Manganèse : A quoi sert-il dans le corps humain ? Sources dans l'alimentation et l'eau

Le manganèse et ses propriétés

Le manganèse est un élément minéral connu sous le nom chimique Mn, dérivé du mot latin manganum.

Douzième élément le plus abondant de la planète, il est aussi, à l'état de traces, un composant important des organismes vivants.

Le manganèse dans le corps humain : est-il bénéfique ? Comment reconnaître sa carence ou son excès ?

En tant qu'élément chimique, le manganèse a été reconnu pour la première fois en 1774 par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele, notamment dans le minéral pyrolusite.

La même année, un autre chimiste suédois, Johan Gottlieb Gahn, l'a isolé en chauffant la pyrolusite.

Le nom de manganèse vient du mot latin "magnes", qui se traduit par "aimant", ce qui renvoie à son minéral, la pyrolusite, dont les propriétés magnétiques ont été mises en évidence.

Le manganèse est un élément du groupe 7 du tableau périodique des éléments chimiques et se trouve dans la période 4.

Il est classé dans un groupe d'éléments appelés éléments de transition ou encore métaux de transition.

Ce nom vient de l'époque où les chimistes attribuaient aux éléments situés au milieu du tableau périodique des propriétés de transition entre les métaux alcalins et les non-métaux.

En termes de propriétés, le manganèse est un élément métallique gris argenté qui peut ressembler au fer, mais il est plus dur et très cassant que ce dernier.

Il est réactif et s'oxyde très facilement. Il s'oxyde superficiellement dans l'air et se décompose dans l'eau. Le manganèse et certains de ses composés ont des propriétés paramagnétiques.

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

Le manganèse est libéré dans l'air, le sol et l'eau par l'érosion naturelle de la terre. Il est quasiment inexistant à l'état libre, précisément en raison de sa réactivité et du fait qu'il est facilement oxydé.

Il se présente donc sous la forme de composés inorganiques ou organiques, ces derniers étant prédominants.

Dans la nature, il est principalement distribué sous forme de minéraux. Les minéraux les plus courants sont les oxydes, les silicates ou les carbonates. Par exemple, la pyrolusite (MnO2) déjà mentionnée ou la braunite, le psilomélane, le rhodochroside.

De nos jours, le manganèse et ses composés ont d'importantes applications industrielles dans divers secteurs.

La plus grande partie du manganèse (jusqu'à 90 % de la production annuelle totale) est utilisée dans la production d'acier pour en améliorer les propriétés - en augmentant sa formabilité, sa résistance et sa durabilité.

Les autres utilisations du manganèse sont les suivantes :

• Il est ajouté aux alliages d'aluminium comme agent protecteur contre la corrosion.
• Il sert de pigment, par exemple dans la coloration du verre, de la céramique ou des pierres précieuses.
• Il est utilisé pour éliminer la décoloration verte du verre causée par la présence de fer.
• Il est inclus dans les piles.
• Dans l'agriculture, il est utilisé comme additif dans les engrais (en particulier pour les cultures d'agrumes), les pesticides ou les antimoisissures.
• Les effets désinfectants et antiseptiques de certains composés du manganèse sont également exploités.
• Il est utilisé en médecine comme agent de contraste dans les examens d'imagerie et constitue un composant important du lait infantile ou de la nutrition parentérale.

Quelle est la fonction du manganèse dans le corps humain ?

Le manganèse est un oligo-élément essentiel. L'homme n'en a besoin qu'en petites quantités, mais sa présence dans le corps humain est cruciale pour le maintien de la santé et des fonctions normales.

L'organisme ne peut pas produire de manganèse par lui-même et dépend de son apport de l'environnement extérieur.

La principale forme sous laquelle le manganèse se trouve dans les organismes vivants est l'ion ^Mn2+ ou ^Mn3+.

Le manganèse a plusieurs fonctions physiologiques importantes.

Son rôle principal est lié aux enzymes et au fonctionnement des systèmes enzymatiques dans l'organisme. Le manganèse agit soit en tant que composant de ces enzymes (nécessaire à leur formation), soit participe à l'activation d'enzymes existantes (nécessaire à leur fonctionnement).

Quelles sont les enzymes concernées ? Il s'agit en fait d'un large éventail d'enzymes appartenant au groupe des oxydoréducteurs, des transférases, des hydrolases, des lyas, des isomérases ou des ligases.

Dans cette gamme d'enzymes, on trouve même des enzymes qui sont strictement dépendantes de la présence de manganèse dans l'organisme. Sans manganèse en quantité suffisante, ces enzymes ne sont ni formées ni activées.

En voici quelques exemples :

• Glutamine synthétase - Elle travaille dans le cerveau où elle décompose certaines substances toxiques (fonction métabolique).
• Superoxyde dismutase - Principale enzyme antioxydante dans les cellules, elle transforme les espèces réactives de l'oxygène en eau, les protégeant ainsi des dommages (fonction antioxydante).
• Arginase - Enzyme du foie nécessaire à la dégradation de l'ammoniac toxique produit au cours des processus métaboliques (fonction métabolique).
• Pyruvate carboxylase - Enzyme clé pour la formation du glucose (fonction métabolique).

Les principales fonctions et processus physiologiques dans lesquels le manganèse intervient en influençant les enzymes peuvent donc être résumés comme suit :

• Développement normal de l'organisme
• Influence sur les fonctions immunologiques, neuronales et sur les hormones sexuelles
• Action antioxydante
• Régulation du métabolisme des sucres, des graisses et des protéines
• Formation d'énergie dans les cellules
• Croissance des os et du cartilage
• la coagulation sanguine
• Régulation du taux de sucre dans le sang en influençant la production d'insuline
• Développement du cerveau et de ses fonctions
• Cicatrisation des plaies en affectant la production de collagène

Manganèse - de l'absorption à l'excrétion

L'absorption

Le manganèse peut pénétrer dans l'organisme par plusieurs voies, dont les plus courantes sont le tube digestif, l'inhalation, la voie parentérale et le contact avec la peau.

Parmi ces voies, la voie orale d'absorption, c'est-à-dire l'ingestion de manganèse par la bouche, est la voie prédominante. L'absorption se produit dans l'environnement du tube digestif.

Les principales sources de manganèse sont l'eau, les aliments, les compléments alimentaires ou les préparations pour nourrissons.

Le manganèse est absorbé spécifiquement dans l'intestin grêle par deux mécanismes : la diffusion passive ou le transport actif nécessitant de l'énergie. Le taux d'absorption est relativement élevé.

Les transporteurs par lesquels le manganèse passe à travers les cellules intestinales ne sont pas spécifiquement destinés au manganèse. Ils transportent également d'autres éléments métalliques tels que le fer, le cuivre, le zinc ou le calcium.

Ces éléments sont en concurrence les uns avec les autres pour un transporteur particulier, ce qui peut affecter le taux d'absorption de chaque élément.

Sur la quantité totale de manganèse ingérée, seuls 3 à 5 % environ sont absorbés dans le tube digestif.

Le taux d'absorption du manganèse est généralement plus élevé chez les femmes que chez les hommes, ce qui est probablement dû à la différence de taux de fer entre les sexes.

Cela s'explique par le fait que le fer et le manganèse utilisent le même transporteur pour l'absorption. Ainsi, si les niveaux de fer sont plus faibles, le manganèse a plus de possibilités de se lier au transporteur.

C'est également pour cette raison que les besoins alimentaires quotidiens en manganèse peuvent être plus faibles chez les femmes.

Un autre facteur influençant l'absorption est l'âge. Les nourrissons et les enfants ont un apport plus important en manganèse, en raison de leurs besoins naturellement plus élevés en manganèse pendant la croissance et le développement de l'enfant.

Les autres voies d'absorption du manganèse (c'est-à-dire l'inhalation ou le passage cutané déjà mentionnés) concernent le plus souvent des personnes qui entrent en contact avec le manganèse dans le cadre de leur travail, comme les travailleurs industriels, les mineurs, les soudeurs, etc.

Le manganèse est administré par voie parentérale (intraveineuse) aux prématurés ou aux personnes recevant une nutrition parentérale totale dans le cadre du maintien d'un apport quotidien adéquat en nutriments, dont le manganèse.

Distribution et régulation

Le manganèse absorbé pénètre dans le sang à partir du tube digestif et est distribué dans les différentes parties du corps.

La concentration physiologique dans le sang varie de 4 à 15 mg/l. Les femmes ont généralement une concentration supérieure d'environ 30 % à celle des hommes (en raison d'un taux d'absorption plus élevé).

Dans le sang, le manganèse est lié aux globules rouges qui le transportent sous forme d'ions ^Mn2+ ou ^Mn3+. Le ^Mn2+ prédomine.

Les organes dans lesquels se concentrent les plus grandes quantités de manganèse sont le foie, le pancréas, les os, le côlon, les reins et le cerveau (de 0,15 à 1,3 mg/kg). Dans une moindre mesure, les voies urinaires ou les globules rouges.

Le manganèse a la capacité de traverser la barrière hémato-encéphalique, la barrière hémato-encéphalique, le placenta et est également excrété dans le lait maternel.

Le maintien du manganèse à des niveaux physiologiques est important pour la santé et le bon fonctionnement de l'organisme. Les mécanismes de régulation qui maintiennent ce que l'on appelle l'homéostasie sont impliqués dans ce processus.

Le foie est le principal organe de régulation du manganèse dans l'organisme. Il contrôle son absorption et son excrétion par les intestins.

Pour ce faire, il agit d'une part sur les transporteurs situés dans les intestins, régulant ainsi l'absorption, et d'autre part, il capte l'excès de manganèse dans le sang et le rejette dans les intestins par l'intermédiaire de la bile (formée dans le foie).

De plus, en raison de la régulation stricte de la quantité de manganèse déjà absorbée dans les intestins, la toxicité due à un apport alimentaire excessif est très rare.

L'organe le plus sensible à l'excès de manganèse dans l'organisme est le cerveau. En cas de toxicité, ce sont les troubles du cerveau et du système nerveux central qui sont les symptômes les plus évidents et aussi les plus graves.

Excrétion

La principale voie d'excrétion du manganèse est la bile après qu'il ait été absorbé par le foie.

Avec la bile, il retourne dans les intestins et est ensuite éliminé de l'organisme par les fèces.

Les patients souffrant d'une maladie du foie peuvent donc être sensibles à un excès de manganèse et donc à une toxicité du manganèse.

En outre, le manganèse est également excrété en très petites quantités dans l'urine, le lait ou la sueur.

Quel est l'apport journalier recommandé en manganèse ?

Les recommandations concernant l'apport quotidien moyen en manganèse 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 manganèse. 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 manganèse par âge

Sources alimentaires de manganèse

Pour la majeure partie de la population, les aliments et l'eau de boisson sont les principales sources de manganèse permettant de couvrir suffisamment l'apport journalier requis.

Les aliments les plus riches en manganèse sont les fruits à coque (noisettes, amandes, noix de pécan), le riz, le germe de blé, le son, l'avoine, les légumineuses, les légumes à feuilles vertes, les fruits (ananas), le thé, le chocolat et les fruits de mer (en particulier les moules).

La quantité de manganèse dans l'eau potable dépend de l'endroit et du degré de pollution ; elle varie de 1 µg/l à 2 mg/l.

Actuellement, des compléments alimentaires contenant du manganèse sont disponibles sur le marché, mais uniquement sous la forme de préparations à ingrédients multiples - compléments multivitaminés ou minéraux.

Toutefois, outre le sulfate de manganèse, le sulfate de manganèse, l'ascorbate de manganèse ou les complexes d'acides aminés contenant du manganèse sont également couramment utilisés.

Des interactions alimentaires potentielles entre le manganèse et l'acide phytique, présent dans les noix, les graines, les haricots, le soja ou les céréales, et l'acide oxalique, présent dans les choux, les épinards ou les patates douces, peuvent survenir en cas d'ingestion simultanée de manganèse.

Dans les deux cas, il y a une légère inhibition de l'absorption du manganèse.

On observe également une légère diminution de l'absorption du manganèse en cas de prise simultanée de tanins, présents en abondance dans les thés.

En outre, le fer, déjà mentionné, réduit l'absorption du manganèse dans le tube digestif à des niveaux élevés. Le calcium et le phosphore réduisent également le taux d'absorption du manganèse.

Et le magnésium qui, en plus de réduire l'absorption, augmente même l'excrétion du manganèse.

Comment reconnaître une carence ou un excès de manganèse ?

Le manganèse est impliqué dans de nombreux processus biologiques du corps humain et est pratiquement indispensable, mais son accumulation excessive peut présenter un risque potentiel.

La frontière entre des niveaux de manganèse bons et mauvais est assez mince, c'est pourquoi il est important que les mécanismes de régulation de l'organisme fonctionnent suffisamment pour maintenir l'homéostasie du manganèse.

La perturbation de cette homéostasie et le développement d'une carence ou d'un excès de manganèse entraînent généralement des complications ou des effets secondaires pour la santé.

Carence en manganèse

L'existence de quantités insuffisantes de manganèse dans l'organisme est une condition rare qui n'est guère observée chez l'homme.

En effet, l'alimentation et l'eau de boisson contiennent suffisamment de manganèse pour couvrir les besoins quotidiens.

Les manifestations et les complications causées par une carence en manganèse n'ont été étudiées qu'expérimentalement et en induisant artificiellement une carence (principalement chez les animaux).

La carence en manganèse a entraîné les complications suivantes :

• Retard de croissance et de développement des os
• Anomalies de la forme du squelette
• Altération de la fonction de reproduction
• Mobilité réduite
• Altération du métabolisme des graisses, des protéines et des glucides, tolérance excessive au glucose
• Changements d'humeur
• Défauts congénitaux

Dans quelques cas, une carence en manganèse a été observée chez l'homme, avec des symptômes tels que des troubles inflammatoires de la peau, un retard de croissance des cheveux et des ongles, une réduction du taux de cholestérol, une diminution de la coagulation sanguine ou une augmentation des taux de calcium et de phosphore dans le sang.

Excès de manganèse

Dans le cas du manganèse, la situation inverse est beaucoup plus fréquente, c'est-à-dire l'apparition de son accumulation dans l'organisme.

L'excès est le plus souvent causé par une ingestion ou une inhalation excessive de manganèse. Il peut également être causé par une défaillance des processus de régulation qui maintiennent l'homéostasie.

Les groupes à risque de développer un excès de manganèse dans l'organisme sont les suivants :

• Les nourrissons et les enfants - en raison du taux d'absorption naturellement plus élevé du manganèse dans le tube digestif.
• Les nourrissons nourris au lait artificiel et les patients recevant une alimentation parentérale
• Les patients souffrant d'un trouble congénital du transporteur hépatique impliqué dans l'excrétion du manganèse.
• les patients souffrant d'une maladie hépatique chronique entraînant une mauvaise fonction hépatique en termes d'excrétion de l'excès de manganèse dans la bile
• Les patients souffrant d'une carence en fer - la carence en fer augmente le taux d'absorption du manganèse dans le tractus gastro-intestinal.
• Les personnes exerçant des métiers dangereux où les concentrations de manganèse sont élevées (soudeurs, mineurs, sidérurgistes), ce qui implique généralement l'inhalation de composés de manganèse.

Le principal organe cible de la toxicité du manganèse est le cerveau. L'atteinte cérébrale se manifeste par des symptômes neurologiques caractéristiques - uniformément appelés manganisme.

Dans le cas du manganisme, les capacités mentales et motrices de l'individu sont particulièrement affectées.

Le manganisme se développe sur une longue période. Au début, la personne atteinte peut présenter des réactions ralenties, de l'irritabilité, de la dépression, des sautes d'humeur, un comportement compulsif ou agressif, des hallucinations ou des troubles intellectuels.

Plus tard, on observe une faiblesse générale, une perte des expressions faciales, des problèmes d'élocution, une salivation et une transpiration excessives, des mouvements involontaires des membres, des tremblements, une rigidité musculaire, des modifications de la démarche (marche penchée en avant), des problèmes de dextérité et d'équilibre, et des chutes plus fréquentes.

Cependant, ils ne répondent pas à la lévodopa, un médicament utilisé pour traiter la maladie de Parkinson.

Outre les symptômes liés aux lésions cérébrales, le manganisme peut également provoquer des troubles hépatiques (cirrhose, perturbation des enzymes hépatiques) ou cardiovasculaires (accélération du rythme cardiaque, diminution de la pression artérielle).

Les principaux symptômes d'une exposition excessive au manganèse par inhalation sont la toux, la bronchite, la pneumonie et l'altération de la fonction pulmonaire.