Le rôle du phosphore dans l'organisme. Est-il important pour la santé ? Où se trouve la majeure partie du phosphore ?

Minéral abondant et irremplaçable, le phosphore est impliqué dans de nombreux processus physiologiques du corps humain. Quel est son rôle principal ? Quels sont les aliments riches en phosphore et pourquoi est-il important de maintenir des niveaux normaux ?

Qu'est-ce qui contient le plus de phosphore en cas de carence dans l'organisme ?
Ou...
Comment le réduire en cas d'excès ?

Que savons-nous du phosphore ?

Le phosphore est un élément chimique non métallique assez abondant dans l'environnement qui nous entoure. C'est un minéral essentiel pour le corps humain.

Il est connu sous le symbole chimique P. Celui-ci est dérivé du mot latin phosphorus.

Le nom phosphore vient du mot grec phosphoros, combinaison des mots phos (lumière) et phoros (porteur de lumière), en référence à la capacité du phosphore à briller dans l'obscurité.

Le phosphore est un élément du groupe 15 du tableau périodique des éléments chimiques et se trouve dans la période 3.

Il est classé dans un groupe d'éléments appelé les pentels, où l'on trouve, outre le phosphore, l'azote, l'arsenic, l'antimoine et le bismuth.

Le découvreur du phosphore est le marchand et alchimiste allemand Hennig Brand, qui l'a isolé pour la première fois en 1669.

La découverte elle-même a été précédée par les efforts de Hennig Brand pour créer la légendaire pierre philosophale.

Dans ses expériences, il travaillait avec de l'argile, qu'il laissait d'abord reposer pendant plusieurs jours et se décomposer, puis qu'il faisait bouillir jusqu'à obtenir une pâte, qu'il chauffait à haute température et dont il laissait les vapeurs se condenser.

Il a ainsi obtenu une substance cireuse blanche qui brillait dans l'obscurité : le phosphore.

Le phosphore existe sous plusieurs formes, on parle de ses modifications allotropiques, qui diffèrent grandement dans leurs propriétés.

Les deux formes les plus courantes sont le phosphore blanc et le phosphore rouge, mais on connaît aussi le phosphore jaune, noir ou violet.

Le phosphore blanc est un solide blanc, mou, cireux, transparent à l'état pur et insoluble dans l'eau. De toutes les formes de phosphore, le phosphore blanc est la moins stable, la plus réactive, la moins dense et la plus toxique.

Il a la capacité de briller dans l'obscurité et peut s'enflammer spontanément au contact de l'air. Il doit donc toujours être immergé dans l'eau.

L'émission de lumière du phosphore est due à sa lente oxydation dans l'air, un processus appelé chimiluminescence.

En raison de la tendance du phosphore laissé à l'air à s'enflammer spontanément, il est parfois appelé l'élément du diable.

Le phosphore jaune est l'intermédiaire entre le phosphore blanc et le phosphore rouge. Il s'agit de phosphore blanc contenant de petites quantités de phosphore rouge.

Le phosphore rouge est un solide amorphe. Il est formé à partir du phosphore blanc par un processus de chauffage ou par exposition à la lumière du soleil. Il est moins toxique, moins réactif et plus stable.

Le phosphore noir est la forme la plus stable et la moins réactive du phosphore. Il est également obtenu à partir du phosphore blanc par chauffage, mais en présence de mercure.

Tableau récapitulatif des informations chimiques et physiques de base sur le phosphore

Présence et utilisation du phosphore

Le phosphore est le douzième élément le plus abondant dans la croûte terrestre. On le trouve également dans l'espace (par exemple dans les météorites), dans le sol, dans les roches, dans les plantes et dans les animaux.

En raison de sa nature réactive, le phosphore ne se trouve pas à l'état libre dans la nature, mais plutôt dans les minéraux, sous la forme d'ions phosphate ou de sels de phosphate.

Les minéraux les plus connus contenant du phosphore sont l'apatite (ces minéraux sont également les sources naturelles les plus importantes de phosphore), la wavellite ou la vivianite.

Les sources organiques de phosphore sont l'urine, les cendres d'os ou le guano (excréments accumulés par les oiseaux de mer ou les chauves-souris).

Le phosphore et ses composés sont aujourd'hui utilisés dans de nombreux domaines et industries, par exemple :

• Préparation et production de divers composés du phosphore
• Production d'engrais et de pesticides
• Fabrication d'allumettes, de porcelaine, de feux d'artifice ou de bombes fumigènes
• Composants de produits de nettoyage et d'agents anticorrosifs
• Comme adoucisseur d'eau
• Utilisation dans les boissons et les poudres à lever
• Comme marqueur radioactif dans les tests biochimiques

Quelle est la fonction biologique du phosphore ?

Le phosphore est un nutriment essentiel pour la santé humaine et remplit de nombreuses fonctions physiologiques dans l'organisme.

Le corps humain contient en moyenne 0,7 kg de phosphore.

La grande majorité du phosphore (jusqu'à 85 %) fait partie de la molécule d'hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2, qui est le minéral formant le composant le plus important des tissus durs des os et des dents.

Le reste du phosphore se trouve dans les cellules des tissus mous (environ 15 %) et dans le liquide extracellulaire, principalement le sang (environ 1 %).

En termes de structure chimique, le phosphore est le plus souvent présent dans l'organisme sous la forme d'un ion inorganique, ^HPO42- ou H2PO4-, qui sont des sels de l'acide phosphorique, également appelés phosphates.

Toutefois, il peut également être lié à des composés tels que les phospholipides membranaires, les acides nucléiques ADN et ARN, l'ATP, la créatine phosphate ou diverses autres molécules organiques.

Les fonctions biologiques de base du phosphore dans le corps humain sont les suivantes :

• Il est un composant important des os et des dents, dont il participe à la minéralisation, assurant ainsi leur résistance et leur dureté.
• Il est un composant de la molécule d'ATP, l'adénosine triphosphate, un composé chimique qui est le principal réservoir et la source d'énergie des cellules du corps.
• C'est un composant des acides nucléiques ADN et ARN, dans lesquels est stockée l'information génétique d'un individu.
• En tant que partie de la molécule de phospholipide, il est un élément essentiel des membranes cellulaires et assure leur intégrité structurelle.
• En tant qu'ion extracellulaire, il participe au maintien d'un pH normal et de l'équilibre acido-basique.
• Il est un composant des hydrates de carbone et intervient dans la conversion métabolique des protéines et des graisses.
• Il active diverses enzymes.

La voie du phosphore - de l'absorption à l'excrétion

L'absorption

La principale source de phosphore pour l'organisme est l'alimentation. Les formes inorganiques et organiques du phosphore sont toutes deux absorbées à partir des aliments dans le tube digestif. La forme inorganique prédomine.

La disponibilité du phosphore pour l'organisme dépend de la nature de l'aliment : la plus faible disponibilité provient des aliments à base de protéines végétales, suivie par les aliments à base de protéines animales, et la plus forte disponibilité provient des additifs alimentaires contenant du phosphore inorganique.

Le phosphore est absorbé dans l'intestin grêle et, dans une moindre mesure, dans le gros intestin par deux voies : la diffusion sans énergie (jusqu'à 70 % de la fraction) ou les transporteurs dépendants du sodium.

Le taux d'absorption intestinale du phosphore est relativement élevé, de l'ordre de 50 à 70 % du phosphore total présent dans l'alimentation.

L'absorption cervicale du phosphore est nettement plus élevée chez le nourrisson (jusqu'à 90 %) et le taux d'absorption diminue lentement avec l'âge.

Le reste du phosphore qui n'est pas absorbé dans le tube digestif est excrété dans les fèces.

Au total, environ 13 mg de phosphore/kg de poids corporel par jour sont absorbés des aliments dans le sang via le tube digestif. Cette quantité est ensuite utilisée par les tissus.

Une plus petite quantité, environ 3 mg de phosphore/kg de poids corporel par jour, est excrétée par l'organisme dans la bile, les sécrétions pancréatiques et les sécrétions intestinales.

L'absorption du phosphore peut être réduite par divers troubles et maladies tels que l'insuffisance rénale, la formation de calculs rénaux, les troubles de l'absorption dans l'intestin grêle, les maladies thyroïdiennes ou l'ostéomalacie (maladie des os).

Distribution et régulation des niveaux de phosphore

Le phosphore absorbé circule dans le sang et atteint les sites d'utilisation - principalement les os, les muscles squelettiques, les tissus mous et les reins.

Le phosphore est transporté vers les tissus sous forme d'ion inorganique. L'importance de ce transport dépend de la concentration de phosphore dans le sang, de la vitesse de la circulation sanguine et de l'activité des transporteurs cellulaires.

Les os constituent le plus grand réservoir de phosphore, à partir duquel le phosphore peut être libéré dans le sang en cas de besoin.

Les taux normaux de phosphore dans le sang d'un adulte se situent entre 0,7 et 1,45 mmol/l.

Les écarts à la hausse ou à la baisse par rapport à ce taux sont à l'origine de troubles dans l'organisme. C'est pourquoi la quantité totale de phosphore dans l'organisme doit être régulée.

Les tissus et les organes, mais aussi les substances biologiquement actives - les hormones - participent au maintien de l'homéostasie du phosphore.

Parmi les organes, il s'agit principalement des reins, des glandes parathyroïdes, des globules et des os. Les hormones sont l'hormone parathyroïdienne, le facteur de croissance des fibroblastes-23 et la vitamine D.

Elles régulent les niveaux de phosphore en affectant son absorption dans le tube digestif, son excrétion par les reins et sa libération à partir des réserves corporelles (osseuses ou cellulaires).

Le processus de maintien de l'homéostasie est le suivant. Lorsqu'il y a une légère baisse du taux de phosphore dans le sang, ce changement est détecté par les glandes parathyroïdes. Les glandes parathyroïdes réagissent en produisant de l'hormone parathyroïdienne.

Celle-ci stimule la libération du phosphore des os dans le sang ainsi que la production de la forme active de la vitamine D. La vitamine D augmente alors l'absorption du phosphore dans le tube digestif.

Parallèlement, la production du facteur de croissance des fibroblastes 23 (produit dans les os) est réduite, ce qui diminue l'excrétion du phosphore par les reins.

À l'inverse, une augmentation du taux de phosphore dans le sang entraîne une augmentation de la production du facteur de croissance des fibroblastes 23, ce qui stimule l'excrétion rénale du phosphore. Dans le même temps, cependant, la production de vitamine D est réduite et l'absorption du phosphore dans le tractus gastro-intestinal est diminuée.

Le taux de phosphore dans le sang ou dans d'autres liquides organiques est déterminé par sa réaction avec le molybdate d'ammonium pour former le phosphomolybdate d'ammonium.

Excrétion

Les reins sont responsables de l'excrétion du phosphore de l'organisme, ce qui signifie que la principale voie d'excrétion du phosphore est l'urine.

Plus de 5 000 mg d'ions phosphore inorganiques sont filtrés par les reins chaque jour, dont plus de 80 % retournent dans le sang.

Les reins sont également le principal organe régulant la concentration de phosphore dans le sang.

Les petites quantités de phosphore et de ses composés qui ne sont pas absorbées par le tube digestif sont excrétées dans les fèces.

Quelles sont les sources de phosphore dans l'alimentation ?

Le phosphore pénètre dans l'organisme principalement par le biais de l'alimentation et, dans une moindre mesure, par le biais de compléments alimentaires ou de médicaments.

Le phosphore est présent dans les aliments soit en tant que partie naturelle de l'aliment, soit délibérément ajouté au cours de la production et de la transformation sous la forme de phosphates inorganiques.

Les aliments naturellement riches en phosphore sont la viande animale, le poisson, les produits laitiers, les œufs, les céréales, les noix, les graines, les légumineuses et les légumes. La consommation de ces aliments peut couvrir la majeure partie des besoins quotidiens en phosphore.

Certaines quantités de phosphore, parfois non négligeables, pénètrent également dans l'organisme par le biais d'aliments ou de boissons auxquels des phosphates sont intentionnellement ajoutés.

Les exemples les plus connus sont les boissons gazeuses aromatisées, les produits à base de viande, le poisson, le lait et les produits laitiers, les huiles végétales, la farine, les produits de boulangerie, les glaces, les légumes et les noix transformés, les sucreries, les aliments diététiques, les aliments surgelés, les eaux minérales, les vins et les spiritueux, etc.

Les phosphates agissent comme stabilisateurs, émulsifiants, agents de levage et d'humidification et épaississants.

Liste tabulaire des additifs autorisés contenant du phosphore dans les denrées alimentaires

Certains aliments, ingrédients alimentaires et même médicaments peuvent réduire considérablement la disponibilité du phosphore pour l'organisme, par exemple en inhibant son absorption, en modifiant le pH du tube digestif, etc.

L'acide phytique ou phytate est la principale source de phosphore dans les graines ou les plantes. Le phytate se lie à d'autres composés dans le tube digestif pour former des sels indigestes pour l'organisme.

En outre, le corps humain ne dispose pas de l'enzyme phytase qui décompose la liaison du phosphore dans la molécule de phytate.

Par ailleurs, l'apport élevé de calcium dans l'alimentation fait qu'il se lie à certains des composés du phosphore, ce qui réduit son absorption.

Parmi les médicaments, certains antiacides (médicaments utilisés pour réduire l'acidité du suc gastrique) tels que le sucralfate, les hydroxydes de magnésium ou les hydroxydes d'aluminium se lient au phosphore présent dans l'alimentation et forment avec lui des sels non absorbables.

Quel est l'apport journalier recommandé en phosphore ?

Les recommandations concernant l'apport journalier moyen en phosphore n'ont pas été établies en raison du manque de données.

Toutefois, l'Autorité européenne de sécurité des aliments publie des valeurs d'apport adéquat en phosphore. L'apport adéquat est une valeur moyenne basée sur l'observation. Il est supposé correspondre aux besoins de la population.

Tableau des apports journaliers suffisants en phosphore par âge

La tendance actuelle en matière de nutrition est que ces taux de phosphore sont dépassés plusieurs fois.

Quelles sont les conséquences d'un taux de phosphore trop élevé ?

Les taux de phosphore sont et doivent être strictement régulés dans l'organisme. Cependant, dans certaines circonstances, des écarts par rapport aux taux normaux de phosphate dans le sang se produisent.

Des écarts importants et prolongés sont considérés comme un état non physiologique et peuvent être à l'origine de diverses complications pour la santé.

Deux situations peuvent se présenter : l'apparition de quantités excessives de phosphate dans le sang (hyperphosphatémie) ou, à l'inverse, un manque de phosphate (hypophosphatémie).

Insuffisance de phosphore

L'apparition d'une carence en phosphore dans l'organisme est relativement rare. L'hypophosphatémie peut avoir plusieurs causes, mais elle n'est presque jamais due à un apport alimentaire insuffisant en phosphore.

Elle est principalement due à un régime alimentaire contenant suffisamment de phosphore naturel ou délibérément ajouté. Elle peut également être due à une régulation efficace de l'homéostasie, où une réduction de l'apport en phosphore alimentaire, en tant que mécanisme compensatoire, réduit son excrétion par les reins.

On parle d'hypophosphatémie lorsque le taux de phosphore dans le sang est inférieur à 0,7 mmol/l.

Une légère baisse du taux de phosphore n'entraîne pas de symptômes visibles ou perceptibles chez l'homme. Les symptômes n'apparaissent qu'en cas de baisse significative, c'est-à-dire en dessous de 0,15 mmol/l.

Les symptômes généraux les plus courants de l'hypophosphatémie sont les suivants : faiblesse, malaise, troubles de la sensibilité des membres, tremblements, perte d'appétit.

Les symptômes musculaires comprennent l'incoordination, la flaccidité jusqu'à la paralysie musculaire complète et la rhabdomyolyse (un trouble caractérisé par la dégradation des fibres musculaires squelettiques).

On observe également des douleurs osseuses, des troubles de la minéralisation osseuse entraînant le rachitisme chez les enfants et l'ostéomalacie chez les adultes (maladie osseuse caractérisée par un ramollissement et une déformation des os), une anémie, des troubles des globules blancs et des plaquettes, une sensibilité accrue aux infections, des problèmes respiratoires ou un manque d'oxygène, ainsi que des maladies cardiaques.

Les formes graves de carence en phosphore peuvent mettre la vie en danger.

Les principales causes de l'hypophosphatémie sont les suivantes :

• un apport alimentaire insuffisant en phosphore, ce qui peut conduire à un état de famine
• Troubles de l'absorption du phosphore - malabsorption, maladie de Crohn, maladies inflammatoires de l'intestin
• un apport insuffisant en vitamine D, qui réduit l'absorption du phosphore dans le sang
• Augmentation de l'excrétion rénale du phosphore
• Maladies des glandes parathyroïdes
• Changements hormonaux
• Empoisonnement aux métaux lourds
• Diminution du potassium et du magnésium dans le sang, taux élevé de glucose dans le sang
• Consommation excessive d'alcool
• Certains médicaments (par exemple, antiacides, diurétiques, hormones stéroïdiennes, hormone parathyroïdienne).

L'utilisation d'un traitement hormonal de substitution chez les femmes ménopausées est associée à une augmentation de l'excrétion du phosphore par les reins, ce qui réduit les niveaux de phosphore dans l'organisme.

Plusieurs groupes de population sont également considérés comme étant à risque en termes de développement de niveaux réduits ou insuffisants de phosphore dans l'organisme. Par exemple :

• les bébés prématurés (dont les os contiennent peu de phosphore)
• les personnes souffrant d'erreurs innées du métabolisme du phosphore (troubles des hormones responsables de la régulation de l'homéostasie du phosphore, troubles des transporteurs de phosphore)
• Les personnes souffrant de malnutrition sévère (faible poids à la naissance ou au corps, anorexie, alcoolisme, problèmes de mastication et de déglutition, cancer, cirrhose, etc.)
• Les personnes ayant un régime alimentaire riche en calories et pauvre en phosphore.

Comment traiter l'hypophosphatémie ?

La carence en phosphore est principalement traitée en augmentant l'apport alimentaire en phosphore ou en prenant des médicaments et des suppléments appropriés contenant du phosphore.

La méthode spécifique de supplémentation en phosphore dépend toujours de la gravité de la carence et de l'état de santé du patient.

Pour les carences en phosphore légères à modérées, la consommation d'aliments riches en phosphore (le lait écrémé convient) ou l'utilisation de médicaments et de compléments (par exemple pour les patients intolérants au lait) est suffisante.

Les préparations pharmaceutiques contenant du phosphore sont disponibles sous forme monocomposante (généralement préparées séparément en pharmacie) ou sous forme combinée (sous forme de compléments multivitaminés ou minéraux).

Le phosphore se trouve le plus souvent sous la forme de sels de sodium, de potassium ou de calcium de l'acide phosphorique.

Les suppléments de multivitamines ou de minéraux contiennent généralement de faibles quantités de phosphore et ne sont donc pas principalement utilisés pour traiter les carences en phosphore.

L'administration de suppléments contenant du phosphore est souvent associée à l'apparition de diarrhées.

En cas de carence grave en phosphore ou chez les patients qui ne peuvent pas prendre de phosphore par voie orale, on a recours à l'administration parentérale (intraveineuse).

L'administration parentérale de phosphore doit être surveillée en raison de la formation possible de cristaux de phosphate de calcium et du risque de carence en calcium. L'utilisation de phosphate de potassium ou, mieux encore, de sels organiques de phosphore est préférable et élimine le problème de la formation de cristaux.

Quantités excessives de phosphore

L'hyperphosphatémie est un état dans lequel le taux de phosphore dans le sang dépasse 1,6 mmol/l.

L'apparition de taux élevés de phosphore dans l'organisme est relativement rare chez les individus en bonne santé. Lorsque des quantités excessives de phosphore sont ingérées dans le régime alimentaire, les mécanismes régulateurs excrètent les quantités excessives par l'intermédiaire des reins.

La présence de niveaux élevés de phosphore est associée à une altération de l'excrétion du phosphore, ce qui signifie que l'hyperphosphatémie est le plus souvent associée à une altération de la fonction rénale ou à une maladie rénale.

Les principales causes de l'hyperphosphatémie sont les suivantes :

• L'augmentation de l'apport en phosphore (par exemple par voie intraveineuse).
• Une consommation excessive de vitamine D, qui augmente l'absorption du phosphore dans les intestins.
• Libération rapide du phosphore des cellules et des tissus dans le sang.
• Défaut d'excrétion rénale du phosphore (en cas d'insuffisance rénale ou de maladie rénale chronique)
• Inflammation du pancréas
• Maladie des glandes parathyroïdes
• Rhabdomyolyse, syndrome de décomposition tumorale (perturbation métabolique causée par la décomposition soudaine des cellules tumorales au cours du traitement d'une tumeur).

L'une des conséquences les plus importantes d'un taux élevé de phosphore dans le sang est l'augmentation de la fonction parathyroïdienne et de la production d'hormone parathyroïdienne qui y est associée.

Afin de maintenir l'homéostasie, l'organisme tente de réduire les niveaux excessifs de phosphore dans le sang en excrétant le phosphore par les reins. Cependant, lorsque la fonction rénale est altérée, cet effort est vain. Il conduit à la production de quantités inutilement élevées d'hormone parathyroïdienne.

Un taux élevé de phosphore dans le sang entraîne également une réaction avec le calcium pour former des cristaux de phosphate de calcium qui se déposent dans les tissus mous de l'organisme.

Cela entraîne la calcification des tissus mous, y compris les tissus sous-cutanés et nerveux ou les tissus des vaisseaux sanguins, ce qui a pour conséquence le développement de maladies vasculaires et cardiaques.

L'hyperphosphatémie est également à l'origine d'une baisse du taux de calcium dans le sang.

L'excès de phosphore n'entraîne généralement pas de symptômes, mais ceux-ci apparaissent lorsque le taux de calcium est considérablement réduit en raison de l'élévation du taux de phosphore.

Les symptômes de l'hypocalcémie peuvent donc également être liés à l'hyperphosphatémie.

L'excès de phosphore entraîne également une réduction du taux de magnésium, altère davantage la fonction rénale et peut provoquer une insuffisance rénale.

Comment traiter l'hyperphosphatémie ?

Plusieurs procédures sont utilisées pour traiter l'excès de phosphore dans l'organisme.

Son apport et son absorption peuvent être régulés par un régime alimentaire réduisant l'apport en phosphore alimentaire ou par l'utilisation de substances liant le phosphore dans l'environnement du tube digestif et formant des complexes non absorbables (par exemple, hydroxyde d'aluminium, carbonate d'aluminium).

L'excrétion rénale du phosphore dans l'urine peut également être augmentée par l'utilisation de diurétiques (uniquement si le patient a des reins fonctionnant normalement).

Les patients souffrant d'hyperphosphatémie et de lésions rénales sont généralement soumis à la dialyse.