Que savons-nous et où se trouve cette information dans le corps ?

Que savons-nous du soufre et quelles sont ses propriétés ?

Le soufre est un élément inorganique important. On le trouve couramment dans notre environnement, que ce soit dans l'atmosphère, l'eau ou le sol. C'est également un composant important des systèmes biologiques - plantes, animaux et humains.

Il est connu sous le symbole chimique S, dérivé du nom latin "soufre".

Le soufre est un élément du groupe 16 du tableau périodique des éléments chimiques et se trouve dans la période 3.

Le nom vient des mots grecs chalkos (minerai) et gennaó (former).

Leur nom indique donc qu'ils sont minéralisateurs et qu'ils se présentent principalement sous la forme de minerais.

Le soufre élémentaire est un solide cristallin cassant à température ambiante, de couleur jaune pâle, inodore et insipide.

C'est un élément non métallique, incapable de conduire un courant électrique, insoluble dans l'eau, mais qui se dissout dans les solvants organiques.

Il est assez réactif et se combine avec de nombreux éléments. Il brûle avec une flamme bleue caractéristique pour former du dioxyde de soufre, qui a déjà une odeur irritante et suffocante.

Le soufre est capable de former de nombreuses molécules polyatomiques sous forme solide, liquide et gazeuse, c'est-à-dire qu'il a de nombreuses formes.

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

C'est le dixième élément le plus abondant dans l'univers.

Il est moins présent sous sa forme élémentaire naturelle, mais beaucoup plus courant dans les composés où il se présente principalement sous forme de sulfures (S2-) ou de sulfates (SO42-).

Il est présent dans les gisements souterrains - sous forme de minerai de sulfure (forme pure), sous forme de divers minéraux, dans les sources chaudes et les geysers, et dans les combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon).

On le trouve également très souvent dans les zones volcaniques sous sa forme élémentaire.

Les minéraux sulfurés les plus connus sont la pyrite (FeS2), la cinabarite (HgS), la galène (PbS), la sphalérite (ZnS) ou l'antimonite (Sb2S3). Les minéraux sulfatés les plus connus sont le gypse (CaSO4), la célestine (SrSO4) ou la barytine (BaSO4).

Le soufre est connu depuis la préhistoire car il existe à l'état pur. Les hommes préhistoriques utilisaient le soufre comme pigment pour les peintures rupestres et il était utilisé dans les cérémonies des religions égyptiennes. Il est également mentionné dans la Bible, en relation avec les feux de l'enfer que le soufre alimentait.

L'utilisation pratique du soufre a commencé en Égypte, où il servait à blanchir le coton, ou en Chine, où il entrait dans la composition d'explosifs.

Le soufre a été découvert en tant qu'élément en 1777 par le chimiste français Antoine Lavoisier, et ce n'est qu'en 1809 qu'il a été prouvé qu'il s'agissait d'un élément chimique.

Aujourd'hui, le soufre est principalement utilisé (jusqu'à 85 % de la quantité totale) pour produire de l'acide sulfurique, qui est ensuite utilisé, par exemple, dans la production d'engrais, de pigments, d'explosifs, de produits pétroliers, de piles et d'accumulateurs.

Le soufre est également utilisé dans la fabrication du papier, des teintures, des allumettes, des insecticides et des antimoisissures, comme agent de blanchiment, conservateur, antioxydant ou comme composant de médicaments (antibiotiques, anesthésiques, analgésiques, antiémétiques, émétiques ou pour le traitement des maladies cardiaques, par exemple).

Quel est le rôle du soufre dans l'organisme ?

Le soufre est presque toujours présent dans le corps humain en tant que partie de molécules plus complexes. Il n'est pas présent sous forme libre.

Ces molécules, dont le soufre est un élément irremplaçable, jouent un rôle important dans de nombreux processus physiologiques et sont essentielles à la santé et au bon fonctionnement de l'organisme.

La plupart du soufre se trouve dans des composés organiques complexes tels que les acides aminés, les protéines, les enzymes ou les vitamines. Le soufre se présente sous de nombreuses configurations dans ces composés.

Les acides aminés les plus courants qui contiennent du soufre dans leur structure sont la méthionine, la cystéine, l'homocystéine et la taurine, ainsi que la cystine, le cystathion et l'acide cystéique.

La plus grande proportion de soufre par rapport à la quantité totale de soufre dans l'organisme se trouve dans les protéines, dont les éléments constitutifs sont des acides aminés contenant du soufre.

Parmi les vitamines, les plus importantes sont la thiamine (vitamine B1) et la biotine (vitamine B7). Le soufre se trouve également dans d'autres composés organiques tels que l'acide lipoïque, la coenzyme A, le glutathion, le sulfate de chondroïtine, l'héparine, les œstrogènes ou le fibrinogène.

Les fonctions biologiques de base du soufre, qu'il soit sous sa propre forme ou qu'il fasse partie de molécules plus complexes, sont les suivantes :

• Il est un élément constitutif des acides aminés, des vitamines et d'autres composés organiques importants.
• Il participe à la structure et à la fonction des protéines (par l'intermédiaire des acides aminés, qui sont les éléments de base des protéines).
• Il influence la fonction des enzymes et les processus métaboliques.
• Elle favorise la force et la résistance des cheveux, des ongles, de la peau et du cartilage.
• Elle a des effets antioxydants.
• Elle a des effets antimicrobiens et antifongiques.
• Elle a un effet bénéfique sur le développement et le fonctionnement du cerveau et des nerfs.
• Il a un effet sur la fonction hormonale.
• En usage externe, il ralentit la formation et la multiplication des cellules de la peau (cet effet est utilisé dans le traitement de diverses maladies de la peau).

Les principales sources de soufre pour l'organisme

La principale source de soufre pour l'homme est l'alimentation, qui absorbe le soufre sous la forme de composés plus complexes (principalement des acides aminés et des vitamines) ou sous des formes plus simples (sulfites ou sulfates).

De nombreux composés soufrés sont toxiques pour l'homme (par exemple le sulfure d'hydrogène), non seulement lorsqu'ils sont absorbés par voie orale, mais aussi lorsqu'ils sont inhalés.

Il n'existe donc qu'un nombre limité de composés soufrés qui sont sûrs et nécessaires à l'organisme humain.

La plus grande partie du soufre alimentaire provient de deux acides aminés, la méthionine et la cystéine, que l'on trouve dans les protéines d'origine végétale et animale.

La méthionine est un acide aminé essentiel que l'organisme ne peut pas fabriquer lui-même, c'est pourquoi nous dépendons de son apport alimentaire.

Il n'en va pas de même pour la cystéine, qui n'est pas un acide aminé essentiel, car elle est formée dans l'organisme lors du métabolisme de la méthionine.

Le besoin physiologique en cystéine est satisfait non seulement par l'apport alimentaire de cystéine, mais aussi par un apport accru de méthionine, qui est ensuite métabolisée en cystéine.

Les besoins quotidiens en soufre de l'homme sont adéquatement satisfaits si environ 13 mg/kg de ces acides aminés sont consommés dans l'alimentation.

D'un point de vue nutritionnel, la méthionine seule peut également fournir à l'organisme tout le soufre dont il a besoin.

Le soufre pénètre également dans l'organisme par le biais de ses composés inorganiques présents dans l'alimentation, à savoir les sulfates ou les sulfites, qui ne constituent toutefois qu'une source négligeable de soufre pour l'organisme.

Leur absorption dans le tractus gastro-intestinal est faible et ils sont donc rarement inclus dans l'apport quotidien requis en soufre.

Les aliments d'origine animale riches en soufre sont les protéines animales, les œufs, les produits laitiers, la viande, le poisson et les fruits de mer.

Parmi les aliments d'origine végétale, les plus importants sont les légumes (oignons, ail, poireaux, ciboulette, chou, chou frisé, chou-fleur, brocoli, cresson, moutarde, raifort, radis), les fruits (framboises), les noix et le germe de blé.

Le soufre se trouve également dans les eaux minérales ou en petites quantités dans l'eau du robinet.

Dans certains aliments protéinés, le soufre peut avoir une odeur caractéristique qui ressemble à celle d'un œuf pourri.

Il n'existe pas de recommandations définies concernant le soufre et son apport quotidien optimal. L'apport de quantités suffisantes d'acides aminés contenant du soufre garantit des quantités suffisantes et nécessaires de soufre pour le bon fonctionnement de l'organisme.

Dans l'industrie alimentaire, on constate également l'ajout délibéré de soufre aux aliments au cours de leur transformation.

Il s'agit de l'ajout de sulfites, qui agissent comme des conservateurs, des antioxydants ou des agents de blanchiment dans les aliments.

En général, les sulfites sont ajoutés à des aliments tels que

• les fruits et légumes crus, transformés, congelés, séchés ou en conserve, sous forme de jus, de confitures, de marmelades ou de pâtes à tartiner
• Confiseries, sirops et édulcorants
• Céréales et produits céréaliers, noix
• Produits à base de viande
• Poissons et fruits de mer
• Herbes et épices
• Bière, vin, alcool et boissons aromatisées

Liste tabulaire des additifs alimentaires autorisés

Les sulfites sont également présents dans de nombreux médicaments ou compléments alimentaires.

Le soufre - de l'absorption à l'excrétion

L'absorption

Comme nous l'avons déjà mentionné, la quasi-totalité du soufre pénètre dans l'organisme par l'intermédiaire de deux acides aminés : la méthionine et la cystéine.

Dans le cas de la méthionine, le principal site d'absorption est l'intestin grêle, où la méthionine est absorbée par des transporteurs spécifiques.

La méthionine est l'un des acides aminés dont le taux d'absorption dans le tube digestif est le plus élevé.

La proportion de méthionine absorbée est relativement élevée, mais environ 20 à 30 % de la quantité est métabolisée directement pendant l'absorption pour former des sulfates.

La cystéine est absorbée dans l'environnement de l'intestin grêle et également via des transporteurs spécifiques dépendant de l'énergie.

L'absorption des composés inorganiques du soufre dans le tractus gastro-intestinal, c'est-à-dire les sulfates ou les sulfites absorbés dans l'alimentation ou formés par le métabolisme des acides aminés, est faible.

La plupart des sulfates, jusqu'à 1 gramme, sont absorbés dans l'intestin grêle et le gros intestin, par l'intermédiaire du transporteur sodium-sulfate.

Distribution

Les sulfates sont au quatrième rang des anions les plus abondants dans le sang humain.

Leur concentration dans l'urine est d'environ 300 µmol/l. L'apport alimentaire de sulfates ou d'acides aminés soufrés augmente leur concentration parfois d'un facteur deux.

La concentration habituelle de sulfites dans le sang est de 5 µmol/l, mais elle peut se situer dans l'intervalle de référence de 0 à 10 µmol/l.

Les analyses de sang standard ne permettent pas de déterminer le niveau de soufre ou de ses composés.

Le soufre est transporté du sang vers les tissus et les cellules de l'organisme par plusieurs types de vecteurs.

Les sulfates ou les acides aminés contenant du soufre sont également capables de traverser le placenta dans les deux sens, ce qui est essentiel pour maintenir un apport adéquat de soufre au fœtus et pour éviter les excès nocifs.

Le soufre traverse également la barrière hémato-encéphalique sous forme de cystine, qui est ensuite dégradée en sulfate dans l'environnement cérébral.

Métabolisme et stockage du soufre

Comme le soufre est généralement ingéré dans l'alimentation sous forme de molécules plus complexes, il est métabolisé ou décomposé en molécules plus simples dans l'organisme.

En général, le soufre est métabolisé en oxydant le soufre sous forme de sulfures S2- (sous cette forme, il est présent dans des composés organiques plus complexes) en sulfites SO32-, puis en sulfates SO42-.

Les sulfates peuvent être stockés dans les tissus liés à l'ascorbate, formant ainsi des réserves de soufre. Cependant, ces réserves de soufre sont très petites. Par la suite, le soufre est libéré de sa liaison à l'ascorbate par des enzymes en fonction des besoins de l'organisme.

Le métabolisme de la méthionine s'effectue par une série de processus contrôlés par des enzymes et aboutit à la formation de sulfate.

Cependant, en plus du sulfate, l'homocystéine, le cystathion, la cystine, la taurine et la cystéine sont formés au cours de son métabolisme. Ce sont les produits du métabolisme de la méthionine.

La cystéine n'étant pas un acide aminé essentiel, la source de la cystéine n'est pas seulement l'alimentation, mais peut également être formée dans l'organisme par la méthionine.

Les molécules de cystéine et de méthionine elles-mêmes ne sont pas stockées dans l'organisme. Leur destin est d'être oxydées en sulfates inorganiques ou liées au glutathion (un tripeptide composé de trois acides aminés qui possède de fortes propriétés antioxydantes).

Excrétion

Le soufre et ses composés sont principalement éliminés de l'organisme par l'urine.

Chaque jour, l'homme excrète au total environ 1,3 g de soufre dans l'urine. Si l'apport alimentaire en soufre est plus important, la proportion de soufre excrété augmente.

Le soufre est excrété dans l'urine sous forme d'esters organiques (environ 15 %), le reste de la perte de volume se faisant sous forme de sulfates.

Le taux d'excrétion du soufre par les poumons est également influencé par le niveau de vitamine D dans l'organisme.

Les autres voies d'excrétion du soufre, par exemple les fèces, sont négligeables (< 0,5 mmol/jour).

Quelles sont les conséquences d'un écart par rapport aux niveaux physiologiques de soufre ?

Comme pour d'autres minéraux ou oligo-éléments, il est important de maintenir le soufre à des niveaux bénéfiques et sûrs pour l'organisme.

Les conséquences pathologiques d'une carence en soufre dans le seul corps humain n'ont pas été définies et sont donc inconnues.

Certaines sources ont fait état de troubles cérébraux et de lésions du tissu conjonctif chez des patients présentant un défaut dans des transporteurs de soufre spécifiques.

Des niveaux excessivement élevés de soufre dans l'organisme peuvent entraîner une perte de minéraux dans les os et augmenter ainsi le risque d'ostéoporose.

L'exposition à des doses élevées de soufre peut déclencher des crises d'asthme et des réactions allergiques cutanées telles que l'urticaire.

Le soufre contient également de nombreux composés toxiques pour l'homme, comme le dioxyde de soufre.

L'exposition de l'organisme à ces composés, par exemple sous la forme de pollution atmosphérique, provoque une inflammation des voies respiratoires supérieures, un rétrécissement des voies respiratoires et des maladies pulmonaires.

La principale source de soufre est l'apport alimentaire sous la forme d'acides aminés soufrés tels que la méthionine et la cystéine.

Par conséquent, les symptômes de leur carence ou de leur excès peuvent être partiellement attribués au soufre.

La cause principale d'une carence en méthionine et en cystéine dans l'organisme est un apport alimentaire en protéines très faible. À moins qu'il n'y ait un problème associé à l'absorption ou au métabolisme de ces deux acides aminés, la carence peut être corrigée en augmentant leur apport.

Toutefois, on connaît également des défauts congénitaux dans l'absorption ou le métabolisme de ces acides aminés, de sorte que leurs niveaux excessifs ou insuffisants dans l'organisme ne dépendent pas directement de l'apport alimentaire.

Les défauts congénitaux d'absorption comprennent, par exemple, diverses malabsorptions.

Les troubles du métabolisme comprennent des perturbations de la fonction de diverses enzymes impliquées dans le métabolisme de la méthionine et de la cystéine, ce qui conduit finalement à l'accumulation ou à l'absence de leurs métabolites dans l'organisme.

En général, ces troubles se manifestent principalement par :

• une altération des fonctions mentales
• un retard de développement de l'individu
• des crises d'épilepsie
• des troubles du mouvement
• des troubles sanguins tels que des déficiences en globules rouges et en plaquettes
• accumulation excessive de certains métabolites dans l'urine
• formation de calculs rénaux et urinaires

L'homocystinurie est un trouble important lié à l'altération du métabolisme des acides aminés soufrés.

Elle résulte d'une fonction déficiente de l'enzyme cystathionine synthase, qui facilite la conversion de l'homocystéine en soufre.

L'homocystéine s'accumule donc en grandes quantités dans le sang et provoque des problèmes de santé. Elle est également excrétée en grandes quantités dans l'urine.

L'homocystéine étant un précurseur de la formation de cystéine, sa production est réduite dans cette maladie.

L'homocystinurie provoque des lésions oculaires (myopie, opacification et déplacement du cristallin), des lésions osseuses (ostéoporose, scoliose, fractures) ou des troubles du système nerveux (retard de développement, déficience intellectuelle, troubles psychologiques).

L'homocystéine est également un facteur important de maladies cardiovasculaires, notamment de thrombose veineuse profonde, d'embolie pulmonaire ou d'accident vasculaire cérébral.

Certaines études ont également établi un lien entre la méthionine et le développement de certains cancers, car la croissance de certaines cellules cancéreuses dépend de cet acide aminé.