Le calcium occupe une place prépondérante dans le monde naturel et biologique. Au-delà de sa présence dans la nature, ce minéral est considéré comme un nutriment indispensable à plusieurs fonctions physiologiques. Cet oligoélément se retrouve majoritairement dans les produits laitiers, mais aussi dans certains légumes, les fruits à coque et les poissons.

Description du calcium

L’élément calcium appartient à la grande famille des alcalino-terreux, avec le magnésium et le strontium. Il se reconnaît facilement à son symbole universel « Ca ». Dans le tableau périodique, il correspond au numéro 20. Cet élément chimique se présente sous forme de métal grisâtre dur et inodore. Il n’existe pas naturellement en tant que corps pur. Avec une concentration de plus de 3 %, il figure parmi les minéraux prépondérants au niveau de l’écorce terrestre. Dans l’organisme humain, il se place au premier rang des nutriments les plus abondants.

En tant que minéral, il joue un rôle crucial dans de nombreux processus biologiques. En particulier, il est fondamental pour la croissance et le maintien de la structure osseuse et dentaire chez l’être humain. Le calcium est stocké en majorité dans les os et les dents, où il confère rigidité et stabilité. Une partie du poids corporel de l’Homme, 1 à 2 %, est par ailleurs composée de ce minéral. Chez les animaux, dont les mollusques, il participe à la formation des coquilles.

Histoire du calcium

Dès le Iᵉʳ siècle, la chaux, un mélange chimique contenant du calcium, était déjà utilisée par les Romains. En revanche, la découverte de cet élément chimique n’a été faite qu’en 1808. Il a été isolé en tant que métal pur par Humphry Davy, un chimiste et physicien britannique, en réponse à une expérience scientifique réalisée au préalable par des savants suédois. En effet, Magnus Martin Pontin et Jöns Jacob Berzelius ont réalisé un amalgame de calcium par décomposition chimique (électrolyse) de la chaux dans du mercure.

Structure et propriétés du calcium

Le Ca est souvent obtenu par un processus de réduction sous vide de l’oxyde de calcium (CaO) par de l’aluminium en poudre. Il peut également être généré par électrolyse du CaF₂ ou fluorure de calcium.

Propriétés physiques

Ce métal, à la couleur argentée, se liquéfie à environ 842 °C. Son point d’ébullition est d’approximativement 1 484 °C, marquant la transition entre l’état liquide et le stade gazeux.

Lorsqu’il est brûlé, il émet une flamme de couleur jaune-rouge. En présence d’air sec, il génère une fine couche de couleur blanche. Celle-ci est composée de nitrure et d’oxyde. Au contact de l’eau, ce minéral réagit de manière explosive, libérant de l’hydrogène et engendrant la formation d’hydroxyde de calcium, noté Ca(OH)₂.

Propriétés chimiques

Le calcium a la capacité de former diverses compositions chimiques, notamment des halogénures, des sulfates, des oxydes et des hydroxydes, des phosphates ainsi que d’autres corps composés. En voici quelques-uns :

• Chlorure de calcium (CaCl₂) : ce sel se retrouve dans les ingrédients servant dans la fabrication de ciment et de systèmes de réfrigération. Il est apprécié en raison de sa fonction exothermique. Il est aussi utilisé en hiver afin de dégager la neige sur les routes.
• Carbonate de calcium (CaCO₃) : ce composé est exploité dans l’élaboration de la craie et du marbre. Il est également présent dans les coquilles de certaines espèces animales.
• Sulfate de calcium (CaSO₄) : cette poudre blanche a la particularité de gonfler dans l’eau. Elle est utilisée en tant qu’additif alimentaire (E516). Elle sert à améliorer et à stabiliser le goût des aliments.
• Hydroxyde de calcium (Ca(OH)₂) : il est exploité dans l’élaboration du lait et de l’eau de chaux.

Mélangé à d’autres métaux, le calcium forme d’excellents alliages. Par exemple, avec le silicium, il permet d’obtenir du silico-calcium, un composant utilisé dans la fabrication d’aciers.

Nutrition du calcium

Ce nutriment est présent dans divers aliments, en particulier dans les produits à base de lait, quelques légumes verts, les fruits secs, les noix et les graines. Pour beaucoup de personnes, atteindre les apports recommandés en calcium peut nécessiter une attention particulière dans la composition de l’alimentation ou la prise de suppléments.

Sources nutritionnelles 

Voici une liste non exhaustive des aliments qui contiennent ce minéral : 

En outre, certaines eaux minérales, riches en calcium, avec plus de 120 mg par litre, sont disponibles sur le marché. Par ailleurs, quelques marques proposent des boissons qui affichent une teneur en Ca par litre plus faible.

Applications du calcium

Ce minéral est indispensable au corps humain, pour assurer son fonctionnement optimal.

Santé osseuse et dentaire 

Environ 99 % du calcium corporel se trouve dans les os, contribuant à leur structure et à leur résistance. Ce nutriment est essentiel pour la croissance, le développement et le maintien de la densité osseuse, notamment chez l’enfant. De même, il participe au renforcement de la couche externe des dents. Chez l’adulte, il aide à réduire les risques de fractures et à prévenir l’ostéoporose.

Coagulation sanguine 

Le calcium est impliqué dans le processus de coagulation du sang et dans la régularisation de la pression sanguine. Il intervient dans la formation de caillots afin d’arrêter les saignements en cas de blessure.

Transmission nerveuse 

Il joue un rôle crucial dans la transmission des impulsions nerveuses. De ce fait, il exerce une fonction antidépressive et pourrait contribuer à améliorer le sommeil.

Prévention du cancer

Ce nutriment est associé à la prévention du cancer du côlon. La plupart des études épidémiologiques suggèrent qu’une alimentation riche en calcium a une incidence positive sur le cancer colorectal. Près de 25 publications scientifiques font mention de son effet inhibiteur des cellules cancéreuses du côlon chez les rats. En outre, d’après des essais cliniques, la consommation de carbonate de calcium à hauteur de 1 à 2 g par jour réduit de 15 à 30 % le retour des tumeurs chez les sujets étudiés. 

Contraction musculaire 

Le calcium est nécessaire à la transmission des signaux nerveux qui déclenchent la contraction musculaire. Il joue un rôle central dans le processus qui permet aux muscles, dont ceux du cœur, de se contracter et de se relâcher.

Calcium et vitamine D

La vitamine D facilite l’utilisation de cet oligoélément par l’organisme. Elle optimise son absorption intestinale et le transporte à travers la paroi intestinale vers le sang. Ainsi, en son absence, seulement une petite quantité de calcium alimentaire est absorbée, même si l’apport est élevé. Dans certains compléments, cette vitamine est remplacée par le phosphore afin de faciliter l’absorption de cet élément minéral.

Effets indésirables liés à la consommation de calcium

La consommation de cet oligoélément est généralement bénéfique pour la santé, mais certaines précautions sont à prendre, notamment concernant sa dose. Le taux normal de ce nutriment dans le corps humain se situe entre 2,2 et 2,6 mmol par litre de plasma. Un excès ou, au contraire, une carence en calcium risque de causer des effets secondaires.

Hypercalcémie

L’hypercalcémie se produit lorsque la calcémie est plus élevée que le taux normal, c’est-à-dire supérieur à 2,6 mmol/L de plasma. Cette condition peut causer une hypercalciurie, ou une augmentation de la quantité de cet élément dans l’urine. Elle favorise également des calculs ou des dépôts de calcium dans les reins ou dans les voies urinaires. 

En outre, selon une étude réalisée en Suède, les femmes ingérant plus de 1,4 g de ce minéral par jour, sous forme industrielle (supplément), présentent un taux de mortalité supérieur. D’autres résultats de recherches font aussi mention d’une relation entre sa consommation élevée et un risque accru de cancer de la prostate.

Par conséquent, il est conseillé de ne pas dépasser une quantité de 2 g de ce nutriment quotidiennement.

Hypocalcémie

L’hypocalcémie survient lorsque la calcémie est inférieure à 2,25 mmol/L de plasma. Ce déficit peut être dû à des troubles au niveau des glandes parathyroïdes (responsables de la régulation du calcium), ou à une mauvaise assimilation de la vitamine D. Cette carence se manifeste par une fragilité des os, qui rend l’individu vulnérable au rachitisme, aux fractures et à l’ostéoporose. Parfois, elle engendre des dysfonctionnements de la thyroïde, surtout lorsque la personne souffre d’une carence en vitamine D.