La , également appelée cobalamine, est une vitamine hydrosoluble essentielle au fonctionnement normal du cerveau (elle participe à la synthèse des neurotransmetteurs), du système nerveux (elle est indispensable au maintien de l'intégrité du système nerveux et tout particulièrement de la gaine de myéline qui protège les nerfs et optimise leur fonctionnement) et à la formation du sang. C'est l'une des huit vitamines B. Elle est normalement impliquée comme cofacteur dans le métabolisme de chacune des cellules du corps humain, plus particulièrement dans la synthèse de l'ADN et sa régulation ainsi que dans la synthèse des acides gras et dans la production d'énergie.
Elle existe sous plusieurs formes appartenant à la famille des cobalamines : cyanocobalamine, hydroxocobalamine, méthylcobalamine et adénosylcobalamine, les deux premières étant ses formes stables. Les cobalamines ont une structure chimique proche de l’hème mais l’atome central de fer y est remplacé par un atome de cobalt, d’où leur nom.
Un déficit en entraîne une forme d'anémie dont l'une des caractéristiques est la présence de globules rouges fortement augmentés en taille (macrocytose). Relativement rare, cette carence peut notamment résulter d'apports insuffisants chez des personnes suivant un régime végétalien non complémenté, ou ayant des problèmes d'absorption. La complémentation est également recommandée par le ministère de la Santé français. aux personnes suivant un régime végétarien ou flexitarien, ainsi qu'aux personnes à partir de 50 ans..
La synthèse totale de cette biomolécule complexe, réalisée en 1972 par Robert Burns Woodward, Albert Eschenmoser et leur équipe, demanda plusieurs années.
Histoire Les recherches sur cette vitamine sont issues de la description au début du d'une anémie mortelle, l'anémie pernicieuse, par différents auteurs dont Thomas Addison ou Anton Biermer..
Vers 1920, Frieda Robscheit Robbins, George Whipple, George Minot et William Murphy (prix Nobel de médecine en 1934) démontrent que des extraits de foie sous forme de compléments alimentaires peuvent corriger certaines anémies. William Bosworth Castle montre qu'il existe un facteur intrinsèque indispensable et inexistant chez les malades souffrant d'anémie pernicieuse, et un facteur extrinsèque venant de l'alimentation (foie, viandes).
Grâce aux travaux de , ce facteur extrinsèque (la ) est isolé sous une forme cristalline. en 1948 par l'équipe de Karl August Folkers du laboratoire Merck à partir de la bactérie Streptomyces griseus., puis par Lester Smith du laboratoire Glaxo la même année. Sa configuration tridimensionnelle fut identifiée par Dorothy Hodgkin (prix Nobel de chimie en 1964).
Cette reste néanmoins mal comprise ; il faut attendre 2007 pour que des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de la en expliquent le processus complet de synthèse par des micro-organismes..
Physiologie Biosynthèse Ni les plantes ni les animaux, et plus généralement aucun eucaryote, ne peuvent produire de vitamine B.. Seules quelques bactéries et archées ont les enzymes nécessaires à sa biosynthèse. Chez des eucaryotes du phytoplancton, quelques gènes intervenant dans cette biosynthèse ont été détectés, mais cela ne suffit pas pour prouver qu'ils la synthétisent.
Les espèces des genres suivants sont connues pour synthétiser de la vitamine B : Acetobacterium, Aerobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Halomonas, lactobacilles, Micromonospora, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Protaminobacter, Proteus, Pseudomonas, Rhizobium, Salmonella, Serratia, Streptomyces, streptocoques et Xanthomonas.
L'ensemble des animaux dépend donc d'autres organismes, tels que les bactéries. La chaîne alimentaire transmet ce nutriment des herbivores aux carnivores de sorte que l'ensemble des produits d'origine animale en contient, mais pas les végétaux. L'absorption intestinale de la vitamine B a lieu uniquement au niveau de la portion terminale de l'iléon..
Obtention Fermentation prégastrique Chez les ruminants, tels que la vache, la lenteur de la digestion des fibres permet à des populations bactériennes de se développer pendant plusieurs heures, grâce à une fermentation prégastrique. La rumination consiste à faire remonter le contenu de la première poche (rumen) puis à l'ingérer de nouveau. Les aliments remontent et passent donc de poche en poche avant d'atteindre le troisième feuillet (processus pouvant durer de 20 à 48 heures).
Au cours de ce processus, la est produite par les micro-organismes (bactéries, archées) qui se multiplient dans le rumen. Cette synthèse nécessite la présence d'une quantité suffisante de cobalt.. Lorsque les aliments atteignent la partie terminale du grêle, la d'origine bactérienne peut enfin être absorbée.
Dans le cadre de l'agriculture intensive, les vaches laitières ont un risque de carence en vitamines B, dont la vitamine B..
Coprophagie Chez d'autres herbivores, comme le lapin, le lièvre et le chinchilla, ou encore le castor, la multiplication bactérienne a surtout lieu vers la fin des intestins, ce qui ne permet pas à ces animaux d'avoir le temps d'absorber assez de . Pour obtenir leur , ces mammifères consomment leurs cæcotrophes ou crottes molles, imprégnées de mucus et riches en bactéries, évacuées la nuit, pour être réingéréesSherwood 2016, op. cit., p. 704. ; ils sont dits cæcotrophes.
Beaucoup d'herbivores sont coprophages quand ils sont très jeunes, tels les poulains, les jeunes éléphants, pandas, koalas, hippopotames... puis abandonnent la coprophagie à l'âge adulte, une fois leur microbiote intestinal établi.
Carnivores et primates non humains Les carnivores, eux, obtiennent leur B à partir de la chair des herbivores.
En dépit d'un régime frugivore ou végétal prédominant, les primates consomment naturellement des insectes et leurs larves. Le ouistiti et le saïmiri sont particulièrement friands d'insectes. La valeur nutritionnelle des insectes ne diffère guère des autres sources de viande.. La vitamine B est bien représentée par exemple chez le grillon domestique Acheta domesticus (5,4 μg par 100 g forme adulte et 8,7 μg pour 100 g nymphes). Toutefois, de nombreuses espèces d'insectes ont aussi de très faibles taux de B, et d'autres travaux sont nécessaires pour identifier les insectes comestibles riches en vitamines B..
Le babouin, le gibbon chassent et mangent de petits animaux. L'alimentation des chimpanzés est constituée d'une petite portion de produits d'origine animale (insectes, œufs d'oiseaux, miel, et à l'occasion des petits mammifères).
Une minorité de primates, comme les colobes (singe foliophage, mangeur de feuilles) ont un estomac à plusieurs poches. Ce système proche de celui des ruminants leur permet de digérer la cellulose et de profiter de la production bactérienne de , mais les humains ne le possèdent pas...
Chez les humains Chez les humains, la provient presque exclusivement des aliments d'origine animale, de compléments alimentaires ou d'aliments enrichis en . Ces compléments et aliments enrichis sont la seule source significative de pour les végétaliens. et les végétariens. Il existe de petites quantités de vitamine B dans certaines algues, mais leur contribution à l'apport alimentaire de cette vitamine est considérée insuffisante par le corps médical (voir la sous-section Teneurs alimentaires en B).
Il n'a jamais été démontré que la flore intestinale humaine produisait de la vitamine B absorbable par l’appareil digestif, même en pratiquant une alimentation crue et strictement végétale.... Au contraire, le système digestif a plutôt tendance à dégrader la vitamine B ingérée.. Une carence peut donc survenir à la suite d'une alimentation végétale non complémentée, ainsi que de certaines pathologies réduisant la capacité d'absorption telles que des maladies de l'estomac, du pancréas, des intestins, du foie ou autres..
Métabolisme Absorption digestive La alimentaire est absorbée par un processus en plusieurs étapes. Dans le milieu acide de l'estomac, elle est séparée du substrat alimentaire d'origine animale par les pepsines gastriques. Elle se lie alors à des protéines R salivaires dont elle se libère dans le duodénum sous l'effet des protéases pancréatiques. Elle peut alors s'associer au facteur intrinsèque, une glycoprotéine de liaison sécrétée par les cellules pariétales de l'estomac. Le complexe de et de facteur intrinsèque parcourt tout l'intestin grêle avant d'être absorbé sous cette forme dans l'iléon grâce au récepteur cubam. L'assimilation de la est compromise lorsque l'un des mécanismes ci-dessus fait défaut, par exemple lorsque l'estomac n'est plus assez acide (une partie de la population à partir de 50 ans), ou qu'il ne produit pas de facteur intrinsèque (anémie pernicieuse), et probablement pour certaines personnes traitées par IPP (inhibiteur de la pompe à protons).
Absorbée sous forme de cobalamine, la B passe dans la circulation sanguine. Environ 20 % (de 5 à 25 %) de la forme circulante est fixée à une protéine, la transcobalamine II ou holotranscobalamine (TC-II ou holo-TC-II) ; c'est la forme biodisponible rapidement utilisable.. Le reste est lié à l'haptocorrine (transcobalamine I) dont le rôle serait inconnu ou une forme de stockage..
Réserves L'organisme humain stocke cette vitamine dans le foie, le pancréas, le cœur et le cerveau. Une partie de la vitamine B des réserves est plus ou moins bien recyclée selon la capacité de réabsorption des individus..
Les réserves totales de vitamine B des adultes ont été estimées de , par analyses microbiologiques de tissus humains post-mortem.. La durée théorique de ces réserves a été calculée sur la moyenne des pertes quotidiennes par excrétion biliaire, elles-mêmes estimées entre 0,1 et 0,2 % des réserves totales (en tenant compte d'une réabsorption entéro-hépatique elle-même estimée à 50 %), à partir de très rares données obtenues par expériences après cholécystectomie..
Les besoins en vitamine B étant modestes (de ), une vraie carence n'apparait qu'après plusieurs années de déficit (5 à 6 ans par exemple) chez les personnes ayant suivi précédemment un régime alimentaire occidental standard..
Fonctions biochimiques La fraction biodisponible (transcobalamine II ou holo-TC-II) est transformée dans les cellules des tissus périphériques en deux formes coenzymatiques actives : la méthylcobalamine et l'adénosylcobalamine (synonyme de cobamamide), d'où l'existence de plusieurs rôles métaboliques majeurs.
Méthylcobalamine
La méthylcobalamine est le coenzyme de la méthionine synthase pour la méthylation de l'homocystéine en méthionine. Le groupement méthyl est apporté par le 5-méthyl-tétrahydrofolate (5-CH3-THF) ce qui permet la régénération du tétrahydrofolate (THF), indispensable à la synthèse du thymidilate. Donc, de façon indirecte, la méthylcobalamine joue aussi un rôle dans la synthèse de la thymidine (substance importante pour le métabolisme des nucléotides).
Une carence en méthylcobalamine a pour conséquences une accumulation de l'homocystéine, et un piégeage du 5-CH3-THF devenu indisponible pour se régénérer en THF. Il se forme ainsi une « trappe métabolique » qui se manifeste par un blocage des mitoses cellulaires des lignées à renouvellement rapide (cellules sanguines et des muqueuses digestives).
Il existe donc une interaction métabolique essentielle entre le métabolisme des cobalamines et celui des folates.
Adénosylcobalamine vignette|Représentation schématique simplifiée de la voie métabolique du propionate. La méthylmalonyl-CoA mutase a besoin de la coenzyme adénosylcobalamine pour transformer le L-méthylmalonyl-CoA en succinyl-CoA. Dans le cas contraire, l'acide méthylmalonique s'accumule, ce qui peut notamment être un marqueur de carence en vitamine B12.