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====== élément chimique essentiel ====== ===== Définition ===== ==== Biologie-nutrition ==== Élément chimique nutritif nécessaire au développement des organismes, devant être absorbé, puis intégré en tant qu'élément structural. **e. m**. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:absorber|absorber]], [[glossaire:entrees:e:element_chimique|élément chimique]]. ===== Informations complémentaires ===== Pour qu'un élément soit considéré comme essentiel, outre le fait qu'il doit être non remplaçable par un autre élément chimique, il doit être, globalement, indispensable au développement de l'organisme, c'est-à-dire, indispensable à : * la constitution de l'organisme, à l'échelle cellulaire, tissulaire, ou des organes. Ils jouent, par exemple, un rôle essentiel dans diverses structures de soutien, comme le calcium dans les parois cellulaires végétales, ou dans la constitution des os ; * une fonction particulière : c'est ainsi que le calcium a un rôle essentiel dans la contraction musculaire, et que des concentrations optimales en sodium et potassium sont indispensables au bon fonctionnement des transports transmembranaires. Certains minéraux entrent dans la composition des enzymes et des hormones. La carence en un élément essentiel provoque des anomalies structurelles et fonctionnelles (physiologiques). La notion d'éléments essentiels est utilisée aussi bien en physiologie animale, qu'en physiologie végétale. Toutefois, que les végétaux (nous parlons ici des plantes supérieures) soient en général autotrophes, et que les animaux soient hétérotrophes, introduit une différence quant à la nature des nutriments. Pour les animaux et l'homme, la notion d'éléments chimiques essentiels est englobée dans celle de nutriments (organiques et inorganiques) essentiels et dans celles, encore plus large, d'aliments. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:aliment|aliment]], [[glossaire:entrees:a:autotrophe|autotrophe]], [[glossaire:entrees:c:carence|carence]], [[glossaire:entrees:c:cellule|cellule]], [[glossaire:entrees:e:enzyme|enzyme]], [[glossaire:entrees:h:heterotrophe|hétérotrophe]], [[glossaire:entrees:h:hormone|hormone]], [[glossaire:entrees:n:nutriment|nutriment]], [[glossaire:entrees:o:organe|organe]], [[glossaire:entrees:o:organisme|organisme]], [[glossaire:entrees:p:paroi_cellulaire|paroi cellulaire]], [[glossaire:entrees:p:plante_superieure|plante supérieure]], [[glossaire:entrees:t:tissu|tissu]]. ==== Concentration des éléments chimiques dans les tissus ==== L'analyse chimique des tissus montre que certains éléments chimiques sont en quantités importantes et d'autres plutôt à l'état de traces. Les apports nutritionnels doivent être en rapport avec ces quantités, les premiers sont appelés macroéléments et les seconds, microéléments ou, plutôt, oligoéléments, ou encore éléments traces essentiels. D'autres éléments, encore plus rares (en dessous de 0,1 mg/kg), mais jouant un rôle essentiel dans le métabolisme, sont parfois appelés éléments ultra-traces dans la littérature scientifique anglophone. C'est le cas, par exemple : du bore, du silicium, du nickel, du vanadium, et du cobalt. Chez certains animaux, on trouve d'autres éléments ultra-trace essentiels : le brome, le cadmium, le fluor, le plomb, le lithium et l'étain. Les éléments traces essentiels peuvent devenir toxiques au delà d’un certain seuil. **Voir :** [[glossaire:entrees:e:element-trace|élément-trace]], [[glossaire:entrees:m:macroelement|macroélément]], [[glossaire:entrees:m:metabolisme|métabolisme]], [[glossaire:entrees:o:oligoelement|oligoélément]], [[glossaire:entrees:t:toxique|toxique]]. ==== Les végétaux ==== === Macroéléments === Le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote constituent les éléments principaux de la matière organique végétale et représentent plus de 90 % de la matière sèche végétale. En quantités relativement importantes, mais plus faibles, il faut ajouter le calcium, le potassium et le magnésium, le phosphore, et le soufre. Ces éléments nécessaires en grande quantité dans les apports nutritionnels, sont appelés, macroéléments. **Voir :** [[glossaire:entrees:m:matiere_organique|matière organique]]. === Microéléments ou oligoéléments === On trouve huit éléments essentiels, nécessaires en quantités moindres : le chlore, le fer, le manganèse, le bore, le zinc, le cuivre, le nickel et le molybdène. Ces éléments interviennent comme cofacteurs de réactions enzymatiques, en particulier les réactions d'oxydo-réduction de : la photosynthèse, la réduction des nitrates dans la plante, etc.). Les concentrations données dans les tableaux ci-dessous ne sont que des ordres de grandeur, en effet, les espèces ont des exigences différentes et, au sein même d'une espèce, les besoins varient en fonction des variétés et même, des individus, si leur homogénéité génétique n'est pas élevée. L'absorption des oligoéléments dépend de leur disponibilité dans le milieu. Cette disponibilité est fonction, en particulier, des interrelations des éléments minéraux entre eux. Les quantités nécessaires à la croissance des plantes étant très faibles, les seuils de toxicité sont très proches des seuils de carence et l'agriculteur doit raisonner ses apports en oligo-éléments. **Voir :** [[glossaire:entrees:n:nitrate|nitrate]], [[glossaire:entrees:o:oxydo-reduction|oxydo-réduction]], [[glossaire:entrees:p:photosynthese|photosynthèse]], [[glossaire:entrees:r:reduction|réduction]]. === Carence en minéraux === Les symptômes d'une carence en un élément dépendent, en particulier, de son rôle fonctionnel ou structurel. Par exemple, le magnésium est un constituant de la molécule de chlorophylle et son absence dans les apports nutritionnels provoque la chlorose, qui est une décoloration plus ou moins prononcée des feuilles, due à un manque de chlorophylle. Le rôle peut être indirecte. C'est le cas du fer qui est nécessaire à la biosynthèse de l'un des précurseurs de la chlorophylle. Sa carence provoque donc également la chlorose. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:biosynthese|biosynthèse]], [[glossaire:entrees:c:chlorophylle|chlorophylle]]. === Concentration des éléments dans les tissus végétaux === La concentration des éléments chimiques dans un tissu sec s'exprime en milligramme par kilogramme ou aussi, ce qui revient au même en partie pour million (ppm). Quand les concentrations sont de l'ordre du ppm, on parle de traces, et quand elles sont encore inférieures, d'ultra-traces. **Voir :** [[glossaire:entrees:p:ppm|ppm]]. **Tableau :** Éléments essentiels aux plantes vasculaires et ordre de grandeur des concentrations dans leurs tissus. ^**Élément** ^**Symbole chimique** ^**Forme disponible pour la plante** ^**Concentration**\\ \\ **dans un tissu sec**\\ \\ **mg/kg (ou ppm)** ^**Pourcentage de la matière sèche** ^ |**Oligoéléments**\\ \\ > Nickel\\ \\ > Molybdène\\ \\ > Cuivre\\ \\ > Zinc\\ \\ > Bore\\ \\ > Manganèse\\ \\ > Fer\\ \\ > Chlore\\ \\ **Macroéléments**\\ \\ > Soufre\\ \\ > Phosphore\\ \\ > Magnésium\\ \\ > Calcium\\ \\ > Potassium\\ \\ > Azote\\ \\ > Hydrogène\\ \\ > Oxygène\\ \\ > Carbone|> Ni\\ \\ > Mo\\ \\ > Cu\\ \\ > Zn\\ \\ > B\\ \\ > Mn\\ \\ > Fe\\ \\ > Cl\\ \\ > S\\ \\ > P\\ \\ > Mg\\ \\ > Ca\\ \\ > K\\ \\ > N\\ \\ > H\\ \\ > O\\ \\ > C|> Ni²⁺\\ \\ > MoO₄^2-\\ \\ > Cu⁺, Cu²⁺\\ \\ > Zn²⁺\\ \\ > H₃BO₃\\ \\ > Mn²⁺\\ \\ > Fe³⁺, Fe²⁺\\ \\ > Cl^-\\ \\ > SO₄^2-\\ \\ > H₂PO₄^-, HPO₄^2-\\ \\ > Mg²⁺\\ \\ > Ca²⁺\\ \\ > K⁺\\ \\ > NO₃^-, NH₄⁺\\ \\ > H₂O\\ \\ > O₂, H₂O, CO₂\\ \\ > CO₂|> inférieure à 0,1\\ \\ > 0,1\\ \\ > 6\\ \\ > 20\\ \\ > 20\\ \\ > 50\\ \\ > 100\\ \\ > 100\\ \\ > 1 000\\ \\ > 2 000\\ \\ > 2 000\\ \\ > 5 000\\ \\ > 10 000\\ \\ > 15 000\\ \\ > 60 000\\ \\ > 450 000\\ \\ > 450 000|> traces\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > «\\ \\ > 0,1\\ \\ > 0,2\\ \\ > 0,2\\ \\ > 0,5\\ \\ > 1\\ \\ > 1,5\\ \\ > 6\\ \\ > 45\\ \\ > 45| ==== L'homme et les animaux ==== Un certain nombre de différences existent avec le monde végétal. === Macroéléments === Outre le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote qui participe à de très nombreuses molécules, les autres minéraux abondants dans le corps humains sont : le calcium, le phosphore, le potassium, le sodium, et le magnésium. === Oligoéléments === Un certain nombre d'oligoéléments essentiels correspondent à des risques démontrés de carence chez l'homme : iode, fer, cuivre, zinc, sélénium, chrome, molybdène et fluor. **Tableau :** Ordre de grandeur des concentrations en macroéléments et microéléments dans les tissus animaux. ^**Élément** ^**Symbole chimique** ^**Concentration dans un tissu sec**\\ \\ **mg/kg (ou ppm)** ^ |**Oligoéléments**\\ \\ > Cobalt\\ \\ > Chrome\\ \\ > Nickel\\ \\ > Molybdène\\ \\ > Iode\\ \\ > Manganèse\\ \\ > Sélénium\\ \\ > Cuivre\\ \\ > Brome\\ \\ > Zinc\\ \\ > Fluor\\ \\ > Fer\\ \\ **Macroéléments**\\ \\ > Magnésium\\ \\ > Sodium\\ \\ > Chlore\\ \\ > Soufre\\ \\ > Potassium\\ \\ > Phosphore\\ \\ > Calcium\\ \\ > Azote\\ \\ > Hydrogène\\ \\ > Carbone\\ \\ > Oxygène|> Co\\ \\ > Cr\\ \\ > Ni\\ \\ > Mo\\ \\ > I\\ \\ > Mn\\ \\ > Se\\ \\ > Cu\\ \\ > Br\\ \\ > Zn\\ \\ > F\\ \\ > Fe\\ \\ > Mg\\ \\ > Na\\ \\ > Cl\\ \\ > S\\ \\ > K\\ \\ > P\\ \\ > Ca\\ \\ > N\\ \\ > H\\ \\ > C\\ \\ > O|> 0,02\\ \\ > 0,02\\ \\ > 0,1\\ \\ > 0,1\\ \\ > 0,2\\ \\ > 0,2\\ \\ > 0,2\\ \\ > 1\\ \\ > 29\\ \\ > 33\\ \\ > 37\\ \\ > 60\\ \\ > 270\\ \\ > 800\\ \\ 800\\ \\ > 1 600\\ \\ > 2 300\\ \\ > 9 500\\ \\ > 19 000\\ \\ > 31 000\\ \\ > 98 600\\ \\ > 211 500\\ \\ > 624 300|