS de la combinaison des aliments 1 et 2
LMNO
Acides aminés essentielsRéférence PDCAASAcides aminés
essentiels totaux
(K1 + K2)
Teneurs digestibles dans 1 g
de la combinaison
(N / (D1 + D2))
(% de la référence PDCAAS)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
19 mg
28 mg
66 mg
58 mg
25 mg
63 mg
34 mg
11 mg
35 mg
498,94 mg
600,29 mg
1469,64 mg
1103,09 mg
564 mg
1342,95 mg
802,36 mg
150,74 mg
841,76 mg
19,64 mg (103,38 %)
23,63 mg (84,41 %)
57,86 mg (87,67 %)
43,43 mg (74,88 %)
22,2 mg (88,82 %)
52,87 mg (83,92 %)
31,59 mg (92,91 %)
5,93 mg (53,95 %)
33,14 mg (94,69 %)

Dans cet exemple de combinaison de deux aliments, l’acide aminé limitant est le tryptophane car c’est pour lui que la « teneur digestible dans 1 g » est la plus faible : 53,95 % (5,93 mg des 11 mg cible). Ainsi, le PDCAAS de cette combinaison de deux aliments est de de \boxed{53,95 \%}.

Consommer une combinaison de ces deux aliments fait donc augmenter la quantité totale de protéines consommées et fait passer le PDCAAS de l’aliment 1 de 64,6 % à 53,95 % et le PDCAAS de l’aliment 2 de 44,73 % à 53,95 %. Notons également que, dans notre exemple, la consommation d’un troisième aliment riche en acide aminé tryptophane (amandes, bananes, noix, soja, quinoa, pois chiches, etc.) fera à nouveau augmenter ce score. Si suite à la consommation d’un aliment riche en acide aminé tryptophane un autre acide aminé devient l’acide aminé limitant, la consommation d’un quatrième aliment riche en ce nouvel acide aminé limitant fera encore augmenter ce score, et ainsi de suite.

Par ailleurs, à teneur en protéine équivalente pour 100 g, consommer 1 g d’un aliment ayant un PDCAAS de 100 % est équivalent à consommer 2 g d’un aliment ayant un PDCAAS de 50 % ou 5 g d’un aliment ayant un PDCAAS de 20 %.

Ainsi, plus une alimentation couvre les besoins en calorie et plus elle est diversifiée et moins la question de la qualité de protéines des aliments pris individuellement se pose. C’est typiquement le cas dans les pays industrialisés où l’alimentation disponible est très variée tout au long de l’année et où toute alimentation variée couvrant les besoins quotidiens en calories couvre également les besoins quotidiens en protéines.

Limites du PDCAAS

Pour corriger les imprécisions du PDCAAS (utilisation de proportions de référence correspondant aux besoins des enfants de 6 mois à 3 ans et non à ceux des adultes, utilisation d’une digestibilité agrégée au niveau protéine ne prenant pas en compte les variations au niveau acides aminés, utilisation de la digestibilité fécale et non iléale qui entraîne une surestimation du score d’autant plus grande que la protéine à une digestibilité faible [6], score normalisé à 100 % s’il est supérieur [7], etc.) , un nouvel indicateur a été développé.

 

Score de digestibilité des acides aminés essentiels (DIAAS)

Présentation

Recommandé pour déterminer la qualité des protéines par l’OMS et la FAO depuis 2011 [8], le DIAAS (digestible indispensable amino acid score ou score de digestibilité des acides aminés essentiels en français) tient compte de la digestibilité iléale (mesurée à la sortie de l’intestin grêle et plus fiable que la digestibilité fécale [9]) de chaque acide aminé et non d’une valeur agrégée au niveau protéine. Il décrit la quantité de protéines d’un aliment ou d’une combinaison d’aliments réellement utilisable par l’organisme de manière plus fiable que le PDCAAS.

Détermination du DIAAS d’un aliment

Les proportions en acides aminés pour 1 g de protéine complète de référence à utiliser pour le calcul du DIAAS sont les suivantes [10] :

Références DIAAS
Acides aminés essentielsNourrissons
(0 à 6 mois)
Jeunes enfants
(6 mois à 3 ans)
Enfants de plus de 3 ans,
adolescents et adultes
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
21 mg
55 mg
96 mg
69 mg
33 mg
94 mg
44 mg
17 mg
55 mg
20 mg
32 mg
66 mg
57 mg
27 mg
52 mg
31 mg
8,5 mg
43 mg
16 mg
30 mg
61 mg
48 mg
23 mg
41 mg
25 mg
6,6 mg
40 mg

Reprenons les teneurs en acides aminés des aliments 1 et 2 déjà utilisés comme exemple pour le calcul du PDCAAS et calculons le DIAAS en utilisant la référence « Enfants de plus de 3 ans, adolescents et adultes ». Dans le tableau ci-dessous, le pourcentage indiquant l’acide aminé limitant est coloré en rouge :

Aliment 1
ABCD
Acides aminés essentielsTeneurs dans
1 g d’aliment
Digestibilité
iléale
Teneurs digestibles dans 1 g d’aliment
(B x C)
(% de la référence DIAAS choisie)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
23 mg
42 mg
67 mg
51 mg
19 mg
78 mg
36 mg
10 mg
40 mg
90 %
91 %
85 %
94 %
90 %
84 %
88 %
95 %
91 %
20,7 mg (129,38 %)
38,22 mg (127,4 %)
56,95 mg (93,36 %)
47,94 mg (99,88 %)
17,1 mg (74,35 %)
65,52 mg (159,8 %)
31,68 mg (126,72 %)
9,5 mg (143,94 %)
36,4 mg (91 %)

Pour l’aliment 1, l’acide aminé limitant est la somme « Méthionine + cystine » car c’est pour elle que la « teneur digestible dans 1 g » est la plus faible : 74,35 % (17,1 mg des 23 mg cible). Ainsi, le DIAAS de l’aliment 1 pour les enfants de plus de 3 ans, les adolescents et les adultes est de \boxed{74,35 \%}.

Cela signifie que lorsque l’aliment 1 est le seul consommé durant une journée, l’absorption de l’ensemble des 9 acides aminés essentiels sera plafonnée à 74,35 % [5]. Par exemple, bien que l’histidine ne soit pas l’acide aminé limitant, seuls 17,1 mg sur les 23 mg présent dans l’aliment 1 seront absorbés par l’organisme.

Aliment 2
ABCD
Acides aminés essentielsTeneurs dans
1 g d’aliment
Digestibilité
iléale
Teneurs digestibles dans 1 g d’aliment
(B x C)
(% de la référence DIAAS choisie)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
24 mg
23 mg
71 mg
53 mg
30 mg
58 mg
39 mg
6 mg
40 mg
87 %
92 %
82 %
95 %
87 %
85 %
85 %
96 %
88 %
20,88 mg (130,5 %)
21,16 mg (70,53 %)
58,22 mg (95,44 %)
50,35 mg (104,9 %)
26,1 mg (113,48 %)
49,3 mg (120,24 %)
33,15 mg (132,60 %)
5,76 mg (87,27 %)
35,2 mg (88 %)

Pour l’aliment 2, l’acide aminé limitant est l’isoleucine car c’est pour elle que la « teneur digestible dans 1 g » est la plus faible : 70,53 % (21,16 mg des 30 mg cible). Ainsi, le DIAAS de l’aliment 2 pour les enfants de plus de 3 ans, les adolescents et les adultes est de \boxed{70,53 \%}.

Cela signifie que lorsque l’aliment 2 est le seul consommé durant une journée, l’absorption de l’ensemble des 9 acides aminés essentiels sera plafonnée à 70,53 % [5]. Par exemple, bien que l’histidine ne soit pas l’acide aminé limitant, seuls 16,93 mg sur les 24 mg présent dans l’aliment 1 seront absorbés par l’organisme.

Détermination du DIAAS d’une combinaison d’aliments

En pratique, nous consommons plusieurs types d’aliments dans une journée. Les protéines des différents aliments se cumulent et leurs profils d’acides aminés se complètent, cela a pour conséquence de modifier le DIAAS de chaque aliment.

Calculons le DIAAS d’une combinaison des aliments 1 et 2 dont les teneurs en protéines sont les suivantes :

Proportions des aliments 1 et 2 dans cette combinaison
ABCDE
AlimentsPoids consomméProtéines dans 100 gProtéines consommées
(B x C)
DIAAS
Aliment 180 g9 g7,2 g74,35 %
Aliment 2130 g14 g18,2 g70,53 %

Calcul des quantités d’acides aminés réellement absorbés pour chaque aliment :

Détail de la composition en acides aminés et de leur digestibilité
FGHIJK
AlimentsAcides aminés essentielsTeneurs dans
1 g d’aliment
Digestibilité
iléale
Teneurs digestibles
dans 1 g
(H x I)
Quantités réelles
absorbées
(J x D)
Aliment 1Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
23 mg
42 mg
67 mg
51 mg
19 mg
78 mg
36 mg
10 mg
40 mg
90 %
91 %
85 %
94 %
90 %
84 %
88 %
95 %
91 %
20,7 mg
38,22 mg
56,95 mg
47,94 mg
17,1 mg
65,52 mg
31,68 mg
9,5 mg
36,4 mg
149,04 mg
275,18 mg
410,04 mg
345,17 mg
123,12 mg
471,74 mg
228,1 mg
68,4 mg
262,08 mg
Aliment 2Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
24 mg
23 mg
71 mg
53 mg
30 mg
58 mg
39 mg
6 mg
40 mg
87 %
92 %
82 %
95 %
87 %
85 %
85 %
96 %
88 %
20,88 mg
21,16 mg
58,22 mg
50,35 mg
26,1 mg
49,3 mg
33,15 mg
5,76 mg
35,2 mg
380,02 mg
385,11 mg
1059,6 mg
916,37 mg
475,02 mg
897,26 mg
603,33 mg
104,83 mg
640,64 mg

Calculons le DIAAS en utilisant la référence « Enfants de plus de 3 ans, adolescents et adultes ». Dans le tableau ci-dessous, le pourcentage indiquant l’acide aminé limitant est coloré en rouge :

DIAAS de la combinaison des aliments 1 et 2
LMNO
Acides aminés essentielsRéférence « Enfants
de plus de 3 ans,
adolescents et adultes »
Acides aminés
essentiels totaux
(K1 + K2)
Teneurs digestibles dans 1 g
de la combinaison
(N / (D1 + D2))
(% de la référence DIAAS choisie)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Méthionine + cystine
Phénylalanine + tyrosine
Thréonine
Tryptophane
Valine
16 mg
30 mg
61 mg
48 mg
23 mg
41 mg
25 mg
6,6 mg
40 mg
529,06 mg
660,3 mg
1469,64 mg
1261,54 mg
598,14 mg
1369 mg
831,43 mg
173,23 mg
902,72 mg
20,83 mg (130,18 %)
26 mg (86,65 %)
57,86 mg (94,85 %)
49,67 mg (103,47 %)
23,55 mg (102,39 %)
53,9 mg (131,46 %)
32,73 mg (130,93 %)
6,82 mg (103,34 %)
35,54 mg (88,85 %)

Dans cet exemple de combinaison de deux aliments, l’acide aminé limitant est l’isoleucine car c’est pour elle que la « teneur digestible dans 1 g » est la plus faible : 86,65 % (26 mg des 30 mg cible). Ainsi, le DIAAS de cette combinaison de deux aliments pour les enfants de plus de 3 ans, les adolescents et les adultes est de \boxed{86,65 \%}.

Consommer une combinaison de ces deux aliments fait donc augmenter la quantité totale de protéines consommées et fait passer le DIAAS de l’aliment 1 de 76 % à 86,65 % et le DIAAS de l’aliment 2 de 70,35 % à 86,65 %. Notons également que, dans notre exemple, la consommation d’un troisième aliment riche en acide aminé isoleucine (lentilles, amandes, graines, noix, soja, seigle, pois chiches, etc.) fera à nouveau augmenter ce score. Si suite à la consommation d’un aliment riche en acide aminé isoleucine un autre acide aminé devient l’acide aminé limitant, la consommation d’un quatrième aliment riche en ce nouvel acide aminé limitant fera encore augmenter ce score, et ainsi de suite.

Par ailleurs, à teneur en protéine équivalente pour 100 g, consommer 1 g d’un aliment ayant un DIAAS de 100 % est équivalent à consommer 2 g d’un aliment ayant un DIAAS de 50 % ou 5 g d’un aliment ayant un DIAAS de 20 %.

Ainsi, plus une alimentation couvre les besoins en calorie et plus elle est diversifiée et moins la question de la qualité de protéines des aliments pris individuellement se pose. C’est typiquement le cas dans les pays industrialisés où l’alimentation disponible est très variée tout au long de l’année et où toute alimentation variée couvrant les besoins quotidiens en calories couvre également les besoins quotidiens en protéines.

 

Notes et références

  1. Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA), Apport en protéines : consommation, qualité, besoins et recommandations, 2007, page 202, VII – Évaluation de la qualité de l’apport protéique
  2. Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA), Apport en protéines : consommation, qualité, besoins et recommandations, 2007, page 157, 2.2.1.2. Besoins en acides aminés indispensables calculés par la méthode factorielle
  3. Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), Organisation mondiale de la santé (OMS), Protein quality evaluation : report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation, Bethesda, Md., USA, 4-8 December 1989
  4. Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), Organisation mondiale de la santé (OMS), Protein quality evaluation : report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation, Bethesda, Md., USA, 4-8 December 1989, Table 7. Comparison of suggested patterns of amino acid requirements with the composition of high-quality animal proteins, Pre-school child (2-5 years) requirement pattern
  5. Kansas State University, Limiting amino acids
  6. The Journal of Nutrition, Volume 145, Issue 2, Shane M Rutherfurd, Aaron C Fanning, Bruce J Miller, Paul J Moughan, Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Scores and Digestible Indispensable Amino Acid Scores Differentially Describe Protein Quality in Growing Male Rats, 2014
  7. Journal of Nutrition, Schaafsma G, The protein digestibility-corrected amino acid score, 2000
  8. Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), Sarwar Gilani, Daniel Tomé, Paul Moughan, Barbara Burlingame, The assessment of amino acid digestibility in foods for humans and including a collation of published ileal amino acid digestibility data for human foods, 2012
  9. The American Journal of Clinical Nutrition, Sarita Devi et al., Measurement of protein digestibility in humans by a dual-tracer method, 2018
  10. Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), Dietary protein quality evaluation in human nutrition, 2011, page 29