thumb|250px|right|Calcium protégé sous atmosphère d'argon.
Le calcium est l'élément chimique de numéro atomique 20, de symbole Ca.
C'est un métal alcalino-terreux gris-blanc et plutôt dur. Il n'existe pas à l'état de corps simple dans la nature. C'est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre (plus de 3 %). Il est vital pour de nombreuses espèces : formation des os, des dents et des coquilles (il compose 1 à 2 % du poids du corps humain d'un adulte.). Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire, tout en étant un poison cellulaire au-delà d'une certaine dose.
Histoire du calcium La chaux était déjà préparée par les Romains dès le , mais ce n'est qu'en 1808 que le calcium fut découvert. En apprenant que Jöns Jacob Berzelius et avaient préparé un amalgame de calcium par électrolyse de la chaux dans du mercure, Humphry Davy fut capable d'isoler le métal pur.
Isotopes
Le calcium possède connus de nombre de masse variant entre , mais aucun isomère nucléaire connu. Cinq de ces isotopes sont stables, Ca, Ca, Ca, Ca et Ca (mais Ca et Ca sont soupçonnés d'être des radioisotopes à vie extrêmement longue, mais aucune désintégration n'a pour l'instant été observée), et un radioisotope (Ca) a une demi-vie tellement longue ( années, soit presque de fois l'âge de l'Univers) qu'il est considéré pour les cas pratiques comme stable. Le calcium 40 représente 97 % du calcium naturel.
Caractéristiques notables Le calcium peut être produit par électrolyse du fluorure de calcium et plus couramment par réduction sous vide de la chaux (CaO) par de la poudre d'aluminium.
Il brûle avec une flamme jaune-rouge ; exposé à l'air sec, il forme une couche protectrice blanche d'oxyde et de nitrure. Il réagit violemment avec l'eau dont il déplace l'hydrogène et forme alors de l'hydroxyde de calcium .
Applications physiques du calcium métal Le calcium métal est utilisé : comme agent réducteur dans l'extraction d'autres métaux tels que l'uranium, le zirconium et le thorium ; comme désoxydant, désulfurant ou décarburant pour différents alliages ferreux et non ferreux ; parfois en association avec le magnésium, pour éliminer le bismuth du plomb (débismuthage) ; comme agent d'alliage dans la production d'alliages de l'aluminium, du béryllium, du cuivre, du plomb et du magnésium.
Composés Dans tous ses composés connus, le calcium est présent sous la forme du cation Ca. Aluminate de calcium ou : un des composants du clinker, et utilisé pour la confection de mortiers réfractaires. Carbonate de calcium , très répandu dans la nature, car c'est le composant de base des roches calcaires ; c'est par calcination du calcaire que l'on obtient la chaux vive ; voir aussi : calcite, aragonite. Carbure de calcium (communément appelé carbure ; son hydrolyse produit de l'acétylène). Halogénures : chlorure de calcium parfois utilisé comme sel de déneigement en remplacement du chlorure de sodium ; fluorure de calcium (fluorine) ; iodure de calcium ; bromure de calcium . Hypochlorite de calcium . Nitrate de calcium . Nitrure de calcium . Oxydes et hydroxyde : oxyde de calcium CaO (chaux vive) ; hydroxyde de calcium (chaux éteinte) ; peroxyde de calcium . Phosphates : phosphate de calcium ; hydroxyapatite , composant des dents et os. Phosphure de calcium (son hydrolyse produit de la phosphine ). Sulfates : anhydrite, sulfate de calcium anhydre , déhydratant ; bassanite, sulfate de calcium semi-hydraté 2()., principal constituant de la poudre à plâtre avant usage ; gypse, sulfate de calcium hydraté .2, principal constituant du plâtre après durcissement. Sulfure de calcium CaS.
Le calcium peut aussi s'allier à différents autres métaux. L'alliage calcium-silicium, appelé silico-calcium, est un adjuvant de la préparation de certains aciers.
Dans l'alimentation Le calcium est de loin l'élément métallique le plus abondant dans le corps (1 à 2 % en masse). Il est majoritairement entreposé dans les os, dont il fait partie intégrante. Il contribue à la formation de ces derniers, ainsi qu'à celle des dents, et au maintien de leur santé. Les mécanismes de maintien d'une concentration plasmatique normale en calcium ionisé se font, si nécessaire, aux dépens du squelette et une diminution trop importante de l'apport calcique aussi bien qu'une augmentation des excrétions entraîne un risque pour le squelette et la santé (ostéoporose chez l'adulte, rachitisme chez l'enfant, exacerbation du risque de saturnisme).
Le calcium joue aussi un rôle essentiel dans la coagulation sanguine, le maintien de la pression sanguine et la contraction des muscles, dont le cœur, via son importance dans les fonctions neuromusculaires. Il intervient dans le fonctionnement de nombreux processus enzymatiques.
Chez l'humain, il est plus ou moins bioassimilable selon ses formes, selon l'âge et l'état hormonal de la personne, mais aussi en fonction d'inhibiteurs ou de promoteurs de l'assimilation présents dans les aliments, deux facteurs qui sont encore mal compris et font l'objet d'études.. Le calcium ionisé ou chélaté (par certains peptides naturellement présents dans certains aliments) semble être plus bioassimilable..
Importance physiologique Le calcium intervient dans la formation des os et des dents ; son déficit va donc les affecter (ostéoporose, problèmes de croissance). Son déficit peut provoquer l'apparition de calculs rénaux (le calcium neutralise les oxalates dans le système digestif) et son excès peut augmenter le risque cardiovasculaire..
De plus, il intervient dans les échanges cellulaires et est, de ce fait, vital. Son taux sanguin (calcémie) est extrêmement régulé, pour éviter des variations fatales à l'organisme. Les hormones impliquées dans cette régulation sont la parathormone et la calcitonine, bien que le rôle « hormonal » de la calcitonine soit discuté étant donné que son augmentation n'entraîne pas de modification sur le métabolisme phospho-calcique. Il serait plus juste de considérer la parathormone et le calcitriol (dérivé de la vitamine D) comme les deux principales hormones du métabolisme phospho-calcique. Le calcium sert aussi à réguler le pH corporel, il est relargué des os lorsqu'il y a une acidification du milieu interne provoquée par une consommation de produit acidifiant (protéines, laits…) et une faible consommation de végétaux, qui ont un effet alcalinisant.
Le risque de cancer du côlon semble diminué par un régime riche en calcium. La majorité des études épidémiologiques indiquent que les gens dont l'alimentation contient le plus de calcium ont moins fréquemment un cancer colorectal. Plus de scientifiques montrent que le calcium diminue la cancérogenèse colique chez les rongeurs.. Enfin, trois essais cliniques contrôlés montrent que la prise d'un supplément de carbonate de calcium () diminue la récurrence des polypes de 15 à 30 % chez des volontaires : il semble donc que le calcium prévienne le cancer colorectal.
Le calcium intervient aussi dans la contraction musculaire par l'intermédiaire de l'ion calcium . Le calcium est stocké dans le muscle dans des citernes et est libéré sous l'influx nerveux pour activer les molécules d'actine qui vont permettre la contraction des myocytes.
Équilibre calcique L'équilibre calcique est déterminé par la relation entre les apports calciques d'une part, et l’absorption et l'excrétion du calcium d'autre part. Des variations relativement faibles dans l'absorption et l'excrétion du calcium peuvent neutraliser un apport élevé ou compenser un apport faible..
Les besoins nutritionnels en calcium sont ainsi essentiellement déterminés par la balance entre l'efficacité de l'absorption et le taux d'excrétion . Chez l'adulte, le taux d'absorption du calcium via le système digestif doit correspondre à l'ensemble des pertes quotidiennes afin d'assurer la préservation du squelette ; chez l'enfant et l'adolescent, un apport supplémentaire est nécessaire pour couvrir les besoins de l'accroissement du squelette.
Le métabolisme du calcium est sujet à de considérables variations inter-individuelles, à la fois en ce qui concerne l'absorption et l'excrétion du calcium, dues à des facteurs qui ne sont pas encore complètement connus mais qui incluent la vitamine D, l'apport en sodium et en protéines, l'âge, la ménopause chez la femme.
Absorption À de bas niveaux d'apport calcique, le calcium est principalement absorbé par transport actif transcellulaire, tandis qu'à de plus hauts niveaux d'apport, une proportion de plus en plus importante du calcium est absorbée par simple diffusion paracellulaire. L'absorption varie ainsi en fonction inverse de l'apport calcique, variant de 70 % pour de très bas niveaux d'apport à 35 % environ pour des apports calciques importants.
En tenant compte des pertes calciques incompressibles (selles, urines, desquamation, sueur), le pourcentage net d'absorption (apports moins pertes) est négatif pour de bas niveaux d'apport, devient positif avec l'augmentation des apports, atteint un pic à environ 30 % d'absorption pour un apport quotidien d'environ , puis recommence à diminuer pour des apports allant au-delà de ce taux.
Excrétion La part non absorbée du calcium se retrouve principalement dans les selles, accompagnée de la part non absorbée du calcium contenu dans les sucs digestifs.
L'excrétion urinaire de calcium est extrêmement sensible aux modifications du taux plasmique de calcium : des diminutions à peine détectables de moins de de calcium par litre de plasma sanguin suffisent pour induire une diminution trente fois supérieure de l'excrétion urinaire de calcium. Cette réponse rénale très sensible à la privation de calcium se combine avec la relation inverse entre apport calcique et taux d'absorption pour stabiliser la concentration plasmatique de calcium ionisé (en cohérence avec son importance physiologique) et pour préserver l'équilibre entre les entrées et les pertes calciques. Cependant, il existe un niveau incompressible de pertes calciques dans les urines, qui, dans le contexte du niveau de consommation en sel et en protéines des pays développés, se situe à environ .
En plus des pertes calciques urinaires et fécales, il existe des pertes à travers la desquamation, la chute de cheveux, les ongles. Ces pertes insensibles, difficiles à mesurer, seraient de l'ordre de par jour et ne varient pas avec le niveau d'apport calcique dans l'alimentation.
Facteurs nutritionnels affectant les besoins en calcium Les principaux facteurs nutritionnels qui font varier les besoins en calcium sont le sodium et les protéines animales (qui tous deux augmentent les pertes calciques urinaires), ainsi que la vitamine D du fait de son rôle positif dans l'homéostasie et l'absorption du calcium.
Au bilan, les facteurs alimentaires qui influencent les pertes urinaires de calcium ont une influence majeure sur la balance calcique et pourraient même être de plus grande importance que ceux qui influencent la disponibilité intestinale du calcium ; les pertes urinaires en calcium sont plus importantes dans les alimentations qui contiennent des apports élevés en protéines animales, sulfates, sodium, café, thé et alcool, que dans les régimes alimentaires qui en intègrent des quantités plus faibles..
Vitamine D
Sodium