Le fer remplit de nombreuses fonctions importantes dans le corps. Il est principalement impliqué dans le transfert de l’oxygène des poumons vers les tissus. Cependant, le fer joue également un rôle dans le métabolisme en tant que composant de certaines protéines et enzymes.

Le fer est toxique pour le corps à l’état libre. Il est associé à des protéines soit par liaison à un ligand, soit en étant incorporé dans un groupe porphyrine – une molécule en forme d’anneau. Un complexe de la forme ferreuse du fer et de la protoporphyrine IX est connu sous le nom d’hème. Le fer hémique se trouve dans les protéines liées au transport de l’oxygène, notamment l’hémoglobine et la myoglobine. Le fer non hémique peut être trouvé dans les protéines liées à la phosphorylation oxydative et dans les protéines de stockage du fer comme la transferrine et la ferritine.

Produits contenant du fer. Alimentation équilibrée. Droit d’auteur d’image : bitt24/Shutterstock

Hémoglobine et myoglobine

Environ 70 pour cent du fer dans le corps se trouve dans l’hémoglobine et la myoglobine. L’hémoglobine est la protéine des globules rouges responsable du transport de l’oxygène vers les tissus à partir des poumons. La myoglobine est une protéine présente dans les muscles et utilisée pour le stockage de l’oxygène.

L’hémoglobine est le système de transport de l’oxygène présent dans les globules rouges de tous les vertébrés et de certains invertébrés. Chez l’homme, l’hémoglobine est constituée de quatre sous-unités protéiques globulaires. Les quatre sous-unités forment une poche qui lie un groupe hémique.

L’oxygène se lie à l’atome de fer dans la molécule d’hémoglobine dans les poumons pour former l’oxyhémoglobine. Cela se produit dans les capillaires des alvéoles pulmonaires. Il est libéré à sa destination dans les cellules. L’hémoglobine ramène le CO2 vers les poumons pour être exhalé sous forme de déchets, mais le CO2 se lie à la partie protéique de la molécule d’hémoglobine, et non au fer lié dans le groupe hème.

Comme l’hémoglobine, la myoglobine lie le fer au sein d’un groupe hème. Cependant, structurellement, il est beaucoup plus simple, consistant en une seule chaîne polypeptidique de 154 acides aminés. On le trouve uniquement dans les myocytes cardiaques et le muscle squelettique oxydatif. La myoglobine est une protéine de stockage de l’oxygène. Chez les mammifères marins, il fournit un apport d’oxygène pendant de longues périodes lorsque l’animal plonge sous l’eau. À ces moments, la myoglobine libère de l’oxygène pour maintenir le métabolisme aérobie dans le muscle. Chez l’homme, il a été démontré que les niveaux de myoglobine augmentaient à haute altitude.

Enzymes fer-dépendantes

Un grand nombre d’enzymes ont besoin de fer comme cofacteur pour leurs fonctions. Parmi les plus importantes d’entre elles figurent les enzymes impliquées dans la phosphorylation oxydative, la voie métabolique qui convertit les nutriments en énergie. Les enzymes du cytochrome se lient au fer hémique et certains complexes protéiques dans le processus de phosphorylation oxydative ont des centres fer-soufre qui sont essentiels à leur fonction.

Ferritine et transferrine

Le fer alimentaire est stocké dans un complexe protéique appelé ferritine. La ferritine a 24 sous-unités qui forment une capsule autour des atomes de fer liés. Chaque complexe lie 2000 à 45000 atomes de fer. Une autre protéine, la transferrine, fabriquée dans le foie, transporte le fer dans le sang vers d’autres emplacements pour le stockage. Les principaux sites de stockage du fer dans le corps sont le foie, les muscles squelettiques et les cellules réticulo-endothéliales. Si la capacité de stockage de ces cellules est dépassée, du fer se dépose à proximité des complexes ferritine-fer dans les cellules. Ces dépôts sont appelés hémosidérine. Le fer contenu dans l’hémosidérine n’est pas disponible pour la cellule. Des dépôts d’hémosidérine peuvent être trouvés dans le corps à la suite d’une hémorragie.

L’utilisation globale du fer dans le corps est régulée par les ARNm de ferritine et de transferrine qui contiennent des éléments sensibles au fer (IRE). L’homéostasie du fer nécessite de l’acide ascorbique (vitamine C), qui stimule l’absorption du fer alimentaire et aide à l’absorption du fer lié à la transferrine dans le plasma. L’acide ascorbique stimule également la synthèse de ferritine, tout en inhibant la dégradation de la ferritine et le flux de fer hors de la cellule.

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