Fer

Définition/Introduction

Le fer (symbole chimique Fe, numéro atomique 26) est le quatrième élément le plus abondant de la croûte terrestre, oligo-élément essentiel pour tous les organismes vivants. Le rôle biologique de ce métal de transition réside dans sa capacité à changer d’état d’oxydation (Fe²⁺ ↔ Fe³⁺), ce qui le rend indispensable à de nombreuses réactions de transfert d’électrons. Chez l’homme, il est présent sous forme d’hème (hémoglobine, myoglobine, enzymes, cytochromes) ou lié à des protéines (ferritine, transferrine) ou comme cofacteur d’enzymes (hydroxylases). On comprend alors son implication cruciale dans le métabolisme de l’oxygène, les synthèses hormonales, l’adaptation aux stress métaboliques (environnementaux, médicamenteux).

Sources alimentaires

Le fer existe sous deux formes principales dans l’alimentation :

• Fer héminique : présent uniquement dans les produits d’origine animale (viande rouge,  abats; poissons; mollusques et crustacés : palourdes, bigorneaux, huîtres;  volaille et œufs), facilement absorbé car sous forme réduite (biodisponibilité ~15-35 %).
• Fer non héminique qui n’est pas incorporé dans la structure de l’hème, correspond aux formes de transport et de réserve :  présent dans les aliments d’origine animale et végétale (légumineuses, oléagineux, légumes à feuilles vertes, céréales complètes). Son absorption plus faible (2-20 %) car sous forme oxydée est facilitée par la présence de vitamine C. Sous cette forme le fer  est en compétition avec d’autres minéraux divalents (Zn, Ca, Pb, Hg) pour le récepteur pour les métaux divalents et de certains composants alimentaires limitant sa biodisponibilité.

Facteurs alimentaires influençant l’absorption :

• Qui favorisent : vitamine C
• Qui limitent: phytates (céréales complètes), tanins (thé), calcium, zinc en excès

Apport

L’ANSES confirme (février 2025) les repères d’apport en fer (mg/jour) en fonction de l’âge, du sexe, avec une attention particulière aux périodes génitales de la femme afin de prévenir l’installation d’une carence martiale:  le BNM (besoin nutritionnel moyen), la RNP (référence nutritionnelle pour la population), l’AS (apport satisfaisant) et la LSS (limite supérieure de sécurité).

Rôles

Le fer, présent dans des structures moléculaires très diverses, est indispensable à plusieurs fonctions vitales :

• Transport (hémoglobine) et stockage musculaire (myoglobine) de l’oxygène
• Production d’ATP dans la chaîne respiratoire mitochondriale (cytochromes et protéines fer/soufre)
• Synthèse de l’ADN (cofacteur de la ribonucléotide réductase).
• Détoxification hépatique (cofacteur de cytochromes P450).

La très grande famille des hydroxylases fer dépendantes interviennent dans la cicatrisation lors de la synthèse du collagène,  la neurotransmission par la synthèse de neurotransmetteurs (dopamine, sérotonine), la signalisation redox et la réponse à l’hypoxie, le métabolisme lipidique et énergétique, l’épigénétique et la réparation de l’ADN.

Ces différents rôles biologiques impliquent le fer dans toute multiplication cellulaire, en particulier les lignées à turn over rapide (érythroblastes) ou très spécialisées (lymphocytes T).

Métabolisme

L’organisme humain contient environ 4 g de fer. Le recyclage du fer endogène est réalisé par le système réticulo-endothélial après endocytose des globules rouges sénescents. Sans système actif d’élimination du fer et pour éviter toute surcharge, la quantité journalière de fer qui passe la barrière entérocytaire est strictement identique aux pertes soit environ 2 mg. Le fer est lié pour 60 % à l’hémoglobine, 10 % à la myoglobine des muscles striés et cardiaques, 10 % aux enzymes activées par le fer et moins de 1 % à la transferrine.  Les 20 % restants constituent des réserves accumulées dans des compartiments de stockage, plus précisément au niveau du foie et de la rate.

Absorption :

• Le site principal d’absorption du fer est le duodénum
• Seul le fer réduit (Fe²⁺) est pris en charge par le transporteur DMT1 (Divalent Metal Transporter 1) exprimé à la membrane apicale de l’entérocyte.
• Le fer est exporté vers la circulation sanguine grâce à la ferroportine localisée au pôle basal de l’entérocyte.
• La régulation de ce processus repose sur l’hepcidine : en se fixant à la ferroportine, elle entraine son internalisation et sa dégradation, ce qui bloque la sortie du fer vers la circulation et diminue l’absorption intestinale en cas de réserve élevée ou d’inflammation.

Transport :

• Le fer sécrété par l’entérocyte ou libéré des sites de stockage, est transporté dans le plasma par la transferrine.
• Le complexe fer-transferrine est capté par les cellules qui expriment le récepteur de la transferrine (TfR1).

Stockage :

• Le fer est stocké principalement sous forme de ferritine (forme soluble et mobilisable) ou d’hémosidérine (forme insoluble). Les principaux sites de stockage sont les macrophages du foie, de la moelle osseuse et de rate.

Régulation :

• L’hepcidine, hormone hépatique, hyposidérémiante, augmente en cas d’inflammation (notamment via l’IL-6), limite l’absorption intestinale et la libération du fer depuis les macrophages ou les hépatocytes.

Excrétion :

• L’organisme ne dispose pas de mécanisme actif d’excrétion du fer.
• Les pertes sont passives : desquamation épithéliale (entérocytaire, cutanée), sueur, urines, menstruations.

Carence

La carence en fer est la plus fréquente des carences nutritionnelles dans le monde. Elle évolue progressivement d’une hypoferritinémie isolée (épuisement des réserves) vers une anémie ferriprive microcytaire hypochrome.

Causes :

• Apport insuffisant (régimes restrictifs, végétariens non équilibrés)
• Pertes sanguines (hémorragies digestives occultes, gynécologiques (ménorragies), urologiques, ulcères, hémorroïdes)
• Besoins accrus (grossesse, croissance, sportifs, dialysés)
• Malabsorption (maladie cœliaque, maladies inflammatoires intestinales chroniques parasitaires, MICI, chirurgie bariatrique)

Symptômes :

• Carence en fer sans anémie avec fatigue inexpliquée, diminution des performances cognitives, ongles cassants, cheveux secs, défaut de cicatrisation, infections à répétition. Une hypoferritinémie est le premier marqueur biologique.
• Anémie ferriprive (microcytaire, hypochrome) avec asthénie marquée, pâleur cutanéo-muqueuse, dyspnée d’effort, vertiges, céphalées

Populations à risque :

• Enfants et adolescents
• Femmes en âge de procréer
• Femmes enceintes
• Sportifs d’endurance
• Personnes âgées
• Dons de sang fréquents
• Végétalien

Toxicité

L’excès de fer est toxique, surtout en cas de surcharge chronique ou d’intoxication aiguë.

Toxicité chronique

• La toxicité chronique correspond à une accumulation progressive de fer dans l’organisme. Elle peut être d’origine génétique ou acquise :
• Les hémochromatoses génétiques (HFE et non-HFE) dues à des mutations à l’état homozygote du gène HFE (C282Y) ou plus rarement d’autres gènes du métabolisme du fer (HJV, HAMP, TFR2, SLC40A1, céruloplasmine).
• L’hépatosidérose dysmétabolique associant une surcharge en fer et un contexte métabolique (obésité, HTA, dyslipidémie, diabète)
• Les maladies chroniques du foie
• Les surcharges iatrogènes par supplémentation orale sur de très longues périodes (prescriptions ou automédication)
• Les maladies hématologiques avec les surcharges transfusionnelles (anémies chroniques, thalassémies, etc) ou les anomalies chroniques de l’érythropoïèse (myélodysplasies, hémolyse chronique ,….)
• Lorsque la capacité de fixation de la transferrine est dépassée, apparaît du fer non lié à la transferrine (NTBI). Ce fer circulant, pouvant être très réactif, favorise la production de radicaux libres et les lésions tissulaires. Par ce mécanisme, le fer s’accumule dans différents organes cibles, principalement le foie, le cœur et le pancréas, pouvant entraîner une cirrhose, une cardiomyopathie ou un diabète.
• Traitement : il dépend de l’étiologie. La phlébotomie est le traitement de choix pour les hémochromatoses HFE, tandis que les chélateurs du fer sont utilisés pour les surcharges transfusionnelles ou iatrogènes.

Toxicité aiguë : Elle résulte d’une ingestion massive de compléments en fer, accidentelle (enfants notamment) ou volontaire (adulte)

• Symptômes : vomissements, douleurs abdominales, diarrhées hémorragiques, coma
• Traitement : lavage gastrique, chélateur (déféroxamine)

Valeurs limites :

• Apport maximal tolérable (EFSA) : 40 mg/jour (adultes)

Supplémentation en fer

Les formes de fer autorisées dans les compléments alimentaires sont définies par la directive Directive 2002/46/CE et ses mises à jour (notamment le règlement Règlement (CE) n° 1170/2009).

 Elles incluent principalement :

• sels ferreux (sulfate, fumarate, gluconate)
• sels ferriques (pyrophosphate, citrate)
• formes complexées (ex : bisglycinate)

Les sels ferreux restent la référence pour traiter la carence martiale mais leur tolérance est modérée.

• Les formes chélatées ou liposomales améliorent la tolérance.
• La lactoferrine constitue une approche complémentaire intéressante, en particulier elle pourrait être utile
  • en cas de déficit léger à modérée,
  • chez les patients avec intolérance digestive aux sels ferreux,
  • dans des contextes inflammatoires,
  • chez la femme enceinte.

L’EFSA a évalué la lactoferrine bovine comme ingrédient sûr (Novel Food), mais :

• • elle n’est pas classée comme source de fer au sens réglementaire,
  • elle ne remplace pas les formes minérales en cas de carence avérée,
  • elle ne doit pas être considérée comme un substitut équivalent aux sources de fer classiques en situation de déficit sévère

Le choix va dépendre du contexte clinique : carence avérée ou déficit léger à modéré

Marqueurs biologiques

Les marqueurs biologiques les plus utilisés sont les suivants;

• Ferritine sérique, qui reflète les stocks en fer de l’organisme. Une ferritine basse (< 15 μg/L) suffit au diagnostic mais une ferritine normale ne peut exclure une carence en fer. Une ferritine élevée (femme > 200 μg/L, homme > 300 μg/L) évoque une surcharge en fer. En dehors des surcharges en fer, la ferritine augmente en cas d’inflammation, d’hyperthyroïdie, d’alcoolisme chronique, de lyse cellulaire et dans le syndrome métabolique.
• Coefficient de saturation de la transferrine (CST): c’est le rapport entre le fer transporté par la transferrine et la capacité totale de fixation en fer de la transferrine. Il est calculé à partir d’un dosage de fer sérique réalisé le matin et de la transferrine. Un CST <20% évoque une carence martiale.  Une augmentation du CST > 45 % est observée dans les  surcharges en fer.
• Numération formule sanguine (NFS) permet d’objectiver les conséquences hématologiques de la carence en fer, notamment l’anémie.

Conclusion

Le fer est un oligo-élément fondamental, impliqué dans le transport de l’oxygène, la production d’énergie, et la régulation du métabolisme cellulaire. Un équilibre subtil est essentiel : les carences sont fréquentes mais réversibles, tandis que les excès peuvent conduire à des lésions irréversibles des organes. La régulation du métabolisme du fer repose sur des mécanismes hormonaux complexes (hepcidine/ferroportine) qui garantissent une distribution efficace tout en évitant la toxicité. Une alimentation équilibrée suffit généralement à couvrir les besoins, mais certaines situations requièrent une vigilance particulière.

Principe de précaution : Une supplémentation systématique non basée sur un déficit biologie expose à un risque pro-oxidant. Elle doit être déconseillé chez certains patients (hémochromatose) et à chaque fois que  les valeurs biologiques sont normales y compris lors de la grossesse où la supplémentation doit reposer sur l’interrogatoire clinique et le bilan biologique.

Références Bibliographiques

Damien Malbos. La carence en fer . Actualités Pharmaceutiques. Volume 62, Issue 631, December 2023, Pages 48-52
Maria Nieves Garcia-Casal, Sant-Rayn Pasricha, Ricardo X Martinez, Lucero Lopez-Perez , Juan Pablo Peña-Rosas. Serum or plasma ferritin concentration as an index of iron deficiency and overload. Cochrane Database Syst Rev. . 2021 May 24;5(5):CD011817.