Au-delà des nutriments : pourquoi la structure des aliments compte autant que leur composition

Cet article est un décryptage de la review suivante :

Weaver, C. M., & Givens, D. I. (2025). Overview: the food matrix and its role in the diet. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 65(30), 6880–6897. https://doi.org/10.1080/10408398.2025.2453074

Pendant des décennies, la nutrition s'est concentrée sur les nutriments isolés : combien de protéines, de calcium ou de vitamines contient tel ou tel aliment ? Mais une nouvelle approche scientifique illustre le côté réductionniste de cette vision. Une étude publiée dans Critical Reviews in Food Science and Nutrition nous invite à regarder au-delà de la simple liste d'ingrédients pour comprendre ce qu'on appelle la "matrice alimentaire" - un concept qui pourrait bien changer notre façon de penser l'alimentation.

Qu'est-ce que la matrice alimentaire ?

Imaginez deux pommes contenant exactement les mêmes nutriments. L'une est croquée entière, l'autre est mixée en smoothie. Vont-elles avoir le même effet sur votre organisme ? La réponse est non, et c'est précisément ce que révèle le concept de matrice alimentaire.

La matrice alimentaire ne se limite pas à la composition nutritionnelle d'un aliment. Elle englobe la façon dont les nutriments sont organisés, compartimentés et structurés dans l'aliment, ainsi que toutes les transformations qu'il a subies. Comme l'expliquent les auteurs :

La matrice alimentaire n'est pas seulement la composition en nutriments, constituants bioactifs et autres composés présents, mais aussi la façon dont ils sont "emballés" et compartimentés.

Quand la forme physique change tout

L'exemple des fruits : entiers vs mixés

Une étude a comparé la réponse glycémique (l'élévation du taux de sucre dans le sang) après consommation de fruits entiers versus fruits mixés. Les résultats sont clairs : la concentration maximale de glucose dans le sang était significativement plus basse après avoir bu un smoothie de fruits mixés qu'après avoir mangé les mêmes fruits entiers.

Ce résultat contre-intuitif s'expliquerait par la libération de fibres alimentaires et de composés bioactifs provenant des graines de mûres broyées lors du mixage. En d'autres termes, le broyage a rendu accessibles des composés qui ralentissent l'absorption du glucose, composés qui restaient emprisonnés dans les graines des fruits entiers.

Mais attention : ce constat ne signifie pas que mixer est toujours préférable. Dans les années 1970, des chercheurs avaient observé qu'après avoir consommé des pommes sous trois formes différentes - entières, en purée ou en jus sans fibres - le pic de glucose sanguin était similaire, mais la réponse insulinique était beaucoup plus élevée avec le jus et la purée qu'avec la pomme entière. En d'autres termes, la destruction des fibres peut perturber l'homéostasie du glucose en provoquant une libération d'insuline inappropriée.

L'étude sur les fruits mixés n'a malheureusement pas pu mesurer l'insuline, ce qui aurait permis de vérifier si le même phénomène se produisait malgré la réponse glycémique plus faible.

Les caroténoïdes des carottes : une histoire de structure

Les carottes sont riches en caroténoïdes, ces précieux antioxydants. Mais pour que notre corps puisse les absorber, encore faut-il qu'ils soient libérés de la matrice végétale où ils sont emprisonnés.

Une étude a mesuré la libération de β-carotène selon différentes préparations :

Le message est clair : le broyage était plus efficace que la cuisson pour libérer les caroténoïdes. Mais la combinaison des deux, avec ajout de matière grasse, multiplie l'effet. La structure physique de l'aliment détermine directement ce que notre corps peut en extraire.

Le fromage n'est pas du beurre : quand la matrice modifie l'impact des graisses

L'un des exemples les plus frappants concerne les produits laitiers. Le fromage et le beurre contiennent tous deux des graisses saturées, souvent pointées du doigt pour leurs effets sur le cholestérol. Pourtant, leur impact sur notre organisme diffère considérablement.

La formation de "savons de calcium"

Dans le fromage, le calcium présent peut réagir avec les acides gras lors de la digestion pour former des "savons de calcium" - des composés insolubles qui sont éliminés dans les selles. Ce phénomène augmente l'excrétion des graisses et modère la réponse des lipides sanguins.

Une étude en laboratoire a montré que les matrices solides comme le fromage produisent beaucoup plus de savons de calcium que les matrices liquides (lait) ou semi-solides (yaourt). Les chercheurs suggèrent que cela pourrait résulter de la forte concentration de calcium dans les particules de fromage, en proximité directe avec les gouttelettes lipidiques.

Cette observation a été confirmée chez l'humain : une étude sur 6 semaines comparant du cheddar non fondu, fondu et "déconstruit" (beurre + caséine + carbonate de calcium) a révélé que le fromage fondu augmentait le cholestérol total et les triglycérides, contrairement au fromage non fondu. La structure de la matrice compte vraiment.

Des effets différents selon les sources de graisses saturées

Plus largement, les études épidémiologiques montrent que les graisses saturées provenant des produits laitiers n'ont pas le même impact que celles de la viande rouge ou transformée sur le risque cardiovasculaire. Une méta-analyse de 123 études prospectives a conclu que la consommation de produits laitiers n'était pas associée au risque de maladies cardiaques, tandis que la viande transformée l'était significativement.

Ces différences pourraient s'expliquer par les matrices alimentaires distinctes et leurs interactions avec d'autres composants : composés pro-inflammatoires et fer héminique dans la viande transformée, calcium et peptides bioactifs dans les produits laitiers.

Les protéines : au-delà de la quantité, la qualité et la structure

Matrice et digestibilité

La qualité d'une protéine ne dépend pas uniquement de sa composition en acides aminés essentiels. La façon dont elle est structurée dans l'aliment influence sa digestibilité.

Une expérience l'a démontré avec le pain : des volontaires ont consommé du pain blanc, du pain blanc sans gluten, et du pain blanc sans gluten auquel on avait simplement rajouté du gluten. La réponse glycémique était modérée uniquement avec le pain contenant naturellement du gluten, pas avec celui où le gluten avait été ajouté après coup. La protéine de gluten, enchâssée dans la matrice de l'amidon, limite l'expansion des granules d'amidon pendant la cuisson, ce qui normalement augmente leur digestibilité.

L'impact de la transformation : l'exemple du lait

Même une transformation légère modifie la matrice. Le lait traité à ultra-haute température (UHT, 140°C pendant 5 secondes) présente une digestibilité et une utilisation des protéines accrues par rapport au lait pasteurisé traditionnellement ou microfiltré. Les pertes par désamination post-prandiale étaient de 25,9% pour le lait UHT, contre 18,5% et 18,6% pour les deux autres.

Lorsque les micelles de caséine se désagrègent partiellement avec la chaleur, les protéines du lactosérum comme la β-lactoglobuline peuvent être hydrolysées plus rapidement par les enzymes pancréatiques. Selon les individus - obèses, diabétiques, athlètes ou personnes âgées - ce taux de libération modifié peut être bénéfique ou non.

Synthèse protéique musculaire : la matrice fait la différence

Le vieillissement s'accompagne d'une perte progressive de masse musculaire pouvant conduire à la sarcopénie. Les protéines alimentaires, particulièrement celles riches en leucine, stimulent la synthèse protéique musculaire. Mais là encore, la matrice compte.

Une étude a comparé du lait écrémé et du bœuf haché, tous deux apportant 30g de protéines et des quantités similaires de leucine. Le lait a provoqué une augmentation plus rapide de la leucine plasmatique dans les 30 premières minutes, conduisant à un taux de synthèse protéique myofibrillaire significativement plus élevé pendant les 2 premières heures. À l'inverse, le bœuf a produit un pic de leucine plus tardif mais plus élevé. La matrice du lait libérait la leucine plus rapidement que celle du bœuf.

Plus surprenant encore : une autre étude a montré que le lait entier stimulait la synthèse protéique musculaire 312% plus efficacement que le lait écrémé contenant la même quantité de protéines. La présence de lipides dans la matrice modifie donc l'impact des protéines.

Les micronutriments : accessibilité et biodisponibilité

Le calcium : pas seulement une question de quantité

Tous les calciums ne se valent pas. Le calcium du lait bénéficie d'une biodisponibilité élevée grâce aux micelles de caséine - des structures complexes représentant "une matrice dans la matrice". Ces micelles transportent environ deux tiers du calcium total du lait sous forme de phosphate de calcium nanométrique, à des concentrations dépassant largement la solubilité normale du phosphate de calcium.

La transformation du lait en yaourt ou fromage n'affecte pas la biodisponibilité du calcium, comme l'ont démontré des études utilisant des isotopes stables de calcium pour tracer l'absorption.

Les vitamines liposolubles : l'importance du contexte

La biodisponibilité des vitamines liposolubles (A, D, E, K) et des caroténoïdes dépend fortement de la présence de lipides dans le repas. Une étude a montré que consommer des caroténoïdes provenant d'une salade avec de l'huile ou des œufs améliorait considérablement leur absorption.

Plus intéressant encore : le β-carotène des légumes verts feuillus (où il est emprisonné dans les chloroplastes) présente une biodisponibilité beaucoup plus faible que celui des fruits (où il est dans les chromoplastes). Dans les carottes, où il existe sous forme cristallisée, il est bien moins absorbé que dans la papaye, où il se trouve dans des gouttelettes lipidiques.

Les ratios d'équivalence activité rétinol (RAE) pour le β-carotène ont été fixés à 12:1, mais cette valeur peut varier considérablement selon la matrice alimentaire.

Le cas controversé des "laits" végétaux

Une matrice radicalement différente

Les boissons végétales (amande, soja, avoine, coco, riz) sont souvent choisies comme alternatives au lait de vache. Mais contrairement à ce dernier, considéré comme minimalement transformé, ces produits sont hautement transformés et leur matrice finale ne ressemble en rien à l'aliment source.

Prenons l'exemple du lait d'amande : 240g de cette boisson contiennent l'équivalent de seulement 8g d'amandes. Mais la transformation a radicalement modifié le profil nutritionnel. Le lait d'amande contient 379mg de calcium (ajouté artificiellement) contre 20mg dans les amandes, mais seulement 1,58g de protéines contre 1,71g. Le magnésium chute de 20,6mg à 20mg, et le sodium explose à 142mg contre moins d'1mg dans les amandes brutes.

Une variabilité problématique

Une analyse de six marques de différentes boissons végétales a révélé une variabilité nutritionnelle considérable, sans standardisation. La concentration en calcium variait de 0 à 1253 mg/kg, comparé à une moyenne stable de 1049 mg/kg pour le lait de vache. À l'exception du lait de soja, les boissons végétales contenaient moins de potassium et de protéines que le lait.

Plus préoccupant : une étude sur le calcium bioaccessible (la fraction qui peut être absorbée) a montré qu'aucune des boissons végétales testées ne fournissait autant de calcium bioaccessible qu'un verre de lait écrémé. Cette différence s'explique probablement par l'absence de micelles de caséine, qui transportent naturellement 66% du calcium du lait sous une forme hautement biodisponible.

Des cas graves de carences nutritionnelles ont été rapportés chez des nourrissons allergiques aux protéines de lait et nourris quasi-exclusivement avec des boissons végétales en remplacement du lait infantile.

Les polyphénols de l'olive : quand les co-aliments interfèrent

L'huile d'olive extra-vierge est réputée pour ses composés phénoliques antioxydants, notamment l'hydroxytyrosol et le tyrosol. Mais leur biodisponibilité dépend fortement des aliments consommés simultanément.

Des chercheurs ont étudié la co-digestion d'extrait de pulpe d'olive avec 19 aliments différents. Résultats : les aliments riches en protéines réduisaient particulièrement la biodisponibilité relative des polyphénols, les protéines laitières étant les plus problématiques. Les flocons de soja, les céréales complètes, le pain complet et les pommes réduisaient significativement l'accessibilité de l'hydroxytyrosol.

Une autre étude chez 20 volontaires a confirmé que seule l'huile d'olive extra-vierge permettait des concentrations plasmatiques d'hydroxytyrosol supérieures au contrôle. Les huiles de lin et de pépins de raisin enrichies en hydroxytyrosol, ainsi que la margarine et le jus d'ananas enrichis, ne produisaient pas le même effet. La matrice de l'huile d'olive naturelle reste optimale pour délivrer ces composés bioactifs.

Aliments ultra-transformés : au-delà du débat simpliste

Le terme "aliments ultra-transformés" (UPF) fait l'objet de controverses. Le système de classification NOVA, le plus utilisé, définit les UPF comme des aliments contenant "des substances jamais ou rarement utilisées en cuisine, ou des classes d'additifs dont la fonction est de rendre le produit final plus appétissant ou attrayant".

Le problème de la classification

Cette définition pose plusieurs problèmes. D'abord, elle n'a pas de base scientifique claire et même les experts en nutrition attribuent des classifications variables au même aliment. Ensuite, elle confond le degré de transformation (process) avec la formulation (recette), alors que c'est cette dernière qui détermine principalement la qualité nutritionnelle.

Plus révélateur encore : des chercheurs ont démontré qu'il était possible d'atteindre un score de qualité alimentaire (HEI) de 86 en utilisant exclusivement des UPF, contre un score moyen américain de 59. La seule catégorie qu'ils ne pouvaient pas remplir était celle des céréales complètes, car la plupart des pains et céréales sont classés comme UPF par le système NOVA.

Transformation : risques et bénéfices

La transformation alimentaire n'est ni bonne ni mauvaise en soi. Elle peut améliorer la biodisponibilité de certains nutriments (comme le lycopène des tomates transformées, dont la biodisponibilité augmente avec la transformation) ou la dégrader (comme la lysine dans les céréales chauffées, qui peut diminuer de trois fois selon le traitement).

La transformation est essentielle pour maintenir une offre alimentaire sûre, abordable et nutritive. Ce qui importe, c'est la formulation finale - la recette - plus que le degré de transformation en lui-même.

Que retenir pour votre assiette ?

Cette recherche sur la matrice alimentaire nous enseigne plusieurs leçons pratiques :

1. Privilégiez les aliments complets. La structure intacte d'un aliment (fruit entier vs jus, amande vs lait d'amande) influence profondément son impact métabolique.

2. Variez les modes de préparation. La cuisson, le broyage et l'association avec d'autres aliments (notamment les lipides pour les vitamines liposolubles) modulent la biodisponibilité des nutriments.

3. Pensez en termes de repas, pas de nutriments isolés. Les interactions entre aliments consommés simultanément peuvent être tout aussi importantes que leur composition individuelle.

4. Méfiez-vous des substituts ultra-transformés. Remplacer un aliment traditionnel par un substitut hautement transformé, même enrichi, ne garantit pas une équivalence nutritionnelle.

5. Restez nuancé sur les aliments transformés. Tous ne se valent pas : un yaourt ou du pain complet peuvent être techniquement "transformés" mais conserver leur valeur nutritionnelle.

Conclusion : repenser la nutrition

Comme le soulignent les auteurs

Traduire la recherche sur la matrice alimentaire au consommateur à travers des recommandations portant sur des aliments entiers et des modèles alimentaires est prudent à ce stade

La science de la nutrition évolue d'une approche réductionniste centrée sur les nutriments isolés vers une compréhension plus globale où la structure, l'organisation et les interactions comptent autant que la composition. Cette recherche sur la matrice alimentaire comble progressivement le fossé entre ce que nous savions intuitivement - que les aliments entiers ont des propriétés qui dépassent la somme de leurs constituants - et notre compréhension scientifique des mécanismes sous-jacents.

Les recommandations nutritionnelles actuelles restent valables, mais ces travaux suggèrent que les futures directives alimentaires devront intégrer non seulement ce que nous mangeons, mais aussi comment les aliments sont structurés et transformés.