Résumé
Objectif : L'objectif de cette
revue est d'analyser de manière critique les preuves scientifiques du rôle de
l'indice glycémique dans les maladies chroniques occidentales et de discuter de
l'utilité de l'indice glycémique dans la prévention et la gestion de ces états
pathologiques.
Contexte : L'indice glycémique
classe les aliments en fonction de leur réponse glycémique postprandiale.
L'hyperinsulinémie et la résistance à l'insuline, ainsi que leurs déterminants
(par exemple, un apport énergétique élevé, l'obésité, le manque d'activité
physique) ont été impliqués dans l'étiologie du diabète, des maladies
coronariennes et du cancer. Récemment, parmi les facteurs alimentaires, les
glucides ont attiré beaucoup d'attention comme étant un coupable important, cependant,
différents types de glucides produisent des réponses glycémiques et
insulinémiques variables. Certaines études ont montré que les aliments à faible
indice glycémique, caractérisés par des glucides à absorption lente, ont des
effets bénéfiques sur le contrôle du glucose, l'hyperinsulinémie, la résistance
à l'insuline, les lipides sanguins et la satiété.
Méthode : Les études sur les
effets métaboliques à court et à long terme des régimes alimentaires avec
différents indices glycémiques seront présentées et discutées. L'examen se
concentrera principalement sur les données cliniques et épidémiologiques, et
abordera brièvement les études in vitro et animales liées aux mécanismes
possibles par lesquels l'indice glycémique peut influencer les maladies chroniques.
Introduction
Jusqu'à récemment, les glucides
étaient classés comme "simples" et "complexes" en fonction
de leur degré de polymérisation ; cependant, leurs effets sur la santé peuvent
être mieux décrits sur la base de leurs effets physiologiques (c'est-à-dire
leur capacité à élever la glycémie), qui dépendent à la fois du type de sucres
constitutifs (par exemple le glucose, le fructose, le galactose) et de la forme
physique du glucide (par exemple la taille des particules, le degré
d'hydratation). Cette classification est désignée sous le nom d'indice
glycémique (IG). L'IG est une évaluation quantitative des aliments basée sur la
réponse glycémique postprandiale (Jenkins et al, 1981, 1984), exprimée en
pourcentage de la réponse à une portion équivalente de glucides d'un aliment de
référence (pain blanc ou glucose ; Wolever et al, 1991). Les aliments
glucidiques consommés en quantités isoglucidiques produisent des réponses
glycémiques différentes (Jenkins et al, 1981) selon la nature de l'aliment et le
type et le degré de transformation de l'aliment. Le principe est que plus la
vitesse d'absorption des glucides est lente, plus l'augmentation de la glycémie
est faible et plus la valeur de l'IG est basse. La réduction de la vitesse
d'absorption des glucides par le biais d'un régime à faible IG présente
plusieurs avantages pour la santé. Tous ces facteurs peuvent jouer un rôle
important dans la prévention ou la gestion de plusieurs maladies chroniques
occidentales, notamment le diabète, les maladies coronariennes et
éventuellement certains cancers.
Les aliments à IG élevé se
caractérisent par une libération rapide des glucides et une glycémie plus
élevée, ce qui entraîne une plus grande demande en insuline. L'hyperinsulinémie
est une condition caractéristique de la résistance à l'insuline et pourrait
être considérée comme un moyen de faire face à une sensibilité réduite à
l'insuline qui a pour but de maintenir les niveaux de glucose circulant. Dans
le cadre de cette étude, les deux termes "résistance à l'insuline" et
"hyperinsulinémie" seront combinés car ils sont souvent observés de
manière concomitante.
Une similitude a été notée entre
les facteurs de risque liés au mode de vie pour la résistance à l'insuline (par
exemple, l'obésité, le manque d'activité physique, les apports élevés en
glucides raffinés) et les principales maladies chroniques occidentales,
suggérant l'hypothèse que l'hyperinsulinémie pourrait être l'un des facteurs
favorisant ces conditions (McKeown-Eyssen, 1994 ; Giovannucci, 1995). Les données
épidémiologiques suggèrent des associations directes entre l'IG (exprimé en
charge glycémique, une mesure de la qualité et de la quantité de l'apport total
en glucides et donc une mesure indirecte de la demande d'insuline alimentaire)
et le risque de diabète (Salmeron et al, 1997a,b) ainsi que de maladies
coronariennes (Liu et al, 2000) et d'obésité (Ludwig et al, 1999 ; tableau 1).
Des preuves émergent également d'un lien possible avec les cancers du côlon
(Franceschi et al, 2001) et du sein.
L'index glycémique et les
glucides à libération lente
La vitesse d'hydrolyse des
aliments dans le tractus gastro-intestinal et la vitesse de vidange gastrique
déterminent la vitesse d'absorption qui, à son tour, détermine l'ampleur et la
durée de l'augmentation du glucose après un repas. Les taux d'insuline
circulante sont déterminés directement par la stimulation des cellules β par
les produits de la digestion absorbés (c'est-à-dire le glucose et les acides
aminés) et indirectement par leur action sur les incrétines (par exemple le
peptide inhibiteur de l'intestin) libérées par les cellules intestinales. Les
stimuli neuraux et endocriniens jouent également un rôle. Le système est donc
sensible à la quantité de glucides et à leur vitesse d'absorption.
L'IG alimentaire donne une
indication de la vitesse de digestion des aliments glucidiques (Jenkins et al,
1981 ; Englyst et al, 1999). Il permet de classer les aliments en partant de
ceux qui provoquent les réponses glycémiques et insuliniques les plus élevées
(aliments à fort indice glycémique) jusqu'à ceux associés aux réponses
glycémiques et insuliniques les plus faibles (aliments à faible IG). L'aliment
de référence est le pain blanc dont l'IG est fixé à 100 (tableau 2). Les
aliments à faible IG peuvent donc être considérés comme un outil diététique
permettant de réduire le taux d'absorption du glucose et la production
d'insuline (tableau 3). Les implications de la prolongation du temps
d'absorption (tableau 4) peuvent être importantes dans l'étiologie des maladies
chroniques et seront discutées en relation avec les principales maladies
chroniques.
Les facteurs qui influencent la
vitesse d'absorption du glucose à partir des féculents et donc la valeur de
l'IG comprennent (1) la nature de l'aliment et (2) le type et le degré de
transformation de l'aliment (tableau 5). Le premier facteur comprend le rapport
entre l'amylose et l'amylopectine présents dans l'aliment brut (Behall et al,
1988) et le type de composants monosaccharides, la quantité et le type de
fibres alimentaires (Jenkins et al, 1978), la présence de grandes quantités de
graisses ou de protéines (Nuttall et al, 1984 ; Wolever et al, 1985 ; Collier
et al, 1986 ; Bornet et al, 1987), les antinutriments tels que l'acide
phytique, les lectines et les tanins (Yoon et al, 1983 ; Thompson et al, 1984 ;
Rea et al, 1985) et les interactions entre les nutriments et l'amidon dans les
aliments contenant des glucides, tels que les produits à base de blé (Jenkins
et al, 1987a). L'extrusion, le floconnage, le broyage, la mise en conserve, le
stockage et la cuisson des aliments contenant des glucides peuvent affecter la
taille des particules et l'intégrité des granules d'amidon (Jenkins et al,
1988a) et des parois cellulaires végétales (Ellis et al, 1991), rendant la
partie glucidique plus accessible aux enzymes digestives (Wolever, 1990 ;
Collins et al,
Les graisses et les protéines
peuvent modifier la réponse glycémique à un aliment glucidique en ralentissant
la vidange gastrique (Welch et al, 1987) et en augmentant la sécrétion
d'insuline. Cependant, il a été démontré que ni les graisses ni les protéines,
dans les quantités que l'on trouve dans la plupart des aliments (à l'exception
des cacahuètes et de la plupart des noix), ne modifient de manière
significative la réponse glycémique (Wolever et al, 1994). Des niveaux de
protéines de 30 g et des niveaux de graisses de 50 g pour 50 g de glucides
disponibles peuvent diminuer l'IG (Wolever et al, 1994).
Jusqu'à présent, plus de 500
aliments ont été testés pour évaluer leur IG, et les valeurs sont résumées dans
des tableaux d'IG (Foster-Powell & Brand Miller, 1995). Les aliments à
faible IG comprennent les légumes, les fruits, les légumineuses et les pains
complets comme le pumpernickel, tandis que les aliments à IG élevé comprennent
la plupart des produits céréaliers raffinés comme le pain blanc, les pommes de
terre et le riz (tableau 2). . Il a également été démontré que l'IG des repas
mixtes est en corrélation positive avec l'indice insulinémique (une mesure de
l'augmentation de l'insuline postprandiale ; Bornet et al, 1987). Cependant, le
débat sur l'utilité clinique du concept d'IG n'a pas été résolu. Certains
chercheurs ont critiqué l'utilité de l'IG dans les repas mixtes, suggérant que
l'IG de chaque composant d'un repas ne peut pas prédire la réponse glycémique à
ce repas (Coulston et al, 1987). Malgré les conclusions des auteurs, leur étude
a effectivement montré que les repas mixtes à base d'aliments à IG élevé et
faible produisent des effets glycémiques complètement différents (figure 1 de
Coulston et al, 1987). Les divergences entre les études peuvent s'expliquer en
partie par des différences méthodologiques, principalement la méthode de calcul
de la zone de réponse glycémique (par exemple zone totale au-dessus et au-dessous
de la ligne de base vs zone au-dessus de la ligne de base), la méthode de
prélèvement sanguin (sang artériel vs sang veineux) et la durée de l'étude
(c'est-à-dire le temps entre le repas et la dernière mesure glycémique ;
Wolever et al, 1991). En utilisant la même méthodologie, l'IG des repas mixtes
peut être prédit de manière cohérente en calculant la valeur moyenne de l'IG de
leurs composants pondérée par la teneur en glucides de chaque composant et par
le fait que la corrélation entre l'IG des repas mixtes et la valeur moyenne de
l'IG de leurs composants varie de 0,84 à 0,99
L'indice glycémique dans le
diabète
Relativement peu d'études
prospectives ont évalué l'association entre l'IG et le risque de diabète de
type 2 (Salmeron et al, 1997a,b). Salmeron et ses collègues se sont penchés sur
cette question et ont constaté que les régimes à IG élevé augmentaient le
risque de diabète de type 2 de 37% (quintiles supérieurs vs inférieurs) après
correction des facteurs de risque connus, dans une cohorte de plus de 42 000
hommes au cours d'un suivi de 6 ans (Salmeron et al, 1997a). Des résultats
similaires ont été observés dans la cohorte Nurses (n=65 173), où une
association positive entre le diabète de type 2 et la charge glycémique (CG) a
également été mise en évidence (le produit de l'IG alimentaire moyen et de
l'apport total en glucides et donc une mesure de la demande totale en insuline
; Salmeron et al, 1997b). L'IG et le GL n'étaient pas associés au diabète de
type 2 dans l'étude Iowa Women's Health Study (Meyer et al, 2000). Cette étude
comprenait toutefois une cohorte âgée, ce qui pourrait introduire un biais de
sélection.
Le lien entre les régimes à IG et
GL élevés et le diabète peut être lié aux pics de glucose et à la demande
accrue en insuline. L'hyperinsulinémie, à son tour, peut déréguler les
récepteurs d'insuline et donc réduire l'efficacité de l'insuline, ce qui
entraîne une résistance à l'insuline (Virkamaki et al, 1999). Cet état peut
agir dans un cercle vicieux en augmentant les concentrations de glucose dans le
sang et la sécrétion d'insuline, comme le montre la figure 1. La résistance à
l'insuline est un facteur de risque pour le diabète de type 2 (Reaven, 1993 ;
Nijpels, 1998). Il a également été démontré qu'un mauvais contrôle de la glycémie
entraîne une plus grande incidence de complications macrovasculaires et
microvasculaires à long terme chez les patients diabétiques de type 1 et 2 (The
Diabetes Control and Complications Trial Research Group, 1993 ; UK Prospective
Diabetes Study Group, 1998 ; Stratton et al, 2000). Chaque réduction de 1 % de
l'hémoglobine-A1c (HbA1c) moyenne a été associée à une réduction de 21 % du
risque de points finaux graves liés au diabète (par exemple, mortalité,
infarctus du myocarde, insuffisance cardiaque, accident vasculaire cérébral,
amputation, rétinopathie, extraction de la cataracte ; Stratton et al, 2000).
Les aliments à faible IG ont
tendance à retarder l'absorption du glucose, ce qui entraîne une réduction des
pics de concentration d'insuline et de la demande globale en insuline.
Plusieurs études ont révélé des améliorations du contrôle glycémique avec les
régimes à faible IG. Dans un groupe de 32 patients atteints de coronaropathie
et soumis à un régime à faible IG pendant 4 semaines, des améliorations
significatives de la sensibilité à l'insuline ont été signalées, comme le
suggèrent les besoins moindres en insuline nécessaires pour gérer une charge
standard de glucose et l'augmentation de l'absorption de glucose induite par
l'insuline dans les adipocytes (Frost et al, 1996). D'autres études ont montré
que les régimes à faible IG réduisaient les niveaux de glucose dans le sang et
la production urinaire de C-peptide, comme mesure de la sécrétion d'insuline,
également chez des sujets sains (Burke et al, 1982 ; Jenkins et al, 1987b). Les
régimes à faible IG ont également amélioré le contrôle glycémique chez les
patients diabétiques, comme l'indiquent les réductions des protéines
glycosylées (fructosamine sérique ou HbA1c) dans 10 des 14 études ayant mesuré ces
variables (tableau 6). Il convient de noter que les changements dans les
niveaux de HbA1c ont tendance à être observés après 3 mois d'intervention
diététique. Dans la plupart de ces études, les régimes étaient équilibrés en
termes d'apport en macronutriments et ont abouti en moyenne à une différence de
20 % de l'IG alimentaire. Une étude a permis d'obtenir une différence d'IG de
31 % entre le groupe test et le groupe témoin en modifiant la structure des
féculents en utilisant les mêmes aliments traités différemment (par exemple,
céréales ou graines entières ou moulues, haricots entiers ou moulus, riz étuvé
ou riz gluant), évitant ainsi de modifier les proportions de macronutriments,
micronutriments et substances phytochimiques. Dans cet essai, une diminution
des taux de glucose et d'insuline à jeun a été obtenue dans le groupe à faible
IG (différences entre les groupes et au sein d'un même groupe), ainsi qu'une
réduction significative des taux de fructosamine (différence au sein d'un même
groupe ; Jarvi et al, 1999). En général, les données transversales semblent
confirmer les résultats des essais cliniques (Wolever et al, 1999, Buyken et
al, 2001).
Une étude transversale portant
sur 272 patients diabétiques de type 1 a révélé une corrélation positive significative
entre le taux d'HbA1c et l'IG alimentaire, tel qu'évalué par un enregistrement
des aliments sur 3 jours (Wolever et al, 1999).
Les avantages pour la santé d'un
régime à faible IG sont également étayés par un certain nombre d'études sur la
fréquence des repas, qui a été utilisée comme modèle pour réduire le taux
d'absorption des glucides. Il a été démontré que l'augmentation de la fréquence
des repas dans les régimes isocaloriques chez les sujets diabétiques et non
diabétiques réduisait l'augmentation du glucose postprandial (Jenkins et al,
1992, Bertelsen et al, 1993 ; Jones et al, 1993), les niveaux d'insuline
quotidiens (Jenkins et al, 1992 ; Bertelsen et al, 1993 ; Jones et al, 1993) et
la production de peptide C urinaire sur 24 heures (Jenkins et al, 1989,1992).
L'augmentation de la fréquence des repas fait désormais partie des
recommandations données pour la gestion du diabète par l'American Diabetes
Association (1994). Bien que l'utilisation de l'IG ne soit pas universellement
acceptée, plusieurs organisations de santé à travers le monde recommandent
maintenant la consommation d'aliments à faible IG dans la gestion du diabète de
type 2 (European Asso
