Un corps adulte contient entre 50 et 120 milligrammes de cuivre — répartis entre le foie, le cerveau, le cœur et la musculature squelettique. C'est moins que le poids d'un trombone. À cette quantité infime sont pourtant liées plus d'une douzaine d'enzymes qui, sans ion cuivre dans leur centre actif, ne catalysent aucune réaction.
Almandinwelle se limite délibérément à ce seul oligoélément. La raison en est simple : le cuivre n'apparaît le plus souvent dans la littérature nutritionnelle qu'en note marginale, tandis que le fer, le magnésium et le zinc retiennent l'attention. Or l'utilisation du fer n'est précisément pas représentable en biochimie sans les enzymes cuprodépendantes — un lien décrit chez le rat dans les années 1920 puis confirmé chez l'humain.
Sur la base d'avis de l'EFSA, la Commission européenne a autorisé plusieurs allégations de santé relatives au cuivre. Quatre d'entre elles sont citées sur cette page dans leur libellé officiel et rattachées chacune au système enzymatique dont elle procède. Ce qui va au-delà est signalé sur cette page comme relevant de la biochimie et ne constitue pas une allégation autorisée.
Almandinwelle rassemble ce que l'Union européenne a autorisé à propos du cuivre et rattache chaque allégation à l'enzyme qui la sous-tend. L'une des quatre allégations est ainsi libellée : « Le cuivre contribue au transport normal du fer dans l'organisme » — Conformément au règlement (UE) n° 432/2012.
Vers le guideChacune des fiches suivantes correspond à une fonction documentée du cuivre. La phrase citée est à chaque fois le libellé officiel issu du registre de l'Union européenne.
Environ 95 % du cuivre circulant dans le plasma sanguin sont liés à la céruloplasmine, glycoprotéine à six atomes de cuivre. Sa fonction catalytique consiste à oxyder le fer divalent en fer trivalent. Ce n'est que sous cette forme que la transferrine peut fixer le fer et le transporter dans le sang.
Si cette oxydation fait défaut, le fer demeure dans les cellules de stockage, alors même qu'il serait comptablement présent dans le sérum. C'est précisément là que se situe le pont biochimique entre ces deux métaux.
Conformément au règlement (UE) n° 432/2012
Dans les vésicules de stockage des cellules nerveuses noradrénergiques se trouve une enzyme qui convertit la dopamine en noradrénaline. Elle porte deux atomes de cuivre par sous-unité et compte ainsi parmi les cuproenzymes classiques du tissu nerveux.
La peptidylglycine α-amidating monooxygénase, qui amène les neuropeptides à leur forme finale active, fonctionne elle aussi de manière cuprodépendante. Ces deux enzymes expliquent que le cuivre soit présent en concentration comparativement élevée dans le tissu nerveux.
Conformément au règlement (UE) n° 432/2012
À chaque respiration cellulaire, des radicaux superoxyde se forment comme sous-produit. La superoxyde dismutase 1 les convertit en peroxyde d'hydrogène et en oxygène. L'ion cuivre du centre actif alterne à cette occasion entre deux états d'oxydation et transmet ainsi l'électron.
Cette enzyme compte parmi les protéines les plus abondantes à l'intérieur de la cellule ; dans les érythrocytes, elle représente une part mesurable de la fraction protéique soluble. Son activité est parfois retenue dans les études comme marqueur de l'apport en cuivre.
Conformément au règlement (UE) n° 432/2012
Le complexe IV de la chaîne respiratoire mitochondriale porte deux centres cuivre, désignés dans la littérature Cu A et Cu B. Ils reçoivent les électrons du cytochrome c et les transmettent à l'oxygène moléculaire, qui est alors réduit en eau.
Cette dernière étape entretient le gradient de protons dont l'ATP synthase tire son énergie. Le muscle cardiaque et la musculature squelettique contiennent donc particulièrement beaucoup de ces centres cuivre.
Conformément au règlement (UE) n° 432/2012
Le cuivre est absorbé principalement dans la partie haute de l'intestin grêle. Le taux de résorption n'est pas constant, mais dépend de la quantité apportée : pour un apport faible, l'organisme en absorbe une grande part ; pour un apport abondant, cette part diminue nettement. Ce mécanisme explique que le bilan du cuivre demeure stable chez la personne en bonne santé sur une large plage.
Le transport suit une chaîne fixe de protéines. Aucune d'elles ne laisse d'ions cuivre libres circuler à l'intérieur de la cellule — la transmission se fait de main en main :
L'excrétion se fait presque intégralement par la bile. Une part très faible seulement quitte l'organisme par les reins — une différence avec beaucoup d'autres minéraux, importante pour l'appréciation des valeurs de laboratoire.
Dans les cellules de stockage, le fer se présente sous forme d'ion divalent. La transferrine, protéine de transport, ne fixe pourtant que le fer trivalent. Entre ces deux états se situe une réaction d'oxydation, catalysée dans le plasma sanguin par la céruloplasmine et dans la paroi intestinale par l'enzyme apparentée héphaestine. Toutes deux sont cupriques.
Si le cuivre fait défaut, le fer reste là où il est stocké. La littérature décrit ce tableau depuis les travaux de Hart et de ses collègues, qui montrèrent qu'un apport de fer seul ne suffisait pas à rétablir la formation du sang chez l'animal d'expérience. Seule l'association avec le cuivre a permis d'aboutir.
L'Union européenne a traduit ce lien en une allégation autorisée : « Le cuivre contribue au transport normal du fer dans l'organisme » — Conformément au règlement (UE) n° 432/2012. La phrase décrit une contribution à un processus physiologique normal, ni plus ni moins.
La chaîne respiratoire de la membrane interne des mitochondries se compose de quatre grands complexes. Le dernier d'entre eux, la cytochrome c oxydase, consomme environ 90 % de l'oxygène qu'un être humain inspire. Sans les deux centres cuivre de l'enzyme, le flux d'électrons s'arrêterait à cet endroit.
Comme les cellules du muscle cardiaque et du muscle squelettique contiennent particulièrement beaucoup de mitochondries, on y trouve aussi une forte densité de complexes cupriques. Cela explique que le cuivre soit régulièrement cité en physiologie de la nutrition en lien avec le métabolisme énergétique.
La formulation autorisée à ce sujet est la suivante : « Le cuivre contribue à un métabolisme énergétique normal » — Conformément au règlement (UE) n° 432/2012.
Le cuivre est un métal de transition et alterne aisément entre deux états d'oxydation. Cette propriété le rend utile comme catalyseur, mais exige en même temps un contrôle strict : des ions cuivre non liés peuvent eux-mêmes amorcer des réactions radicalaires. L'organisme y répond par les métallothionéines, petites protéines riches en soufre qui captent les ions libres.
À l'état ordonné, le métal est à la disposition des deux enzymes dont il est question ici. La superoxyde dismutase 1 neutralise les radicaux superoxyde ; l'allégation autorisée à ce sujet est « Le cuivre contribue à la protection des cellules contre le stress oxydatif » — Conformément au règlement (UE) n° 432/2012.
Dans le tissu nerveux, la dopamine β-hydroxylase fonctionne de manière cuprodépendante. C'est à cela que se rapporte l'allégation « Le cuivre contribue au fonctionnement normal du système nerveux » — Conformément au règlement (UE) n° 432/2012. D'autres cuproenzymes comme la lysyl oxydase du tissu conjonctif et la tyrosinase des cellules pigmentaires montrent l'étendue du champ d'action de ce métal en biochimie.
Environ 60 pages consacrées aux quatre familles d'enzymes cuprodépendantes, avec liste des sources, paramètres de laboratoire et les libellés officiels des allégations autorisées.
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