IX. 10. Lactosérum
Le sous-produit de la fabrication du fromage – protéines de lactosérum à absorption rapide (beta-lactoglobuline, α-lactalbumine), substrat classique du sportif et base des « boissons au petit-lait » traditionnelles.
Qu'apporte cet aliment ? Le lactosérum est le sous-produit liquide de la fabrication du fromage – le liquide jaune verdâtre qui reste après la coagulation de la caséine. Composition : protéines de lactosérum (β-lactoglobuline ≈ 50–55%, α-lactalbumine ≈ 20%, immunoglobulines, lactoferrine, GMP – les proportions exactes dépendent de l'origine du lait et du procédé), lactose (≈ 4–5 g/100 ml), calcium, vitamines B. La protéine de lactosérum est la protéine alimentaire à absorption la plus rapide (1–2 heures) – choix classique des sportifs après l'entraînement. Le GMP (glycomacropeptide, l'extrémité N de la kappa-caséine) est prébiotique – il favorise Bifidobacterium. Le « lactosérum doux » (sous-produit des fromages coagulés à la présure) et le « lactosérum acide » (sous-produit des fromages à coagulation acide/lactique) diffèrent par leur composition.
Quelle quantité ? Lactosérum liquide frais : 100–300 ml/jour. Supplément de protéines de lactosérum : 20–30 g par entraînement ou par repas.
Quand l'éviter ? Allergie aux protéines du lait de vache (strictement) ; galactosémie (absolue) ; intolérance sévère au lactose (choisissez un lactosérum sans lactose ou un isolat de protéines de lactosérum, dont la teneur est < 0.1% de lactose) ; maladie rénale sévère (richesse en protéines) ; espacement d'au moins 2 heures avec les suppléments de fer ; nourrisson de moins de 6 mois ; supplément à forte dose en cas d'hypercalcémie préexistante.
Le lactosérum est le plus ancien « aliment sous-produit » de l'humanité – partout où l'on fabrique du fromage (dans les cultures pastorales laitières depuis environ 5000 av. J.-C.), il apparaît. Hippocrate (400 av. J.-C.) le prescrivait comme « serum lactis » contre les troubles digestifs, les problèmes hépatiques et pour la cicatrisation. À la Renaissance classique et à l'époque baroque (XVIe–XVIIIe siècle), les « bains de petit-lait » et les « cures de petit-lait » étaient populaires dans les stations thermales européennes – Karlsbad (aujourd'hui Karlovy Vary), Marienbad, Vichy. Dans les fermes paysannes hongroises, le lactosérum servait de boisson et d'aliment pour les animaux ; le « lait caillé » et le « petit-lait aigre » étaient des rafraîchissements d'été traditionnels.
La révolution moderne des « protéines de lactosérum » a commencé au milieu du XXe siècle, lorsque l'industrie laitière – qui jusque-là produisait le lactosérum comme principal sous-produit – s'est mise à le concentrer et à le réduire en poudre. « WPC » (concentré de protéines de lactosérum, 70–80% de protéines), « WPI » (isolat, > 90%), « WPH » (hydrolysat, absorption plus rapide) sont des catégories industrielles. La recherche clinique (Tang 2009, Phillips 2011 J Sports Sci 29(Suppl 1):S29–S38) rapporte que la protéine de lactosérum provoque une élévation rapide des acides aminés et de la synthèse protéique musculaire – complément destiné aux sportifs. [1768] Le « lactosérum liquide » traditionnel connaît une renaissance dans le mouvement de la fromagerie artisanale.
Contexte scientifique
Chimie du lactosérum : le lactosérum est le liquide qui subsiste après la coagulation de la caséine du lait (en gros : lait ≈ 80% de caséine + 20% de protéines de lactosérum). [1773] Composition :
- β-lactoglobuline (~ 50–55%) – la protéine de lactosérum la plus abondante ; riche en BCAA (leucine, isoleucine, valine) – elle amorce la synthèse protéique musculaire. Fort potentiel allergénique.
- α-lactalbumine (~ 20%) – riche en tryptophane + cystéine ; effet potentiel sur l'humeur comme précurseur de la sérotonine ; haute valeur biologique.
- Immunoglobulines – le lactosérum de lait de vache ordinaire ne contient que ~1–3% d'Ig ; le colostrum (le lait des 1 à 3 premiers jours après le vêlage) en contient 10–15% – le discours sur la « richesse en Ig » vaut pour le colostrum, pas pour le lactosérum ordinaire.
- Lactoferrine (1–2%) – antimicrobienne, fixatrice de fer, anti-inflammatoire. [1774]
- Glycomacropeptide (GMP) – issu de l'hydrolyse de la kappa-caséine par la présure ; prébiotique (favorise Bifidobacterium), exempt de phénylalanine (compatible avec la PCU).
Lactosérum doux et lactosérum acide :
- Lactosérum doux : sous-produit des fromages coagulés à la présure (cheddar, mozzarella, parmesan). pH 6.0–6.5. Contient du GMP.
- Lactosérum acide : sous-produit des fromages à coagulation acide (cottage cheese, ricotta, yaourt grec). pH 4.0–4.6. NE contient PAS de GMP (pas de présure).
Études cliniques :
- Synthèse protéique musculaire : Tang (2009) rapporte que 20 g de protéines de lactosérum après l'entraînement élèvent la synthèse protéique musculaire (MPS) de 100% – une réponse plus rapide et plus ample qu'avec la caséine. [1767]
- Glycémie : la revue de Mignone et coll. (2015 World J Diabetes 6(14):1274–1284) rapporte que 15–20 g de protéines de lactosérum pris avant le repas réduisent la glycémie et l'insulinémie postprandiales – par ralentissement de la vidange gastrique et médiation incrétine (GLP-1, GIP). [1769]
- Immunomodulation : Marshall (2004) rapporte que la teneur en lactoferrine + immunoglobulines a un léger effet immunomodulateur – prévention des infections. [1770]
Effet sur le microbiome : le GMP et l'α-lactalbumine sont prébiotiques – ils élèvent Bifidobacterium et Lactobacillus. [1693] Wallace (2018 J Food Sci) rapporte que l'association protéines de lactosérum + bactéries lactiques vivantes (comme dans le lactosérum liquide traditionnel) est synbiotique.
Teneur en lactose : lactosérum liquide ≈ 4–5 g de lactose/100 ml – il n'est pas sans lactose. WPC : 4–8% de lactose ; WPI : < 1% ; WPH : < 0.5%.
- + « Smoothie » après l'entraînement : 20–30 g de protéines de lactosérum + banane + ½ avocat + lait/boisson végétale + graines de lin.
- + Lactosérum liquide en pâtisserie (pain au levain au lactosérum, crêpes) : arômes plus profonds + apport nutritionnel.
- + Boissons (« whey shake ») : le petit-déjeuner suisse classique « Molke-Kur ».
- + Bouillon d'os avec du lactosérum : bouillon + lactosérum → extraction des minéraux osseux.
- + Substitution alimentaire végétale : protéines de lactosérum (sans lactose) + protéines végétales (pois, riz) complémentaires.
- + Avec des céréales germées : association synbiotique.
- Apport protéique supplémentaire à forte dose (plus de 2 g/kg/jour) : charge rénale.
- Lévothyroxine (T4) : chélation par le calcium – espacez d'au moins 4 heures.
- Suppléments de fer : espacement d'au moins 2 heures.
- Lactosérum acide à forte dose + estomac vide : le pH acide peut provoquer une irritation gastrique.
- Supplément de protéines de lactosérum avec sucre ajouté : dégrade le profil métabolique.
- Lactosérum en calories vides (sucré, aromatisé) : l'avantage clinique est perdu.
- Allergie aux protéines du lait de vache : éviction stricte (la β-lactoglobuline est l'un des principaux allergènes du lait de vache).
- Galactosémie : absolue.
- Intolérance sévère au lactose : évitez le lactosérum liquide et le WPC ; le WPI (< 1% de lactose) ou le WPH (< 0.5%) sont tolérables.
- Maladie rénale sévère (MRC 3–5) : évitez les apports élevés en protéines + phosphore.
- Hypercalcémie chronique : à éviter.
- Lithiase rénale active (calcium-oxalate) : surveillez les apports élevés en calcium.
- Insuffisance hépatique sévère : évitez les apports protéiques élevés.
- Nourrisson de moins de 6 mois : à éviter (alimentation du nourrisson).
- PCU (phénylcétonurie) : les principales protéines de lactosérum contiennent de la phénylalanine – à éviter ; l'isolat de GMP (exempt de phénylalanine) est acceptable.
- Immunodépression sévère : évitez le lactosérum liquide contenant des bactéries lactiques vivantes.
- Lactosérum doux + hyperuricémie/goutte : modération (en raison de la teneur en purines).
« La protéine de lactosérum est parfaitement sûre et sans effets indésirables. » En partie un mythe. À des doses trop élevées (> 2 g/kg/jour), elle peut provoquer des troubles digestifs, des diarrhées et une perturbation de l'équilibre calcique. Elle est spécifiquement contre-indiquée chez les patients insuffisants rénaux.
« La protéine de lactosérum est comme un stéroïde – un superaliment anabolisant. » Exagéré. La protéine de lactosérum est un substrat rapide d'acides aminés + élève la leucine → activation de la synthèse protéique musculaire. Ce n'est PAS un stéroïde hormonal. L'effet clinique est réel mais limité – faible en dehors d'un contexte d'exercice + d'alimentation adaptée.
« Le lactosérum acide et le lactosérum doux, c'est pareil. » Un mythe. Le lactosérum doux (coagulation à la présure) contient du GMP et a une concentration protéique plus élevée ; le lactosérum acide (coagulation acide) a une teneur en calcium plus élevée et pas de GMP. La « protéine de lactosérum » classique est produite à partir de lactosérum doux.
« Le lactosérum liquide et le supplément WPC, c'est pareil. » Un mythe. Le lactosérum liquide est dilué (≈ 0.5–1 g de protéines/100 ml), tandis que le WPC est une poudre (70–80% de protéines) ; le WPI (> 90%) est bien plus concentré. Le lactosérum liquide comme boisson = la « Molke-Kur » classique ; le supplément = protéine du sportif.
« Les alternatives véganes aux protéines de lactosérum (pois, riz) sont équivalentes. » En partie un mythe. Les protéines végétales ont des profils d'acides aminés différents : la protéine de pois est plus pauvre en méthionine, celle de riz en lysine. La teneur en leucine (activateur critique de la MPS) est également plus faible. Réponse musculaire clinique : lactosérum ≥ soja > pois > riz (schéma de Phillips 2016).
« L'"isolat" est meilleur que le "concentré". » En partie un mythe. Le WPI (> 90% de protéines, < 1% de lactose) est plus pur, mais le WPC (70–80% de protéines, 4–8% de lactose) contient davantage de composants bioactifs (immunoglobulines, lactoferrine, GMP), partiellement extraits dans le WPI. Objectif santé : WPC > WPI ; objectif pureté : WPI > WPC.
« Le colostrum (premier lactosérum) est un superaliment. » En partie vrai. Le colostrum (le lait des 1 à 3 premiers jours de la vache après le vêlage) a une teneur élevée en immunoglobulines – IgG, IgA. Des études cliniques sur de petites populations ont montré des effets immunomodulateurs. MAIS : l'affirmation selon laquelle « les IgG sont absorbées » est exagérée (l'intestin adulte les digère en grande partie).
« La protéine de lactosérum est idéale pour un régime amaigrissant. » En partie vrai. La richesse en protéines + l'effet de satiété + une modeste réduction de l'insuline peuvent aider dans un régime amaigrissant. Phillips (2016) rapporte que 20–30 g de lactosérum par repas + entraînement en résistance + déficit calorique = préservation musculaire optimale + réduction de la masse grasse.
Portion quotidienne : lactosérum liquide 100–300 ml ; supplément de protéines de lactosérum 20–30 g.
Schéma de préparation – lactosérum liquide maison :
- Un sous-produit de la fabrication maison de fromage (voir IX.7 quark, IX.8 cottage cheese). Lactosérum recueilli sur étamine.
Préparations classiques :
Petit-déjeuner « Molke-Kur » (classique suisse) : 250 ml de lactosérum frais + citron + miel + noix de muscade.
Smoothie après l'entraînement : 25 g de protéines de lactosérum + 1 banane + 1 c. à soupe de beurre de cacahuète + 1 tasse de boisson végétale + glace.
Pain au levain au lactosérum : 100 ml de lactosérum frais à la place de l'eau dans la pâte au levain → goût plus profond, meilleur apport nutritionnel.
Bouillon d'os au lactosérum : bouillon d'os + ¼ de tasse de vinaigre ou de lactosérum → meilleure extraction du calcium et du collagène.
Crêpes au lactosérum : 250 ml de lactosérum frais + 1 œuf + 100 g de farine + 1 c. à soupe d'huile d'olive → crêpes.
Velouté de légumes au lactosérum : soupe de légumes + lactosérum dans la base → plus de protéines + bactéries lactiques vivantes.
Conservation : lactosérum liquide frais au réfrigérateur 3–5 jours ; congelé 3 mois. Poudre de protéines de lactosérum au frais et au sec, 1 à 2 ans.
À ne pas faire : ne le faites pas bouillir longtemps à feu vif (dénaturation des protéines). Ne choisissez pas de lactosérum sucré et aromatisé.
Références
[1693] Sanlier N et al. Health benefits of fermented foods. Crit Rev Food Sci Nutr. Link
Par le passé, les effets bénéfiques des aliments fermentés sur la santé étaient inconnus, et la fermentation était donc principalement utilisée pour conserver les aliments, allonger leur durée de conservation et améliorer leur saveur. Les aliments fermentés sont devenus une part importante de l'alimentation dans de nombreuses cultures, et au fil du temps la fermentation a été associée à de nombreux bénéfices pour la santé. De ce fait, le procédé de fermentation et les produits fermentés qui en résultent ont récemment suscité un intérêt scientifique. En outre, les micro-organismes contribuant au processus de fermentation ont récemment été associés à de nombreux bénéfices santé, si bien que ces micro-organismes sont devenus un autre centre d'attention. Les bactéries lactiques (LAB) comptent parmi les micro-organismes les plus étudiés. Au cours de la fermentation, ces bactéries synthétisent des vitamines et des minéraux, produisent des peptides biologiquement actifs grâce à des enzymes telles que la protéinase et la peptidase, et éliminent certains composés non nutritifs.
[1767] Tang JE et al. Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men. J Appl Physiol. Link
Cette étude a été conçue pour comparer la réponse aiguë de la synthèse des protéines musculaires mixtes (MPS) à des protéines rapidement digérées (hydrolysat de lactosérum et soja) et lentement digérées (caséine micellaire), au repos comme après un exercice en résistance. Trois groupes d'hommes jeunes en bonne santé (n = 6 par groupe) ont réalisé une séance d'exercice en résistance unilatéral de la jambe suivie de la consommation d'une boisson contenant une teneur équivalente en acides aminés essentiels (10 g) sous forme d'hydrolysat de lactosérum, de caséine micellaire ou d'isolat de protéine de soja. La MPS mixte a été déterminée par perfusion constante amorcée de l-[ring-(13)C(6)]phénylalanine. L'ingestion de protéine de lactosérum a entraîné une augmentation plus importante des concentrations sanguines d'acides aminés essentiels, d'acides aminés à chaîne ramifiée et de leucine que la caséine ou le soja (P < 0,05). La MPS mixte au repos (déterminée dans la jambe non exercée) était plus élevée avec l'ingestion des protéines les plus rapides (lactosérum = 0,091 +/- 0,015, soja = 0,078 +/- 0,014, caséine = 0,047 +/- 0,008 %/h) ; la MPS après consommation de lactosérum était environ 93 % supérieure à celle de la caséine (P < 0,01) et environ 18 % supérieure à celle du soja (P = 0,067). Un résultat similaire a été observé après l'exercice (lactosérum > soja > caséine) ; la MPS suivant la consommation de lactosérum était environ 122 % supérieure à celle de la caséine (P < 0,01) et 31 % supérieure à celle du soja (P < 0,05).
[1768] Phillips SM, Van Loon LJC. Dietary protein for athletes: from requirements to optimum adaptation. J Sports Sci. Link
Les avis sur le rôle des protéines dans la promotion de la performance sportive divergent selon la part d'activité aérobie par rapport à l'activité en résistance pratiquée par l'athlète. Les athlètes cherchant à gagner de la masse et de la force musculaires consomment probablement des quantités de protéines alimentaires plus élevées que leurs homologues entraînés en endurance. La principale conviction sous-tendant la consommation de grandes quantités de protéines alimentaires chez les athlètes entraînés en résistance est qu'elles sont nécessaires pour générer davantage de protéines musculaires. Les athlètes peuvent avoir besoin de protéines pour plus que la seule réduction du risque de carence, inhérente aux recommandations alimentaires, mais aussi pour favoriser un niveau de fonctionnement élevé et, éventuellement, l'adaptation au stimulus de l'exercice. Il apparaît toutefois qu'il existe de bonnes raisons de recommander aux athlètes des apports protéiques supérieurs à l'AJR. Notre avis consensuel est que la leucine, et possiblement les autres acides aminés à chaîne ramifiée, occupent une place prépondérante dans la stimulation de la synthèse des protéines musculaires ; et que des apports protéiques de l'ordre de 1,3–1,8 g · kg(-1) · jour(-1) consommés en 3–4 repas isoazotés maximiseront la synthèse des protéines musculaires.
[1769] Mignone LE, Wu T, Horowitz M, Rayner CK. Whey protein: the "whey" forward for treatment of type 2 diabetes?. World J Diabetes. 2015. Link
Une approche nutritionnelle coût-efficace pour améliorer la glycémie postprandiale est attrayante compte tenu du fardeau croissant du diabète dans le monde. La protéine de lactosérum, sous-produit de la fabrication du fromage, peut être utilisée pour moduler la fonction intestinale afin de ralentir la vidange gastrique et de stimuler la sécrétion des hormones incrétines, atténuant ainsi les excursions glycémiques postprandiales. Le fonctionnement du tractus gastro-intestinal joue un rôle central dans l'homéostasie glucidique, en particulier durant la période postprandiale, et cette revue discute des mécanismes par lesquels la protéine de lactosérum ralentit la vidange gastrique et stimule la libération des peptides intestinaux, y compris les incrétines. La protéine de lactosérum est également une source riche en acides aminés, lesquels peuvent stimuler directement les cellules bêta à sécréter de l'insuline, ce qui contribue à la réduction de la glycémie postprandiale. L'appétit est diminué par la consommation de lactosérum, en raison de ses effets sur l'axe intestin-cerveau et sur l'hypothalamus. Ces propriétés de la protéine de lactosérum suggèrent son potentiel dans la prise en charge du diabète de type 2.
[1770] Marshall K. Therapeutic applications of whey protein. Altern Med Rev. Link
Le lactosérum, complexe protéique dérivé du lait, est présenté comme un aliment fonctionnel doté de nombreux bénéfices pour la santé. Les composants biologiques du lactosérum, notamment la lactoferrine, la bêta-lactoglobuline, l'alpha-lactalbumine, le glycomacropeptide et les immunoglobulines, présentent diverses propriétés immunostimulantes. En outre, le lactosérum a la capacité d'agir comme agent antioxydant, antihypertenseur, antitumoral, hypolipidémiant, antiviral, antibactérien et chélateur. Le principal mécanisme par lequel le lactosérum exercerait ses effets est la conversion intracellulaire de l'acide aminé cystéine en glutathion, un puissant antioxydant intracellulaire. Plusieurs essais cliniques ont été menés avec succès en utilisant le lactosérum dans le traitement du cancer, du VIH, de l'hépatite B, des maladies cardiovasculaires, de l'ostéoporose, ainsi que comme agent antimicrobien. La protéine de lactosérum a également montré un bénéfice dans le domaine de la performance et de l'amélioration de l'exercice.
[1773] Smithers GW. Whey and whey proteins — from "gutter-to-gold.". Int Dairy J. 2008. Link
Revue de Smithers (Int Dairy J 2008) sur la valorisation du lactosérum et des protéines de lactosérum (le parcours « gutter-to-gold » du titre). Autrefois considéré comme un déchet, le lactosérum est devenu une matière première précieuse à la suite de la réglementation environnementale et des progrès de la science ; les protéines de lactosérum (par ex. bêta-lactoglobuline, alpha-lactalbumine, lactoferrine) possèdent d'importantes propriétés nutritionnelles et fonctionnelles et ont de nombreuses applications dans l'industrie alimentaire et dans la promotion de la santé.
[1774] Madureira AR et al. Bovine whey proteins — overview on their main biological properties. Food Res Int. Link
Revue de Madureira et al. (Food Res Int 2007) sur les principales propriétés biologiques des protéines de lactosérum bovin. Les principales protéines du lactosérum (bêta-lactoglobuline, alpha-lactalbumine, sérumalbumine, immunoglobulines, lactoferrine, lactoperoxydase) présentent divers effets favorables à la santé, notamment une action antimicrobienne et antivirale, la stimulation du système immunitaire, une activité anticarcinogène et d'autres caractéristiques métaboliques.